潤(rùn)滑與密封納米zn粒子作為潤(rùn)滑油添加劑摩擦學(xué)性能研究王士釗12付洪瑞2劉濤3（1.天津大學(xué)化工學(xué)院天津3000722.總裝軍械技術(shù)研究所河北石家莊0500003.裝甲兵工程學(xué)院北京100072）擦學(xué)性能，并用掃描電子顯微鏡和X射線光電子能譜儀對(duì)磨斑進(jìn)行了表面分析。結(jié)果表明：在一定添加量范圍內(nèi)，硬脂酸修飾的納米zn粒子可明顯改善基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)性能；在摩擦過(guò)程中，納米zn粒子在摩擦表面的沉積和通過(guò)摩擦化學(xué)反應(yīng)生成的化學(xué)反應(yīng)膜，顯著提高了基礎(chǔ)油的抗磨減摩性能。

　　72：A文章編號(hào)：0254?0150（2009）由于納米效應(yīng)，納米粒子在潤(rùn)滑油中極易團(tuán)聚，通過(guò)有機(jī)表面修飾劑的包覆和改性，可有效降低粒子表面能，提高其在潤(rùn)滑油中的分散穩(wěn)定性，從而使其作為潤(rùn)滑油添加劑成為可能。無(wú)機(jī)納米粒子因在摩擦表面具有良好的抗磨減摩性能而得到廣泛研究。分別考察了油酸和DP修飾的納米ZS對(duì)液體石蠟?zāi)Σ翆W(xué)性能的影響；采用非水原位構(gòu)筑法，在液體石蠟中直接構(gòu)筑具有超分散穩(wěn)定特性的納米硫化鋅，四球試驗(yàn)和環(huán)塊試驗(yàn)表明該法制備的硫化鋅可改善基礎(chǔ)油的抗磨減摩和極壓性能；研究了多種條件泡括修飾劑、基礎(chǔ)油和摩擦條件）對(duì)納米T粒子摩擦學(xué)性能影響；通過(guò)液相沉淀法制備CuP1DZrnCH）等納米粒子，并考察其對(duì)45變壓器油摩擦學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，由于納米粒子在摩擦表面的沉積，使基礎(chǔ)油的抗磨減摩性能顯著提高。本文作者采用四球摩擦實(shí)驗(yàn)，考察了硬脂酸修飾的油溶性納米zn粒子作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能，并初步探討了其抗磨減摩機(jī)制。

　　1試驗(yàn)部分1.1試驗(yàn)材料zn（Ac）2°2HDNaS-9HD無(wú)水乙醇、硬脂酸、丙酮均為分析純（未經(jīng)進(jìn)一步提純）基礎(chǔ)油為45變壓器油（大港煉油廠）。

　　11硬脂酸修飾zn制備在100ml乙醇水混合溶劑中冰和乙醇體積比為11）加入一定量的硬脂酸，在磁力攪拌下，升溫到70°C，加入NaS水溶液，溶液由混濁逐漸澄清，溶液顏色由黃綠色逐漸變成淺白色，再滴加已溶解完全的zn（Ac）2水溶液，立即出現(xiàn)白色混濁現(xiàn)象，恒溫反應(yīng)3h后，趁熱過(guò)濾，洗滌，并在真空干燥箱中干燥24h所得到白色粉末即為硬脂酸修飾的znS納米粒子。

　　1.3摩擦試驗(yàn)?zāi)p試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)用鋼球?yàn)樯虾］S承廠生產(chǎn)的四球機(jī)專(zhuān)用：15（八6152100）十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼球（直徑12.7mmHRC 62~64）。試驗(yàn)條件為：轉(zhuǎn)速（1 200士10）r/mn室溫。試驗(yàn)過(guò)程中記錄試驗(yàn)?zāi)Σ亮Γ囼?yàn)結(jié)束后，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量油杯中3個(gè)鋼球的磨斑直徑，并求出平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。

　　1.4表面分析試驗(yàn)后的鋼球用石油醚超聲清洗3次，共30mn并用吹風(fēng)機(jī)吹干，然后對(duì)摩擦表面進(jìn)行磨斑表面形貌、元素含量及能譜分析。鋼球磨損表面元素的結(jié)合能用Smapoe型多功能X射線光電子能譜儀分析測(cè)定，磨損表面形貌采用日立S570型掃描電子顯微分析儀觀察測(cè)定。

