电磁场作用下含三乙醇胺硼酸酯润滑油的摩擦学特性

使用改进后的四球摩擦磨损试验机,考察了添加三乙醇胺硼酸酯（TBE）抗磨添加剂的150SN基础油在电磁场作用下的摩擦磨损性能,使用扫描电子显微镜（SEM）观测钢球磨痕表面形貌,采用X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线能谱仪（EDS）分析了磨斑表面典型元素的化学状态,并从电磁场的物理效应和化学效应两个方面对摩擦学机理进行了初步探讨。结果表明：在电磁场作用下,150SN基础油润滑下的钢球磨斑直径和摩擦因数均比无电磁场时大,含TBE润滑油润滑下钢球的磨斑直径比无电磁场时小,但摩擦因数比无电磁场时大。电磁场对磨损微粒的作用使其在摩擦表面形成一个保护膜层,并且电磁场会促进TBE中B和N元素与金属基体的键合作用,在摩擦表面形成含Fe和B元素的摩擦化学反应膜及含有机氮化物的高强度聚合物膜,从而影响TBE的抗磨减摩性能。     

磁场作用下基础油和含硫代磷酸铵盐润滑油的摩擦学特性

采用改进后的四球试验机考察在有、无磁场作用下150SN基础油和含硫代磷酸铵盐(T307)抗磨添加剂润滑油的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察磨斑的表面形貌,分析磁场、载荷和T307的添加量对润滑油摩擦学特性的影响。结果表明：以150SN基础油为润滑介质时,与无磁场作用时相比,磁场作用下的钢球磨斑直径较小、摩擦因数较大,即磁场作用可增强150SN基础油的抗磨性能、削弱其减摩性能;以含T307润滑油为润滑介质时,磁场作用下的钢球磨斑直径和摩擦因数均大于无磁场作用时的磨斑直径和摩擦因数,即磁场作用对含T307润滑油的抗磨性能和减摩性能都有不利影响;磁场作用会影响钢球表面膜的性质和状态,不利于T307与金属表面发生摩擦化学反应形成润滑膜。     

磁场对含与不含磷酸三甲酚酯润滑油摩擦学特性的影响

在四球摩擦磨损试验机的摩擦区域外置磁场,考察了有无磁场条件下150SN基础油和含磷酸三甲酚酯（TCP)润滑油的摩擦学特性,并用扫描电子显微镜（SEM)和X射线光电子能谱仪分析了磨斑表面形貌和典型元素的化学状态。摩擦学测试结果表明磁场增强了基础油和含TCP润滑油的抗磨性能,削弱了两者的减摩性能。磁场作用下磨斑表面的磨损程度更轻微,特别是经含TCP润滑油润滑后的磨斑。XPS表明含TCP润滑油中的磨斑表面生成了主要含有Fe2O3, Fe3O4 和 FePO4等化合物的摩擦化学反应膜。磁场中摩擦副亚表层中O和P元素的含量比无磁场环境中高,推测磁场对含TCP润滑油抗磨性能的增强作用和对减摩性能的削弱作用是因为磁场促进了TCP中O和P元素向摩擦副亚表层的扩散。     

电磁效应对含SiO2/SnO2复合纳米粒子润滑油的摩擦自修复特性影响

用四球机考察了添加SiO2/SnO2复合纳米粒子的润滑油在电磁场作用下的摩擦学和自修复性能,用扫描电子显微镜（SEM)和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了磨斑表面形貌及其典型元素的化学状态,并对抗磨自修复机理进行了初步探讨。结果表明：在磁场作用下,含SiO2/SnO2复合纳米粒子的润滑油润滑下的摩擦副磨斑直径和摩擦系数均比无磁场时小,且自修复效果更加明显。这是由于磁场有利SiO2/SnO2复合纳米添加剂在摩擦副表面沉积,沉积物在摩擦载荷和摩擦热作用下快速熔融铺展,形成具有良好抗磨减摩和修复性能的沉积物膜。     

直流磁场作用下含纳米MoS2润滑油的摩擦磨损特性

通过在四球摩擦磨损试验机接触区设置直流磁场发生装置,研究了磁场作用下添加纳米MoS2润滑油的摩擦磨损性能。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对钢球磨斑表面形貌和典型元素的含量及化学状态进行了分析,探讨了纳米MoS2的摩擦学机理。试验结果表明：纳米MoS2在有磁场和无磁场条件下均能有效改善润滑油的减摩抗磨性能,且在有磁场条件下效果更为明显,因为不均匀的直流磁场能使纳米MoS2在摩擦表面富集,同时也促进摩擦化学反应进行。     

