含少层石墨烯锂基润滑脂摩擦学与流变学性能研究

为了研究少层石墨烯对锂基润滑脂摩擦学与流变学性能的影响,通过机械搅拌、超声分散及三辊研磨的方式制备不同质量分数的少层石墨烯改性锂基润滑脂,利用MR-10型四球试验机和DHR-2旋转式流变仪分别考察其摩擦学性能和流变学性能。结果表明:少层石墨烯的加入可以有效提高锂基润滑脂的减摩抗磨性能,当少层石墨烯的质量分数为0.1%时效果最佳;少层石墨烯的加入,显著增加了润滑脂流动点对应的应变值和破坏润滑脂皂纤维所需的能量,以及皂纤维结构破坏后恢复所需要的时间。对试验数据进行回归分析,建立基于Herschel-Bulkley模型的不同质量分数少层石墨烯改性锂基润滑脂的流动方程。

多己基萘/聚α-烯烃锂基润滑脂的流变学和摩擦学性能

离子液体(Et_(3)NHCl-AlCl_(3))催化1-己烯和萘合成了多己基萘基础油,以聚α-烯烃(PAO8)基础油制备的锂基润滑脂作为参照,通过调节基础油中多己基萘与PAO8的复配比(10∶90、20∶80、30∶70和40∶60)制备了不同皂分含量的锂基润滑脂。对不同润滑脂样品的理化性能进行测试表征,利用流变仪和SRV-V摩擦磨损试验机系统地评价了加入的多己基萘对锂基润滑脂的流变学和摩擦学性能的影响,并借助3D白光干涉仪对钢盘磨损表面进行了分析。实验结果表明:基础油中多己基萘与PAO8复配质量比为20∶80时具有良好的协同效应,添加多己基萘可以显著提高PAO8基础油的稠化能力,节约稠化剂的用量,同时在较高温度(85℃)的工况下,多己基萘可以提高PAO8锂基润滑脂的流变和摩擦学性能。

基础油对复合锂基润滑脂微观形貌及流变行为的影响

以聚α烯烃合成油、中间基矿物油和石蜡基矿物油及其按比例复配为基础油制备的复合锂基润滑脂作为研究对象,考察基础油对复合锂基润滑脂基础理化性能、微观形貌和流变性能的影响以及三者之间的关联性。结果表明:复合锂基脂的微观结构与各种性能之间存在一定的对应关系,以聚α烯烃合成油制备的复合锂基脂皂纤维结构规整度和连续性较差,触变性能和黏温性能优越;以中间基矿物油制备的复合锂基脂皂纤维规整度较高,部分纤维紧密缠绕,结构稳定性较强,黏温性能较差;复配合成油和矿物油制备的复合锂基脂皂纤维细长均匀,规整度高,结构稳定性强,具有较好的胶体稳定性和抗剪切能力。

脲基功能化的咪唑无卤素离子液体对复合锂基润滑脂摩擦学性能的影响

合成了两种脲基功能化的咪唑无卤素离子液体DOSS-1和DOSS-4.采用SRV-V微动摩擦磨损试验机和Bruker-NPFLEX表面非接触光学三维轮廓仪,考察这两种离子液体作为2号复合锂基润滑脂(G)的减摩抗磨添加剂的摩擦学性能.摩擦测试结果表明:这两种功能化咪唑离子液体添加到2号复合锂基润滑脂(G)中均表现出优异的减摩抗磨性能.在添加量同等条件下,长链的DOSS-4表现出优于DOSS-1的减摩抗磨性能.当添加质量分数为3%时,DOSS-4和DOSS-1的减摩抗磨性能最佳.利用表面轮廓和扫描电镜进一步分析了磨斑表面的形貌,同时结合X射线光电子能谱仪(XPS)进一步分析了磨斑表面主要化学元素组成,阐明其摩擦机理.该离子液体能够显著地降低摩擦磨损是因其在摩擦副表面形成了含N元素和S元素的化学反应膜.

