纳米添加剂与几种常用添加剂的复配性研究

2014年2月润滑油第29卷第1期Feb2014LUBRICATING 0叭Vol29.,No.1文章编号:1002-3119(2014)01 0038-05纳米添加剂与几种常用添加剂的复配性研究周钊,夏延秋,侯冲,乔鹏，吴浩(华北电力大学,北京102206)摘要:文章采用往复摩擦磨损试验机考察了纳米铜复合超细蛇纹石微粉与摩擦改进剂( MoDTC)及清净分散剂(T106)复配体系的摩擦学性能，借助扫描电子显微镜观察了试样磨痕表面形貌,并研究了添加剂的作用机制。结果表明:当该纳米添加剂、MoDTC与T106按-定质量分数的比例复配加人基础油后,其摩擦系数大幅度降低,抗磨性能得到明显提高,具有极好的摩擦学性能。关键词:纳米铜;超细蛇纹石微粉;添加剂;摩擦学性能中图分类号:TE624. 82文献标识码: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,能够有效地改善摩擦副的表面状态及磨损抗力,与传统的润滑油减摩抗磨添加剂相比,纳米铜降低摩擦磨损[5-6]。因其优异的极压、抗磨性能和环境友好特性,作为润本文所用纳米添加剂主要成分为纳米铜与超细滑添加剂被广泛研究。纳米铜微粒具有良好减摩抗蛇纹石微粉,由于该纳米添加剂在分散性和减摩性磨的原因是纳米铜在摩擦表面形成边界润滑膜而降上存在诸多问题,因此本文探讨了纳米添加剂与摩低摩擦,并能在划痕和犁沟处沉积,增大接触面积来擦改进剂和清净分散剂的复配性能,研究其协同作提高承载能力,从而显著地提高了润滑油的抗磨和用机制,为实际应用提供理论依据。减摩性能[1-21。 羟基硅酸盐等微米尺寸的层状硅酸1实验部分盐作为润滑油添加剂时,同样具有较好的摩擦学性1.1实验材料能,其在改善润滑介质抗磨、减摩性能的同时,可显试验所用基础油为聚a-烯烃,其密度为0.82著改善铁基摩擦表面的微观力学性能,应用前景广g/ cm' ,运动黏度为16. 9 mm/s(40 C) ,黏度指数为阔[6-]。有研究表明:纳米铜能够促进蛇纹石微粉123 ,闪点为219 C。实验所用纳米添加剂主要成分与摩擦表面的相互作用,形成富含Fe、Si 元素的摩为纳米铜粉和超细蛇幼石微粉(中装田兵工程学院擦保护膜,较为致密、平整、光滑,具有较高的力学性提供) ,其制备中国煤化工-40柴油机MHCNMH G添加剂ADDIIVE40润滑油2014年第29卷酸盐与纳米添加剂在金属表面存在竞争吸附的作属表面的吸附,降低了减摩性能,另- -方面又提升了用,清净剂在摩擦环境下分解产生的CaCO3和抗磨性能。Ca0l8- o1- 方 面抑制了纳米添加剂的分解产物在金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时间/min润滑油类型(a摩擦系数(b)磨痕宽度图2质量分数为 0.5%的纳米添加剂与T106复配的摩擦学性能图3给出了0. 5%纳米添加剂与二烷基二硫代和抗磨性能。当两者复配后,MoDTC在摩擦过程氨基甲酸钼( MoDTC)复配时的摩擦学性能曲线,发中,自身分解产生的硫化物[0]7与纳米添加剂在金属现含0.5%纳米添加剂和不同含量MoDTC混合,抗表面存在竞争吸附,一方面阻碍 了有机钼的分解产磨和减摩性能都降低,呈现对抗效应。这可能是因物Mo、S等元素在表面成膜,另一方面纳米添加剂为MoDTC本身是--种摩擦改进剂,具有优异的减摩的分解化学反应也受到了抑制,导致润滑性能降低。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(图3质量分数为 0. 5%的纳米添加剂与MoDTC复配的摩擦学性能表2给出了油样复配比例为PAO+0.5%Nano表2示出了不同润滑油添加剂作用下的摩擦系+5%T106+0.5%MoDTC与基础油中含不同添加数和磨斑宽度。可以看出，基础油中加入添加剂后剂油样的摩擦和磨损比较,可以看出,三种添加剂复摩擦系数明显变小,不同润滑油添加剂均表现出良配后,摩擦系数大幅度降低,抗磨性明显提高。