納米碳酸鈣、銅粒子組合物用作潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能和機(jī)理研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，潤(rùn)滑油及其添加劑的需求量逐年增加，而且對(duì)潤(rùn)滑油的性能要求也越來越高。傳統(tǒng)的油溶性抗磨減摩添加劑雖然能提高油品的承載能力和極壓性能，但在使用中會(huì)造成環(huán)境的污染。常規(guī)數(shù)量級(jí)的無機(jī)粒子由于在潤(rùn)滑油中的分散性能差，因此嚴(yán)重制約了它們的應(yīng)用。近年來，納米材料的出現(xiàn)為潤(rùn)滑油添加劑的發(fā)展提供了一個(gè)新的選擇。本文采用在潤(rùn)滑油中加入納米碳酸鈣和納米銅組合物作為潤(rùn)滑油添加劑并對(duì)納米碳酸鈣、銅粒子進(jìn)行了表征，對(duì)含納米粒子組合物的潤(rùn)滑油

2、摩擦學(xué)性能以及抗磨、減摩機(jī)理進(jìn)行了研究，得出的主要結(jié)論如下： 1、采用D/max-rB型旋轉(zhuǎn)陽極靶多晶X射線衍射儀測(cè)定了納米碳酸鈣、銅粒子的晶體結(jié)構(gòu)和平均粒徑大小，同時(shí)用透射電子顯微鏡(TEM)觀察其形貌和測(cè)定粒徑大小，測(cè)定結(jié)果為：納米CaCO3和納米銅粒子均呈球狀，粒徑分別為40nm和60nm左右。 2、根據(jù)表面活性劑的親水親油平衡值(HLB值)選擇了Tween-60、Span-20、Span-80和聚醚作為納米碳酸鈣

3、和銅粒子的表面活性劑，試驗(yàn)結(jié)果表明這幾種表面活性劑以及兩種納米粒子共同產(chǎn)生了很好的協(xié)同效應(yīng)，較好地解決了納米粒子在潤(rùn)滑油中的分散和穩(wěn)定問題。納米粒子的“膠囊化”為納米粒子的分散穩(wěn)定性開創(chuàng)了一條新的途徑。 3、通過在磨損試驗(yàn)機(jī)上對(duì)納米碳酸鈣、銅粒子組合物潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：這兩種粒子作為潤(rùn)滑油添加劑的關(guān)鍵是納米微粒團(tuán)簇的分散性和穩(wěn)定性，只有納米微粒均勻分散與穩(wěn)定存在時(shí)，才能起到耐磨、減摩作用。 4、

4、納米碳酸鈣和納米銅組合粒子的最佳的添加量為：WtCaCO3％∶WtCu％=1∶1，Wt(CaCO3+Cu)％=0.6％左右。 5、通過SEM、EDS和AFM分析研究，對(duì)納米碳酸鈣和納米銅組合物粒子的摩擦學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究，探討了納米碳酸鈣和納米銅粒子的復(fù)合協(xié)同抗磨減摩機(jī)理，提出了自己的觀點(diǎn)： (1)“微拋光”機(jī)理：納米粒子加入潤(rùn)滑油中，當(dāng)設(shè)備剛開始運(yùn)行時(shí)，納米粒子微粒在摩擦界面力作用下，對(duì)表面粗糙峰或微凸體實(shí)現(xiàn)“微拋光”作

5、用，使摩擦表面接觸趨于平穩(wěn)，降低摩擦過程中的摩擦系數(shù)與磨損量。 (2)納米碳酸鈣和納米銅在摩擦副之間起的作用各異，其中碳酸鈣可能類似于“微滾珠”起到承載的作用，而納米銅則屬于軟金屬微粒，易被擠壓成微薄片狀，從而分隔摩擦面的直接接觸，起到減摩和支承作用，同時(shí)還可能起到填充修復(fù)的作用。 (3)納米碳酸鈣與銅粒子必須在具有合適的配比的情況下，才能協(xié)同起到抗磨減摩作用。在納米碳酸鈣粒子多，銅粒子少時(shí)，主要是“微滾珠”的承載作用為

6、主。在納米碳酸鈣粒子少，銅粒子多時(shí)，主要是“填充修復(fù)”作用為主。上述兩種情況都不能充分發(fā)揮各自作用以及協(xié)同效應(yīng)。在本研究中納米碳酸鈣與銅粒子配比為1∶1時(shí)，形成納米碳酸鈣粒子在被納米銅粒子填平修復(fù)的表面上起到“微滾珠”的作用，充分發(fā)揮了抗磨、減摩協(xié)同效應(yīng)。 (4)納米碳酸鈣、銅粒子通過摩擦過程中在磨斑表面上形成了新的沉積薄膜，不僅阻止了摩擦表面之間的直接接觸，而且擁有很高的的承載能力，使得由剪切應(yīng)力引起的彈性變形和塑性變形局限于