Zn/(Si、Al)型化合物复合粉体作为润滑添加剂的摩擦学性能研究

在实验室自制锂基脂,以Zn与(Si、Al)型混合物作为锂基脂润滑添加剂,根据加入量不同设计不同的复配方案,利用四球机考察各复合粉体对润滑脂摩擦学性能的影响,并与市场上成品添加剂的摩擦学性能进行比较。利用光学显微镜、能量散射谱仪对钢球磨损表面进行了分析。结果表明：复合粉体比单剂及成品添加剂在锂基脂中的综合摩擦学性能更优异;在588N载荷下,与基础脂相比,添加复配2(0.5%Zn,0.5%(Si、Al))添加剂的润滑脂作用下的钢球磨斑直径及平均摩擦因数分别降低了54.99%、23.62%。由瞬时摩擦因数变化可知,复合粉体能够有效降低摩擦因数的振幅,有利于减少机器的噪声和增强机器运行的平稳性。在长磨过程中,磨损表面形成了一层由SiO2与Zn组成的具有良好摩擦学性能的润滑膜层。     

(Si、Al)型混合物作为锂基脂润滑添加剂的摩擦学性能研究

利用四球摩擦磨损试验机考察了(Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能;采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能量色散谱仪对钢球磨损表面进行表征。结果表明： (Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂能够显著提高基础脂的抗磨能力,但对减摩性能没有明显改善,当载荷为392 N和588 N、(Si、Al)型混合物添加量（w）为0.5%时,与基础脂相比,(Si、Al)型混合物润滑脂使钢球磨斑直径分别降低22.37%和48.97%,抗磨效果达到最佳;经过表面修饰, (Si、Al)型混合物粉体的油溶性有了一定程度的提高,但表面修饰并未使粉体的摩擦学性能明显改变;在长磨过程中,磨损表面形成了一层由SiO2,Fe2O3,Al2O3组成的具有良好摩擦学性能的润滑膜层。     

(Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能研究

利用四球摩擦磨损试验机考察了(Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能;采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能量色散谱仪对钢球磨损表面进行表征。结果表明:(Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂能够显著提高基础脂的抗磨能力,但对减摩性能没有明显改善,当载荷为392N和588N、(Si、Al)型混合物添加量(w)为0.5%时,与基础脂相比,(Si、Al)型混合物润滑脂使钢球磨斑直径分别降低22.37%和48.97%,抗磨效果达到最佳;经过表面修饰,(Si、Al)型混合物粉体的油溶性有了一定程度的提高,但表面修饰并未使粉体的摩擦学性能明显改变;在长磨过程中,磨损表面形成了一层由SiO2,Fe2O3,Al2O3组成的具有良好摩擦学性能的润滑膜层。     

硅灰润滑添加剂在锂基脂中的摩擦学性能研究

利用四球机考察了硅灰润滑添加剂在锂基润滑脂中的摩擦学性能。在588 N载荷下,不论在基础锂基脂中或在成品锂基脂中,添加0.5%的硅灰润滑添加剂均可明显改善锂基脂的磨斑直径,表现出良好的抗磨性能。硅灰对基础锂基脂的摩擦因数改善有限,对成品锂基脂的摩擦因数有负面影响。     

层状二硅酸钠作为润滑脂添加剂的摩擦学性能

通过四球摩擦磨损实验考察了微米级层状二硅酸钠粉体及改性层状二硅酸钠粉体在锂基润滑脂中的摩擦学性能,应用光学显微镜观察钢球磨斑表面,采用EDX技术对钢球表面元素进行检测。结果表明,在一定的摩擦学环境下,添加质量分数1%的改性层状二硅酸钠粉体能够提高锂基润滑脂的抗磨减摩性能;EDX检测到钢球表面存在层状二硅酸钠的特征元素,说明层状二硅酸钠和钢球表面发生了相互作用,形成了抗磨减摩性能显著的表面润滑层。     

