磷基无卤素油溶性离子液体润滑添加剂的摩擦学特性

以磷酸二异辛酯(EDHPA)作为阴离子,双季磷盐为阳离子合成一种新型的无卤素离子液体并作为 PAO 10 的润滑添加剂与市售 T306 做比较。 通过 SRV-Ⅴ摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能,通过扫描电子显微镜对磨损形貌进行表征,通过非接触式三维轮廓仪对磨损体积进行测量,通过 ECR 对摩擦过程中摩擦膜变化进行分析,通过 XPS 元素分析对磨斑表面化学元素和变化进行分析。 结果表明合成的新型无卤素离子液体作为 PAO 10 的添加剂时具有优异的摩擦学性能,同时极大程度的提高了 PAO 10 的极压承载能力。 新型离子液体在摩擦过程中发生摩擦化学反应,其中较长的烷基链与极性元素 P 在摩擦时生成致密且厚的边界润滑膜,提高了 PAO 10 体系的减摩抗磨性能和极压承载性能。     

油溶性有机减摩抗磨添加剂的研究进展

随着科学技术的不断进步,摩擦学研究发展迅速,一些新型的润滑领域相继出现,伴随而生一些新型润滑技术和材料,使得机械运行稳定性和寿命逐渐增加。机械运转关键润滑部件（如轴承、齿轮、涡轮等）的稳定性对设备的长效和可靠运行起到了决定性作用,其中,满足润滑部件长效运行的关键技术在于润滑油的品质和优良的润滑稳定性。全配方润滑油中基础油的质量是根本,润滑添加剂对润滑油综合性能具有重要影响,而减摩抗磨添加剂是润滑油中最重要的添加剂。综述了近10年润滑油常用的有机减摩抗磨添加剂的研究进展,根据减摩抗磨添加剂的类别,详细综述了磷系减摩抗磨添加剂、硫系减摩抗磨添加剂、硼系减摩抗磨添加剂、含氮杂环化合物及其衍生物减摩抗磨添加剂、离子液体减摩抗磨添加剂,并对其发展状况和减摩抗磨机理进行了探究。最后对上述几类减摩抗磨添加剂存在的问题进行了简要分析,并对其未来发展趋势进行了展望,对减摩抗磨添加剂的发展方向和面临的问题提出了几点建议和意见。     

新型离子液体作为甘油润滑添加剂的摩擦性能

目的 改善甘油作为润滑剂的摩擦学性能。方法 合成一种含脲基新型无卤素的功能化咪唑离子液体(M-16-DOSS)并作为甘油的润滑添加剂。通过核磁共振和高分辨四级杆飞行时间质谱对M-16-DOSS的结构进行表征。采用同步热分析仪测试甘油润滑体系的热稳定性。采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机评价了甘油润滑体系的摩擦磨损性能,通过三维轮廓仪对磨损体积和磨斑形貌进行了表征。采用EDS和XPS分析了磨斑表面元素和元素化学形态。结果 合成的功能化咪唑盐离子液体结构正确、纯度合格。M-16-DOSS与甘油具有良好的相容性且能够提高甘油的热稳定性。M-16-DOSS作为甘油的润滑添加剂可显著改善甘油的摩擦学性能,添加量达到1.5%时,摩擦系数下降到0.1,磨损体积下降80%。结论 在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,通过硫氮的协同作用与铁和氧等元素形成了化学反应保护膜,有效地阻止了摩擦副之间的直接接触和碰撞,提高了甘油的减摩抗磨性能。     

