WS2和h-BN纳米添加剂对半流体锂基润滑脂极压抗磨性能影响研究

目的 探究片层状的二硫化钨(WS2)和六方氮化硼(h-BN)纳米添加剂对00#锂基润滑脂极压性能和抗磨性能的影响,对比2种纳米材料润滑性能的差异。方法 分别配制出含WS2和h-BN纳米添加剂的00#半流体锂基润滑脂,对润滑脂的滴点以及锥入度理化指标进行了测定,然后使用MRS10A四球磨损试验机对润滑脂的极压抗磨性能进行考察。通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)观察磨斑磨损的形貌特征,并使用光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面的元素进行检测与分析,探讨WS2和h-BN纳米添加剂的作用机理。结果 与基础脂相比,含WS2纳米添加剂的润滑脂在质量分数为0.5%时摩擦因数最大可降低12.7%,磨斑直径可降低10.5%;含h-BN纳米添加剂的润滑脂在质量分数为0.25%时摩擦因数降低了4.2%,在质量分数为0.5%时磨斑直径最大降低22.1%;2种纳米添加剂的加入均使润滑脂的最大无卡咬负荷提高了40.0%。通过SEM和OM观察的形貌及轮廓特征可以看出,WS2与h-BN纳米添加剂可以有效地改善磨斑表面质量,降低磨斑表面粗糙度,对磨损表面起到一定的修复作用。XPS元素结果分析显示,WS2纳米添加剂在摩擦表面会发生摩擦化学反应生成Fe2O3、FeO和FeS2等反应薄膜,而在h-BN磨斑表面则主要会反应生成B2O3、Fe2O3、FeO等反应膜。摩擦反应膜的生成可以起到提高润滑脂极压抗磨性能的作用,而粒子片层间发生滑移时剪切作用力相对较低则是纳米添加剂可以起到降低摩擦因数的主要原因。以WS2和h-BN纳米添加剂复配的铁路机车牵引齿轮脂按Q/CR762—2020《铁路机车牵引齿轮脂》技术指标进行理化性能检测,测定结果完全满足该标准。结论 WS2和h-BN都具有明显改善润滑脂润滑性能的作用,WS2对降低摩擦因数的作用好于h-BN,但h-BN可以更好地降低磨损量,两者都可以有效提高润滑脂的极压性能。     

车辆润滑油极压抗磨添加剂的性能及其复配效应

现代科学技术的进步，使机器设备正朝着高速、重载和高精度方向发展，而润滑油品的质量是决定机器设备运行可靠性和延长其使用寿命的重要因素之一，而改进润滑油添加剂的性能并开发其复配技术，则是提高油品质量的关键。本文就一些常见的极压抗磨剂的性能，与其他添加剂之间的复配效应以及在边界润滑和混合润滑状态下，与摩擦表面形成的化学保护膜的形、价态、结构等特性进行了分析和归纳，并提出系统地研究添加剂间的复配效应以及与不同摩擦副材料、改性层、涂层间的协同效应，是今后应值得重视的课题。     

蛇纹石矿物添加剂形成摩擦反应膜的摩擦学性能研究取得进展

超细粉体润滑油添加剂得到摩擦学工作者的广泛关注,而蛇纹石天然矿物材料作为添加剂的研究更是当前热点。但目前关于蛇纹石添加剂形成摩擦学反应膜的结构、微纳力学特征,特别是膜层本身的摩擦学性能研究较少。装甲兵工程学院的于鹤龙等人考察了蛇纹石超细粉体作为矿物基础油添加剂的摩擦学性能,利用纳米压痕仪表征了摩擦反应膜的力学性能,研究了氧化物颗粒嵌入对膜微观机械性能     

