超细金属蛇纹石复合润滑油添加剂制备及摩擦学性能研究

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1、StudyonthePreparationandTribologyPropertyofUltranneMetal／SerpentineCompositeLubricatingAdditivesDissertationSubmittedtoNanjingUniVersityof1℃chnologyi11paItial如16llmentofrequ打ementforthedegreeofMaster0fEngineeringByJuanCaoSuperVisors：AssociateProf．Zhenz

2、hongZhangJune2008f^lF_■-曩摘要根据微纳米润滑自修复剂的发展趋势，针对传统润滑添加剂所存在的问题，本文提出了超细金属／蛇纹石复合润滑油添加剂的开发思路。采用高能球磨法，通过SEM、XIm等分析手段，系统研究了球磨介质配比、球料比、球磨时间因素对粉体粒径的影响规律，从而制备出超细蛇纹石粉。通过测定超细蛇纹石粉体在无水乙醇介质中的zeta电位，选取油酸(OA)、硅烷偶联剂(KH560)等作为表面活性剂，研究了表面活性剂种类、加入量以及超声时间对粉体在乙醇介质中分散稳定性的影响。在此

3、基础上，探讨了超细蛇纹石粉和纳米金属复合粉体在基础油中的分散稳定工艺，将分散好的粉体加入到事先添加了粘度指数改进剂的基础油中，以摩擦系数(p)和磨斑直径(WSD)为表征指标，利用万能摩擦磨损试验机四球式摩擦副，系统研究了蛇纹石粉体粒径、加入量、载荷对润滑油摩擦学性能的影响规律，并分析了超细蛇纹石粉体与其他油溶性添加剂和纳米金属粉体的复配对润滑油摩擦学性能的影响，成功研制出了具有良好抗磨减摩性能和实用价值的超细金属／蛇纹石复合润滑添加剂。论文获得如下主要结论：(1)在高能球磨条件下，随球磨时间延长，蛇

4、纹石粉体的颗粒尺寸逐渐减小，但在球磨后期颗粒细度不再减小。粉体粒度分布范围随球磨时间延长具有先减后增的变化规律；推荐超细蛇纹石粉体制备较佳的球磨工艺为：球磨介质配比为4：2：4，球料比为8：l，转速400r／miIl，球磨时间30～45h。在该条件下，球磨时间超过45h时，粉体中有晶态的二氧化硅相。(2)研究了超声处理时间和多种表面活性剂的加入量对超细蛇纹石粉体在乙醇中的分散效果。结果表明超细蛇纹石粉体的分散效果随着超声时间和表面活性剂加入量的增加呈现先增大后减小的趋势。不同分散剂的分散效果依次为：

5、KH560>PVP>OA>TEA。推荐三种分散剂修饰的超细蛇纹石粉体在乙醇中的分散工艺为：5叭．％KH560，超声时间20min；2．5叭．％PVP，超声时间43min；2．5、n．％油酸，超声时间40min。(3)研究发现三种分散剂修饰的超细蛇纹石粉体在基础油中的悬浮稳定性能从高到低依次为：OA>PVP>KH560。浓度为4叭．％油酸修饰的超细蛇纹石粉在200天的沉降率为10％，且该浓度下的油酸亦可在油中很好的分摘要散超细蛇纹石与纳米金属复合粉体。(4)研究发现：超细蛇纹石粉体的粒径、加入量对润滑

6、油抗磨减摩性能有较大影响，推荐选取球磨45h的粉体作为蛇纹石润滑添加剂的原料，其最佳加入量为O．3叭．％；超细蛇纹石粉体与极压抗磨剂MoDDP、ZDDP和清净分散剂T154等油溶性添加剂具有一定协同效应，并具有自修复作用；含超细蛇纹石粉的润滑油更适合在高载荷条件下工作。(5)研究发现，超细蛇纹石与纳米金属Cu、Ni、Sn单质金属粉复合以及与混合金属粉的复合可有效改善润滑油的综合摩擦学性能，并且复合粉体与MoDDP在油中存在协同效应。所研究的超细金属／蛇纹石粉复合润滑添加剂在摩擦条件下存在铺展成膜、沉

7、积成膜等多种自修复作用。(6)根据复合润滑添加剂摩擦学性能研究结果，推荐出了两种性能较好的复合润滑添加剂的配方：1)l叭．％MoDDP+o．3叭．％的粉体，其中蛇纹石：镍粉质量比为2：l，与基础油相比，此复合添加剂的摩擦系数和磨斑直径分别减少46．5％和57．1％，适用于高载荷长磨下工作：2)1叭．％MoDDP+o．3叭．％的粉体，蛇纹石：金属复合粉(Cu：Sn：Ni_1：2：4)质量比为1：2的复合添加剂，与基础油相比，摩擦系数和磨斑直径分别减少45．2％和56％。该添加剂适用范围广，低载荷下亦可

8、显示出良好摩擦学性能。将两种添加剂分别成功的用于汽车内燃机润滑和机械密封件润滑中，取得了较好的使用效果。其中在机械密封件上的应用，填补了国内空白。关键词：超细蛇纹石粉纳米金属粉球磨分散润滑添加剂摩擦学性能Ⅱ硕士学位论文ABSTRACTAccordingtomedeVelopment仃endofmicr0觚dnallo·sel行印airlubricatingadditiVesandtlleproblemof仃aditionallubricatiIlgadditiVes，