表面修饰γ-Fe2O3纳米颗粒的制备、表征及摩擦学性能

利用化学合成法在非水体系中制备了硬脂酸表面修饰的油溶性γ-Fe2O3纳米颗粒;用透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和红外光谱仪表征了合成产物的形貌、结构和组成;用四球摩擦磨损试验机评价了油溶性γ-Fe2O3纳米颗粒作为润滑油添加剂对液体石蜡减摩抗磨作用的影响.结果表明,所制备的纳米颗粒是由无机γ-Fe2O3纳米核及化学吸附其表面的硬脂酸单分子层组成,无机纳米核平均粒径为4nm;其作为润滑油添加剂在适宜浓度范围内可以明显增强液体石蜡的减摩抗磨能力.     

油溶性纳米铜对Al2024-GCr15钢摩擦副的摩擦学效应

将实验室合成的纳米Cu添加剂按质量分数1%加入到参比油中,使用SRV型微动摩擦磨损试验机考察了油溶性纳米铜添加剂对Al2024-GCr15钢摩擦副润滑过程中摩擦磨损行为的影响,并对摩擦副的磨损表面进行了分析.结果表明:油溶性纳米Cu添加剂有很好的抗磨减摩性能,能够明显地提高SJ15W/40汽油机油的品质,是一类比较优异的抗磨减摩添加剂.其抗磨减摩机理为软金属纳米颗粒(纳米Cu颗粒)在摩擦过程中由于物理、化学和电化学等的作用沉积到摩擦表面,在负载作用下铜、铝磨粒熔合、共晶重组并"焊接"在摩擦副上形成弥散分布的突起,从而起到抗磨减摩效果.     

两种硫化锑纳米材料在液体石蜡中摩擦学性能的对比研究

利用四球摩擦磨损试验机对硫化锑纳米棒束作为液体石蜡添加剂的摩擦学性能进行了研究. 结合硫化锑纳米颗粒的性能, 对比分析两者作为添加剂润滑下摩擦系数、磨斑直径、钢球磨损表面形貌的变化规律, 并得到以下结论: 两种材料均能在一定程度上改善基础油的减摩抗磨性能, 在低载荷时硫化锑纳米棒束的减摩抗磨性能明显优于纳米颗粒, 较高载荷时, 两者的减摩抗磨性能相当; 就承载能力而言, 纳米颗粒的性能明显优于纳米棒束; 低载时纳米棒束的“微滚珠”效应是其优异摩擦学性能的主要原因.     

油胺改性碳纳米颗粒在新戊基多元醇酯中的润滑性能

以油胺和柠檬酸为原料,利用一步热解法制备油胺改性碳纳米颗粒(CNPs-OA)材料;利用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨透射电镜(TEM)表征其表面基团,研究其在新戊基多元醇酯(NPE-2)基础油中的分散稳定性和减摩抗磨性能;利用三维光学显微镜和X射线光电子能谱(XPS)表征其磨痕表面。结果表明:CNPs-OA在NPE-2中有较好的分散稳定性,且能显著改善基础油的减摩抗磨性能;当添加剂的用量(质量分数)为0.5%时,与空白基础油相比,平均摩擦系数减小11.4%;当添加剂用量为1.0%时,平均磨损体积减小约45.3%;摩擦过程中CNPs-OA通过摩擦化学反应吸附在金属表面形成保护膜,同时碳纳米颗粒在摩擦副表面形成修复膜,两者的协同作用能够增强NPE-2基础油的减摩抗磨性能。     

一种硼氮化改性油酸甲酯的合成及抗磨减摩特性研究

通过在油酸甲酯分子双键位置进行化学改性,合成制备了一种油酸甲酯型含氮硼酸酯类润滑添加剂。使用傅里叶红外光谱仪对合成产物化学结构进行了表征确认,采用四球摩擦实验机对其在液体石蜡和菜籽油两种不同基础油中的抗磨减摩特性进行了考察。研究结果表明,硼化改性后,油酸甲酯极压性能和抗磨减摩性能明显提高;在不同基础油中添加量为1.5%时,PD值可分别达2 452,1 569N,较油酸甲酯分别提高98.38%,26.94%,并可使磨斑直径最大减小8.93%,使摩擦系数最大减小12.48%;就综合性能而言,硼氮化改性油酸甲酯对菜籽油的感受性要好于液体石蜡。     

