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。     

蛇纹石和油酸作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能

利用高能球磨机制备平均粒径约1 μm的蛇纹石超细粉体,并将其与油酸按质量比2∶1混合分散到PAO10基础油中,利用四球试验机探究其作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能,利用白光干涉仪分析磨斑表面三维形貌,并用EDAX对磨斑表面元素进行分析。结果表明：蛇纹石与油酸混合加入基础油中具有更好的减摩抗磨效果;蛇纹石粉体与油酸混合后能够在摩擦副表面形成含有Si、Mg元素的修复膜,而单一的蛇纹石粉体在摩擦过程中不能成膜,这是因为,油酸作为分散剂能够吸附摩擦过程中产生的金属磨粒并使其分散到润滑油里,减少磨粒对摩擦表面造成的磨粒磨损;油酸有机修饰层吸附到蛇纹石颗粒表面,改善了蛇纹石颗粒在基础油中的分散性。     

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.     

钻井液用植物油润滑剂的制备及摩擦学性能研究

为了使钻井液用植物油润滑剂在高压和高温氧化后仍具有良好的抗磨减摩性能,将层状固体润滑剂石墨、蛇纹石加入植物油中,合成了几种含固体润滑剂的钻井液用植物油润滑剂;利用UMT-2球盘式摩擦试验机考察了各润滑剂的摩擦性能;在摇臂钻床上模拟钻探的摩擦工况,考察了合成的润滑剂的抗磨性能,利用扫描电子显微镜观察了钻头的磨损形貌。结果表明,在植物油中添加石墨、蛇纹石可以降低植物油的摩擦因数和摩擦副的磨损,同时可使植物油在高温氧化后仍能保持良好的减摩抗磨性能。     

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。     

硅烷偶联剂修饰纳米ZrO2润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以氧氯化锆为原料制备纳米ZrO2并对其结构进行了表征;用硅烷偶联剂对其表面进行表面改性处理,使其具有良好的亲油性;用摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米ZrO2作为20#机械油添加剂的摩擦磨损性能。结果表明所制备的ZrO2为粒径为10nm左右的球形颗粒,具有无定形晶体结构;纳米ZrO2作为添加剂可以显著提高20#机械油的抗磨减摩性能,当纳米ZrO2的添加量为0.1%(质量分数)时相应的磨斑直径最小、摩擦因数最低、磨损量最少。     

化学合成与机械球磨制备的纳米颗粒润滑性能对比*

机械球磨和化学合成法制备的矿物纳米颗粒在化学组成、粒径分布和颗粒形状等方面存在显著不同,为研究2种方法制备的纳米颗粒对抗磨减摩性能的影响,采用环块式摩擦磨损试验机对比分析不同方法制备的纳米蛇纹石颗粒与纳米高岭土颗粒的摩擦学性能。试验结果表明：粒径为200~800 nm的合成纳米蛇纹石的摩擦因数和磨损量最低,球磨高岭土的摩擦因数和磨损量最大;合成纳米蛇纹石颗粒和有机钼减摩剂（MoDTC）复配能够进一步提高润滑性能,在110~130 ℃温度下,相比纯合成纳米蛇纹石颗粒,复配润滑油的摩擦因数降低约52%,相比MoDTC,复配润滑油磨痕宽度减少约13%;150 ℃试验温度下,合成蛇纹石、球磨蛇纹石、合成高岭土与MoDTC复配促进摩擦表面MoS2的生成,进一步降低摩擦因数;合成纳米颗粒形状圆润,没有尖锐棱角,对摩擦表面犁削作用小,相比球磨颗粒具有更好的抗磨减摩效果。     

SiO_2纳米颗粒作为润滑添加剂的抗磨减摩性能

用硅烷偶联剂(KH560)、钛酸酯、硬脂酸对无定型纳米SiO2进行了表面改性,采用四球和止推圈摩擦磨损试验机研究了改性后纳米SiO2在20#机械油中的抗磨减摩性能.结果表明:KH560改性效果最佳,改性后纳米SiO2在20#机械油中实现了单分散效果;改性后的纳米SiO2,能有效提高润滑油的抗磨减摩性能,当纳米SiO2的质量分数为1%时产生的抗磨减摩性能最好.     