几种添加剂对水基润滑液性能的影响

将脂肪醇与环氧乙烷缩合物的乳化剂和含硫、磷、钼的极压抗磨剂加入水中，用四球机、疲劳试验机对水基基础液、葡萄糖溶液及加剂后的水基润滑液进行了摩擦学性能的评价。结果表明，葡萄糖溶液的润滑性能优于水，乳化液的承载能力和抗烧结能力较基础液提高了一到两级，含硫、磷和钼的水基润滑液的性能达到甚至超过了润滑油基础油的水平。     

新型氮磷添加剂对铜箔轧制摩擦学性能与磨损行为的影响

采用四球摩擦磨损试验机分别考察新型磷系与含氮硼酸酯极压抗磨剂以不同质量分数复配后在铜箔轧制油中的摩擦学特征,利用扫描电子显微镜(SEM)观察磨斑表面形貌,利用能谱分析仪(EDS)分析磨斑表面附着物的组成,并通过冷轧实验研究铜箔轧制摩擦磨损与润滑性能的关系。基于表征润滑性能的最大无卡咬负荷、摩擦因数和磨斑直径3个参数,提出了分析润滑剂摩擦学性能新指标——极压抗磨润滑系数?。结果表明:新型氮磷添加剂在金属表面发生摩擦化学反应形成摩擦化学产物是提高其抗磨减摩性能的根本原因。铜箔与轧辊之间的磨损机制有黏着、犁削和剥离等形式,其中黏着磨损起主导作用;?代替四球测试的结果能较好地解决轧制过程的摩擦磨损问题。     

两种硫代磷酸酯型极压抗磨剂对自动传动液抗颤性的影响

目的 探究2种硫代磷酸酯型商品化极压抗磨剂三苯基硫代磷酸酯衍生物(AW-1)和酸性硫代磷酸酯(AW-2)对自动传动液抗颤性能的影响。方法 参考JASO M349,采用能够高度模拟汽车离合器片工况的德国盘–盘型摩擦试验机(WAZAU)对含有上述2种硫代磷酸酯型极压抗磨剂的自动传动液的抗颤性进行对比测试,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对摩擦表面的形貌和元素进行深入分析。结果 虽然AW-1、AW-2是润滑油中常用的硫代磷酸酯型极压抗磨剂,但二者的分子结构存在差异,在摩擦副表面形成摩擦反应膜的形式也不尽相同。各含量AW-1形成的反应膜中均含有硫、磷、钙等元素,且随着油品中AW-1含量的增加,各元素的含量会发生不同程度的变化。低含量AW-2形成的反应膜中含有硫、磷、钙等元素,但高含量AW-2形成的反应膜基本不含硫、磷、钙元素。结论 通过扫描电子显微镜和EDS能谱对摩擦后的钢盘进行了分析,结果显示,AW-1和AW-2硫代磷酸酯型极压抗磨剂在摩擦副表面形成摩擦反应膜的机理不同。AW-1分子中的硫元素在摩擦副表面生成了S-Fe膜,磷元素与清净剂中的钙元素生成了抗颤性优良的Ca-P膜,因此含有AW-1的ATF的抗颤性优异。AW-2中的羧基与钢盘表面的铁元素发生反应,生成了硫代磷酸酯铁盐,并沉积在金属表面,这在一定程度上抑制了S-Fe反应膜和Ca-P反应膜的生成,因此相应油品的抗颤性能不佳。     

新型离子液体作为甘油润滑添加剂的摩擦性能

目的 改善甘油作为润滑剂的摩擦学性能。方法 合成一种含脲基新型无卤素的功能化咪唑离子液体(M-16-DOSS)并作为甘油的润滑添加剂。通过核磁共振和高分辨四级杆飞行时间质谱对M-16-DOSS的结构进行表征。采用同步热分析仪测试甘油润滑体系的热稳定性。采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机评价了甘油润滑体系的摩擦磨损性能,通过三维轮廓仪对磨损体积和磨斑形貌进行了表征。采用EDS和XPS分析了磨斑表面元素和元素化学形态。结果 合成的功能化咪唑盐离子液体结构正确、纯度合格。M-16-DOSS与甘油具有良好的相容性且能够提高甘油的热稳定性。M-16-DOSS作为甘油的润滑添加剂可显著改善甘油的摩擦学性能,添加量达到1.5%时,摩擦系数下降到0.1,磨损体积下降80%。结论 在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,通过硫氮的协同作用与铁和氧等元素形成了化学反应保护膜,有效地阻止了摩擦副之间的直接接触和碰撞,提高了甘油的减摩抗磨性能。     

