纳米铜胶的原位合成及其摩擦学性能研究

以醋酸铜为母体,维生素C（Vc）为还原剂,吐温-80为修饰剂,用原位合成一步法在基础油液体石蜡中成功制备了粒径分布为2．3—9．5nm、平均粒径为4．3nm的纳米铜胶。以制备的纳米铜胶的液体石蜡为润滑油添加剂,将其分散于关孚1号5w-30全合成机油中,制得分散稳定性、兼容性优良的纳米润滑油,在UMT-II摩擦磨损实验机、四球摩擦磨损实验机上分别考察添加纳米铜胶的润滑油的摩擦学性能,利用扫描电镜（SEM）和能谱散射光谱（EDS）分析磨损表面形貌,结果表明,添加的纳米铜胶在摩擦表面的划痕和犁沟处沉积并铺展成膜,相比关孚1号5w-30全合成机油,较大程度地降低了摩擦副的摩擦因数,显著改善了润滑油的润滑性能,表现出优异的抗磨减磨性能、极压性能和极限工作能力等摩擦学性能。     

纳米铜/石墨复合添加剂摩擦学性能的研究

无机纳米粒子润滑油添加剂具有良好的摩擦学性能,近年来得到了广泛重视,但其易团聚及润湿性差,碳与润滑油之间有良好的润湿性,且纳米铜/石墨复合粉体的应用研究少见报道.为此,将纳米铜/石墨复合粉体添加到润滑油中,探讨了其摩擦学性能.结果表明,纳米铜/石墨复合粉体可显著增大润滑油承压能力、降低摩擦系数特别是高荷载下摩擦系数,并可提高其抗磨能力.     

颗粒含量对含污染物油润滑条件下纳米复合电刷镀层摩擦学性能的影响

研究了电刷镀液中纳米Al₂O₃颗粒含量对复合镀层中纳米颗粒含量、镀层表面形貌、显微硬度以及摩擦学性能的影响。结果表明,随着镀液中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加,镀层组织细化,显微硬度提高,镀层在含细沙油润滑条件下的耐磨性比不加纳米颗粒的快速镍镀层提高了80％。当镀液中Al₂O₃含量为20 g/L时,镀层具有最佳的耐磨性,进一步提高镀液中的纳米颗粒含量,镀层性能反而下降。      

纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的研究进展

综述了纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的分散稳定性、摩擦学作用机理及自修复性能的研究进展,阐述了粒径、添加量、摩擦条件、润滑介质及材料特性等因素对其摩擦学性能的影响,指出了当前研究中存在的主要问题,并对今后的研究提出了几点建议.     

纳米铜润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

为了研究纳米铜粉的制备与其摩擦学性能,利用高能球磨机采用干湿磨相结合的方法制备了纳米铜粉,再将其加入500SN齿轮油中制成润滑油添加剂,用透射电镜(TEM)及万能磨擦磨损试验机研究了纳米铜粉的微观形貌及其润滑油添加剂的摩擦学性能。结果表明:纳米铜粉粒径为10～40 nm,在修饰剂中分散较好,颗粒表面有明显包覆层;纳米铜润滑油添加剂可提高基础油的减摩抗磨性能;纳米铜粉含量0.05%的纳米铜润滑油样的摩擦学性能最好且摩擦系数最低;低载荷下纳米铜润滑油样的摩擦学性能优于高载荷下的。     

纳米润滑添加剂的摩擦学特性研究

纳米金属铜粒子粒度难以控制,其在润滑油中的分散性和稳定性也存在不少问题,为此,采用机械化学法在QM1SP04高能行星球磨机上制备出了铜颗粒粒径在15～60 nm之间的纳米铜浆,并与润滑基础油N68混合搅拌、沉淀后,获得了油溶性良好的纳米润滑油添加剂NT-1.用XP销-盘摩擦磨损试验机和四球摩擦试验机考察了NT-1添加剂的摩擦学性能,结果表明:添加NT-1纳米添加剂的N68润滑油比未添加时总磨损量减小了135%,出现了负磨损现象;将NT-1添加到长城15W/40SE汽油机油中,其PB值增加了26.0%,摩擦系数降低了11.1%,表现出良好的减摩性能和自修复功能.同时,将NT-1添加剂与3种有机钼盐配对试验,发现加入2%的硫化硫磷酸钼使基础油的承载能力提高了98.3%,其原因可能是有机钼与纳米铜之间存在协同作用.     