复合锂-钙基脂的研究

在三组分复合锂基脂中引入钙皂制备复合锂－钙基脂。考察了复合锂－钙基脂的组成、制备工艺和条件，各种因素对成脂性能的影响，以及几种添加剂在复合锂－钙基脂中的应用效果。制备的复合锂－钙基脂具有高滴点和良好的胶体安定性、剪切安定性，良好的抗水性、防腐性和润滑性。通过电子显微镜和差热分析表明，稠化剂形成了统一的共晶结构。复合锂－钙基脂的皂纤维与复合锂基脂的类似，但产品的成本有所降低，产品的抗水性和抗磨性有所提高。

二氧化硅在锂基脂中的摩擦学性能

通过四球试验考察不同粒径和不同含量二氧化硅作为锂基脂添加剂的摩擦学性能,并研究表面改性对二氧化硅摩擦学性能的影响。利用光学显微镜和EDX分析磨斑表面形貌及元素组成,探讨二氧化硅的润滑作用机制。结果表明:在一定工况条件下,二氧化硅能够提高锂基脂的减摩抗磨性能和极压性能;表面改性能提高二氧化硅的分散性能,但对其摩擦学性能影响不大;EDX能谱分析表明,二氧化硅和摩擦表面发生作用生成了具有良好摩擦学性能的表面润滑层。

二烷基二硫代氨基甲酸钼在锂基润滑脂中的摩擦学性能

合成了有机钼化合物二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC),并确定主要官能团及元素含量。采用热重分析仪测试了其热稳定性能;采用四球摩擦磨损机评价了其在锂基润滑脂中的摩擦学性能,并与二硫化钼(MoS2)进行对比。结果表明:MoDTC具有优良的热稳定性能;载荷为392N时,MoDTC添加量为3.0%时达到最佳减摩作用,比基础脂试验时平均摩擦因数降低40.2%,添加量为2.0%时到达最佳抗磨作用,比基础脂试验后钢球磨斑直径减小29.8%。

几种纳米粒子作为润滑脂添加剂的试验研究

在MRH-3高速环块摩擦磨损实验机上,研究了纳米微粒Cu,Al,Al2O3及几组混合粒子加入到通用锂基脂中的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)分析了摩擦表面的形貌和元素组成。结果表明:含有纳米Cu,Al,Al2O3及混合粒子的润滑脂对摩擦表面均有很好的减摩、修复及抗胶合能力,其中混合粒子要比单粒子具有更好的效果。通过对实验结果的分析,纳米粒子的微滚珠、吸附、填充、焊合、软剪切层等效应是改善润滑脂摩擦学性能的主要原因,适当配比的混合粒子具有良好的协同效果。

添加剂对润滑脂抗磨极压性能的影响

对比考察了聚异丁烯、氟化镧、醋酸钙和硫代氨基甲酸盐对锂钙基脂、复合锂基脂和复合锂钙基脂抗磨极压性能的影响,结果显示:聚异丁烯对润滑脂的抗磨极压性基本无影响,氟化镧、醋酸钙和硫代氨基甲酸盐都可提高润滑脂的抗磨极压性,其中二烷基二硫代氨基甲酸钼的效果最好。用XPS对醋酸钙提高润滑脂抗磨极压性的原因进行了分析,从分析结果推测是在摩擦表面形成了CaCO3、CaO表面膜。

极压抗磨剂对高温复合锂基润滑脂性能的影响

试验采用单因素变化法检测了6种极压抗磨添加剂T405、T321、T306、MoDDP、T203、T205在不同加量、不同温度下对复合锂基润滑脂性能的影响.利用滴点计、锥入度计、四球机、钢网分油器测定加入添加剂后润滑脂的滴点、锥入度、摩擦系数、极压性、抗磨性、钢网分油等性能指标.结果表明:向润滑脂中加入添加剂T321后,润滑脂的最大无卡咬负荷(PB)值有显著变化;加入MoDDP对润滑脂75℃时的磨斑直径(D392N30min)影响较大;加入T306和MoDDP对润滑脂150℃时的磨斑直径(D392N30min)影响较大;而加入T405对润滑脂的滴点影响较小,加入T306和T321对润滑脂的锥入度和钢网分油率影响较小.

