矿物润滑剂对类气缸-活塞摩擦副的减摩抗磨作用.pdf

2 0 1 3年 1 2月 第 3 8卷 第 1 2期 润滑与密封 L UBRI CAT1 0N ENGI NEERI NG De c ．2 01 3 V0 l _ 38 No ． 1 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 0 2 5 4 0 1 5 0 ． 2 0 1 3 ． 1 2 ． 0 0 1 矿物润滑剂对类气缸 一活塞摩擦副的减摩抗磨作用 张保森 徐滨士 巴志新 王章忠 1 ． 南京工程学 院材料 工程学 院江苏南京 2 1 1 1 6 7 ； 2 ．再制造技术 国家重点实验室北京 1 0 0 0 7 2 摘要采用机械化学法制备蛇纹石矿物复合润滑剂，借助 R F T I I I 型往复摩擦磨损试验机评价其对类气缸 一缸套摩 擦副的减摩抗磨性能 ，利用扫描 电镜 S E M 、能量色散谱仪 E D S 和光电子能谱 仪 X P S 对磨 损表面进行表征 ， 探讨其减摩抗磨机制 。结果表 明，所制润滑剂具有优异的减摩抗磨 特性 ，且与载荷 、速度 有关 。5 0 N、1 ． 0 m／ s时，其 摩擦因数较基础油润滑时降低约 6 4 ． 3 ％ ，磨损显著降低甚 至呈负磨损。蛇纹石矿物 复合 润滑剂的作用机制为参与摩擦 界面复杂的理化作用 ，促进碳 向摩擦界面富集和氧化膜的形成 ，提高接触表 面的润滑性能和磨损抗力。 关键词 添加剂 ；蛇纹石矿物 ；摩擦磨损 中图分类号 T G 1 1 7 ． 1 文献标识码 A文章编号0 2 5 4 0 1 5 0 2 0 1 3 1 2 0 0 1 5 Fr i c t i o n a n d W e a r Re d u c i ng Effe c t s o f t h e M i n e r a l Lub r i c a n t o n t h e Tr i b o pa i r s An a l o g ue o f Cy l i nd e r - Pi s t o n Co n t a c t M o d e Zh a n g Ba o s e n Xu Bi n s h i Ba Zh ix i n W a n g Zh a n g z h o n g 1 ． S c h o o l o f Ma t e r i a l s E n g i n e e ri n g ，N a n j i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， Na n j i n g J i a n g s u 2 1 1 1 6 7 ， C h i n a ； 2 ． N a t i o n a l K e y L a b o r a t o r y f o r R e m a n u f a c t u r i n g ， B e i j i n g 1 0 0 0 7 2 ， C h i n a Ab s t r a c t A c o mp o s i t e s e r p e n t i n e mi n e r a l l u b ric a n t wa s p r e p a r e d b y t h e me c h a n o c h e mi s t r y me t h o d．T h e f ric t i o n a n d we a r r e d u c i n g p e rfo r ma n c e wa s e v a l u a t e d b y e mp l o y i n g t h e RF T I I I r e c i p r o c a t i n g f r i c t i o n a n d we a r t e s t e r ．T h e c o r r e s p o n d i n g me c h a n i s m w a s d i s c u s s e d b a s e d o n t h e w e a r s u rf a c e c h a r a c t e ri z a t i o n b y s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p e S E M ，e n e r g y d i s p e r s i v e s p e c t r o s c o p y E D S a n d X r a y p h o t o e l e c t r o n s p e c t r o s c o p y X P S ．R e s u l t s s h o w t h a t t h e a s p r e p a r e d l u b ri c a n t d i s p l a y s e x c e l l e n t f ric t i o n a nd we a r r e d u c i n g p e rfo r ma n c e a s s o c i a t e d wi t h t h e l o a d a n d v e l o c i t y ．Th e f ric t i o n c o e ffic i e n t i s d e c r e a s e d b y 6 4． 3 ％c o mp a r e d t o t h a t o f t h e b a s e o i l ． a n d t h e we a r i s s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e d e v e n s h o ws a n e g a t i v e v alu e a c c o r d i n g l y ．Th e me c h a n i s m for t h e a b o v e me n t i o n e d l u b r i c a n t i s t o s e r v e a s a p r o mo t e r for t h e c a r b o n e n ric h me n t a n d O X i d e l a y e r f o rm a t i o n a t t h e f r i c t i o n i n t e rfa c e a s t o i mp r o v e t h e l u b r i c a t i n g a n d a n t i we a r a b i l i t i e s ． Ke y wo r d s a d d i t i v e；s e rpe n t i n e mi n e r a l ；f ric t i o n a n d we a r 摩擦磨损是造成 能源消耗 、环境 污染和制约设备 安全 可靠性 的重要原因之一。为减少摩擦磨损 、延长 设备服役寿命 、降低能源消耗 ，世界各国都在探索集 减摩抗磨 和修 复功能于一体的新材料和新技术 。近 年来 ，微纳米材料因其独特的理化特性及优异的润滑 抗磨功能 而备受关 注。微纳米 天然层 状硅酸盐因成本 低廉、功能全面和使用无污染的特点，在机械磨损防 护方面具有广 阔的应用前 景 。研究 表明 微纳米尺 基金项目国家自然科学基金项 目 5 1 2 0 5 1 8 3 ；江苏省 自然 科学基金 项 目 B K 2 0 1 2 4 7 5 ；南京 工 程学 院创新 基 金项 目 YK J 2 0 1 2 04 ． 收 稿 日期 2 0 1 30 42 5 作者简介 张保森 1 9 7 8 一 ，男 ，博士，主要从事表面工程与 摩擦学方面的研究．E m a i l b a o s e n z h a n g n j i t ． e d u ． a n ． 度 蛇纹石 、纤 闪绿辉石及 凹土纤维均能够在摩擦界 面 诱发形成具有高硬度、高弹性模量的类陶瓷保护层 ， 提高磨损表面的自润滑特性及磨损抗力 ，但关于 该类材料及技术的研究仍不尽成熟 ，尚有诸多理论与 技术问题亟待解决或完善 1 矿物微粉在油溶性 介质中的分散稳定性； 2 矿物微粉 自修复材料 的 成分优化及组元问的相互作用 ； 3 矿物微粉 自修 复材料 的减摩抗磨 及 自修 复机制 。上述 问题 的解 决 ， 对进一步扩大该类 自修复材料 的工程应用具有重要 的 推动作用。 本文作者以天然蛇纹石为主要原料 ，采用油基高 能机械化学法制备了一种复合润滑剂，评价了其对类 气缸 一 缸套摩擦副的减摩抗磨效果，并基于磨损表面 的形貌及 元 素组成 分 析 ，探讨 了其润 滑抗磨 作 用机 制 。