微乳液法制备纳米金属铜及其摩擦学性能研究

研究了微乳液法制备纳米金属铜粒子及其在润滑油中的应用.以CuSO4·5H2O、Span-80、Tween-80、SDBS、NaBH4等为主要原料,制得粒度可控、经透射电分析粒径在10～20 nm之间、有部分团聚的纳米铜颗粒.选用适当的活性剂对其进行表面修饰,获得了油溶性良好的纳米润滑油添加剂I6.用四球摩擦试验机和XP-销盘摩擦磨损试验机考察了纳米铜添加剂的摩擦学性能,试验结果表明,添加了I6的润滑油比未添加时PB值提高了28.4%,摩擦系数降低了77.8%;而且在相同负荷条件下,添加了I6纳米添加剂的平均磨斑直径比未添加时的磨斑直径要小得多,表现出了良好的抗磨减摩性能.     

颗粒/铜基复合镀层的摩擦学性能研究

研究了复合电沉积法制备的αＡｌ２Ｏ３／Ｃｕ、ＴｉＣ／Ｃｕ和ＴｉＣ＆ＣａＦ２／Ｃｕ复合材料的摩擦学性能及磨损机理。实验结果表明,颗粒的含量对磨损率表显著的影响,并且ＴｉＣ＆ＣａＦ２／Ｃｕ是一种很好的减摩、耐磨材料。另外,显微照片显示,磨粒磨损和粘着磨损在磨损过程中主导地位。     

纳米坡缕石/铜复合材料对钢球摩擦副的摩擦学性能

采用化学还原法和球磨共混添加法制备了纳米坡缕石/铜（P/Cu）复合材料,采用粒度分析仪和透射电子显微镜（TEM）对复合纳米粒子的粒度和形貌进行表征。利用四球摩擦磨损试验机考察了不同纳米P/Cu添加量和不同P与Cu配比的复合粉体作为润滑油添加剂对高副钢球摩擦副的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）对摩擦表面进行形貌、元素性能分析。结果表明,所制备的纳米P/Cu粒径基本小于100 nm,分散稳定性良好,在纳米P/Cu为1wt%且P：Cu＝3：1（质量比）添加量下表现出最优的摩擦学性能,其钢球磨斑直径比基础油的减小了20.7%。纳米P/Cu可在摩擦表面生成含Mg、Al、Si和Cu等元素的自修复膜,补偿摩擦磨损且使摩擦表面变光滑。     

原位合成油酸修饰纳米硫化镍颗粒及其摩擦学行为研究

使用不同于传统的合成方法原位合成法在油性介质中直接合成出了油溶性的纳米颗粒.将自制的有机镍盐以分子级水平溶解于基础油之中,在常温条件下通过气液反应进行原位合成油酸修饰NiS纳米颗粒.研究表明,该方法所制备的纳米颗粒具有较好的油溶性,久置不会发生团聚和沉淀,同时可以与基础油比任意比例混合,这很好解决了增强纳米颗粒的油溶性的问题.红外光谱分析表明油酸在NiS表面发生了化学吸附,并非简单的物理吸附,-COOH的特征吸收峰明显消失.摩擦学性能研究表明所合成的纳米颗粒可以较好地提高润滑油的抗磨减摩性,在添加浓度为0.3%(质量分数)时摩擦系数和磨斑直径均达到最小,此时的抗磨减摩性能达到最佳.     

Investigation of Tribological Properties of Cu Nanoparticle as Lubricating Oil Additive

Cu nanoparticles with average diameter of 20 nm have been successfully prepared by chemically reduction in solution. The Cu nanoparticles have the same structure as bulk Cu and its tribological properties as additives in oil have been evaluated with a T-11 tester. The results show that Cu nanoparticles exhibit good performance in anti-wear and friction reduction.     

洋葱状纳米碳烟颗粒在基础油中的摩擦学性能

在SRV IV摩擦磨损试验机上,采用球-盘接触方式考察了不同载荷下碳烟颗粒在150SN基础油中的摩擦学性能。借助三维表面形貌仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪及拉曼光谱探讨了载荷诱导的碳烟颗粒的减摩作用机理。结果表明,载荷对碳烟颗粒在150SN基础油中摩擦学特性有较大影响。低载荷时,碳烟颗粒可以改善基础油的抗磨性能;高载荷时,碳烟能够改善基础油的减摩性。载荷诱导的碳烟颗粒的减摩机理与其洋葱状的纳米结构有关,高载荷下碳烟颗粒外层的石墨微晶被剥离,在摩擦副表面形成了减摩层,使摩擦系数下降。     