超细锡粉改善锂基润滑脂摩擦学性能研究

为提高锂基润滑脂的摩擦学性能,以超细锡粉为润滑添加剂研究了粉体的加入方式、粒径、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,直接加入超细锡粉体制备润滑脂的摩擦学性能优于分散后加入锡粉体的锂基润滑脂;采用平均粒径为90 nm的超细锡粉、添加量为2%时,锂基润滑脂的摩擦学性能最优。其作用机理在于锡粉在钢球表面具有自修复作用。含超细锡粉的润滑脂更适合在高载荷下工作。     

茂金属聚α烯烃制备的复合锂基润滑脂摩擦学性能研究

分别以茂金属聚α烯烃(mPAO)和聚α烯烃(PAO40)为基础油、复合锂皂为稠化剂制备复合锂基润滑脂,采用高速往复摩擦磨损试验机考察MoDTC,MoS2,ZnSiO4添加剂及其复配剂对复合锂基脂摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对钢球摩擦副磨斑形貌进行观察和分析。结果表明:在mPAO基础脂中分别加入5%MoDTC,2%MoS_2,4% ZnSiO_4,或1%MoS_2+2% ZnSiO_4时制备的复合锂基润滑脂具有良好的减摩抗磨性能。     

纳米铋/蛇纹石粉复合润滑脂添加剂摩擦学性能及机理初探

 针对纳米复合自修复脂的开发问题,在固定粉体总添加质量分数为3%的条件下,采用四球摩擦磨损试验机研究了纳米铋粉与蛇纹石粉的质量比和载荷对锂基脂摩擦学性能的影响,并通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDX）探讨了复合粉体在脂中的抗磨减摩机理。结果表明,纳米铋粉与蛇纹石粉复合作为添加剂有利于提高锂基脂的综合摩擦学性能,并且两种粉体的质量比为3∶1时,复合锂基脂在中、低、高载荷下的摩擦学性能最优。该复合粉体提高润滑脂的抗磨减摩机理在于：摩擦副摩擦时,由于纳米铋粉所需要的自修复能量较低,铋粉优先沉积于摩擦副的表面,而粒径较大含量较少的蛇纹石粉体则位于铋粉体之上,两者都起到了自修复的作用,但以铋粉的自修复效果为主。     

镧掺杂白云母复合粉体的制备及其作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能

采用机械固相化学反应法制备了镧掺杂白云母（MC）的复合粉体,对复合粉体进行了油酸改性,简记为La-MC。采用SEM,XRD,EDS和FTIR表征了粉体的微观结构。利用四球摩擦磨损试验机考察了MC和La-MC作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能。结果表明复合粉体中纳米La(OH)3包覆在白云母粉体表面。La-MC和MC作为添加剂均能有效提高锂基润滑脂的减摩抗磨性能,且La-MC复合粉体的摩擦学性能优于MC单体。La-MC优良的摩擦学性能与其磨损表面生成的物理吸附膜和主要成分为Fe2O3 和 SiO2的化学反应膜有关,而镧在摩擦过程中可能主要起催化作用。     

润滑脂中层状二硅酸钠对二硫化钼的替代作用

采用四球摩擦磨损试验机考察了二硫化钼单剂作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能,并与其和改性层状二硅酸钠的复配体系在润滑脂中的摩擦学性能进行了比较,采用EDX检测了钢球表面的元素。结果表明,添加1%质量分数二硫化钼单剂的润滑脂具有最佳的摩擦学效果,当添加二硫化钼+层状二硅酸钠复配组合,并控制添加总质量分数在1%范围内时,润滑脂在中高负荷下的摩擦学性能好于添加二硫化钼单剂的润滑脂,层状二硅酸钠能部分取代二硫化钼,具有很好的经济性。     

层状磷酸锆材料作为锂基脂添加剂的摩擦磨损性能研究

采用四球摩擦磨损试验机考察了层状磷酸锆材料α-Zr(HPO4)2.H2O（简称α-ZrP）和Cu(OH)2Zr(HPO4)2.2H2O（简称Cu-α-ZrP）作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪和3D光学轮廓仪,对润滑后的钢球磨损表面形貌、元素分布和体积磨损量进行了表征。结果表明：这两种层状磷酸锆材料作为添加剂均能够显著提高锂基脂的承载能力和减摩抗磨能力;在α-ZrP和Cu-α-ZrP锂基脂润滑下,钢球表面形成了含有α-ZrP或Cu-α-ZrP的保护膜,从而改善了润滑脂的摩擦学性能。     