几种添加剂作用的微弧氧化膜表面结构及防腐性能

为定性比较添加剂对涂层防腐性能的作用,通过恒压微弧氧化(MAO)方法在AZ31B镁合金表面制备氧化陶瓷膜,采用扫描电子显微技术(SEM)、中性盐雾试验(NSS)等手段,考察了KOH及添加剂Na_2B_4O_7、C_6H_5Na_3O_7和EDTA-2Na浓度(质量浓度)对MAO膜表面形貌、防腐性能、粗糙度和厚度的影响。结果表明:单一组分Na_2SiO_3电解液因较高起弧电压而未能在260 V恒压条件下获得具有"火山口"形貌特征的MAO膜,其防腐性能较差。适量KOH因较低微弧等离子体诱发电压和OH-较快的放电作用,提高了涂层的防腐性能。在优化的Na_2SiO_3-KOH体系中引入10~15 g/L Na_2B_4O_7,因其特殊的形成过程及其"火山喷射状"的微结构,且获得的MAO膜具有自封孔结构,提高了其对镁合金的点腐蚀防护性能。C_6H_5Na_3O_7和EDTA-2Na具有抑弧效应,获得的MAO膜表面微孔分布均匀,但降低了MAO膜的厚度、粗糙度以及防腐性能。     

石墨表面镀铜对铁基粉末复合材料摩擦性能影响的研究

石墨与铜的界面结合及石墨在基体中的分布方式,是影响铁基粉末复合材料摩擦性能的重要因素。用镀铜石墨制备铁基粉末复合材料,并测定了材料的摩擦系数、磨损性能。结果表明石墨经镀铜处理后,使复合材料的摩擦系数有所降低,磨损性能提高20%～30%。     

几种纳米铜添加剂抗磨性能试验研究

采用化学反应法制备了5种纳米铜微粉,采用超声分散工艺分散于400SN基础油中进行摩擦磨损试验.试验结果表明,在试验范围内1#、2#和3#纳米铜在较高载荷下能够提高基础油的抗磨性能,磨斑直径为基础油润滑时的70%.能谱分析表明磨痕表面不均匀的分布有铜元素,说明添加剂中的纳米铜在磨痕表面沉积形成了保护性润滑膜,起到改善润滑油抗磨性能的作用.     

类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用

首先从成键结构的角度分析了DLC薄膜摩擦性能的由来,然后分别从DLC薄膜的沉积工艺(包括制备方法、气源种类和掺杂元素)、摩擦环境条件和基底材料选择等三方面入手,讨论了影响DLC薄膜摩擦性能的主要因素及其影响规律。经过总结发现,通过调节DLC薄膜的沉积工艺可以改变DLC薄膜中sp~2杂化碳的含量以及氢的含量,进而影响DLC薄膜的摩擦性能;真空、惰性气体和低湿环境有利于获得更好的摩擦效果;过渡层和偏压有利于提高DLC薄膜与基底之间的附着力,其摩擦性能也会得到提升。最后对DLC薄膜在机械加工及耐磨器件、光学和电子保护以及生物医学领域的应用进行了综述,并对应用过程中存在的两大问题——DLC薄膜的内应力和热稳定性进行了分析,归纳了一些具体的解决方案,并对DLC薄膜的发展趋势进行了展望。     

