天然和人工合成蛇纹石作为纳米润滑油添加剂的摩擦学性能比较

以滑石和MgO为原料采用水热合成法制得蛇纹石粉体,通过高能球磨得到天然蛇纹石粉体,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对2种粉体成分与形貌进行表征分析。将经表面修饰的2种粉体样品添加到PAO4基础油中,利用MMW-1A万能摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能,采用金相显微镜观察磨损表面的形貌并测量磨斑直径,采用能谱仪分析磨损表面的元素组成。结果表明:合成的蛇纹石主要呈纤蛇纹石一维中空纳米管结构,而天然蛇纹石则呈利蛇纹石结构。经修饰后的蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小四球摩擦副的摩擦因数和磨斑直径,这是由于其可通过摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减磨抗摩性能的自修复层,自修复层中含有Mg、Si、O等元素;人工合成纤蛇纹石在PAO4基础油中的抗磨减摩效果优于天然利蛇纹石。     

纳米二氧化铈与蛇纹石混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

采用表面活性剂将蛇纹石、纳米二氧化铈以及他们的混合物稳定分散于PAO4基础油中,利用摩擦磨损试验机分别考察蛇纹石、纳米二氧化铈以及蛇纹石与二氧化铈混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助金相显微镜观察磨损表面形貌并测量磨斑直径,并采用能量色散谱仪(EDS)分析磨损表面的元素组成。结果表明:蛇纹石、纳米CeO_2和蛇纹石/CeO_2复合颗粒都可以显著改善润滑油的减摩抗磨性能,而添加蛇纹石/CeO_2复合添加剂的润滑油的摩擦学性能更佳,其中添加质量分数0.25%纳米二氧化铈与0.25%蛇纹石混合物的润滑油的摩擦学性能最佳。蛇纹石/CeO_2复合颗粒优异的摩擦学性能归因于其在磨损表面形成了吸附膜和Fe_2O_3、SiO_2化学反应膜,其中Ce元素可能起到了催化剂的作用。     

超细蛇纹石粉体改善润滑油摩擦磨损性能的研究

采用行星式高能球磨机制得平均粒径为0.22μm的超细蛇纹石粉,在四球摩擦磨损试验机上研究了超细蛇纹石粉加入量及载荷对润滑油减摩抗磨性能的影响。结果表明,添加超细蛇纹石粉对提高润滑油的减摩抗磨性能有显著的作用,超细蛇纹石粉含量为0.3%时,其摩擦因数减小26.2%,磨斑直径降低19.8%;超细蛇纹石粉润滑油在高载荷下具有很好的减摩性能。钢球表面磨斑能谱分析表明,磨斑表面有超细蛇纹石粉修复镀层产生。     

纳米Sn粒子的制备及其作润滑油添加剂的摩擦学性能研究

用化学还原法制备了表面经油酸修饰的纳米Sn粒子,并在透射电镜(TEM)下观测到所制备的纳米Sn粒子呈球形、平均粒径为20 nm。在MSR-10D四球摩擦磨损试验机上考察了纳米Sn粒子作为CF-4 15W/40润滑油添加剂的摩擦学性能,并在扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)上对钢球磨斑表面进行了形貌观测和表层成分分析。试验结果表明,纳米Sn粒子作为润滑油添加剂具有一定的减摩性能和较好的抗磨性能,当所添加的体积分数仅为0.1%时,添加纳米Sn粒子润滑油的摩擦力比基础油降低了16.64%,其磨斑直径比基础油减小了38.4%。分析认为,纳米Sn粒子通过隔离摩擦表面而改善了润滑油的减摩抗磨性能。     

化学法石墨烯分散液的制备及其摩擦学性能的研究

采用化学氧化还原法,得到的石墨烯薄片,用油酸、硬脂酸对其进行改性,通过分光光度法考察石墨烯作为润滑油添加剂的分散稳定性。使用四球摩擦磨损试验机考察了石墨烯分散液的摩擦学性能,利用扫描电镜和能谱仪对摩擦表面的微观形貌和组成结构进行了表征分析。结果表明:对石墨烯改性处理是将其均匀分散到润滑油中的必要条件,改性后的石墨烯分散液表现出良好的抗磨减摩性能,平均摩擦系数为0.078,降低约12%,磨斑直径也有明显下降,且实验验证了磨损表面有石墨烯颗粒堆积现象。     

