水基硼酸盐纳米粒子的摩擦学性能研究

采用沉淀法合成了多种硼酸盐纳米粒子，用透射电镜对其形貌进行了表征，并用四球摩擦试验机考察了其在水介质中的摩擦学性能。结果表明，硼酸盐纳米粒子作为水基添加剂可使水的承载能力显著提高，抗磨减摩性能也有较大提高。随着硼酸盐纳米粒子在水溶液中添加量的增大，最大无卡咬负荷增大；在392 N负荷下，添加量为1.0%或1.5%时，磨斑直径最小；在添加量一定时，摩擦磨损性能与负荷有关，在较小或较大负荷下抗磨性能更好。结合X射线光电子能谱分析可推断添加剂的作用机理是添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应，并在摩擦副表面生成了含氧化物的复合润滑膜，有效地提高了水的抗磨减摩性能。     

环氧油酸甲酯润滑添加剂的摩擦学性能研究

对油酸甲酯进行化学改性,研制了一种新型环境友好润滑添加剂-环氧油酸甲酯(EOME),用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定。分别通过四球和SRV摩擦磨损试验机考察了以菜籽油为基础油,以EOME为添加剂时对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副抗磨减摩性能的影响,用扫描电子显微镜观察分析铝合金磨斑表面的形貌,同时通过对铝合金磨痕进行X射线光电子能谱和扫描电子探针分析,探讨了环氧油酸甲酯润滑添加剂的抗磨减摩机理。结果表明:环氧油酸甲酯润滑添加剂在菜籽油中具有优良的极压抗磨和减摩性能;其润滑作用机理是由于长链脂肪酸酯极性分子在摩擦表面吸附或发生摩擦化学反应形成了摩擦聚酯膜、氧化物膜或金属皂共同组成的起抗磨作用的润滑膜。     

SnO_2/ZnO复合纳米粒子的摩擦学性能和自修复作用机理研究

采用化学方法制备了SnO2/ZnO复合纳米粒子,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用。用X-射线光电子能谱仪表征钢球磨斑所存在的元素及其价态;用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDX)观察分析试块磨痕形貌和元素组成。探讨了复合纳米粒子添加剂的润滑作用机理。结果表明,SnO2/ZnO复合纳米粒子添加剂受压应力作用,可在试块磨痕表面形成纳米氧化物的保护膜,填平接触面并陷入基体,从而减轻粘着磨损,并对磨损表面起到良好的修复作用;在较低负荷下,保护膜中的纳米粒子起到“轴承”作用,而在较高的负荷下纳米粒子晶格产生滑移,甚至在磨痕表面形成合金层,使复合纳米粒子呈现出优良的抗磨减摩性能。     

SnO2/ZnO复合纳米粒子的摩擦学性能和自修复作用机理研究

采用化学方法制备了SnO2/ZnO复合纳米粒子,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用.用X-射线光电子能谱仪表征钢球磨斑所存在的元素及其价态;用扫描电子显微镜（SEM）和X-射线能谱仪（EDX）观察分析试块磨痕形貌和元素组成.探讨了复合纳米粒子添加剂的润滑作用机理.结果表明,SnO2/ZnO复合纳米粒子添加剂受压应力作用,可在试块磨痕表面形成纳米氧化物的保护膜,填平接触面并陷入基体,从而减轻粘着磨损,并对磨损表面起到良好的修复作用;在较低负荷下,保护膜中的纳米粒子起到＂轴承＂作用,而在较高的负荷下纳米粒子晶格产生滑移,甚至在磨痕表面形成合金层,使复合纳米粒子呈现出优良的抗磨减摩性能.     