好的减摩作用。当纳米添加剂质量分数为0.5%时,磨痕宽度相比基础油减少10%。这是因为纳米表2不同复配油样的摩 擦性能平均摩擦磨痕宽度/铜能够促进蛇纹石微粉与摩擦表面的相互作用,形复配油样成致密、平整、光滑的摩擦保护膜,具有较高的力学系数μrPAO0.131450性能,能够有效地改善摩擦副的表面状态及磨损抗PAO +0. 5% Nano0.115 .408力,降低摩擦磨损。以纳米添加剂和MoDTC为添加PAO +0.5% Nano +5% T1060. 122380剂时,磨痕宽度略有变大,这可能是因为MoDTC本PAO +0. 5% Nano +0.5% MoDTC0. 124480身是一种多功能的添加剂在磨撅过程中,MoDTCPAO +0. 5% Nano +5% T106 +0. 5% MoDTC 0.077298分解产生的硫中国煤化工a表面存在竞YHCNMH G添加剂ADDITIVE42润滑油2014年第29卷- 40.[8]韩宁,水琳,孙毓霜,等.高碱值磺酸钙的摩擦学行为研[2]李斌,夏延秋,王晓波,等.纳米Cu在聚乙二醇溶液中的究[J].摩擦学学报,2002 ,22(4) :97 -99.摩擦磨损性能研究[J].摩擦学报,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]于鹤龙,许-,史佩京，等.蛇纹石超细粉体作润滑油添Other Surface Analyses [J]. Tribology Lters, 2004,17加剂的摩擦学性能[J].粉末冶金材料科学与工程,(4):715 -721.2009,14(5):310 -315.[10] S Bec, A Tonck, J M Georges, et al. Synergistic Effects[4]张博,徐滨士,许一, 等.微纳米层状硅酸盐矿"物润滑材of MoDTC and ZDTP on Frictional Behavior of TriboFilms at料的摩擦学性能研究[J].中国表面工程, 2009 ,22(1):the Nanometer Scale[ J]. Tribology Letters, 2004, 17:79729 - 36.- 809.[5]许--,张保森,徐滨士,等纳米金属/层状硅酸盐复合润滑添加剂的摩擦学性能[J].功能材料, 2011 ,42(8):1368 - 1375.[6]肖舟,苏勋家,侯根良,等.羟基硅酸盐/纳米铜复合添加剂摩擦学性能研究[J].润滑与密封,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作者简介:周钊,硕士在读,2011年考人华北电力大学机械工Surface - Coated Serpentine Ultrafine Powders as Lubricant程专业，研究方向为润滑油添加剂的研发。E-mail:Additive [J]. Tribology Intemational, 2010, 43: 667 -zhouzhao2007@ 126. com675.Lubrizol推出新型聚合物产品新一代配有废气再循环装置(EGR)的低排放柴油发动机容易导致发动机油高烟臭含量问题,甚至引起机油黏度的急剧增加和发动机的严重磨损。分散型黏度指数改进剂是应对此类问题的有效手段之一。Lubrizol公司采用反应挤出接枝聚合工艺设计开发出分散型聚合物,首先将传统的EP聚合物原料投入工业级双螺杆挤出机,同时在精确的控制条件下注入活性羟基分子马来酸酐以及预氧化引发剂,马来酸酐接枝的固体聚合物再进一步与胺类化合物反应,完成最终的改性工艺。生产的聚合物分子式如下,0,W0/mLubrizol公司在Mack T-11发动机.上进行试验,考察该分散型黏指剂应对烟炱引起的黏度增长及发动机磨损的性能,结果表明该黏指剂使用效果良好。中国煤化工MHCNMHG添加剂ADOITTVE