TiN/BN与AlN/BN纳米混合添加剂的摩擦学性能研究

目的探究TiN/BN与AlN/BN两类纳米混合添加剂在油润滑中的摩擦学性能,分析纳米润滑油润滑机理。方法以油酸作为分散剂,提高纳米添加剂在基础油中的分散性能,利用MRS-10A型四球摩擦磨损实验机对不同混合比例、不同添加浓度的TiN/BN与AlN/BN纳米润滑油进行摩擦学性能测试,使用扫描电镜观察磨斑表面形貌,用EDS和XPS检测磨斑表面元素种类及相应化合价态。结果经油酸分散的混合纳米粒子的质量比为1︰1时,纳米润滑油表现出最好的抗磨减摩性能。其中TiN/BN纳米混合添加剂的质量分数为0.6%时,磨斑直径和摩擦系数较基础油分别降低34.97%和16.75%,最大无卡咬负荷提高65.96%;AlN/BN纳米混合添加剂的质量分数为0.2%时,磨斑直径和摩擦系数较基础油分别降低24.49%和11.76%,最大无卡咬负荷提高38.30%。磨斑表面磨痕沟槽深度、宽度减小,表面粗糙度明显降低。结论分散在油液中的AlN、BN、TiN纳米粒子进入摩擦副间发挥承载支撑作用,将滑动摩擦变为滑动-滚动混合摩擦,降低摩擦磨损。进入摩擦副间的AlN纳米粒子由于高表面能特性,沉淀吸附于摩擦表面凹坑处,修复磨损表面,TiN、BN纳米粒子与摩擦表面发生化学反应,生成由Fe-O、Ti-O、BO_x及TiN_xO_y等物质所构成的自修复膜,表现出较好的抗磨减摩及自修复性能。     

铜纳米添加剂的制备及其摩擦学性能分析

采用KBH4液相还原法制备了纳米铜颗粒,通过X射线衍射和透射电镜分析,得出所制备的纳米铜颗粒的粒径约为20nm的圆球形颗粒。分析了表面修饰的纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能和作用机理,结果表明纳米铜的加入,能在磨损表面形成一层润滑性的铜膜,从而能够有效地改善润滑油的抗磨减摩性能,降低润滑油的摩擦因数,减小摩擦副的磨损量,并得出纳米铜添加剂的最佳用量。     

有机钼为润滑油抗磨减摩添加剂的摩擦学性能研究

用四球摩擦磨损试验机考察了两种油溶性有机钼(二硫代磷酸氧钼、二硫代磷酸钼)抗磨减摩添加剂在液体石蜡基础油中的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜对边界润滑状态下形成的磨斑形貌和表面膜的元素组成进行了分析。试验结果表明:两种有机钼添加剂均具有优异的抗磨减摩性能和极好的承载能力。其中二硫代磷酸钼添加剂使基础油的抗磨性能提高53 %,减摩性能提高40 %,极压承载能力提高一倍多。SEM分析显示钢球表面的磨痕和犁沟较浅,且有含硫和钼的沉积物生成。由此推断出有机钼添加剂在摩擦副表面形成吸附膜,部分吸附膜通过摩擦化学反应生成了具有抗磨减摩作用的MoS2和FeS膜,从而起到了改善摩擦磨损性能的作用。     

锂离子液体作为钢/铜、钢/铝摩擦副润滑剂的摩擦学性能

采用一步法合成了锂离子液体润滑剂[Li(OZO)]TFSI,并选择含有相同阴离子的传统咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐(L-F104)作对比,在SRV摩擦磨损试验机上评价了其作为钢/铜、钢/铝润滑剂的润滑性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了润滑机理。结果表明:在室温或高温(100℃)条件下,[Li(OZO)]TFSI都具有优异的减摩抗磨性能,摩擦过程中在金属摩擦副表面有物理吸附与摩擦化学反应发生,形成了阻止金属间直接接触的保护膜,从而起到了减摩抗磨的效果;且[Li(OZO)]TFSI可以取代L-F104作为两种摩擦副的润滑剂,而其合成过程却比L-F104简单的多。     