(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。

Zn/(Si、Al)型混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。

几种添加剂对锂-钙基脂性能的影响

制备的锂-钙基脂性能达到了极压锂基脂和汽车通用锂基脂的技术指标要求。较全面地探讨了锂-钙基脂的组成、制备工艺和条件。考察了聚异丁烯、氟化镧、三聚氰胺氰尿酸复合物(MCA)、硫代氨基甲酸盐对锂-钙基脂性能的影响。

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。

新型环保轮轨润滑脂研发的关键技术

研制的新型环保轮轨润滑脂以植物油、酯类油、PAO复配的半合成油为基础油,以高级脂肪酸锂皂作为稠化剂,按照确定的优化配方加入抗氧剂、极压抗磨剂、防锈剂、防腐剂等添加剂,以及抗磨性能优良的非石墨固体润滑剂,采用特殊的成脂工艺制成。室内理化性能、可生物降解性和毒性、低温模拟试验等综合评定结果表明,研制脂的抗磨性能、防锈抗腐蚀性能、低温性能优良,可生物降解性良好,无(或低)毒,无重金属、卤族等有害元素,易泵送、喷涂,综合性能达到国际同类脂水平。经过1年在机车上的现场运用试验,研制脂有效减小了机车轮缘的磨耗,满足了轮缘润滑的需要,可适用于-30℃以上温度范围的轮轨润滑。

Zn及Zn/SiO_2复合添加剂的摩擦学性能

实验室自制了锂基润滑脂,通过四球试验研究Zn作为锂基润滑脂添加剂在不同工况条件的摩擦学性能,利用光学显微镜和EDX分析了磨斑表面形貌及元素组成,探讨了Zn的润滑作用机理,并对Zn与SiO2不同复配方案的摩擦学性能进行了研究。结果表明:在低载荷条件,Zn能更显著地提高锂基润滑脂的抗磨性能;在中高载荷条件,Zn同时具有减摩抗磨性能,但对PB值的提高没有太大帮助。EDX能谱分析表明磨斑表面存在特征Zn元素,说明Zn能够在摩擦表面沉积,形成摩擦学性能显著的表面润滑层;同时,Zn与硬质颗粒SiO2在适宜的复配比例时具有一定的协同效应,能提高锂基润滑脂的摩擦学性能。

添加剂在锂—钙基脂中的应用

锂基润滑脂中加入钙皂制成的锂一钙基脂,能保持锂基脂的性能,并降低成本,提高其抗水性.本文考察了几种添加剂一聚异丁烯、氟化镧、MCA、硫化氨基甲酸盐在锂一钙基脂中的应用效果.

添加剂对润滑脂抗磨极压性能的影响

对比考察了聚异丁烯、氟化镧、醋酸钙和硫代氨基甲酸盐对锂钙基脂、复合锂基脂和复合锂钙基脂的抗磨极压性能的影响，结果显示：聚异丁烯对润滑脂的抗磨极压性能基本无影响，醋酸钙、氟化镧和硫代氨基甲酸盐都可提高润滑脂的抗磨极压性能，其中二烷基二硫代氨基甲酸钼的效果最好。用XPS对醋酸钙提高润滑脂抗磨极压性能的原因进行了分析，从分析结果推测是在摩擦表面形成了CaCO3，CaO表面膜。

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的润滑脂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90nm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。

新型含噻二唑有机硼酸酯在锂基脂中的极压抗磨性能及作用机理研究

合成了两种含噻二唑有机硼酸酯添加剂,利用元素分析、红外光谱和质谱对分子结构进行了表征.对两种化合物的热稳定性进行了考察,发现其具有良好的热稳定性.利用四球式摩擦磨损试验机考察了化合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦磨损性能,结果表明:这两种杂环硼酸酯添加剂能大幅度提高锂基润滑脂的承载能力,并具有良好的抗磨减摩性能,是一类性能优异的新型高效润滑脂添加剂.采用软X射线吸收精细结构光谱(XANES)和X射线光电子能谱(XPS)对这两种添加剂的摩擦学机理进行了初步探讨,结果显示钢球磨损表面形成了含氧化硼、铁的硫化物、铁的氧化物、硫酸亚铁以及有机含氮络合物等多组分的混合边界润滑膜,从而使润滑剂的极压性能和抗磨性能得到明显的改善.