稀土La_2O_3在润滑油中的减摩抗磨性能研究

考察了La2O3作为润滑添加剂在400SN基础油中的减摩抗磨性能,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X-射线光电子能谱(XPS)分析磨损表面,并探讨了摩擦学机理。结果表明:La2O3粒子经油酸改性后在油中的分散性能得到提高;在摩擦试验中,加入未改性La2O3粒子的试油具有较好的抗磨性能,加入改性La2O3粒子的试油具有较好的减摩性能;磨损表面形成的Fe2O3-La2O3合金层使得摩擦过程平稳,抗磨性能增强。     

油酰基甘氨酸在矿物润滑油中的生物降解和摩擦磨损特性

通过生物降解试验和摩擦磨损试验研究了油酰基甘氨酸对HVI 350矿物润滑油生物降解性和摩擦磨损特性的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨斑表面形貌和表面膜化学特征.结果表明,在一定浓度范围内,油酰基甘氨酸显著改善了矿物润滑油的生物降解性能和抗磨减摩性能.油酰基甘氨酸改善矿物润滑油抗磨减摩性能的机制是油酰基甘氨酸在摩擦表面形成具有抗磨减摩作用的吸附膜和化学反应膜.     

SiO_2/CuO复合纳米粒子添加剂的摩擦学和自修复性能研究

采用化学方法制备了SiO2/CuO复合纳米粒子,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用。用PHI-5702型多功能X-射线光电子能谱仪表征钢球磨斑所存在的元素及其价态;用Quant200型扫描电子显微镜(SEM)和GENESIS型X-射线能谱仪(EDX)观察分析试块磨痕形貌和元素组成。并探讨了复合纳米粒子添加剂的润滑作用机理。结果表明,复合纳米微粒添加剂在摩擦过程中由于压应力的作用而沉积于磨损表面微观缺陷区域,从而对磨损表面起到良好的修复作用。另外,SiO2/CuO复合纳米微粒添加剂可在摩擦副接触表面吸附、沉积,并在接触区的高温高压下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜,从而减轻摩擦界面的粘着磨损,表现出良好的减摩抗磨性能。     

油酸改性碳纳米球在季戊四醇油酸酯中的减摩性能研究

纳米材料可以显著提高润滑油的抗磨性能。考察了油酸修饰碳纳米球在季戊四醇油酸酯中的减摩性能,初步探讨了可能的减摩机理。傅里叶红外吸收光谱表明,碳纳米球经过浓酸氧化后与油酸酯化进行表面修饰是可行的。摩擦实验研究结果表明,载荷为147 N和392 N作用下,添加量为0. 1%~0. 15%条件下,以0. 1%为佳,摩擦系数减小幅度最大,在45%以上。观察摩擦表面的磨斑形貌,探讨了碳纳米球增强季戊四醇油酸酯减摩性能的作用机理,即碳纳米球的表面修复作用与"滚珠轴承"模型的协同作用。     

电磁效应对含SiO2/SnO2复合纳米粒子润滑油的摩擦自修复特性影响

用四球机考察了添加SiO2/SnO2复合纳米粒子的润滑油在电磁场作用下的摩擦学和自修复性能,用扫描电子显微镜（SEM)和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了磨斑表面形貌及其典型元素的化学状态,并对抗磨自修复机理进行了初步探讨。结果表明：在磁场作用下,含SiO2/SnO2复合纳米粒子的润滑油润滑下的摩擦副磨斑直径和摩擦系数均比无磁场时小,且自修复效果更加明显。这是由于磁场有利SiO2/SnO2复合纳米添加剂在摩擦副表面沉积,沉积物在摩擦载荷和摩擦热作用下快速熔融铺展,形成具有良好抗磨减摩和修复性能的沉积物膜。     

纳米二硫化钼在菜子油中的摩擦学行为

对纳米MoS_2在菜子油中的摩擦学行为和抗磨减摩机理进行了研究。将纳米MoS_2用高碱值合成磺酸钙(T106)稳定地分散于菜子油中,并用四球机考察了菜子油的磨斑直径和摩擦因数。纳米MoS2的添加量在0%~1.0%范围内,菜子油的磨斑直径和摩擦因数均随着纳米MoS_2的增加而降低,当纳米MoS_2的添加量为1.0%时,菜子油的磨斑直径下降了7.8%。用扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和x射线光电子能谱(XPS)对磨斑表面形貌和典型元素的化学状态进行了分析,发现磨斑表面有Fe_2O_3,FeSO_4和MoO_3。在摩擦的作用下,纳米MoS2在摩擦区域发生了化学反应,生成了含Fe_2O_3,FeSO_4和MoO_3的化学膜,该化学膜具有抗磨减摩特性,提高了菜子油的抗磨减摩性能。     