纳米铜颗粒作为50CC润滑油添加剂的摩擦学性能研究

在球盘式与环块式摩擦磨损试验机上考察了有机物修饰的纳米铜颗粒作为50CC润滑油添加剂的摩擦磨损性能,采用SEM和EDS分析了磨损表面形貌和表面膜元素组成及含量。结果表明:采用有机物修饰的纳米铜颗粒作为添加剂在润滑油中存在一个最佳的添加量,在此浓度下的润滑油在不同载荷条件下都具有良好的抗磨减摩性能,纳米铜粒子的加入还在一定程度上提高了油品的承载能力,降低了摩擦热。综合分析认为,纳米铜颗粒的摩擦学作用机制是在摩擦接触区高温高压的作用下形成低剪切强度的铜保护膜。     

离子液体电沉积铝添加剂的研究进展

离子液体作为一种新型绿色室温电解质,具有蒸气压低、挥发性小、电化学窗口宽等优点,是电沉积Al的理想选择.但是采用离子液体电沉积Al,当沉积时间较长、电流密度较大时,沉积层的晶粒粗大,表面较为粗糙,甚至会出现树枝状沉积,容易剥落,严重影响到Al沉积层的质量与性能.离子液体添加剂可显著改善Al沉积层光亮度、平整度、致密度以...     

离子液体和ZDDP的摩擦学性能及协同效应研究

目的研究离子液体和ZDDP添加剂的摩擦学性能以及协同作用机制,以降低ZDDP在工业润滑油中的用量或开发新添加剂。方法选用聚α烯烃(PAO-4和PAO-8)为基础油,二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和季膦盐油酸离子液体(Ionic Liquid,IL)为添加剂,在四球试验机上考察了添加剂对基础油摩擦磨损性能的影响及协同作用机制。采用扫描电子显微镜SEM和EDS对磨斑表面进行形貌和化学组分分析,利用表面粗糙度轮廓仪对磨斑进行了三维扫描并测量了其粗糙度,利用球盘式光干涉测量装置研究了添加剂对成膜特性的影响。结果 40℃时,ZDDP和IL复配物的摩擦系数介于ZDDP和IL之间。100℃时,基础油PAO4失效,添加ZDDP和IL复配物后,其摩擦系数降低至0.085,低于单独添加IL和ZDDP时的摩擦系数。基础油PAO8的摩擦系数约为0.11,单独添加IL与添加ZDDP和IL复配物后的摩擦系数非常接近(约为0.09)。SEM图像显示,在40℃和100℃时向基础油中添加ZDDP和IL复配物,工况下对应的磨斑直径最小,且表面粗糙度值均小于基础油和基础油中添加ZDDP。卷吸速度为300 mm/s和450 mm/s时,单独添加IL或添加ZDDP和IL复配物,可提高润滑油的中心膜厚,有效缓解乏油状况。结论与基础油相比,尤其是在高温环境下,ZDDP和离子液体复配时具有很好的减摩抗磨协同效应;混合润滑条件下,向基础油PAO中单独添加IL或ZDDP和IL复配物时,可有效减缓接触区内的乏油状况。     

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。     

片状纳米MoS2的制备及其在油润滑中的减摩抗磨性能研究

目的探究片状纳米MoS_2的制备工艺及其在油润滑中的减摩抗磨性能。方法以钼酸钠和硫脲为原料,采用水热反应法在220℃条件下制备片状纳米MoS_2,利用红外(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量色散谱仪(EDS)表征纳米颗粒的化学成分、晶体结构等理化性质。使用硅烷偶联剂(KH570)对其进行表面包覆改性,并使用超声处理将其分散到石蜡油中,形成润滑油分散体系。采用球-盘式摩擦磨损试验机对其作为添加剂在润滑油中的减摩抗磨性能进行考查,通过SEM、EDS等结果建立理论模型,并探究其减摩抗磨机理。结果制备出粒径在30~100 nm的片状纳米级MoS_2。石蜡油中添加片状纳米MoS_2可以显著改善其摩擦学性能。当添加量为1.0%(质量分数)时,摩擦系数比用纯石蜡油低约53.4%,磨斑直径比用纯石蜡油降低约41.1%。当用纯石蜡油作为润滑剂时,对偶盘磨损表面表现出了明显的犁沟磨损,而当用纳米润滑油作为润滑剂时,对偶盘的磨痕宽度最高降低了43.9%。结论片状纳米MoS_2可随润滑油流动进入摩擦接触界面,并随着界面的相对滑动吸附在摩擦表面形成沉积膜,从而达到减摩耐磨的效果。     