　　2結(jié)果與討論2.1粒徑分析為硬脂酸修飾的納米ZrS粒子的SM圖像，由圖中可以看出硬脂酸修飾的納米ZS立子基本無(wú)團(tuán)聚，粒徑分布為20~50nm這是在ZnS沉淀過(guò)程為硬脂酸修飾的納米ZS立子在45變壓器油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)磨斑直徑的影響（試驗(yàn)條件600N30min）。從圖中可以看出，納米粒子作為添加劑具有一定的抗磨性能。在試驗(yàn)條件下，基礎(chǔ)油的磨斑直徑為0.78mm隨著納米zn粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，磨斑直徑顯著減小，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的磨斑直徑降至最低點(diǎn)（0.54mm）與不添加納米zn粒子相比，磨斑直徑降低30%.隨著zn貢量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增大，相應(yīng)的鋼球表面磨斑直徑有所增大。

　　為添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)基礎(chǔ)油摩擦因數(shù)的影響，從圖中可以看出，硬脂酸修飾的納米zn粒子可降低45變壓器油的摩擦因數(shù)，隨著zns質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，摩擦因數(shù)先下降而后上升，變化規(guī)律與相似。當(dāng)ZnS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.%時(shí)，最小摩擦因數(shù)為0.092與基礎(chǔ)油相比降低23%.筆者認(rèn)為造成磨斑直徑和摩擦因數(shù)隨硬脂酸修飾的納米zns立子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先明顯下降后緩慢上升的原因是，在一定的添加量范圍內(nèi)，納米zns立子可明顯提高基礎(chǔ)油的減摩抗磨性能；但當(dāng)zns立子的含量過(guò)高時(shí)，增加了納米粒子的團(tuán)聚，基礎(chǔ)油減摩抗磨性能下降。

　　2.3載荷對(duì)摩擦學(xué)性能的影響（試驗(yàn)條件10min）。為了便于對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行了未添加任何納米材料的空白基礎(chǔ)油的摩擦試驗(yàn)。由可以看出，當(dāng)載荷為300N時(shí)，含硬脂酸修飾的納米ZS粒子基礎(chǔ)油的磨斑直徑與基礎(chǔ)油的磨斑直徑相當(dāng)，當(dāng)高載荷大于300N時(shí)，基礎(chǔ)油的磨斑直徑隨載荷的增大而快速增加，而含硬脂酸修飾的納米ZS立子的基礎(chǔ)油，其磨斑直徑變化緩慢，且均小于基礎(chǔ)油的磨斑直徑，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨能力。

　　2.4磨斑表面分析5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硬脂酸修飾的納米ZrS立子油樣潤(rùn)滑時(shí)（試驗(yàn)條件600N10mn）鋼球磨損表面的SEM照片，從圖中可以看出，添加有硬脂酸修飾的納米zn立子油樣的磨斑，比基礎(chǔ)油的磨痕寬度和磨痕深度都明顯地減小，且沒(méi)有產(chǎn)生十分明顯的犁溝，說(shuō)明納米ZS立子能有效地改善油樣的抗磨能力2.5磨損機(jī)制分析為了研究硬脂酸修飾的納米ZS立子在基礎(chǔ)油中的減摩抗磨作用機(jī)制，對(duì)磨斑表面進(jìn)行了XPS則試，為摩擦表面的XPS分析結(jié)果。

　　48V處，說(shuō)明油樣中的納米粒子在摩擦過(guò)程中能沉積到摩擦副表面，填補(bǔ)摩擦表面較大的凹坑和裂紋，且在摩擦表面通過(guò)摩擦3結(jié)論均勻化學(xué)沉淀法制備的硬脂酸修飾的納米ZnS立子，直徑在20~50nn之間，且分布均勻，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。

　　硬脂酸修飾的納米ZS粒子在一定添加量范圍內(nèi)，可明顯改善基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)性能，其中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%硬脂酸修飾的納米zn粒子，在相同試驗(yàn)條件下，基礎(chǔ)油磨斑直徑和摩擦因數(shù)分別降低30%和23%；在一定載荷范圍內(nèi)，該納米粒子表現(xiàn)出良好的抗磨損性能。

　　硬脂酸修飾的納米ZS粒子在摩擦過(guò)程中能沉積到摩擦表面，一方面填補(bǔ)了摩擦表面較大的凹坑和裂紋，另一方面部分形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，因而表現(xiàn)出良好的摩擦學(xué)性能。

作者：佚名　來(lái)源：中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)