水溶性纳米CaCO3的制备及其摩擦学性能

 以 CaCl₂和 Na₂CO₃为原料,采用沉淀法制备了纳米 CaCO₃,在制备过程中加入聚乙二醇表面修饰剂和聚丙烯酸钠分散剂,使纳米 CaCO₃稳定地分散于水中。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征水溶性纳米 CaCO₃;利用四球试验机考察了水溶性纳米 CaCO₃及其同辛丁基二硫代磷酸双 β-羟乙基十八胺盐(简称 DDPN)组成的2种水基润滑液的摩擦性能,探讨了纳米 CaCO₃同 DDPN 的协同作用,并通过扫描电子显微镜(SEM)和俄歇电子能谱仪(AES)分析了钢球磨斑表面。结果表明,纳米 CaCO₃的粒径在20~30 nm 范围,无明显团聚现象;水溶性纳米 CaCO₃具有良好的摩擦学性能,与 DDPN 复合使用时具有较好的抗磨减摩协同作用,比单独使用水溶性纳米 CaCO₃或 DDPN 的抗磨减摩性能均有所提高;当纳米CaCO₃质量分数为0.15%、 DDPN 质量分数为5.0%时,复合水基润滑液的摩擦学性能达到最佳,最大无卡咬负荷(PB)为1029 N,钢球磨斑直径(WSD)为0.61 mm。     

ZIF-8/ZDDP作为润滑脂添加剂的摩擦学性能研究

在锂基润滑脂中分别添加了ZIF-8、ZDDP以及ZIF-8与ZDDP复配剂(ZIF-8/ZDDP),采用SRV往复摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机研究了上述3种添加剂在钢/钢摩擦副下对锂基润滑脂摩擦磨损性能的影响。采用3D光学轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线能谱仪(EDS)分析了摩擦副磨损表面的形貌、化学状态和元素含量。结果表明,ZIF-8/ZDDP复配添加剂能够显著提高锂基润滑脂的抗磨性能和承载力。摩擦过程中,ZIF-8颗粒黏附在摩擦副表面形成物理保护膜,并与ZDDP生成的化学反应膜协同互补,表现出优良的复配增效性。     

脂肪酸甲酯型含氮硼酸酯的合成及摩擦学性能研究

以脂肪酸甲酯为原料合成了一种新型含氮硼酸酯添加剂。通过红外对所合成添加剂进行了表征,采用四球摩擦试验仪考察了其在不同基础油中的摩擦学性能,同时考察了摩擦时间、载荷对菜籽油磨斑直径(WSD)的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了含氮硼酸酯添加剂对钢球摩擦表面膜的组成和化学状态的影响。结果表明：含氮硼酸酯添加剂具有良好的极压抗磨效果。在钢球磨损表面发现含有硼元素,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的润滑膜,起到了极压抗磨的作用。     

磷系极压抗磨剂在酯类油中的摩擦学性能

采用四球摩擦试验机对磷酸三甲酚酯（T306）和硫代磷酸铵盐（T307）2种添加剂在多元醇酯（3987）中的摩擦学性能进行了研究。采用扫描电子显微镜（SEM）分析了钢球磨损表面的微观形貌,采用X射线光电子能谱仪（XPS）分析了摩擦表面典型元素的化学状态,进而对摩擦机理进行了探讨。结果表明,2种添加剂均可不同程度地改善酯类油的摩擦学性能,然而,当添加剂添加浓度越大或试验载荷越高时,T306在3987中表现出较差的减摩抗磨性能,而T307在所考察的浓度或载荷范围内均可有效提高3987的减摩抗磨以及承载性能,其综合性能优于T306,这主要是由于在摩擦表面形成了复杂的含有S、P、N等元素的边界润滑膜,从而能够更好地起到降低摩擦磨损的作用。     