微纳米层状硅酸盐矿物润滑材料的摩擦学性能研究

对微纳米层状硅酸盐矿物粉的摩擦学性能进行了研究.将微纳米层状硅酸盐矿物质量比为0.5%分散在汽油机润滑油SJ10W/40中,利用摩擦磨损实验机考察其减摩抗磨及自修复性能,与润滑油SJ10W/40进行对比.采用扫描电子显微镜(SEM)分析试样磨痕表面的形貌和元素组成,并进行了EDS能谱分析.试验结果表明:与润滑油SJ10W/40相比,含层状硅酸盐矿物油样润滑的摩擦副,摩擦因数降低了71.6%.SEM分析表明磨痕处有着与基体材料不同的修复区域,该修复区域沉积着Si、Mg等元素.这些说明微纳米层状硅酸盐矿物润滑材料具有优良的减摩抗磨和自修复性能.     

改性纳米坡缕石在油润滑中的减摩抗磨性能研究

目的探索不同改性剂对纳米坡缕石的表面修饰效果,探究其在油润滑中的减摩抗磨和自修复机理。方法以油酸和钛酸酯作为改性剂对纳米坡缕石进行表面修饰,采用沉降法和透射电子显微镜(TEM)表征改性效果。将选择的改性剂和纳米坡缕石放入球磨机内在线修饰,制备成润滑油添加剂并将其超声分散于纯基础油150N中,形成润滑油分散体系。采用环-盘式摩擦磨损试验机对其摩擦性能进行考察,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)进行微观结构观察与分析,并探究其润滑及自修复机理。结果采用油酸修饰的纳米坡缕石满足润滑油行业的要求,可显著改善润滑油的摩擦学性能。与纯基础油相比,当添加剂含量为3.0%时,45#钢摩擦副磨损表面形成了一层含多种元素的复合陶瓷自修复膜,平均摩擦系数降低了31.3%,磨损量减少了16.0%。结论纳米坡缕石添加剂可随油液流动智能吸附于摩擦界面,阻止摩擦副之间的直接接触,产生纳米滚珠效应。同时,随着界面滑动发生摩擦化学反应生成自修复膜,填补犁沟和划痕,在纳米滚珠和自修复膜共同作用下达到减摩抗磨的效果。     

离子液体和ZDDP添加剂的减摩抗磨性及成膜机理探讨

目的顺应当前尽可能选用低黏度润滑油而满足节能减排的要求,进一步探讨离子液体作添加剂时的摩擦润滑机理。方法选用低黏度的聚α烯烃(PAO-4和PAO-8)为基础油,以二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和季膦盐油酸离子液体(IL)为添加剂,在四球试验机上分别测量了40、100℃下的摩擦系数,并对比磨斑直径,对磨损表面进行SEM和EDS分析。利用轮廓仪对磨斑表面进行三维扫描,并分析其表面粗糙度。结果与基础油对比,离子液体有效降低了摩擦系数,而传统添加剂ZDDP则导致摩擦系数上升。在部分工况,尤其是高温环境下,离子液体和ZDDP均可有效降低磨损。EDS和表面粗糙度结果可推断:ZDDP和IL在摩擦表面产生了两种截然不同的摩擦反应膜。结论离子液体可以明显改善基础油的摩擦学性能。ZDDP和IL产生的不同摩擦膜引起了摩擦性能的不同,二者的成膜机理值得进一步探讨。     