钠离子交换型层状磷酸锆作为锂基脂添加剂的复配性能研究

采用四球摩擦磨损试验机研究钠离子交换型层状磷酸锆（Na-α-ZrP）复配二烷基二硫代磷酸钼（MoDDP）作为锂基脂添加剂的摩擦学性能;借助3D光学表面轮廓仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪及X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面形貌和化学元素分布及化学状态。结果表明,Na-α-ZrP和MoDDP作为复合添加剂显著提高了锂基脂的极压、减摩和抗磨性能,复合增效性随着载荷的增加而增强;其原因归结于在摩擦副表面形成了Na-α-ZrP物理保护膜和含Mo,S,P等元素的化学反应膜。     

PTFE颗粒对脲基润滑脂摩擦学特性的影响

采用微纳米聚四氟乙烯(PTFE)颗粒作为脲基润滑脂的添加剂。利用四球摩擦磨损试验机考察了微纳米PTFE颗粒添加剂的用量对润滑脂的摩擦学性能和极压性能的影响,用光学显微镜考察了磨痕表面的形貌,并测试了两种含微纳米PTFE颗粒试样的理化性能。结果表明,当微纳米PTFE颗粒添加量为1%时,润滑脂具有最佳的摩擦学性能。微纳米PTFE颗粒改善润滑脂摩擦学性能主要与其本身润滑性能较好有关。在摩擦中PTFE颗粒随润滑脂一起进入摩擦表面,在摩擦表面上形成PTFE颗粒与基体材料的复合层,阻止金属与金属的直接接触,减小了摩擦,降低了磨损。     

空心微珠作为润滑添加剂对锂基脂性能的影响

 制备了含有不同质量分数空心微珠的锂基脂,考察了空心微珠对锂基脂理化指标的影响,在四球试验机和HQ-1高速摩擦磨损试验机上分别考察了含空心微珠锂基脂在点接触条件和线接触条件下的摩擦学性能,借助 SEM 等分析手段研究了空心微珠作为锂基脂添加剂的摩擦学机理。结果表明,添加空心微珠后锂基脂颜色发生变化,非工作锥入度随着空心微珠的增加略有上升,稠度小幅下降,分油量先降低后升高,对润滑脂的铜片腐蚀无明显影响;在相同的载荷和转速条件下,当空心微珠质量分数为0.5%时,在四球摩擦磨损试验机上锂基脂摩擦系数比基础脂降低约12%,而在HQ-1高速摩擦磨损试验机上摩擦系数比基础脂降低约30%;添加空心微珠能明显改善锂基润滑脂的抗磨减摩性能,在线接触摩擦副的润滑效果好于点接触摩擦副的,推测这是由于空心微珠在摩擦副间提高了实际接触面积,同时形成类似滚动和滑动相结合的摩擦形式。     

蛇纹石/纳米软金属在复合锂基润滑脂中的摩擦学性能研究

以蛇纹石和纳米软金属（银、镍、铜）复配作为添加剂,采用往复摩擦磨损试验机考察不同复配体系添加剂在复合锂基润滑脂（简称润滑脂）中的减摩抗磨性能,用扫描电子显微镜和能谱仪分析表征磨痕表面的形貌和主要元素组成。结果表明：蛇纹石和纳米软金属复配作为添加剂可以有效改善润滑脂的减摩抗磨性能,3种复配体系中,当蛇纹石/银、蛇纹石/镍、蛇纹石/铜的质量比分别为4∶1,2∶1,4∶1时,润滑脂的减摩抗磨性能最好;在不同载荷条件下,蛇纹石/银润滑脂的摩擦学性能优于蛇纹石/镍润滑脂和蛇纹石/铜润滑脂。     

