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。     

离子液体添加到废旧发动机油引起的摩擦学性能"再生"

目的 探究离子液体(IL)对废旧发动机油摩擦学性能的影响.方法 在四球试验机上,评价了添加剂对摩擦力的影响,随后利用SEM、EDS和粗糙度轮廓仪表征了磨斑形貌、表面化学成分和粗糙度变化;利用点接触光干涉油膜厚度测量装置,研究了添加剂对成膜特性的影响.结果 在40℃和100℃下,添加离子液体的发动机油摩擦系数相较于废旧油均有所下降,分别在0.095和0.085左右,尤其是在100℃下,其摩擦系数(≈0.085)还低于新鲜润滑油(≈0.09).其次,钢球的磨斑直径也均有所减小.在"轻度"和"严重"乏油的弹流润滑(Starved EHL)条件下,补加离子液体至废旧发动机油中,废旧机油可获得较好的成膜特性,其中心膜厚可增加约20 nm.结论 在边界润滑下加入IL,废旧发动机油重新获得了良好的摩擦磨损性能,高温摩擦过程中,IL在金属表面发生了复杂的化学反应,生成了一层低剪切强度的反应膜.在乏油状态下,油性添加剂IL具有较强的极性,容易在接触表面形成一层稳定的吸附膜,改变接触区润滑油的压力分布,进而引起入口区润滑油的有效黏度远大于其表观黏度,提升了废旧油的成膜能力,从而使其重新获得了较好的润滑性能.     

离子液体和ZDDP添加剂的减摩抗磨性及成膜机理探讨

目的顺应当前尽可能选用低黏度润滑油而满足节能减排的要求,进一步探讨离子液体作添加剂时的摩擦润滑机理。方法选用低黏度的聚α烯烃(PAO-4和PAO-8)为基础油,以二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和季膦盐油酸离子液体(IL)为添加剂,在四球试验机上分别测量了40、100℃下的摩擦系数,并对比磨斑直径,对磨损表面进行SEM和EDS分析。利用轮廓仪对磨斑表面进行三维扫描,并分析其表面粗糙度。结果与基础油对比,离子液体有效降低了摩擦系数,而传统添加剂ZDDP则导致摩擦系数上升。在部分工况,尤其是高温环境下,离子液体和ZDDP均可有效降低磨损。EDS和表面粗糙度结果可推断:ZDDP和IL在摩擦表面产生了两种截然不同的摩擦反应膜。结论离子液体可以明显改善基础油的摩擦学性能。ZDDP和IL产生的不同摩擦膜引起了摩擦性能的不同,二者的成膜机理值得进一步探讨。     

W6Mo5Cr4V2钢离子渗硫层与液体渗硫层的摩擦磨损性能对比

采用离子渗硫和液体渗硫技术分别在W6Mo5Cr4V2钢表面制备渗硫层,采用摩擦磨损试验、磨损表面形貌测量和EDS分析了两种渗硫层的摩擦磨损性能、磨痕形貌、磨损程度和渗层S含量的变化,并通过运转考核试验,从外观、尺寸检测和微观磨损形貌综合对比了离子渗硫件和液体渗硫件的稳定性和可靠性。结果表明,离子渗硫层的摩擦因数、寿命、磨痕最大深度、磨损面积和渗层中S含量等均等同或优于液体渗硫层。运转考核试验结果表明,离子渗硫和液体渗硫均可满足工件使用需要。     

离子渗氮压力对H13钢摩擦磨损性能的影响

研究了等离子渗氮压力对H13模具钢渗层组织、显微硬度和摩擦学性能的影响,对磨损后的显微形貌进行了分析,对磨损机理进行了探讨.结果表明:选择N2与H2的体积比为2∶ 1,渗氮温度为540 ℃,渗氮压力为1066 Pa的工艺条件,渗氮层厚度值最大,硬度曲线最平缓,摩擦因数低,磨损量最小,具有相对较好的耐摩擦磨损性能.     