离子液体和ZDDP的摩擦学性能及协同效应研究

目的研究离子液体和ZDDP添加剂的摩擦学性能以及协同作用机制,以降低ZDDP在工业润滑油中的用量或开发新添加剂。方法选用聚α烯烃(PAO-4和PAO-8)为基础油,二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和季膦盐油酸离子液体(Ionic Liquid,IL)为添加剂,在四球试验机上考察了添加剂对基础油摩擦磨损性能的影响及协同作用机制。采用扫描电子显微镜SEM和EDS对磨斑表面进行形貌和化学组分分析,利用表面粗糙度轮廓仪对磨斑进行了三维扫描并测量了其粗糙度,利用球盘式光干涉测量装置研究了添加剂对成膜特性的影响。结果 40℃时,ZDDP和IL复配物的摩擦系数介于ZDDP和IL之间。100℃时,基础油PAO4失效,添加ZDDP和IL复配物后,其摩擦系数降低至0.085,低于单独添加IL和ZDDP时的摩擦系数。基础油PAO8的摩擦系数约为0.11,单独添加IL与添加ZDDP和IL复配物后的摩擦系数非常接近(约为0.09)。SEM图像显示,在40℃和100℃时向基础油中添加ZDDP和IL复配物,工况下对应的磨斑直径最小,且表面粗糙度值均小于基础油和基础油中添加ZDDP。卷吸速度为300 mm/s和450 mm/s时,单独添加IL或添加ZDDP和IL复配物,可提高润滑油的中心膜厚,有效缓解乏油状况。结论与基础油相比,尤其是在高温环境下,ZDDP和离子液体复配时具有很好的减摩抗磨协同效应;混合润滑条件下,向基础油PAO中单独添加IL或ZDDP和IL复配物时,可有效减缓接触区内的乏油状况。     

石墨-磷酸铝铬润滑涂层的制备及其摩擦学性能

以磷酸H3PO4、氢氧化铝Al(OH)3和氧化铬CrO3为原料合成了磷酸铝铬胶黏剂(ACP),并制备了以该磷酸铝铬为胶黏剂,胶体石墨为固体润滑剂的粘结固体润滑涂层。研究了石墨与磷酸铝铬胶黏剂的质量比、磷酸铝铬胶黏剂中金属离子与磷酸根的比值、铬含量以及磷酸铝铬的合成温度对润滑涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:磷酸铝铬胶黏剂的耐温性能优良,以磷酸铝铬为胶黏剂的石墨固体润滑涂层具有优异的减摩抗磨性能;磷酸铝铬胶黏剂的组成、分子结构对固体润滑涂层的摩擦磨损性能有较大影响,其中当磷酸铝铬胶黏剂中金属离子与磷酸根的比值(M∶P)为1∶3,铬铝比(Cr∶Al)为1∶3,合成温度为100~110℃时,石墨-磷酸铝铬润滑涂层的摩擦磨损性能最好。     

CrxTiyOz结构与其摩擦学性能相关性研究

目的通过研究表明与Magnéli相相似的Ti(n-2)Cr2O(2n-1)相当6≤n≤9时,在宽温域环境下具有优异的摩擦学性能,并深入探索这种双金属氧化物结构与力学性能和摩擦学性能之间的关系。方法利用多弧离子镀技术设计制备了不同CrxTiyOz结构的双金属氧化物薄膜,研究了退火处理前后,不同结构对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响。结果随着Ti含量的降低,原始薄膜中大颗粒的数量和尺寸减少,膜基结合力先增加后降低,摩擦系数变化幅度不明显,约为0.3,磨损率为3×10-8 mm3/(N·m)。退火处理后,薄膜的结晶度提高,随着Ti含量的降低,薄膜硬度增大,膜基结合力提高,摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论退火处理后的薄膜如Ti含量过高,会生成Cr2Ti4O11、Cr Ti O3和Cr_2O_3复合相,从而结构变疏松,力学性能和摩擦学性能变差。     

