納米添加劑與幾種常用添加劑的復配性研究

2014年2月潤滑油第29卷第1期Feb2014LUBRICATING 0叭Vol29.,No.1文章編號:1002-3119(2014)01 0038-05納米添加劑與幾種常用添加劑的復配性研究周釗,夏延秋,侯沖,喬鵬，吳浩(華北電力大學(xué),北京102206)摘要:文章采用往復摩擦磨損試驗機考察了納米銅復合超細蛇紋石微粉與摩擦改進(jìn)劑( MoDTC)及清凈分散劑(T106)復配體系的摩擦學(xué)性能，借助掃描電子顯微鏡觀(guān)察了試樣磨痕表面形貌,并研究了添加劑的作用機制。結果表明:當該納米添加劑、MoDTC與T106按-定質(zhì)量分數的比例復配加人基礎油后,其摩擦系數大幅度降低,抗磨性能得到明顯提高,具有極好的摩擦學(xué)性能。關(guān)鍵詞:納米銅;超細蛇紋石微粉;添加劑;摩擦學(xué)性能中圖分類(lèi)號:TE624. 82文獻標識碼:AThe Tribological Synergistic Effects of Nanoparticle Additive Combining withFunctional AdditivesZHOU Zhao, XIA Yan - qiu, HOU Chong, QIAO Peng, WU Hao .(North China Electric Power University, Beijing 102206, China)Abstract: The tiologial performance of nanoparticle Cu compounded ulta - fine serpentine powder combining with fric-tion modifier (MoDTC) and detergent dispersant (T106) was evaluated using a rciprocating fiction and wear testr Themorphologies of the won sufaces of the discs were ivestigated using a scanning electron microscope and the activemechanism of the adtives was disussed. The reuts showed that, when the optimal concentration ratio of nanoparticleadditive, MoDTC and T106 is realized in the base oil, the friction cofficient is reduced and the anti - wear property is im-proved obviously, the lubricant has the best tribological performance.Key words: nano copper; ulta - fine serpentine powder; aditive; tibological performance0引言能,能夠有效地改善摩擦副的表面狀態(tài)及磨損抗力,與傳統的潤滑油減摩抗磨添加劑相比,納米銅降低摩擦磨損[5-6]。因其優(yōu)異的極壓、抗磨性能和環(huán)境友好特性,作為潤本文所用納米添加劑主要成分為納米銅與超細滑添加劑被廣泛研究。納米銅微粒具有良好減摩抗蛇紋石微粉,由于該納米添加劑在分散性和減摩性磨的原因是納米銅在摩擦表面形成邊界潤滑膜而降上存在諸多問(wèn)題,因此本文探討了納米添加劑與摩低摩擦,并能在劃痕和犁溝處沉積,增大接觸面積來(lái)擦改進(jìn)劑和清凈分散劑的復配性能,研究其協(xié)同作提高承載能力,從而顯著(zhù)地提高了潤滑油的抗磨和用機制,為實(shí)際應用提供理論依據。減摩性能[1-21。 羥基硅酸鹽等微米尺寸的層狀硅酸1實(shí)驗部分鹽作為潤滑油添加劑時(shí),同樣具有較好的摩擦學(xué)性1.1實(shí)驗材料能,其在改善潤滑介質(zhì)抗磨、減摩性能的同時(shí),可顯試驗所用基礎油為聚a-烯烴,其密度為0.82著(zhù)改善鐵基摩擦表面的微觀(guān)力學(xué)性能,應用前景廣g/ cm' ,運動(dòng)黏度為16. 9 mm/s(40 C) ,黏度指數為闊[6-]。有研究表明:納米銅能夠促進(jìn)蛇紋石微粉123 ,閃點(diǎn)為219 C。實(shí)驗所用納米添加劑主要成分與摩擦表面的相互作用,形成富含Fe、Si 元素的摩為納米銅粉和超細蛇幼石微粉(中裝田兵工程學(xué)院擦保護膜,較為致密、平整、光滑,具有較高的力學(xué)性提供) ,其制備中國煤化工-40柴油機MHCNMH G添加劑ADDIIVE40潤滑油2014年第29卷酸鹽與納米添加劑在金屬表面存在競爭吸附的作屬表面的吸附,降低了減摩性能,另- -方面又提升了用,清凈劑在摩擦環(huán)境下分解產(chǎn)生的CaCO3和抗磨性能。Ca0l8- o1- 方 面抑制了納米添加劑的分解產(chǎn)物在金PAO+0.5H% Nano+1%T106- - PA0+0.5% Nano■PA0+0.5% Nano+3% T0.14一PA0+0.5% Nano+1% T106一PA0+0.5% Nan0+5% T106400-一 PA0+0.5% Nano+5% T106然0.130.12武迎2000.112030時(shí)間/min潤滑油類(lèi)型(a摩擦系數(b)磨痕寬度圖2質(zhì)量分數為 0.5%的納米添加劑與T106復配的摩擦學(xué)性能圖3給出了0. 5%納米添加劑與二烷基二硫代和抗磨性能。當兩者復配后,MoDTC在摩擦過(guò)程氨基甲酸鉬( MoDTC)復配時(shí)的摩擦學(xué)性能曲線(xiàn),發(fā)中,自身分解產(chǎn)生的硫化物[0]7與納米添加劑在金屬現含0.5%納米添加劑和不同含量MoDTC混合,抗表面存在競爭吸附,一方面阻礙 了有機鉬的分解產(chǎn)磨和減摩性能都降低,呈現對抗效應。