离子渗氮对H13钢高温摩擦磨损性能的影响

首先对H13钢的等离子渗氮工艺进行优化,然后使用优化后的工艺处理H13模具钢,并对其进行高温摩擦磨损试验,研究了等离子渗氮对摩擦规律的影响,对磨损后的显微形貌进行了观察分析,对其磨损机理进行了探讨。结果显示:离子渗氮可以大幅度改善挤压模具钢的高温耐磨性。     

润滑剂对机械磨损的影响

本文阐述润滑剂的作用与形态，分析了润滑剂的物理、化学性质对机械磨损的影响，概括了润滑剂的种类及防止磨损措施。为工业生产中机械润滑提供了润滑剂选择的参考依据     

氨基酸离子液体润滑剂的结构与摩擦学行为的关系

利用酸碱中和法合成了一系列季铵盐和季膦盐氨基酸离子液体(AAILs)润滑剂,以合成润滑油聚α-烯烃(PAO10)和传统含氟离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐(L-F104)作为参照样,评价了粘温性能、热稳定性以及作为不同摩擦副润滑剂的润滑性能,探索了阴、阳离子结构对其物理化学性质和摩擦学性能的影响规律。结果表明:季膦盐氨基酸离子液体的粘温性能和热稳定性明显优于季铵盐氨基酸离子液体;这些离子液体中,阴离子上硫元素的引入可显著提高其粘温性能,而芳环的引入却使其粘温性能明显下降。结构对其摩擦学性能的影响规律与摩擦副种类有关:当钢/钢、钢/铜摩擦副作为润滑剂时,在常温或高温条件下,均具有优异的减摩抗磨性能;当钢/铝摩擦副作为润滑剂时,只有含芳基的季铵盐氨基酸离子液体具有优于PAO 10和L-F104减摩抗磨性能。     

激光表面织构化对45钢摩擦磨损性能的影响

目的研究表面织构对45钢干摩擦和乏油状态下摩擦磨损性能的影响。方法用激光加工的方法在45钢表面加工出不同面密度的凹坑织构,在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上以球-盘副考察凹坑密度在干摩擦和乏油条件下对45钢摩擦磨损性能的影响。结果在干摩擦条件下,织构密度在4%时,摩擦配副的摩擦系数最小,稳定摩擦系数为0.56。随着织构密度的增大,摩擦系数也逐渐增大,当织构密度增大至16.2%时,配副摩擦系数最大,稳定摩擦系数为0.72。在乏油条件下,织构密度在4%时,摩擦系数为0.39,小于未织构试样摩擦配副。凹坑密度增大后,其摩擦系数大于未织构试样,但是均在0.43左右。在干摩擦和乏油条件下,织构化试样的磨损率都小于未织构试样,并且随着织构密度的增大,磨损率先减小后增加,织构密度在8.1%时,抗磨效果最好。结论表面织构能收集磨粒,储存润滑油,从而起到良好的减磨作用。     

金属陶瓷润滑油添加剂对钢-钢摩擦副磨损行为的影响及其铁谱验证

研究了一种以羟基硅酸铝为主的金属陶瓷润滑油添加剂对钢铁摩擦副磨损行为的影响，并用铁谱分析进行了验证。研究结果表明本添加剂具有明显的减磨作用和良好的磨损修复功能。加入添加剂后铁谱分析中的磨损烈度指数和磨粒浓度均随磨损过程呈下降趋势，提示了修复功能的机理可能是磨粒重返磨损表面。实际发动机润滑油的铁谱分析与试验机的分析结果一致。     