油溶性离子液体作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

为解决离子液体在基础油中溶解性差、不宜用作润滑添加剂的问题,通过分子设计制备了极性较小的十六烷基三辛基季膦磷酸二异辛酯盐和十六烷基三辛基季胺多库酯钠盐2种油溶性离子液体,其在碳氢润滑油聚ɑ烯烃(PAO10)中均具有较好的溶解性。采用铜片腐蚀试验考察了2种离子液体的腐蚀性;通过Optimol SRV-IV往复振动摩擦磨损试验机测试了2种离子液体作为PAO10基础油添加剂的摩擦学性能,通过多功能X射线光电子能谱仪(XPS)和原位接触电阻(ECR)表征推导了离子液体添加剂在PAO基础油中的润滑机理。结果表明:2种离子液体作为PAO10的添加剂无腐蚀,完全符合对润滑添加剂的要求。2种离子液体添加剂比空白基础油和传统工业添加剂ZDDP均具有更好的减摩抗磨性能。2种离子液体添加剂会在摩擦副表面形成有效的吸附膜和发生复杂的摩擦化学反应,因而使离子液体具有优异的减摩抗磨性能。     

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(CF)_x及添加剂在绿色润滑油基础油中的减摩抗磨性能

考察了几种绿色润滑油基础油(合成酯和天然植物油脂)的摩擦学特性,探讨了几种常用的极压添加剂如氯化石蜡、硫化异丁烯、二烷基二硫代磷酸锌及无灰氮磷型添加剂对基础油抗磨和减摩性能的影响,并和纳米级(CF)х添加剂进行了对比分析。结果表明,各种添加剂有一定的减摩抗磨和极压作用;纳米级(CF)x极压性能不佳,但减摩性能最优。     

纳米锑颗粒作为液压油添加剂的摩擦学性能

为了研究纳米锑颗粒作为润滑油添加剂的润滑摩擦学性能,充分发挥其减磨、抗磨效果,采用CFT-1型材料性能测试仪对比研究了不同载荷下纳米锑粒子作为液压油添加剂的摩擦学性能,通过SEM对试样摩擦表面进行了形貌分析,利用EDX进行了磨痕表面元素分析.结果表明:不同载荷下纳米锑颗粒在液压油中的最佳添加量不同,重载荷下纳米锑粒子表现出优良的抗磨减摩性能;纳米锑粒子在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能,这是由于磨痕表面形成了含锑元素的表面膜,起到良好的抗磨减摩效果.     

SiO2／SnO2复合纳米粒子的制备及其在菜籽油中的摩擦学性能

采用化学方法制备了SiO2／SnO2复合纳米添加剂,在四球摩擦磨损试验机上考察了其在菜籽基础油中的抗磨减摩性能。用扫描电子显微镜观察分析钢球磨斑表面的形貌,同时通过对钢球磨痕表面进行X-射线光电子能谱分析,探讨了SiO2／SnO2复合纳米添加剂的抗磨减摩机理。结果表明：SiO2／SnO2复合纳米添加剂具有优良的减摩抗磨性能,其润滑作用机理是因为SiO2／SnO2复合纳米添加剂在摩擦表面沉积并在接触区的高温高压作用下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜,由于这层膜的剪切强度比较低,可以减少摩擦界面的粘着磨损,故表现出良好的减摩抗磨性能。     

硬脂酸修饰纳米TiO2颗粒的摩擦学性能研究

采用溶胶一凝胶法制备了硬脂酸表面修饰纳米TiO2颗粒，使用冷冻蚀刻电镜（FEEM）对其进行了形貌表征，用MM-WlA型四球试验机评价了其摩擦学性能，并考察了与硫化烯烃的复配规律。结果表明，所制备的纳米TiO2颗粒大小均匀，没有明显的团聚现象，在基础油中能起到极压抗磨作用，具有良好的极压性能，有利于提高油品的承载能力。另外，所制备的纳米TiO2添加剂与硫化烯烃有很好的复配效应，可以大幅度提高基础油的抗烧结负荷，这对于提高齿轮油的承载能力，具有非常重要的应用价值。     

几种纳米润滑油添加剂在齿轮油中的应用研究

研究了纳米Cu、纳米TiO2和纳米LaF3润滑油添加剂在85W／90基础油中的油溶性,比较了三种纳米润滑油添加剂在齿轮油中的应用效果,结果表明：纳米铜添加剂能够显著提高基础油的极压性能,同时具有良好的抗磨性能。采用SEM对铜纳米微粒在复合剂体系中的极压抗磨机理进行了分析,发现在摩擦过程中铜纳米微粒在表面形成沉积膜,从而表现出良好的极压抗磨性能。     

