金屬超細粉體的制備、分散及摩擦學性能研究.pdf

1、針對高純凈度、高產(chǎn)率及高均勻混合金屬超細復合粉體的制備以及高性能金屬超細復合潤滑添加劑的開發(fā)問題，本文采用直流電弧等離子體蒸發(fā)法，通過改進設(shè)備，選用正交設(shè)計實驗方案，系統(tǒng)研究了電流、H2/Ar、充氣壓力對超細Cu、Ni、Sn粉體產(chǎn)率及平均粒徑的影響，并制備了超細Cu-Ni復合粉體。借助TEM、XRD、XRF等分析手段，系統(tǒng)研究了所制備金屬超細粉體的產(chǎn)率、粒徑、形貌等特征。隨后，以油酸和硬脂酸為表面活性劑，通過控制超聲時間和調(diào)節(jié)表面活性劑

2、的濃度，對超細Cu-Ni-Sn復合粉體進行了分散實驗，實現(xiàn)了金屬超細Cu-Ni-Sn復合粉體在基礎(chǔ)油中的穩(wěn)定分散。最后利用四球式摩擦磨損試驗機研究了金屬超細粉體的粒度、復合粉體的配比、添加量、載荷和MoDDP復配對潤滑油摩擦學性能的影響。實驗結(jié)果表明：
　　 (1)采用改進的直流電弧等離子體蒸發(fā)設(shè)備，制備了高產(chǎn)率、高純凈度的超細Cu粉、超細Ni粉，超細Sn粉以及超細Cu-Ni復合粉體。通過對比發(fā)現(xiàn)，本設(shè)備與實驗室設(shè)備所制備粉體在

3、粒度相近情況下，銅粉產(chǎn)率提高了90多倍，鎳粉提高了41倍。同國內(nèi)外相關(guān)研究進行對比，本實驗的制備產(chǎn)率也有明顯的提高，能夠達到金屬超細粉體制備的產(chǎn)業(yè)化要求。
　　 (2)系統(tǒng)研究了H2/Ar、電流、充氣壓力對金屬超細粉體產(chǎn)率和粒度的影響。其影響顯著性順序是：銅粉產(chǎn)率：電流＞壓力＞H2/Ar，平均粒徑：H2/Ar＞電流＞壓力；鎳粉產(chǎn)率：電流＞壓力＞H2/Ar，平均粒徑：壓力＞電流＞H2/Ar；錫粉產(chǎn)率：壓力＞電流＞H2/Ar；

4、>　　 (3)采用研制設(shè)備制備出了金屬超細銅鎳復合粉體，粉體混合均勻，潔凈度高，平均粒徑為55nm，在設(shè)定制備參數(shù)下達到雙槍255.2g/h的產(chǎn)率。
　　 (4)系統(tǒng)研究了表面活性劑種類、超聲時間、添加濃度以及配比對超細Cu-Ni-Sn復合粉體分散穩(wěn)定性能的影響，發(fā)現(xiàn)選用硬脂酸和油酸的復合作為分散劑對粉體在基礎(chǔ)油中都能起到很好的分散穩(wěn)定作用。推薦金屬超細Cu-Ni-Sn復合粉體的較好分散工藝為，采用復合分散劑(硬脂酸0.4wt

5、％及油酸2.5wt％)，超聲時間為25min；
　　 (5)超細金屬粉體的粒度對潤滑油摩擦學性能具有影響，隨著超細銅、鎳粉平均粒徑增加，摩擦系數(shù)和磨斑直徑均先減小后變大，宜確定超細銅、鎳粉的合適平均粒度控制范圍為50～80nm。
　　 (6)采用納米單質(zhì)復合粉體有助于進一步提高潤滑油摩擦性能。復合粉體的配比及加入量對潤滑油摩擦學性能具有較大影響。當銅鎳錫粉體質(zhì)量百分比為15：3:2，添加量為0.05wt％時可使?jié)櫥蜏p摩

6、性能提高37.4％，抗磨性能提高24.7％。納米Cu-Ni-Sn復合粉體的加入有助于提高潤滑油的減摩性能和低載荷情況下的抗磨性能。
　　 (7)研究發(fā)現(xiàn)，超細Cu-Ni-Sn復合粉體與MoDDP存在協(xié)同效應(yīng)。與基礎(chǔ)油相比，復合粉體加入0.05％，MoDDP加入1％時摩擦學性能最好，摩擦系數(shù)和磨斑直徑分別降低了39.4％和54.8％。長時間摩擦條件下，單純加入金屬超細Cu-Ni-Sn復合粉體的潤滑油能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩效果，而進一