油性添加剂对限量供油润滑影响的实验研究

目的 探究在限量供油条件下,润滑油中油性剂吸附对滑块-玻璃盘面接触润滑油膜的影响。方法 利用面接触润滑油膜测量系统,测量了PAG基础油以及添加了0.1%硬脂酸和0.1%十八胺油性剂的同种基础油产生的润滑油膜厚度随速度的变化曲线,并对油性剂在盘表面的吸附进行了表征。结果 在普通玻璃盘和紫外照射的玻璃盘两种条件下,有硬脂酸添加的PAG与纯PAG相比,润滑膜厚均降低,其中紫外照射玻璃盘下硬脂酸作用对膜厚的降低程度更为明显。在玻璃盘运转的最低速度和最高速度下,硬脂酸作用使普通玻璃盘膜厚降低量分别为0.25 μm和0.64 μm,降幅为44.2%和22.1%;紫外照射玻璃盘下膜厚降低量分别为0.38 μm和0.91 μm,降幅为61.5%和41.7%。对于紫外照射玻璃盘,硬脂酸吸附使润滑剂在润滑轨道上发生反润湿,呈液滴状分布,对应膜厚降低;十八胺使润滑剂呈离散条状分布,润滑油膜厚与PAG基础油相当,最低和最高速度下膜厚降低量分别为0.11 μm和0.17 μm,降幅为18.2%和8.1%。结论 使用普通玻璃盘时,润滑油膜与滑块表面硬脂酸吸附膜的弱亲和性是导致相应润滑膜厚低于纯PAG基础油的主要原因。玻璃盘紫外照射促进油性剂在盘面的润滑轨道内吸附,润滑轨道内外形成张力梯度,引发润滑油流失,使润滑油膜厚度大幅降低。极性基团极性大小的差异,使添加十八胺产生了远高于添加硬脂酸的膜厚,影响了润滑轨道上润滑油的分布及供油。     

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。     

不同基底上离子液体薄膜的制备及其摩擦学性能的研究

采用旋涂的方法在不同基底上制备离子液体(1-烯丙基-3-己基咪唑六氟磷酸盐)薄膜，用PF—PM动静摩擦试验机评价了薄膜的摩擦学性能。羟基化基底和乙烯基化基底上制备的薄膜同钢球对摩时，具有很低的摩擦因数和很长的耐磨寿命，该薄膜有可能作为低载荷下的减摩抗磨防护涂层。     

离子液体润滑下非晶碳膜的载流摩擦磨损行为

目的考察非晶碳膜(amorphous carbon film,a-C)在干摩擦和在离子液体(IL)润滑下的载流摩擦磨损行为特点。方法选取不锈钢、涂覆离子液体的不锈钢、a-C薄膜和涂覆离子液体的a-C薄膜(a-C-IL)分别与不锈钢小球对磨,在直流电流为0.2 A的条件下进行摩擦磨损测试,对比了各种试样的摩擦学行为。通过扫描电镜、表面三维轮廓仪和拉曼光谱对磨痕和磨斑进行分析表征,并讨论各种摩擦副的磨损机制。结果非晶碳膜与离子液体均能有效地降低钢-钢摩擦副在载流条件下的摩擦系数,使得稳定摩擦系数从～0.8分别降低到～0.2和～0.15。当a-C膜与IL进行复合后,进一步降低了a-C膜的载流摩擦系数(～0.1),但是a-C膜的耐磨性能降低。结论在载流摩擦磨损测试下,钢-钢摩擦副的摩擦系数大,磨损严重,伴随轻微的粘着磨损;离子液体可以明显减小摩擦副之间的粘着,降低钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率。在钢基底上镀a-C薄膜,摩擦过程中a-C磨屑形成的转移膜发生了石墨化,能显著降低摩擦系数,减小磨损率。a-C-IL固液复合薄膜具有比a-C膜更低的载流摩擦系数,但其耐磨性能不如a-C膜。     