油溶性纳米Cu在GL-5齿轮油中的摩擦学性能

通过有机小分子配体表面修饰的方法制备了表面修饰的纳米Cu颗粒，将制备的纳米Cu颗粒作为润滑油添加剂引入85W／90GL-5重负荷齿轮油中，用四球试验机考察其在85W／90GL-5重负荷齿轮油中的摩擦学性能。结果表明，油溶性纳米Cu添加剂具有优异的抗磨、减摩和极压性能，能够很好地改善85W／90GL-5重负荷齿轮油的摩擦学性能。使用SEM、EDS和XPS分析了钢球磨损表面形貌、组成和化学状态。结果表明，使用纳米Cu添加剂润滑的磨斑表面擦伤程度很轻，并且磨斑表面有单质Cu沉积。其润滑作用机理推测为：单质Cu沉积膜与摩擦过程中形成的化学反应膜协同作用，从而有效地提高了85W／90GL-5重负荷齿轮油的抗磨、减摩和耐负荷性能。     

纳米SiO_2润滑添加剂的摩擦学性能及其抗磨减摩机理研究

研究了纳米SiO_2作为润滑油添加剂的摩擦学性能及其与MoDDP的协同作用,并通过SEM,EDS,XPS等手段对磨斑表面进行分析,探索了纳米SiO_2的抗磨减摩机理。结果表明,当纳米SiO_2加入量(w)为0.5%时,润滑油的摩擦系数和磨斑直径分别比基础油降低30.6%和35.5%,显著提高了基础油的抗磨减摩性能。纳米SiO_2与MoDDP具有良好的协同作用。纳米SiO_2的抗磨减摩机理为:在摩擦副表面沟槽部位纳米SiO_2和MoDDP膜起填补作用;在凸处,纳米SiO_2起微"滚动轴承"作用,MoDDP在摩擦能量作用下分解为软的MoS_2并沉积在摩擦副表面,以上综合作用减小了摩擦,修复了摩擦副表面,从而提高了润滑油的抗磨减摩性能。但随着时间的延长,SiO_2对MoS_2沉积膜又具有轻微的刮擦作用。     

超重力法制备纳米铜润滑油添加剂的工艺研究

利用超重力技术，开展了制备纳米铜润滑油添加剂的中型试验研究。结果表明：超重力法制备纳米铜添加剂工艺路线稳定可行，所得纳米铜添加剂产品质量合格，产品粒径小于20nm，具有明显的减摩抗磨作用，可以用作润滑油的纳米抗磨节能添加剂。随着汽车工业的发展和润滑油研究的深入，超重力法生产纳米铜润滑油添加剂技术将具有重大的商业前景。     

表面修饰的硼酸盐添加剂与ZDDP复配的摩擦性能

用四球摩擦磨损试验机研究了表面修饰的硼酸盐添加剂与一些抗磨减摩剂复配体系的摩擦学性能。结果表明，表面修饰的用酸盐与T202复配，其复配体系的抗磨性受其添加量的影响，而与T203或T205复配体系的抗磨性分别产生对抗效应或协同效应。表面修饰的硼酸盐与ZDDP系列添加剂复配体系的减摩性，与ZDDP相比没有明显的改善，但是加人苯三唑衍生物，复配体系的摩擦系数明显降低。摩擦表面的XPS分析表明，摩擦表面生成了BON化合物、BN、硫酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化物的混合的摩擦化学反应膜。     

烟炱对有机钼减摩剂摩擦学性能的影响

在SRV-IV摩擦磨损试验机上,采用球-盘点接触方式,考察了烟炱含量对有机钼减摩剂M2摩擦学性能的影响,同时考察了温度和载荷对M2在含烟炱柴油机油中减摩效果的影响,借助扫描电子显微镜及能谱仪(SEM/EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)探讨了烟炱对有机钼减摩剂M2摩擦学性能影响的机理。结果表明,M2在高烟炱含量的柴油机油中可以起到一定抗磨作用,M2在含烟炱柴油机油中的减摩性能随烟炱含量的上升而下降,温度或载荷的升高能使M2在含烟炱柴油机油中失去减摩效果。分析认为,烟炱参与了M2磨痕表面反应膜的形成,生成了含Mo—C类物质,随着该类物质含量的增多,M2在含烟炱油样中的减摩效果越来越弱,直至失效。