表面活性剂对纳米氧化锌减摩抗磨性能的影响

为提高纳米氧化锌在润滑油中的摩擦磨损性能和成膜性能,采用均匀沉淀法在合成过程中加入表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))制备了平均粒径约为20~30 nm的纳米氧化锌,并利用SEM、TEM、XRD等方法对制备材料的组织和相组成进行了表征。同时,利用四球摩擦磨损试验机考察纳米氧化锌对润滑油摩擦磨损性能的影响。结果表明:在载荷392 N时,最佳添加量(质量分数)为0.5%,平均摩擦系数降低了35%,磨斑直径下降了11%;利用CTAB修饰后平均摩擦系数降低了70%,磨斑直径下降了40%。在不同载荷下平均摩擦系数出现先增高后下降的趋势。钢球摩擦表面的形貌分析表明,添加CTAB后的纳米氧化锌润滑油,钢球磨损表面犂沟深度最浅,宽度最小。利用CTAB合成的纳米氧化锌具有良好的减摩抗磨性能,可以大大降低机械零件的摩擦力。     

铜拉丝润滑液的研制

根据铜拉丝加工对润滑液的工作要求,在基础油和水中加入优选的乳化剂、防锈剂和抗磨剂等,研制了一种透明的微乳型水基拉丝液(O/W型微乳液).该拉丝液具有良好的乳化稳定性和抗磨性,且抗硬水能力强、防锈效果好、清洗效果明显,减少了铜线断头和模具磨损现象,达到了用户要求.     

Cu纳米颗粒添加体的[BMIm]NTf_2离子液体法制备及其摩擦学性能

用离子液体法制备Cu纳米颗粒并将其用于摩擦学研究优于常用的方法,以往对此报道不多。通过微波辐射合成了1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺{[BMIm]NTf2}离子液体,利用化学还原法分别在水溶液和[BMIm]NTf2中制备了Cu纳米颗粒,采用XRD,TEM,TG和DTA对其结构进行了表征;将2种纳米Cu颗粒溶于N68基础油中,采用四球摩擦磨损试验机对2种纳米Cu添加体的摩擦学性能进行了试验,并对磨痕表面进行了SEM分析。结果表明:[BMIm]NTf2离子液体中制备的Cu纳米颗粒为面心立方结构,粒径为3～25nm,能够显著改善N68基础油的抗磨减摩性能;与水溶液中制备的纳米Cu添加体相比,其摩擦系数下降了24.6%,钢球磨斑直径下降了18.8%,PB值提高了16.4%。     

Alkylated fullerene as lubricant additive in paraffin oil for steel/steel contacts

An alkylated fullerene which bears three eicosyl chains (3,4,5-C₂₀C₆₀, 1) was synthesized via [3 + 2] cycloaddition. At 25°C where the aliphatic chains are in the crystalline state, 1 exhibits a moderately improved solubility in paraffin oil compared to pristine C₆₀. At 80°C which is well-above the chain melting temperature (T_c), a significant solubility increase was observed. Upon cooling to 25°C, suspension containing plate-like aggregates composed of lamellar subunits form, which can be stable for several days. Applications of 1 as a lubricant additive in paraffin oil (PO) for steel/steel contacts both below and above T_c have been investigated in detail. It was found that the addition of 1.0 wt% 1 to PO can reduce the friction coefficient by ～24% at 25°C. Moderate reduction of the friction coefficient at 90°C was also observed. Analysis on the worn surfaces revealed a pronounced antiwear property of 1 by reducing the areas of the worn surfaces and smoothing the scuffing. Our results show that alkylated fullerenes can be potentially used as a new generation of lubricant additives. Finally, the lubrication mechanisms of 1 at different temperatures were discussed.     

齿轮油抗磨添加剂的摩擦学性能研究

为了减少材料磨损,提高部件的使用寿命,合成了齿轮油极压抗磨添加剂二烷基二硫代磷酸镉(CdDDP).利用四球试验机研究了该添加剂在矿物基础油中的极压、抗磨和减摩性能,并与同类添加剂ZnDDP进行了比较,结果表明,此添加剂体现出了良好的减摩、抗磨性能和承载能力;另外采用扫描电镜、X射线能谱仪对其边界润滑状态下形成的磨斑及表面元素组成和含量进行了分析,结果表明,经CdDDP润滑的磨斑光滑而又规则,并且表面上有大量镉原子生成.正是由于该添加剂在摩擦过程中与金属表面作用形成了镉软金属保护层,从而有效地提高了油品的极压抗磨性能.     

Al2O3/SiO2／MgO复合纳米添加剂的抗磨减摩性能

采用超声机械法制备纳米Al2O3、SiO2、MgO等颗粒，并对其进行化学修饰，使其稳定地分散在基础油中，获得自修复纳米润滑添加剂。通过四球试验与止推圈试验考察摩擦学性能。试验结果表明：自修复纳米润滑添加剂具有良好的分散稳定性、抗磨减摩性和自修复性。