五元含氮杂环润滑添加剂的摩擦学研究进展

五元含氮杂环化合物是一类重要的润滑添加剂,有着优良的摩擦学性能。对近年来苯并噻唑类、苯并咪唑类、苯并三氮唑类和噻二唑类等五元含氮杂环添加剂的摩擦学研究进行概述,分析其摩擦学机制及研究中存在的问题,并指出其未来发展应基础与应用研究并重,积极开展新型的、环境友好的五元含氮杂环添加剂的研究。     

巯基含氮杂环醇在菜籽油中的摩擦学性能研究

合成巯基苯并咪唑乙醇(TBE)和巯基苯并噻唑乙醇(MTE)2种菜籽油添加剂,利用四球摩擦试验机评价它们在菜籽油中的润滑性能。结果表明,合成的2种化合物提高了菜籽油50%的极压值,在抗磨和减摩性能方面,相同条件下MTE均好于BTE。扫描电镜分析结果表明,添加剂在摩擦过程中发生了化学反应,生成了无机硫化物和有机氮等组成的复杂边界润滑膜,从而起到了良好的抗磨减磨作用。     

含氮杂环硼酸酯的合成及其摩擦学性能

通过分子设计,合成了含氮杂环硼酸酯,利用红外光谱确定了目标产物的分子结构.通过四球摩擦磨损试验机考察了含氮杂环硼酸酯作为润滑油添加剂在液体石蜡中的摩擦学性能,并采用场发射扫描电子显微镜观察分析了钢球磨斑表面形貌.结果表明:含氮杂环硼酸酯在液体石蜡中的添加量为1.0 % 时,最大无卡咬负荷为744.8 N,较纯液体石蜡增加了90.0 %,摩擦因数和磨斑直径分别为0.035和0.39 mm,分别降低了60.2 %和40.0 % .含氮杂环硼酸酯作为液体石蜡的减摩抗磨添加剂改善了摩擦副表面的擦伤程度,减轻了钢球表面磨损.     

一种水溶性润滑添加剂的制备及其摩擦学性能研究

合成一种水溶性润滑添加剂辛基酚聚氧乙烯醚单硫代磷酸酯化合物TPD,利用四球试验机和SRV-IV摩擦磨损试验机考察其在水-乙二醇基础液中的润滑性能。结果表明,含该化合物的水基润滑剂具有优良的承载能力和抗磨性能且在水中具有优异的稳定性;XPS电子能谱分析显示,该水溶性化合物在摩擦过程中生成了富含磷酸铁、硫酸亚铁、硫酸铁以及FeS、FeS2和一些含硫、氮小分子有机物组成的边界润滑膜,从而起到了良好的抗磨减摩作用。     

新型含氮磷酸酯添加剂的合成及摩擦学性能研究

以脂肪酸甲酯为原料合成一种新型含氮磷酸酯添加剂,通过红外对其结构进行表征,采用四球摩擦试验机考察其在不同基础油中的摩擦学性能,并用扫描电子显微镜和能谱仪观察分析磨痕表面的形貌及元素分布。结果表明:含氮磷酸酯添加剂具有良好的热分解性能和极压抗磨性能;实验后在钢球表面发现了磷元素,表明在摩擦过程中,含氮磷酸酯添加剂通过化学反应在摩擦表面生成了磷酸铁等化合物,从而起到了极压抗磨的作用。     

一种新型的含稀土和锡的复合润滑添加剂的摩擦学特性研究

合成了含稀土和锡的复合润滑添加剂RES2 ,其在室温和 - 10℃的条件下均具有良好的油溶性 ,不含硫、磷元素 ,具备绿色添加剂的特征。它具有比ZDDP更好的抗磨减摩性能 ,有望作为新型的高效多功能润滑添加剂在工业实际中得到应用。钢球的表面分析表明 ,复合添加剂在摩擦表面形成的含稀土元素和锡元素的化学反应膜可能是其具有良好摩擦学性能的主要原因     