电镀废液回收纳米铜粉作为润滑添加剂的摩擦学性能研究

以化学还原法从电镀铜废液中回收的纳米铜粉为固体润滑油添加剂,在四球式摩擦磨损试验机上研究纳米铜粉的加入量对润滑油摩擦学性能的影响。采用SEM、EDAX等分析磨斑表面,初步探讨纳米铜粉抗磨减摩机制。结果表明:纳米铜粉的添加显著提高基础油的抗磨减摩性能,当纳米铜粉加入量为0.3%(质量分数)时,其摩擦因数和磨斑直径分别比基础油减小33.4%和19%。含纳米铜粉润滑油在高载荷下具有更好的抗磨减摩性能。纳米铜粉在摩擦过程中抗磨减摩机制主要为填充作用和沉积自修复膜作用机制。     

添加纳米磁性微粒的润滑油摩擦学行为研究

用化学方法制备纳米MnZnFe2O4磁性微粒,在四球摩擦磨损试验机和立式万能摩擦磨损试验机上考察了MnZnFe2O4纳米磁性微粒作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用,并用扫描电子显微镜观察分析了磨斑表面形貌。实验表明,MnZnFe2O4纳米微粒添加剂可以显著提高基础油的承载能力,减小磨斑直径;磁性颗粒有利于加强吸附在摩擦副表面上形成物理吸附膜,并在摩擦表面形成自修复膜,对磨损表面具有一定的修复作用。     

油酸镁的制备及抗磨性能研究

以油酸和氧化镁为原料在165℃下制得了油酸镁,利用红外光谱对其分子结构进行了表征,将油酸镁加入液体石蜡基础油中,发现其在液体石蜡中可稳定分散。用四球摩擦磨损实验机对油酸镁的摩擦学性能进行了考察,并用SEM和EDS对磨斑表面进行了研究。结果表明,油酸镁质量分数为3%时,可使液体石蜡基础油的磨斑直径降低32%;含油酸镁的液体石蜡润滑时,在摩擦表面发生了复杂的化学反应,生成的反应膜使润滑油具有良好的抗磨性能。     

新型硼氮型润滑油添加剂的合成及摩擦学性能

以植物油为原料合成了一种新型硼氮型润滑油添加剂,采用摩擦磨损试验机考察了它在加氢基础油和成品油中的摩擦学性能,结果表明此添加剂具有良好的抗磨减摩效果.用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析了磨痕表面的形貌及元素,发现磨损表面含有大量的硼元素,表明在摩擦过程中,通过物理吸附和化学反应在摩擦表面生成了含硼润滑膜,起减摩和抗磨作用.     

两种分散剂对IF-WS2纳米粒子分散性能和摩擦性能的影响

研究甲基萘和聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI)两种分散剂对IF-WS 2纳米颗粒在基础油中的分散性能和摩擦性能的影响。使用722型分光光度计和四球摩擦试验机分别考察纳米WS 2润滑油在分散剂中的分散稳定性和摩擦性能,用激光粒度分析仪和红外光谱(FTIR)分析分散剂与WS 2纳米颗粒之间的作用机制。结果表明:甲基萘的分散效果和抗磨减摩效果最好,4%甲基萘分散的0.01%的纳米WS 2润滑油可以长期稳定保存,其纳米WS 2润滑油在490 N时的磨斑直径仅为0.540 mm,摩擦因数为0.11;甲基萘能够起到分散和抗磨减摩作用的原因是其对IF-WS 2纳米粒子具有一定的溶解作用。     