磁场中含氯化石蜡润滑油的摩擦学性能研究

在有磁场和无磁场的条件下,用改进过的四球试验机考察了不同载荷下含氯化石蜡润滑油的摩擦学特性。在磁场的作用下,含氯化石蜡润滑油中钢球的磨斑直径均有所降低,说明含氯化石蜡润滑油的抗磨性能得到改善。磁场有利于摩擦副表面吸附氯化铁膜,提高了含氯化石蜡润滑介质的抗磨性能。但磁场会导致更严重的腐蚀。     

磁场环境下含纳米Cu润滑油摩擦学特性及其机理

合成了油酸修饰的纳米Cu润滑油添加剂，并用改装的四球摩擦磨损试验机考察了添加纳米Cu的润滑油在不同磁场条件下的摩擦学性能。结果表明，磁场作用下，含纳米Cu添加剂润滑油中钢球的磨斑直径和摩擦因数均小于无磁场环境。采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析了磨斑表面，并探讨了磁场条件下纳米Cu添加剂的摩擦学机理。分析认为：一方面，外加磁场引起的感应电流促进了Cu的软化涂抹；另一方面，外加磁场可能促进了Cu参与摩擦化学反应生成了CuO。     

正辛氧基硼酸钡在菜籽油中的摩擦学性能

合成了1种含硼及钡的油溶性化合物--正辛氧基硼酸钡（BaOB）,将其作为润滑油抗磨减摩添加剂,采用四球摩擦磨损试验机评价了其摩擦学性能。结果表明,在菜籽油（RO）中加入BaOB后,其承载能力得到明显提高,最大增幅超过80%, 钢球磨斑直径和摩擦系数均明显降低,且588N时的摩擦系数较392N时的更低;扫描电子显微镜证实磨斑表面有沉积物。从SEM/EDS和XPS分析摩擦副表面发现, 摩擦副表面有B、Ba、Fe、Cr元素, 在摩擦过程中正辛氧基硼酸钡发生了摩擦化学反应,并在摩擦副表面生成了BaO、B2O3和FeB抗磨减摩膜,从而改善了菜籽油的摩擦磨损性能。     

功能化离子液体作为菜籽油添加剂的摩擦学研究

合成了一种含酯基的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（LF1-4）,以传统添加剂丁辛基二硫代磷酸盐（T202）为对比,采用四球摩擦磨损试验机考察了其作为菜籽油（RO）添加剂的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）仪分别对钢球磨斑表面的形貌和主要元素进行了观察和分析。结果表明,LF1-4作为RO的添加剂具有良好的减摩作用和显著的抗磨作用,在添加量（质量分数）为1.0%时达到最佳效果,能使磨斑直径减小38%;同时,LF1-4能有效提高RO的承载能力（P_B）,但其在RO中的减摩抗磨作用较T202稍差,推测是由于LF1-4在RO中的油溶性稍差所致. 在高载荷下,离子液体LF1-4发生分解释放出活性元素氟等,与摩擦副表面的金属发生摩擦化学反应形成了铁的氟化物等新的化合物,从而减少了摩擦和磨损。     

极压、抗磨剂对锂基润滑脂抗磨减摩性能的影响

采用四球和SRV试验机分别考察了不同浓度的3种添加剂(T321,TCP和T202)在不同酸碱性的锂基润滑脂中的极压、抗磨性;并分别采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观测钢球的磨斑表面形貌和分析钢球磨斑表面的主要元素.研究发现,在适宜的酸碱性下,硬脂酸对含3种添加剂的锂基润滑脂的抗磨、极压性有增效作用.添加3%T202或1%～2%T321或2%TCP的弱酸性锂基润滑脂相应的摩擦系数最低、磨斑直径最小、磨损量最少、PD或PB值较高.而且,含3种不同添加剂的锂基润滑脂润滑下的钢球磨斑形貌有明显区别,其减摩抗磨机制为在摩擦表面生成含硫、磷、锌等元素的化学沉积膜.     

Tribological Properties of Lubricating Oils with triethanolamine borate under Electromagnetic Field

Tribological properties of 150SN mineral oil and lubricating oils containing triethanolamine borate (TBE) with and without electromagnetic field impact were evaluated on a modified four-ball tribo-tester. The characteristics of the worn surfaces were observed by scanning electronic microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the tribological mechanisms are discussed from the viewpoint of physical effect and chemical effect. The results indicated that the friction coefficients and wear scar diameters (WSDs) lubricated by 150SN mineral oil under electromagnetic field were higher than those without electromagnetism impact. The WSDs of steel balls lubricated by TBE-doped oils under electromagnetic field were smaller than those obtained from non-electromagnetic field, but the friction coefficients were higher than those under non-electromagnetic field. A protective coating consists of wear particles could be formed on the frictional surface due to the physical effect of electromagnetic field on wear debris. The electromagnetic field could facilitate the interaction of elemental boron and nitrogen in TBE with metal interfaces, and contributes to forming tribo-chemical reaction film to reduce friction and wear.     