這可能是因物Mo、S等元素在表面成膜,另一方面納米添加劑為MoDTC本身是--種摩擦改進(jìn)劑,具有優(yōu)異的減摩的分解化學(xué)反應也受到了抑制,導致潤滑性能降低。PAO+0.5% Nano. I PA0+0.5% Nano0.14r一 PA0+0.5% Nano+0.4% MoDTC“PA0+0.5% Nano+0.4% MoDTCPA0+0.5% Nano+0.5% MoDTC-■PA0+0.5% Nano+0.5% MoDTC0.13 t400警0.12里教2000.10L(1(2(3(圖3質(zhì)量分數為 0. 5%的納米添加劑與MoDTC復配的摩擦學(xué)性能表2給出了油樣復配比例為PAO+0.5%Nano表2示出了不同潤滑油添加劑作用下的摩擦系+5%T106+0.5%MoDTC與基礎油中含不同添加數和磨斑寬度?？梢钥闯?，基礎油中加入添加劑后劑油樣的摩擦和磨損比較,可以看出,三種添加劑復摩擦系數明顯變小,不同潤滑油添加劑均表現出良配后,摩擦系數大幅度降低,抗磨性明顯提高。好的減摩作用。當納米添加劑質(zhì)量分數為0.5%時(shí),磨痕寬度相比基礎油減少10%。這是因為納米表2不同復配油樣的摩 擦性能平均摩擦磨痕寬度/銅能夠促進(jìn)蛇紋石微粉與摩擦表面的相互作用,形復配油樣成致密、平整、光滑的摩擦保護膜,具有較高的力學(xué)系數μrPAO0.131450性能,能夠有效地改善摩擦副的表面狀態(tài)及磨損抗PAO +0. 5% Nano0.115 .408力,降低摩擦磨損。以納米添加劑和MoDTC為添加PAO +0.5% Nano +5% T1060. 122380劑時(shí),磨痕寬度略有變大,這可能是因為MoDTC本PAO +0. 5% Nano +0.5% MoDTC0. 124480身是一種多功能的添加劑在磨撅過(guò)程中,MoDTCPAO +0. 5% Nano +5% T106 +0. 5% MoDTC 0.077298分解產(chǎn)生的硫中國煤化工a表面存在競YHCNMH G添加劑ADDITIVE42潤滑油2014年第29卷- 40.[8]韓寧,水琳,孫毓霜,等.高堿值磺酸鈣的摩擦學(xué)行為研[2]李斌,夏延秋,王曉波,等.納米Cu在聚乙二醇溶液中的究[J].摩擦學(xué)學(xué)報,2002 ,22(4) :97 -99.摩擦磨損性能研究[J].摩擦學(xué)報,2005 ,25(5):385 -[9] L Cizaire, J M Martin, E Gresses, et al. Tribochemistry of389.Overbased Calcium Detergents Studied by ToF - SIMS and[3]于鶴龍,許-,史佩京，等.蛇紋石超細粉體作潤滑油添Other Surface Analyses [J]. Tribology Lters, 2004,17加劑的摩擦學(xué)性能[J].粉末冶金材料科學(xué)與工程,(4):715 -721.2009,14(5):310 -315.[10] S Bec, A Tonck, J M Georges, et al. Synergistic Effects[4]張博,徐濱士,許一, 等.微納米層狀硅酸鹽礦"物潤滑材of MoDTC and ZDTP on Frictional Behavior of TriboFilms at料的摩擦學(xué)性能研究[J].中國表面工程, 2009 ,22(1):the Nanometer Scale[ J]. Tribology Letters, 2004, 17:79729 - 36.- 809.[5]許--,張保森,徐濱士,等納米金屬/層狀硅酸鹽復合潤滑添加劑的摩擦學(xué)性能[J].功能材料, 2011 ,42(8):1368 - 1375.[6]肖舟,蘇勛家,侯根良,等.羥基硅酸鹽/納米銅復合添加劑摩擦學(xué)性能研究[J].潤滑與密封,2012,37(3):64-67.收稿日期:2013 -08 -26。[7] HL Yu, Y Xu, P J Shi,et al. Tribological Behaviors of作者簡(jiǎn)介:周釗,碩士在讀,2011年考人華北電力大學(xué)機械工Surface - Coated Serpentine Ultrafine Powders as Lubricant程專(zhuān)業(yè)，研究方向為潤滑油添加劑的研發(fā)。E-mail:Additive [J]. Tribology Intemational, 2010, 43: 667 -zhouzhao2007@ 126. com675.Lubrizol推出新型聚合物產(chǎn)品新一代配有廢氣再循環(huán)裝置(EGR)的低排放柴油發(fā)動(dòng)機容易導致發(fā)動(dòng)機油高煙臭含量問(wèn)題,甚至引起機油黏度的急劇增加和發(fā)動(dòng)機的嚴重磨損。分散型黏度指數改進(jìn)劑是應對此類(lèi)問(wèn)題的有效手段之一。Lubrizol公司采用反應擠出接枝聚合工藝設計開(kāi)發(fā)出分散型聚合物,首先將傳統的EP聚合物原料投入工業(yè)級雙螺桿擠出機,同時(shí)在精確的控制條件下注入活性羥基分子馬來(lái)酸酐以及預氧化引發(fā)劑,馬來(lái)酸酐接枝的固體聚合物再進(jìn)一步與胺類(lèi)化合物反應,完成最終的改性工藝。生產(chǎn)的聚合物分子式如下,0,W0/mLubrizol公司在Mack T-11發(fā)動(dòng)機.上進(jìn)行試驗,考察該分散型黏指劑應對煙炱引起的黏度增長(cháng)及發(fā)動(dòng)機磨損的性能,結果表明該黏指劑使用效果良好。中國煤化工MHCNMHG添加劑ADOITTVE