Al-,2-O-,3--MgO-SiO-,2-復(fù)合納米抗磨劑的制備與性能研究.pdf

1、在摩擦學(xué)領(lǐng)域中,傳統(tǒng)的油性劑和極壓抗磨添加劑由于自身的缺陷其應(yīng)用受到極大限制.油性劑的承載能力低,極壓抗磨劑多為含硫、磷、氯的有機(jī)物,污染環(huán)境,在國(guó)外己被限制使用.發(fā)展具有良好抗磨性能、高承載能力、對(duì)磨損表面具有一定修復(fù)功能的潤(rùn)滑油添加劑是摩擦學(xué)領(lǐng)域的前沿課題之一. 納米材料由于獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),在摩擦學(xué)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景,成為具有巨大潛力的潤(rùn)滑油添加劑.盡管目前的研究還處在初期階段,許多問(wèn)題有待解決,但大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已

2、表明納米材料可以作為潤(rùn)滑油添加劑而起到減摩、抗磨和抗極壓作用. 本論文采用超聲機(jī)械法制備Al<,2>O3-MgO-SiO<,2>復(fù)合納米抗磨劑顆粒.以20＃機(jī)械油為介質(zhì),將SiO<,2>、Al<,2>O<,3>、MgO按質(zhì)量比2∶1∶2混合后與分散劑和研磨介質(zhì)(材質(zhì)為Al<,2>O<,3>)一起放入反應(yīng)筒中超聲攪拌粉碎12h,攪拌軸的轉(zhuǎn)速為300r/min,同時(shí)開(kāi)啟循環(huán)水冷裝置.將制得的納米漿體放入800B型離心機(jī)中,以4000

3、r/min的轉(zhuǎn)速分離10min,即制得Al<,2>O<,3>-MgO-SiO<,2>復(fù)合納米顆粒.通過(guò)表征分析,證明制得的納米復(fù)合粉體顆粒形狀近似于球形,無(wú)不規(guī)則狀,粒度細(xì),分布較窄,屬軟團(tuán)聚狀態(tài),最大粒徑不大于50nm,大部分顆粒粒徑在30～50nm之間. 采用濕法制備油基復(fù)合納米顆粒,由于需要對(duì)復(fù)合納米顆?？鼓バ阅苓M(jìn)行測(cè)試,因此采用了在制備的過(guò)程中同時(shí)完成對(duì)納米復(fù)合顆粒分散的工藝步驟.在多輪對(duì)比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)確定了

4、制各的最佳工藝參數(shù).采用硅烷偶聯(lián)劑(KH-560)對(duì)制得納米顆粒進(jìn)行表面改性研究,試驗(yàn)表明摻加1﹪叭濃度的硅烷偶聯(lián)劑時(shí)可以獲得分散性、懸浮性良好的油基納米抗磨劑. 采用磨擦試驗(yàn)機(jī)對(duì)所制備的.Al<,2>O<,3>-MgO-SiO<,2>無(wú)機(jī)復(fù)合納米顆粒的抗磨性進(jìn)行摩擦性能測(cè)試及表征分析.主要研究了納米復(fù)合粉體與單質(zhì)粉體做潤(rùn)滑油添加劑的摩擦性能比較,納米復(fù)合粉體在不同介質(zhì)條件下的抗磨減摩性能,Al<,2>O<,3>-MgO-SiO

5、<,2>納米復(fù)合顆粒的自修復(fù)性能以及汽車(chē)整車(chē)性能試驗(yàn).經(jīng)過(guò)表面改性的納米復(fù)合粒子在摩擦磨損過(guò)程中,不同納米粒子的協(xié)同效應(yīng)充分發(fā)揮,在摩擦表面生成物理化學(xué)吸附膜,從而使添加納米復(fù)合粒子的潤(rùn)滑油具有抗磨減摩和自修復(fù)功能.納米復(fù)合抗磨劑以0.5‰wt添加在汽車(chē)潤(rùn)滑油中,等速燃料消耗量降低14﹪,動(dòng)力性能提高14﹪,尾氣排放CO降低94﹪、HC降低73﹪.當(dāng)Al<,2>O<,3>-MgO-SiO<,2>納米復(fù)合顆粒摻加濃度為0.5﹪owt時(shí)可以

6、達(dá)到最佳抗磨減摩效果. 在整個(gè)摩擦、修復(fù)過(guò)程中,復(fù)合納米顆粒協(xié)同效應(yīng)充分發(fā)揮出來(lái).其中納米MgO顆粒在遇水條件下主要表現(xiàn)為針狀、絮狀結(jié)構(gòu),具有吸附效應(yīng),而復(fù)合粉體制備過(guò)程中會(huì)有水的存在,因此氧化鎂還具有吸附納米Al<,2>O<,3>、MgO-SiO<,2>的作用:結(jié)合納米SiO<,2>的紅外光譜測(cè)試結(jié)果可知納米SiO<,2>微粒存在大量的不飽和殘鍵,這種球形結(jié)構(gòu)的納米顆粒具有很高的表面能和表面活性,更容易向表面缺陷處富集;納米.