超细蛇纹石粉体改善润滑脂摩擦学性能研究

为提高锂基润滑脂的摩擦学性能,以超细蛇纹石粉体为添加剂,研究粉体的加入方式、加入量及载荷变化对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,并采用SEM、EDS等手段对钢球表面磨斑进行分析。结果表明,分散后加入超细蛇纹石粉体的润滑脂摩擦学性能优于直接加入蛇纹石粉体的润滑脂;合适的超细蛇纹石粉体加入质量分数为0.7%,此时润滑脂摩擦因数略有升高,但抗磨性能明显地提高,其作用机制在于蛇纹石粉体在钢球表面具有自修复作用;含超细蛇纹石粉的润滑脂更适合在中低载荷下工作。     

自制二硫化钼微球在500SN中的摩擦磨损性能研究

将自制的表面修饰的二硫化钼微球（MS-MoS2）和商业级胶体二硫化钼（CC-MoS2）分别添加到基础油500SN中,用四球摩擦磨损机和SRV微动摩擦磨损试验机对比研究了不同润滑体系的极压性能和抗磨减摩性能。结果表明：萃取剂Cyanex 301对MoS2具有良好的表面修饰作用;添加MoS2能够有效改善基础油的极压性能和抗磨减摩性能;在试验力为400N,最佳添加量分别为0．10％和0．25％（质量分数）时,500SN＋MS．MoS2和500SN＋CC-MoS2相对500SN的摩擦因数分别降低了17．2％和12．3％,磨损体积分别降低了44．8％和17．2％。     

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。     

自修复添加剂的热处理及其分散性研究

采用差热-热重分析仪(DTA-TG)研究了自修复添加剂-蛇纹石粉体的热处理过程;采用X射线衍射仪(XRD)和红外光谱分析仪研究了其相变情况;采用不同的分散剂对蛇纹石粉体和热处理后粉体进行表面修饰,使用红外光谱仪分析了它们的分散特性;采用MM-200摩擦磨损试验机研究了表面修饰后粉体的自修复特性。结果显示:蛇纹石粉体在795℃发生相变生成非晶态的顽火辉石和镁橄榄石并且在890℃发生晶化反应;油酸与蛇纹石粉体表面的羟基发生酯化反应;钛酸酯偶联剂NXT-105与热处理前后粉体不但发生了物理吸附,并且与粉体表面的羟基发生了化学反应,因此,添加剂在润滑油中具有更好的分散性;钛酸酯偶联剂修饰后的粉体,不管是热处理前还是热处理后都能在摩擦磨损过程中在磨损金属表面生成自修复膜。     

环境介质对UHMWPE纤维织物复合材料摩擦学性能影响的研究

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维织物复合材料在干摩擦及在海水、机械油介质中的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜对其磨损表面和摩擦对偶表面进行观察和分析。结果表明,海水和机械油可以分别在对偶表面形成软质薄膜和润滑膜,起到了减摩作用;同时,水分子和油分子会渗入到复合材料内部,降低纤维与树脂间的黏接强度,导致复合材料抗磨性能的降低。     

环境介质对UHMWPE纤维织物复合材料摩擦学性能的影响

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维织物复合材料在干摩擦及在海水、机械油介质中的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜对其磨损表面和摩擦对偶表面进行观察和分析。结果表明,海水和机械油可以分别在对偶表面形成软质薄膜和润滑膜,起到了减摩作用;同时,水分子和油分子会渗入到复合材料内部,降低纤维与树脂间的黏接强度,导致复合材料抗磨性能的降低。     