纳米锑颗粒粒径对润滑油摩擦性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-570作为表面分散剂,利用机械球磨法制备了不同粒径的纳米锑颗粒,将其分散到900SN基础油中,在CFT-1型材料性能测试仪上进行往复式摩擦实验,考察其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。采用SEM和EDS分析了45钢钢盘磨损表面的形貌和化学成分。结果表明:纳米锑颗粒以微观填充与黏着的机制对磨损表面起到修复作用。随着纳米锑颗粒粒径的减小和摩擦载荷的增大,试验润滑油的减摩、抗磨效果越明显。其中,含粒径为40 nm的锑颗粒润滑油在高载荷下表现出优异的减摩与抗磨性能。     

再生润滑油理化性能分析与摩擦学性能评价

采用以絮凝分离工艺为主的技术对重载车辆用废CD 10W-40润滑油进行再生处理。对再生润滑油的透光率、黏度、污染度、腐蚀性等理化性能指标进行了测定,采用四球摩擦磨损试验机及扫描电子显微镜对其摩擦学性能进行了评价,并与废润滑油、新润滑油作对比分析。结果表明:再生润滑油的外观为棕黄色,透光率可达89.9%,接近新润滑油的96.7%,100℃运动黏度增至14.16mm2/s,污染度和腐蚀性明显降低;最大无卡咬负荷PB值提高到618N,摩擦因数及磨斑直径与新润滑油基本接近,再生润滑油的减摩抗磨性能得到了显著改善。使用含有氨基结构的有机絮凝剂达到了较好的再生效果。     

水性环氧粘结固体润滑涂层的摩擦学性能研究

水性环氧粘结固体润滑剂,以水作为分散介质,具有价格低廉、无毒、不燃等优点,并且不含VOC,是一类有很好的发展前景的环保型润滑剂。制备了一种环保型的含MoS2、石墨和Sb2O3的性能优良的水性环氧粘结固体润滑剂,其具有优异的理化性能和摩擦学性能,尤其是在微动磨损的条件下,其摩擦学性能优于有机溶剂型粘结固体润滑涂层对比样品。环保的摩擦学性能优异的水性环氧粘结固体润滑剂的制备,为环保型润滑剂的发展提供了很好的依据。     

再生润滑油理化性能分析与摩擦学性能评价

采用以絮凝分离工艺为主的技术对重载车辆用CD 10W–40废润滑油进行再生处理。对再生润滑油的透光率、黏度、污染度、腐蚀性等理化性能指标进行了测定,采用四球摩擦磨损试验机及扫描电子显微镜对其摩擦学性能进行了评价,并与废润滑油、新润滑油作对比分析。结果表明：再生润滑油的外观为棕黄色,透光率可达89.9%,接近新润滑油的96.7%,100 ℃运动黏度增至14.16 mm²/s,污染度和腐蚀性明显降低;最大无卡咬负荷PB值提高到618 N,摩擦因数及磨斑直径与新润滑油基本接近,再生润滑油的减摩抗磨性能得到了显著改善。使用含有氨基结构的有机絮凝剂达到了较好的再生效果。     

非平衡磁控溅射沉积类石墨碳膜结构及其摩擦学性能

利用非平衡磁控溅射技术在单晶硅基底上沉积了类石墨非晶碳膜。利用X射线光电子光谱、Ram an光谱、高分辨透射电子显微镜及原子力显微镜对沉积薄膜的微观结构进行了详细表征;利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机分别对其力学性能和摩擦学性能进行了测试。结果表明,当前制备的非晶碳膜中sp2杂化碳占主导呈现出类石墨特征,但薄膜硬度可达14.2 GPa。大气环境中的摩擦性能测试表明,所制备的类石墨非晶薄膜具有优异的摩擦学性能:其承载能力高达2.8 GPa,同时具有较低摩擦因数(~0.05)和磨损率(~10-11cm3/Nm)。类石墨碳膜优异的摩擦学性能主要归因于其独特的结构、较低的内应力及良好的热稳定性。