离子液体添加剂对润滑剂摩擦和润滑性能的影响

目的研究离子液体作添加剂时对基础润滑剂成膜能力和摩擦磨损性能的影响。方法选取聚α烯烃(PAO8)和锂基脂作为基础润滑剂,用季膦盐油酸离子液体作为添加剂,用UMT-3型多功能摩擦磨损试验机(UMT)进行实验,并对试验后的试样表面进行SEM分析。同时用光干涉点接触润滑油膜厚度测量装置测量其膜厚,通过对比基础润滑剂与添加离子液体后的摩擦系数、膜厚和磨斑,评价离子液体添加剂对基础润滑剂摩擦润滑性能的影响。结果相比于基础油和基础脂,离子液体作添加剂可以有效地降低摩擦磨损。含有离子液体添加剂的润滑剂有更高的油膜厚度,在高载荷工况下更明显。添加离子液体可以有效减轻基础油的乏油程度。结论离子液体添加剂可以有效减小摩擦磨损,提高润滑性能。     

二维纳米片状MoS2的制备及其作为润滑添加剂的减摩抗磨性能

目的 探究具有超薄结构的二维纳米片状MoS2的制备方法及其在发动机润滑油中的减摩抗磨性能。方法 以七钼酸铵和硫脲为反应前驱物,油胺为反应溶剂,采用原位表面法制备出表面修饰有油胺分子的二维纳米片状MoS2。利用透射电镜（TEM）、红外光谱分析仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）表征纳米片状MoS2的形貌特征、表面状态及化学组成。采用球盘式摩擦磨损试验机对其作为润滑添加剂在发动机润滑油中的摩擦学性能进行考察,并通过三维共聚焦表面形貌仪、扫描电镜和X射线光电子能谱仪对磨痕进行分析。结果 所制备的具有超薄结构的二维纳米片状MoS2在发动机润滑油中具有良好的减摩和抗磨性能,当其添加量为3%时,摩擦系数降低27.1%,磨斑直径降低17.17%。在150 ℃高温下,使用纯发动机润滑油进行润滑时,摩擦初始阶段的摩擦系数高达0.5,出现润滑失效现象。然而,使用添加有3%二维纳米片状MoS2的润滑油进行润滑,150 ℃高温下的摩擦系数在整个实验过程中都比较平稳,磨损体积和最大磨痕深度为纯发动机润滑油润滑时的23.44%和28.53%。结论 在摩擦过程中,两摩擦表面处于边界润滑状态,所制备的二维纳米片状MoS2随润滑油进入摩擦接触区,发挥良好的润滑效果。特别是在高温下,当发动机润滑油润滑失效时,二维纳米片状MoS2在摩擦表面生成富含MoS2的摩擦化学反应膜填充修复磨损表面,起到润滑作用。     

油溶性纳米铜的制备及其在SF15W/40汽油机油中的摩擦学性能

采用液相化学还原法结合界面生长法,以醋酸铜为母体,维生素C (Vc)为还原剂,聚乙二醇2000为修饰剂,正丁醇为生长剂,制得粒度分布为18.2~80.2 nm、平均粒度为44.7 nm的油溶性球形纳米Cu样品。XRD分析表明样品的晶格常数膨胀率为1.478%。将样品添加到SF15W/40汽油机油中制得金属纳米润滑油。高浓度激光粒度仪检测表明,该金属纳米润滑油具有优异的分散稳定性。在UMT-Ⅱ摩擦磨损试验机上考察SF15W/40汽油机油、金属纳米润滑油的摩擦磨损性能。结果表明：与SF15W/40汽油机油相比,金属纳米润滑油较大程度降低了摩擦系数,减小了磨损量,显著改善了SF15W/40汽油机油的摩擦性能;纳米Cu的最佳添加量为0.8%