表面未修饰及修饰纳米SiO2对锂基脂摩擦学性能的影响

利用四球摩擦磨损试验机考察了表面未修饰及修饰纳米SiO2作为添加剂对锂基脂摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了钢球磨损表面形貌,并采用X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态,以探讨2种纳米SiO2添加剂的减摩抗磨作用机理。结果表明,采用化学法和物理法制备的表面修饰及未修饰纳米SiO2作为添加剂均能通过形成复合边界润滑膜而改善锂基脂的减摩抗磨性能,其中采用物理法制备的未修饰纳米SiO2的减摩作用略优,而采用化学法制备的表面修饰纳米SiO2在高载荷下的抗磨作用较优。     

金属多氮唑骨架材料(MAF-6)作为棉籽油添加剂的摩擦学性能

采用模板剂法合成金属多氮唑骨架材料(MAF-6),通过SRV-V高频线性往复摩擦磨损试验机研究其作为润滑油固体添加剂的摩擦学性能。利用3D白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等表征手段分析磨损表面形貌及元素分布,探讨MAF-6的润滑机制。结果表明:MAF-6作为添加剂能有效提高棉籽油的抗磨性能,MAF-6质量分数为0.50%时油品表现出最佳的抗磨性能;在高往复频率和运行载荷下MAF-6的抗磨效果更显著,在最佳添加量下可使基础油抗磨性能提升30%以上。磨损表面EDS元素分析发现,MAF-6的特征元素转移到了摩擦副表面,这表明MAF-6良好的抗磨性能主要与其柔性晶体结构和在摩擦副表面形成的物理吸附膜有关。     

纳米ZnS粒子作为润滑油添加剂摩擦学性能研究

采用均匀沉淀法制备了硬脂酸修饰的纳米ZnS粒子,用四球摩擦磨损试验机考察了其作为润滑油添加剂的摩擦学性能,并用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对磨斑进行了表面分析.结果表明:在一定添加量范围内,硬脂酸修饰的纳米ZnS粒子可明显改善基础油的摩擦学性能;在摩擦过程中,纳米ZnS粒子在摩擦表面的沉积和通过摩擦化学反应生成的化学反应膜,显著提高了基础油的抗磨减摩性能.     

纳米蛇纹石/SiC颗粒微弧氧化改性柴油机铝合金活塞复合膜层摩擦学性能的影响

首先对纳米蛇纹石和Sic进行表征,并配置2种纳米粒子分散液,按1:1比列进行复配,将3种分散液加入电解液中,对ZL109铝合金试件进行微弧氧化处理,制备出3种微弧氧化陶瓷膜。通过测厚仪显微硬度计对复合陶瓷膜进行检测;然后用表面性能最佳的试件在摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,通过其截面形貌和表面形貌分析其耐磨性能。结果表明:蛇纹石/Sic复配添加剂对微弧氧化陶瓷膜层的膜厚和硬度影响不大,但是在摩擦磨损试验中表现出了更加优异的减摩抗磨性能,摩擦系数更低,在摩擦过程中,由蛇纹石和Sic的复合作用,试件表面空隙更减小,摩擦性能得以改善。     

胆甾醇润滑添加剂的摩擦噪声与胶合分析

在N15机械油中添加胆甾醇,用标准的立式万能摩擦磨损试验台实验分析了N15机械油、N15油机械 胆甾醇的摩擦磨损性能。针对磨合阶段、稳定磨损阶段、胶合失效与摩擦噪声进行分析。结果表明,在磨合阶段摩擦因数有较大变化,随后的稳定磨损阶段中摩擦因数变化减小;在摩擦副出现胶合失效前,摩擦副的摩擦因数急剧上升;N15机械油 1.7%胆甾醇的抗胶合性能较好,但N15机械油 0.106%胆甾醇的摩擦噪声特性较好;胆甾醇添加剂可以显著改善N15号机械油的抗胶合能力。