两种油溶性离子液体与进口添加剂的摩擦学性能对比

目的 对比研究合成的油溶性离子液体(IL)N/P、P/P与传统极压抗磨添加剂IR 349、IR 353和FM 3606对85W/90 GL–5齿轮油摩擦学性能的影响。方法 以IL和传统极压抗磨剂为添加剂,加剂量为1%,在85W/90基础上制备5种润滑剂,空白样85W/90作为对照,通过同步热分析仪测试其热分解温度,采用点面往复摩擦形式在SRV–Ⅳ摩擦机上对其减摩抗磨性能进行研究,采用四球摩擦机测试其极压承载能力。通过环境扫描电子显微镜(ESEM)、三维轮廓扫描仪、X射线光电子能谱仪(XPS)对各润滑剂润滑后对应的磨斑进行微观形貌表征并对其元素组成进行分析。结果 IL的加入在很大程度上提高了85W/90的热分解温度。在50 ℃条件下,含有IL添加剂的齿轮油表现出更为优异的减摩抗磨性能,在150 ℃条件下,含IL添加剂的齿轮油与含传统极压抗磨剂的齿轮油抗磨性能相当,而前者减摩性能更为优异。极压承载能力测试表明,所合成的IL在一定程度上改善了85W/90的油膜强度。根据XPS分析结果推测,IL添加剂在外界应力(热应力、机械应力)下分解后,与金属表面反应并生成具有良好润滑效果的边界薄膜。结论 2种油溶性IL可明显改善齿轮油的摩擦学性能,可部分替代一系列进口添加剂,为后续进一步发展绿色、高性能润滑添加剂提供了一定思路,但IL的润滑机制仍值得深入探讨。     

锂离子液体作为钢/铜、钢/铝摩擦副润滑剂的摩擦学性能

采用一步法合成了锂离子液体润滑剂[Li(OZO)]TFSI,并选择含有相同阴离子的传统咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐(L-F104)作对比,在SRV摩擦磨损试验机上评价了其作为钢/铜、钢/铝润滑剂的润滑性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了润滑机理。结果表明:在室温或高温(100℃)条件下,[Li(OZO)]TFSI都具有优异的减摩抗磨性能,摩擦过程中在金属摩擦副表面有物理吸附与摩擦化学反应发生,形成了阻止金属间直接接触的保护膜,从而起到了减摩抗磨的效果;且[Li(OZO)]TFSI可以取代L-F104作为两种摩擦副的润滑剂,而其合成过程却比L-F104简单的多。     

胆碱氨基酸离子液体水润滑添加剂的原位制备及性能研究

目的研究原位制备胆碱氨基酸离子液体水润滑添加剂的摩擦学性能、物理化学性能及其毒性。方法以氨基酸和胆碱为原料,在去离子水中原位制备7种氨基酸离子液体水润滑添加剂([Ch][AA] ILs)。以去离子水为对照样,对其摩擦学性能、物理化学性质进行系统研究。以传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B104)为对照样,绿藻和海虾作为实验对象,对其水生生物毒性进行评价。结果添加不同种胆碱氨基酸离子液体添加剂后,水溶液的运动黏度明显增加,并且呈现出递增的趋势。浸泡在含400 mmol/L胆碱氨基酸离子液体的水基润滑剂中时,铸铁棒条的腐蚀极为轻微。作为润滑剂使用时,测试原位制备的胆碱氨基酸离子液体水基润滑剂的浓度为400 mmol/L时的减摩抗磨性能,其摩擦系数都比水小。毒性试验显示,[Ch][AA]ILs的半抑制浓度(EC50)和半致死浓度(LC50)值远远大于L-B104。结论与去离子水相比,以胆碱氨基酸离子液作为水润滑添加剂,在钢/钢摩擦副上表现出优异的润滑性能。其中,含有芳杂环的[Ch][Trp]具有最优异的减摩抗磨性能,其摩擦学系数和磨损体积最小。这可能归因于芳杂环的引入使得含有该离子液体添加剂的水溶液黏度显著增大,在摩擦过程中能够形成更牢固的润滑保护膜,从而使该氨基酸胆碱离子液体具备优越的减摩抗磨性能。在毒性试验中发现,氨基酸胆碱离子液体水润滑剂的毒性远小于传统离子液体(L-B104),对试验生物体基本无毒害作用。