N-酰基谷氨酸在矿物油中的摩擦学性能研究

分别在油酸和月桂酸分子中引入氮,合成了2种新型的含氮润滑油添加剂——N-油酰基谷氨酸和N-月桂酰基谷氨酸。利用四球摩擦磨损试验机考察了2种添加剂作为HVI350矿物基础油极压抗磨添加剂时的摩擦学性能,通过测定不同条件下的最大无卡咬负荷和磨斑直径及摩擦因数,分析和研究了载荷、摩擦时间、添加剂含量对矿物油最大无卡咬负荷和磨斑直径及摩擦因数的影响。试验结果表明:2种添加剂均可以明显提高基础油的承载能力和抗磨减摩性能,添加剂N-油酰基谷氨酸在矿物油中的承载能力明显优于N-月桂酰基谷氨酸,而N-月桂酰基谷氨酸对提高矿物基础油抗磨减摩性能的效果好于添加剂N-油酰基谷氨酸。试验还表明添加剂的含量并非越高越好,否则磨斑直径将增大。     

表面修饰CuS纳米颗粒的合成及其摩擦学性能研究

在无水乙醇与蒸馏水混合溶剂中合成了油酸修饰的CuS纳米颗粒,根据表面修饰剂与产物CuS的摩尔比不同,分别制备出了油酸与CuS纳米颗粒的摩尔比为0.5∶1,1∶1,2∶1,3∶1的产物。在FALEX-6型四球试验机上考察了其作为润滑油添加剂在液体石蜡中的摩擦学性能,并用透射电子显微镜(TEM)对磨斑表面形貌进行分析。结果表明:在添加剂质量分数都为0.5%时,当油酸与CuS纳米颗粒的摩尔比为2∶1时,磨斑直径下降最大,抗磨效果达到最好;当油酸与CuS的摩尔比为1∶1,摩擦因数为最小值,减摩效果达到最好。     

催化剂对蛇纹石粉体减摩抗磨性能的影响

采用UMT 3摩擦磨损试验机,在高接触压力下考察蛇纹石粉体及其与催化剂组合作为润滑油添加剂对45#钢的减摩抗磨作用.结果表明:在高接触压力下,润滑油中添加蛇纹石粉体后摩擦因数和磨损量都变大;相对于蛇纹石粉体,以蛇纹石和某种催化剂组合作为润滑油添加剂,可有效地降低摩擦因数和磨损量,并提高摩擦因数的稳定性.     

离子液体对WS2纳米润滑油摩擦学性能的影响

纳米二硫化钨的润滑性能优异,但由于其在润滑油中易团聚沉降,影响了其在润滑油中抗磨减摩性能的发挥。为改善纳米WS2的抗磨减摩性能,将一种磷酸盐离子液体添加到WS2纳米润滑油中,通过四球摩擦试验机对其摩擦学性能进行测试,采用XPS、EDS和电子显微镜等表征方法对钢球磨损表面进行表征。结果表明：虽然添加离子液体后纳米润滑油的摩擦因数略微上升,但相对基础油,离子液体仍可使其摩擦因数最大降低28%,同时能显著地减小磨斑直径,最大降幅达到了44%。离子液体在摩擦过程中与WS2反应生成PW,该物质作为催化剂加速了摩擦过程中的氧化反应,生成的化合物作为化学摩擦膜减少磨损,提升润滑油抗磨减摩性能。     

油溶性CuO纳米颗粒的抗磨性能研究

利用四球摩擦磨损实验机考察了油酸铜修饰CuO纳米颗粒作为润滑油添加剂的抗磨性能,并用扫描电子显微镜（SEM）和X-射线光电子能谱（XPS）等对钢球磨损表面进行了分析。摩擦磨损试验结果表明,当添加质量分数仅为0.025%时,油酸铜修饰CuO纳米颗粒作为润滑油添加剂即能够明显提高基础油的抗磨能力。SEM及XPS分析结果表明,油酸铜修饰CuO纳米颗粒作为润滑油添加剂在摩擦过程中形成了一层富含Cu2O和Fe2O3的化学反应膜,正是这层膜的存在使得其表现出良好的抗磨性能。     