油酸三（2-羟乙基）异氰尿酸磷酸酯对矿物润滑油生物降解性及摩擦学性能的影响

采用润滑剂生物降解快速测定仪和四球试验机研究了制备的油酸三（2-羟乙基）异氰尿酸磷酸酯（简称OHTP）对400 SN矿物基础油生物降性和摩擦学性能的影响,考察了其油溶性,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）分别分析了磨斑的表面形貌及元素的化学状态。试验结果表明：OHTP具有良好的油溶性,明显提高了基础油的生物降解性、极压性能和抗磨减摩性能;XPS的分析表明OHTP在摩擦表面形成了由吸附膜和摩擦化学反应产生的FePO4, Fe3(PO4)2, Fe2O3 及 Fe3O4的化学反应膜组成的复杂的边界润滑膜,从而提高了基础油的极压、抗磨和减摩等摩擦学性能。     

Effect of Oleic Acid Tris-(2-hydroxyethyl) isocyanurate Phosphate Ester on Biodegradability and Tribological Performance of Mineral Lubricating Oil

The oil solubility of synthetic oleic acid tris-(2-hydroxyethyl) isocyanurate phosphate ester(abbreviated as OHTP hereinafter) and its influence on the biodegradability and tribological performance of 400 SN mineral oil were investigated on a tester and a four-ball tribotester,respectively,for fast evaluating the biodegradability of lubricants.Furthermore,the morphologies and tribochemical species of the worn surfaces lubricated by OHTP-doped oil were studied by scanning electron microscope(SEM) and X-ray photoelectron spectroscope(XPS).The results indicated that OHTP possessed good oil solubility and could improve obviously the biodegradability,the extreme pressure properties,the anti-wear properties and friction-reducing properties of the 400 SN mineral oil.The analytical results of XPS spectra showed that the composite boundary lubrication films were mainly composed of absorbed films and tribochemical species such as FePO-4,Fe_3(PO_4)_2,Fe_2O_3 and Fe_3O_4,which contributed to improving the tribological performances.     

含硫、硼的改性菜籽油润滑添加剂的制备及摩擦学性能

在菜籽油分子中引入硫和硼，合成了一种新型润滑油添加剂，在四球摩擦磨损试验机上考察其在菜籽油基础油中的摩擦学性能；采用X射线光电子能谱仪观察分析了钢球磨斑表面元素的化学状态。结果表明，该添加剂具有优良的减摩抗磨作用，其润滑作用机理是长链菜籽油分子的载体作用、硼的缺电子性和硫的高反应活性在钢球表面形成了含硫、硼、氧及碳等元素的表面保护膜。     

电磁效应对润滑油添加剂摩擦学性能的影响

在改进的摩擦磨损试验机上,考察电磁场作用下磷酸三甲酚酯（T306）、硫代磷酸铵盐（T307）、氯化石蜡（T301）、丁辛基二硫代磷酸锌（T202）、双辛基二硫代磷酸锌（T203）润滑油添加剂的摩擦学性能,并结合表面分析结果从电磁场的物理效应和化学效应对润滑油的润滑机制进行分析。结果表明：电磁效应有利于增强T306的抗磨性能,但会削弱T307的抗磨性能,且对这两种添加剂的减摩性能有不利影响;电磁效应有利于增强T301,T202,T203的抗磨和减摩性能。在物理效应方面,主要考虑电磁场对磨损微粒的作用力;在化学效应方面,主要从添加剂所含活性元素及其分子结构等方面考虑其与润滑性能的构性关联。     

羟基化改性菜籽油润滑添加剂对镁合金摩擦学性能的影响

在菜籽油(RO)分子中引入羟基,合成了一种新型的环境友好型润滑添加剂(HORO),并利用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定。通过SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油、以HORO为添加剂时对钢-镁摩擦副抗磨减摩性能的影响,同时通过X射线光电子能谱对镁合金磨斑表面进行分析,探讨了羟基化改性菜籽油润滑添加剂的抗磨减摩机理,并对生物降解性能进行了评定。结果表明:羟基化改性菜籽油润滑添加剂对钢—镁摩擦副具有优良的极压抗磨和减摩性能,2%的该种添加剂能使镁合金磨损体积从7.8 mm3降低到2 mm3,摩擦系数则从0.054降低到0.043;其润滑作用机理是由于长链菜籽油分子在镁合金摩擦表面进行吸附或发生摩擦化学反应形成了摩擦聚酯膜与镁的氧化膜共同组成的起抗磨作用的润滑膜;生物降解试验表明羟基化改性菜籽油具有优异的生物降解性能。由此推断,研制的羟基化改性菜籽油是一种性能优异的环境友好镁合金润滑添加剂。