黑磷烯量子点作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

为了提高钛合金加工的表面质量,降低其加工成本。利用具有高承载、低摩擦等特性的黑磷烯量子点作为钛合金加工液的高效润滑介质。采用MS-T3001摩擦磨损试验机,以GCr15轴承钢/TC4钛合金盘为摩擦副研究黑磷烯量子点作为水基润滑添加剂的摩擦学性能。试验结果表明,黑磷烯量子点的平均横向尺寸为4.44 nm±0.86 nm,厚度约小于4 nm,在超纯水中表现出良好的分散性。随着接触压力增加,摩擦因数和磨损率先快速减小后缓慢增加。在1 273 MPa接触压力、119.3 mg/L浓度下,和超纯水相比,黑磷烯量子点水基润滑添加剂的平均摩擦因数和磨损率分别降低27.6%和28.29%。磨痕表面分析表明,黑磷烯量子点水基润滑添加剂的抗磨减摩机理为钛合金磨损表面生成的Fe₂O₃、TiO₂、Al₂O₃氧化物组成的摩擦化学反应膜及黑磷烯量子点层间剪切和滚珠效应的协同作用。此研究为黑磷烯水基润滑添加剂在钛合金切削润滑领域的应用提供理论依据。     

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。     

渗氮GCr15钢在含氮硼酸酯添加剂润滑油作用下的摩擦学性能

针对提高滚动轴承使用寿命的问题,提出离子渗氮处理与添加剂结合的解决办法。用等离子渗氮炉在GCr15轴承钢表面制备了渗氮层,并用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM )、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)和显微硬度计观测了渗层的形貌、相结构和硬度变化。利用四球摩擦磨损试验机对比考察渗氮钢和未渗氮钢在含氮硼酸酯润滑条件下的摩擦学性能,并用X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscope, XPS)分析摩擦反应膜的成分与化学结合态。结果表明,渗氮层与润滑油添加剂之间发生了意想不到的良好交互作用,渗氮钢在质量分数为1.25%氮硼酸酯的润滑条件下表现出最低的摩擦因数和磨斑直径,比未渗氮钢分别降低了34%和45%;分析证明,渗氮层的摩擦表面生成了高BN质量分数的摩擦反应膜是获得优异摩擦学性能的主要原因,而在未渗氮钢摩擦表面未检测到BN。     

润滑添加剂三乙醇胺硼酸酯的摩擦学特性研究

三乙醇胺硼酸酯是一种新的绿色水基全合成切削液防锈添加剂,但其在切削加工过程中的摩擦学特性尚未有报道。以钛合金与硬质合金为摩擦副,通过摩擦磨损试验比较三乙醇胺硼酸酯并与传统润滑添加剂丙三醇和聚乙二醇的摩擦学性能,同时考察不同含量的三乙醇胺硼酸酯水溶液的摩擦学性能。结果表明:三乙醇胺硼酸酯具有与丙三醇和聚乙二醇相似的减摩抗磨性能,在相对较高的载荷下,三乙醇胺硼酸酯的润滑性能更优;三乙醇胺硼酸酯水溶液的减摩抗磨性能随着其含量的增加逐渐增强,当三乙醇胺硼酸酯的体积分数达到40%以上时,溶液的润滑性能更为显著。研究表明,三乙醇胺硼酸酯有可能成为一种新型切削液润滑添加剂。     

纳米二氧化铈润滑油添加剂的摩擦学特性

用适当的表面活性剂对纳米二氧化铈粒子进行表面改性处理,采用透射电镜(TEM)和X-射线衍射法(XRD)观察与测量纳米二氧化铈粒子的形貌、结构和平均直径。将改性后的纳米二氧化铈粒子作为润滑油添加剂,采用四球摩擦磨损试验机测定添加纳米二氧化铈粒子的润滑油的摩擦学性能。利用扫描电镜(SEM)观察磨斑表面形貌以及纳米二氧化铈粒子在摩擦表面的形态等,并探讨了纳米二氧化铈粒子具有优良摩擦学性能的机制。结果表明,经表面改性的纳米二氧化铈在润滑油中具有良好的分散、稳定性;纳米二氧化铈粒子的添加量为0.6%(质量分数)左右时,润滑油在室温与较高温度下均具有优良的减摩、抗磨作用。     