纳米WS2和TiN对GCr15钢摩擦磨损性能的影响

以纳米WS_2和TiN为添加剂,研究不同纳米材料及含量对基础油500SN减摩抗磨性能的影响。试验结果显示,在添加纳米材料后,润滑油的减摩抗磨性能有了明显提升,磨损类型也发生了明显的改变,其中在添加纳米TiN后的磨损类型由磨粒磨损变为黏着磨损,在添加纳米WS_2变为黏着磨损与磨粒磨损共存;随着纳米粒子质量分数的增加,润滑油的减摩抗磨特性先提升后下降,其中0.3%质量分数的纳米TiN的减摩抗磨效果最好,相比基础油,可以使摩擦因数下降5%～8%,磨斑直径下降26%～32%。     

蒙脱石和坡缕石纳米润滑油添加剂的摩擦学性能

将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石和纳米坡缕石,分别按质量比3%添加到150N基础油中制备2种纳米润滑油分散体系,用激光粒度分析仪、TEM、IR表征纳米添加剂的分散稳定性,在MMU-10G摩擦磨损试验机上测试2种纳米润滑油对45#钢的减摩抗磨性能,用SEM和EDX等分析摩擦试样表面成分与形貌的变化及影响摩擦学性能的机制。结果表明:纳米蒙脱石平均粒径较小,在150N基础油中分散更稳定;2种纳米润滑油相比纯基础油润滑时的平均摩擦因数和磨损量均明显下降,其中纳米蒙脱石润滑油的抗磨减摩性能最好;2种纳米润滑油润滑时摩擦试样表面分别生成了含蒙脱石和坡缕石特征元素的自修复膜层,其中蒙脱石特征元素含量相对较高,说明纳米蒙脱石摩擦学性能更好。     

油酸修饰纳米粒子的摩擦学性能比较

利用化学法合成了表面为油酸所修饰的PbS、PbO和ZnS纳米粒子,由于无机纳米粒子表面有一层由油酸组成的长链有机化合物,使得所修饰的PbS、PbO和ZnS纳米粒子在基础油中有良好的分散性,能够作为润滑油添加剂。用四球摩擦磨损试验机分别考察了它们作为润滑油添加剂的摩擦学行为,结果表明,无机纳米核的化学组成、大小,以及摩擦过程中所形成边界润滑膜的成膜机制对油酸修饰纳米粒子作为润滑油添加剂的摩擦学性能影响不大,所合成的油酸修饰PbS、PbO和ZnS纳米粒子作为润滑油添加剂都能够明显提高基础油的减摩抗磨性能。     

硼氮化蓖麻油对菜籽油和矿物基础油摩擦学性能的影响

通过化学改性的方法在蓖麻油分子中引入硼、氮元素,合成出一种新型绿色润滑油添加剂硼氮化蓖麻油(简称BNC);采用四球摩擦磨损试验机考察BNC对菜籽油和400SN矿物基础油摩擦学性能的影响,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)分析试球磨痕的表面形貌及磨斑表面的化学元素。结果表明:BNC对菜籽油基础油的抗磨减摩性能和极压性能明显优于400SN基础油,这可能是由于BNC分子极性较大,在菜籽油基础油中感受性较好。BNC能在一定程度上提高基础油的承载能力、极压能力和抗磨减摩能力,这可能是由于长链蓖麻油分子的载体作用、硼的缺电子性、氮的高反应活性在摩擦副表面形成复杂的化学反应膜后具有良好的抗磨减摩性能。EDS分析表明,BNC中的B、N功能元素在摩擦副表面有较多的沉积,说明添加剂中的B元素、N元素均参与了摩擦化学反应。     

添加油酸修饰的纳米Fe3 O4粒子润滑油的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为10nm、油酸表面修饰的Fe3O4粒子，并对其作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了研究。试验结果表明，添加油酸修饰的纳米Fe3O4粒子的润滑油表现出了较好的抗磨减摩性能，但是，纳米粒子的添加量有一最佳值。与基础油相比，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦因数最大降低了26％，磨损量降低了28％。在摩擦磨损过程中，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦力矩的变化表现出了时间效应。添加纳米Fe3O4粒子润滑油摩擦磨损后的磨痕表面比基础油摩擦磨损后的磨痕表面光滑，可以推测，纳米Fe3O4粒子对摩擦表面的抛光作用提高了润滑油的摩擦学性能。