顆粒改性復(fù)合鈦基脂制備及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,高溫、重負(fù)荷、高速度設(shè)備的大量使用,工業(yè)部門對潤滑脂的性能要求越來越嚴(yán)格。復(fù)合鈦基脂是一種新型的高性能、高滴點(diǎn)復(fù)合皂基脂,擁有許多傳統(tǒng)潤滑脂不具備的優(yōu)異性能,由于目前制備的復(fù)合鈦基脂的膠體結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,仍存在析油、硬化等問題迫切需要解決。所以研究復(fù)合鈦基脂以及對其進(jìn)行納米顆粒和蛇紋石粉體改性,致力于研制出具有優(yōu)異減摩抗磨、自修復(fù)性能以及耐高溫等多效能復(fù)合鈦基脂,以滿足現(xiàn)代機(jī)械部件對潤滑日益嚴(yán)格的要求具有積極的現(xiàn)實(shí)

2、意義和實(shí)用價(jià)值。
　　為了獲得性能更為穩(wěn)定的復(fù)合鈦基潤滑脂,本文對其配方與工藝進(jìn)行了優(yōu)化。選取礦物油400SN作為基礎(chǔ)油,硬脂酸、苯甲酸和鈦酸四異丙酯作為稠化劑,利用正交試驗(yàn)方法優(yōu)化了酸與鈦酸四異丙酯量的比例關(guān)系,以及水與鈦酸四異丙酯的量的比例關(guān)系,結(jié)果表明高、低分子酸、鈦酸四異丙酯與水的比例為1:1:2:2.8時成脂效果最佳。并考慮基礎(chǔ)油的粘度、升溫速率、最高煉制溫度和冷卻方式等因素的影響,進(jìn)一步優(yōu)化了復(fù)合鈦基潤滑脂的配方和工藝

3、,將優(yōu)化后的復(fù)合鈦基潤滑脂與復(fù)合鋰基潤滑脂、普通鋰基脂和脲基脂進(jìn)行了對比,結(jié)果表明復(fù)合鈦基潤滑脂的膠體安定性和機(jī)械安定性等性能均優(yōu)于對比潤滑脂,滴點(diǎn)高于對比潤滑脂。
　　利用紅外光譜和質(zhì)譜分析方法,結(jié)合制備過程中生成物的量及試驗(yàn)現(xiàn)象,分析了復(fù)合鈦基潤滑脂的反應(yīng)機(jī)理,結(jié)果表明復(fù)合鈦基潤滑脂分子之間形成了M-O-M即Ti-O-Ti的連接方式,復(fù)合鈦基潤滑脂膠體結(jié)構(gòu)是以配位鍵鏈接而成的大分子三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);同時利用場發(fā)射透射電子顯微鏡

4、(Field Emission Transmission Electron Microscope)及掃描電鏡觀察了復(fù)合鈦基潤滑脂的皂纖維結(jié)構(gòu),結(jié)果表明復(fù)合鈦皂呈特細(xì)纖維團(tuán)或片狀結(jié)構(gòu);在此基礎(chǔ)上,最后提出了復(fù)合鈦基潤滑脂的膠體結(jié)構(gòu)模型。為復(fù)合鈦基潤滑脂的制備和優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)。
　　研究了載荷、速度和溫度等因素對復(fù)合鈦基潤滑脂摩擦學(xué)性能的影響,并與復(fù)合鋰基潤滑脂的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了對比,結(jié)果表明復(fù)合鈦基潤滑脂的抗磨性能要優(yōu)于復(fù)合鋰基

5、潤滑脂。為了進(jìn)一步提升復(fù)合鈦基潤滑脂的摩擦磨損性能,采用納米添加劑改性思路,選擇了納米碳酸鈣、納米PTFE、納米石墨等納米顆粒,利用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),研究了添加劑用量對復(fù)合鈦基潤滑脂性能的影響,結(jié)果表明適量的納米添加劑能提高復(fù)合鈦基潤滑脂的減摩抗磨性能。并利用SEM和XPS研究手段分析了鋼球的磨斑表面形貌,揭示了復(fù)合鈦基潤滑脂及納米顆粒改性復(fù)合鈦基潤滑脂的潤滑機(jī)理。為提高復(fù)合鈦基潤滑脂的減摩抗磨能力及納米顆粒在復(fù)合鈦基潤滑脂中的應(yīng)用提

6、供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　為使復(fù)合鈦基潤滑脂同時具有自修復(fù)功能,將蛇紋石粉體作為復(fù)合鈦基潤滑脂的添加劑,研究了蛇紋石粉體對復(fù)合鈦基脂的自修復(fù)抗磨性能的影響。首先,在不同載荷、不同濃度和不同摩擦?xí)r間的條件下,分別進(jìn)行了含蛇紋石粉體復(fù)合鈦基潤滑脂的四球摩擦磨損試驗(yàn),結(jié)果表明蛇紋石粉體在復(fù)合鈦基潤滑脂中的含量范圍在2％~4%較為適宜;當(dāng)載荷為500N時含蛇紋石粉體復(fù)合鈦基潤滑脂的減摩抗磨效果最佳;并隨著時間的延長,與基礎(chǔ)脂相比,含蛇紋石粉體的

7、復(fù)合鈦基潤滑脂的抗磨效果越來越顯著。然后,在不同溫度的條件下進(jìn)行了含蛇紋石粉體復(fù)合鈦基潤滑脂的高溫摩擦磨損試驗(yàn),結(jié)果表明100℃是含蛇紋石粉體復(fù)合鈦基潤滑脂的最佳工作溫度,并隨著溫度的升高,與基礎(chǔ)脂相比,含蛇紋石粉體的復(fù)合鈦基潤滑脂的抗磨效果越來越明顯。最后,利用M-200摩擦磨損試驗(yàn),分析了含蛇紋石粉體復(fù)合鈦基潤滑脂的修復(fù)成膜過程,利用稱重法、SEM和XPS研究手段證明了自修復(fù)膜層的存在;并分析了鋼球磨斑表面元素及化合狀態(tài),揭示了含蛇