纳米CaCO3、Cu混合物润滑油添加剂的摩擦学性能

采用纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物作为润滑油添加剂,利用四球摩擦磨损试验机考察了含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能;用扫描电子显微镜（SEM）考察了磨痕表面的形貌;用原子力显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察分析了在磨损表面纳米粒子的形态与分布。研究结果表明,纳米碳酸钙、纳米铜的混合粒子的总添加量为0.6％,质量比为1：1时,润滑油具有最佳的摩擦学性能;润滑油中纳米碳酸钙、纳米铜混合物粒子添加剂的优良摩擦学性能与纳米粒子在表面存在形态相关。     

一种纳米氟硼酸盐润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能

采用机械化学法制备出经偶联剂表面修饰的氟硼酸盐纳米微粒。借助TEM、XRD对表面修饰纳米氟硼酸盐微粒进行了表征,并利用四球摩擦试验机对其用作润滑油添加剂的摩擦学性能进行了评价,试验条件为载荷100~700N,转速1200r/min,时间10min。结果表明所制备的表面修饰氟硼酸盐微粒平均粒径小于100nm,且分散性好;以其作为聚α-烯烃合成油添加剂,当添加量为0.9%(质量分数)时,在载荷300N下,可降低摩擦因数18%,减小磨斑直径19%,且具有良好的极压抗磨性能。     

N-月桂酰基谷氨酸的合成及作为润滑油添加剂的研究

采用月桂酰氯和谷氨酸在碱性溶液中反应制备出了N-月桂酰基谷氨酸。用红外光谱对其主要官能团进行了表征;考察了该物质作为润滑油添加剂对HVI350矿物基础油的生物降解性能的影响,并用四球摩擦磨损试验机考察了N-月桂酰基谷氨酸在HVI350矿物基础油中的摩擦磨损性能。结果表明：N-月桂酰基谷氨酸作为矿物油添加剂提高了矿物油的生物降解性能,并且具有良好的抗磨减摩性能和优良的防锈性,是一种环境友好型的多功能润滑添加剂。     

表面修饰纳米铜粒子的制备及其摩擦学性能

以微乳化化学还原法制备出表面修饰纳米铜粒子,它们在基础油中显示出良好的油溶性,在苯、甲苯等有机溶剂中有良好的分散性和分散稳定性。用四球摩擦磨损试验机考察了其在26#白油中的摩擦学性能,并对其摩擦化学作用机制进行了研究。结果表明,表面修饰纳米铜添加剂具有良好的抗磨和承载能力。磨斑的表面分析表明,纳米铜添加剂在边界润滑下形成了一层厚度约为13nm含单质铜的沉积膜是其具有良好摩擦学性能的主要原因。     

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。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦性能

采用溶液共混法制备聚氨酯/碳纳米管复合材料,探讨碳纳米管含量和超声分散时间对聚氨酯/碳纳米管复合材料摩擦性能的影响。结果表明:随着碳纳米管含量的增加,聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦因数逐渐降低,随着载荷的增大,摩擦因数有所减小;超声分散时间对聚氨酯/碳纳米管复合材料摩擦性能影响不大;碳纳米管具有较好的润滑性质,可以降低聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦因数,改善聚氨酯的摩擦性能。     

微球材料作为润滑添加剂的摩擦学性能研究——粒径分布的影响

以未处理空心微球材料为原料制备粒度分布均匀集中的空心微球材料,用硅烷偶联剂对其进行表面改性处理,使其具有良好的亲油性。用HQ-1环块试验机在高速低载荷和低速高载荷2种工况下,测定了所制备的空心微球材料作为500SN基础油添加剂的摩擦磨损性能。结果表明:经处理后的空心微球材料可以显著提高500SN基础油的抗磨减摩性能;经处理后的空心微球材料的抗磨减摩性能好于未处理空心微球材料,表明粒径分布对摩擦学性能有显著影响。