一种蜡质材料作为润滑脂添加剂的摩擦学性能研究

将黑杨与香花槐叶片蜡质提取物作为润滑脂添加剂，并与石蜡添加剂进行对比；采用MTF-R4000往复摩擦磨损试验机考察蜡质添加剂对复合锂基润滑脂摩擦学性能的影响；使用光学显微镜观察磨痕表面形貌；用能谱仪分析磨痕表面元素分布。结果表明，与石蜡添加剂相比，黑杨与香花槐叶片蜡质材料能够更有效地提高润滑脂的减摩抗磨能力。这归结于蜡质中的烃、醇、酯等成分的共同作用，通过吸附以及化学反应形成了有效保护膜来提高摩擦学性能。     

一种风电轴承润滑脂的制备及摩擦学性能研究

以聚α烯烃（PAO40）为基础油,以复合锂皂为稠化剂制备了复合锂基润滑脂,采用MFT-R4000高速往复摩擦磨损试验机,考察了二丁基二硫代氨基甲酸钼（T351）、氨基硫代酯（T323）等添加剂在钢-钢摩擦副下的摩擦磨损性能。利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）观察并分析了钢块磨痕表面形貌和磨斑表面主要化学元素组成。在此基础上,通过多种添加剂复配自制的风电轴承润滑脂优于国外某著名品牌的风电轴承润滑脂。     

凹凸棒石润滑脂添加剂对45号钢的微动磨损及自修复性能研究

将不同质量分数经表面有机改性的凹凸棒石粉体分散在基础油中,作为添加剂添加至基础脂中,制备出凹凸棒石含量不同的3号锂基润滑脂。利用SRV微动摩擦磨损试验机考察凹凸棒石在3号脂中的最佳添加量、减摩性、抗磨性与对45#钢的自修复性能,并与未添加该材料的锂基基础脂进行对比。借助电子扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、光电子能谱（XPS）分析试样磨损表面的形貌、元素组成及价态。结果表明：基础脂添加不同质量分数凹凸棒石,摩擦系数与磨损率均出现不同程度的下降,当添加量为0.8%时,效果最佳;摩擦表面较基础脂润滑光滑平整,没有明显的磨损特征,并在摩擦表面形成区别于基体材料含元素C、Fe、Mg、Al、O和Si的磨损修复层。     

极压、抗磨剂对锂基润滑脂抗磨减摩性能的影响

采用四球和SRV试验机分别考察了不同浓度的3种添加剂(T321,TCP和T202)在不同酸碱性的锂基润滑脂中的极压、抗磨性;并分别采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观测钢球的磨斑表面形貌和分析钢球磨斑表面的主要元素.研究发现,在适宜的酸碱性下,硬脂酸对含3种添加剂的锂基润滑脂的抗磨、极压性有增效作用.添加3%T202或1%～2%T321或2%TCP的弱酸性锂基润滑脂相应的摩擦系数最低、磨斑直径最小、磨损量最少、PD或PB值较高.而且,含3种不同添加剂的锂基润滑脂润滑下的钢球磨斑形貌有明显区别,其减摩抗磨机制为在摩擦表面生成含硫、磷、锌等元素的化学沉积膜.     

有机钼和多元醇酯对轮毂轴承聚脲润滑脂摩擦性能的影响

为了进一步提升电动汽车用轮毂轴承聚脲润滑脂的摩擦学性能,利用多功能摩擦磨损试验机和自主设计搭建的滚动轴承摩擦测量试验台,分别在纯滑动工况和实际轴承运行工况下考察了有机钼855和多元醇酯3970对商用聚脲润滑脂摩擦学性能的影响,并利用显微镜、扫描电子显微镜和三维白光干涉仪表征了试验钢球磨损表面的形貌和表面粗糙度。结果表明：单独添加有机钼855并不能明显改善商用聚脲润滑脂的减摩抗磨性能;而单独添加多元醇酯3970以及二者复配使用,均可明显提升聚脲润滑脂的承载能力、减摩性能和抗磨性能;特别是二者复配使用时聚脲润滑脂的摩擦学性能显著改善,在多种轴承实际运行工况下,添加(855+3970)的聚脲润滑脂样品的摩擦因数降幅均超过20%,最大降幅达38.8%。