润滑油纳米添加剂的研究现状及趋势.doc

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1、润滑油纳米添加剂的研究现状及趋势李久盛，张立，王会东（中国石油兰州润滑油研究开发中心,兰州，730060）摘要：纳米粒子作为添加剂在润滑油中表现出了特殊ifu优异的摩擦学性能，具有很大的应用前景，是!■!前和今后润滑油研究工作中最活跃的领域之一。木文主要介绍了纳米粒子作为润滑油添加剂在国内外的研究现状和发展趋势，按照纳米添加剂的类烈分别进行了综述，讨论了纳米粒了作添加剂的抗桝减摩机理，并对未来纳米添加剂的发展进行了展望，提出了建议.关键词：纳米添加剂；摩擦学；润滑油；应用1、引言近年来，在开发具有优异抗磨、减摩和极压性能添加剂的过程屮，国内外的研究者发现纳米粒子由于量子尺寸效应和表

2、面效应，能够表现出特殊的高承载能力性能，具有传统固体润滑剂（如聚四氟乙烯、MoS2和石墨粉体）所无法比拟的优越性〔⑷。在润滑油屮加入纳米添加剂可显著提高其润滑性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品的质量，特别适用于苛刻条件下的润滑场合卩~叫与纳米颗粒的制备技术相比，纳米添加剂作为润滑材料在润滑油中的应用研究，仍显得进展缓慢。另外，关于纳米润滑材料与传统润滑油添加剂的配伍性以及协同作用的研究也鲜有报道，从而限制了其推广应用。为了推动纳米添加剂在润滑油屮的应用研究，为开发高档润滑油产品提供技术支持，木文作者对纳米添加剂在国内外的研究现状进行了调研，主要包括纳米添加剂的分类、作用机理

3、、国内外应用现状和最新发展趋势等，并对今后的研究方向提出了建议。2、纳米添加剂的分类及其摩擦学性能2.1纳米金属粉超细金属粉以适当方式分散于备种润滑油屮可形成一种稳定的悬浮液，这种润滑油每升中含行数百力•个超细金属粉末颗粒，它们在摩擦过程屮可以与固体表面相结合，形成光滑的保护层，同时填塞微划痕，从而人幅度降低摩擦和磨损，尤英在重载、低速和高温振动条件下作用更为显著。目前应用较多的金属纳米粉包括铜、锡、银粉末等，这些金属纳米粉有着与传统添加剂不同的减摩抗磨机理⑺。于立岩等⑻人将平均粒径为50nm的铜纳米粒了加入到普通机油屮进行抗磨减摩实验，结果发现：铜纳米粒了表现出良好的抗磨性能，可

4、以明显降低摩擦副的序损量，如果同时添作者简介：李久盛（1974-）,男。2002年毕业于上海交通大学，获材料科学博士，副教授。现工作于中国石油兰州润滑油研发屮心，主要从事润滑油添加剂的合成、燃擦学机理研究和可生物降解润滑油的开发工作，已在国内外学术期刊公开发表论文30余篇。加铜纳米粒了和分散剂，可以进一步改善汕品的抗磨性能；对于摩擦系数，在只添加铜纳米粒了时摩擦系数与基础油相比略有增加。分析其原因可能是由于铜纳米粒了在基础油屮分散不均匀，使油品在摩擦副表面的吸附性变养，即油性变差。在同时添加铜纳米粒了和分散剂后，摩擦系数与基础油相比有较大幅度的减小，这是由于分散剂能使铜纳米粒子均匀

5、分散在基础油屮，使其在摩擦过稈屮不易聚集，从而表现出良好的摩擦学性能。试验结果见表1。表I不同润滑油的辭痕宽度和摩擦系数的比较项目基础油基础油+0.5%铜纳米粒子基础油+0.5%铜纳米粒子+分散剂磨痕宽度/mm2.900.910.73最小摩擦系数0.0910.0930.079最大摩擦系数0.1000.1050.084周静芳⑼、刘维民等［⑼采用DDP（二烷基二硫代磷酸）对铜纳米微粒进行表面修饰，解决了铜纳米微粒在润滑油屮的分散问题，合成的铜纳米微粒Cu-DDP粒径约8nmoCu-DDP添加剂与添加剂ZDDP相比，具有更优越的抗磨和抗极压性能。在较低负荷下，由于摩擦表面上沉积的Cu纳米

6、微粒较少，对表面膜性能的影响较小，S、P形成的化学反应膜起主要作用，Cu-DDP和ZDDP的摩擦学性能接近；在高负荷下，大量的Cu纳米微粒在摩擦表面沉积，并在接触区的高温高压下融熔铺展形成低剪切强度的表面膜，这时育接支撑载荷隔离基体接触的是Cu纳米微粒，由于金属Cu具有较低的剪切强度，因此在高负荷下呈现良好的减摩抗磨性。在屮等负荷下Cu纳米微粒可能未能在摩擦表面熔融，同时影响到有机修饰层的成膜性能，因而摩擦学性能不佳。夏延秋等［⑴采用电弧等离子体方法制备了纳米级银粉，银粉呈面心立方体结构，氧化后成八面体，近似球形，粒度控制在10〜间。摩擦学试验结果表明，硬颗粒繚粉的加入，其作用机理

7、与软金属铜不尽相同，同样与传统添加剂的作用机理不一致。低速低载荷下，钦粉可能起一种类似“球轴承”的作用，使摩擦系数和磨损量处于较低值；随载荷增加或速度提高，镰粉被压扁，使摩擦系数上升，压扁的镰粉抑制了金属表面的磨损。2.2纳米金属氧化物对于纳米金属，因其具有很高的比表面积，当温度升高时，在空气屮极易发生氧化、团聚，进而在润滑油屮沉淀下来，因此研究纳米氧化物作为添加剂这一课题十分活跃。乌学东等［⑺人采用溶胶■凝胶法合成了硬脂酸修饰「02纳米粒子（mTiO?）并研究了其摩