纳米碳酸钙、铜粒子混合物用作润滑油添加剂的研究

本研究采用纳米碳酸钙和铜粒子混合物作为添加剂加入润滑油中,选择合适的表面活性剂制备含纳米碳酸钙和纳米铜粒子混合物添加剂的润滑油.采用四球摩擦磨损试验机测定含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能;使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等观察分析磨损钢球表面的磨痕形貌、化学元素和纳米粒子形态.结果表明,纳米碳酸钙、纳米铜的混合粒子的最佳添加量为:总添加量Wt(CaCO3 Cu)%=0.6%,WtCaCO3%:WtCu%=1:1;该润滑油具有最佳的抗磨、减摩性能.研究表明,含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的抗磨、减摩机理与纳米粒子存在形态相关.     

等离子体辅助球磨制备表面修饰片状纳米Cu粉及摩擦学性能

以硬脂酸为过程处理剂,采用等离子体辅助球磨制备表面修饰片状纳米Cu粉,并测试其摩擦学性能。结果表明:在等离子体的快速加热及电致塑性效应协同作用下,Cu粉呈现出超塑性而发生剧烈形变,辅助球磨5h制备的片状纳米Cu粉一次颗粒厚度在20nm左右。等离子体辅助球磨使片状纳米Cu粉体表面吸附并化学键合了非极性基团,Cu粉获得亲油疏水表面特性,在40CA船用润滑油中具有良好的分散性。片状纳米Cu粉严重的变形使其具有极高的活性,在摩擦过程中容易吸附铺展在摩擦副表面,使复合油有更好的抗磨性能。在高载荷、高转速工况下,片状纳米Cu粉显示出良好的减摩自修复效果,有效提高了润滑油的极压抗磨性能。     

芳砜纶增强聚四氟乙烯复合材料的耐热性能及摩擦磨损性能

文中对芳砜纶(PSAf)增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的耐热性能和摩擦磨损性能进行研究。研究结果表明:PSAf/PTFE复合材料的长期使用温度均高于250℃,且当芳砜纶含量较少时,材料的热稳定性与PTFE相当;芳砜纶的引入对材料玻璃化转变温度的影响不大,但能显著提高材料的高温力学性能;另一方面,PSAf/PTFE复合材料的摩擦系数与PTFE相当,其磨损量随着纤维含量或纤维长度的提高而明显降低,当纤维质量分数为20%时,复合材料磨损量相比于纯PTFE降低了近19倍。扫描电镜分析表明,材料的耐磨机理主要基于芳砜纶对基体的增强,降低基体的磨损,提高复合材料的耐磨性能。     

表面改性SiO2纳米微粒的表征及摩擦学性能

文中采用透射电镜、X射线粉末衍射仪、FT-IR光谱仪对改性SiO2纳米微粒进行了结构表征,并考察了其在油性介质中的分散性及在往复摩擦试验机和四球摩擦试验机上的摩擦学行为.结果表明,此二氧化硅纳米微粒粒径为10～20nm,表面键合有机碳链化合物,在润滑基础油中有很好的分散性,作为润滑油添加剂具有显著的抗磨减摩性.     

洋葱状富勒烯的制备及摩擦性能研究

通过水下电弧放电法制备出洋葱状富勒烯(OLFs).采用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)分析了OLFs的晶体结构和形貌,并通过热重(TGA)考察了OLFs的热稳定性.在MRS-10A型四球摩擦试验机上测试了OLFs作为长城牌SE级15W-40汽油机油添加剂的摩擦性能.结果表明,所制备的OLFs具有较高的石墨化程度,直径约25nm,外形呈球状并具有一定的空心结构;在空气中的热稳定性维持到600℃以上.在不同的质量分数和载荷下,OLFs作为润滑油添加剂在减摩性能上均优于碳纳米管(CNTs).     

脉冲激光沉积VN/Ag复合薄膜的组织及摩擦学性能研究

利用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的VN/Ag复合薄膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米力学测试系统等设备表征薄膜的组织结构、成分、表面形貌及力学性能,利用UMT-3摩擦试验机考察薄膜在室温至900℃下的摩擦学性能。结果表明,随着Ag含量的增多,薄膜的组织形貌变差,硬度及弹性模量降低。当Ag含量为16%(原子分数)时薄膜在试验温度范围内的摩擦学性能最佳。由于Ag在低温的润滑特性及高温摩擦化学反应生成了新的润滑相,如V2O5、V6O11、V6O13、Ag3VO4、AgVO3等,使得摩擦系数随温度的升高而逐渐降低,在900℃下取得最低值0.08,实现了宽温域内的连续润滑。