金屬超細(xì)粉體的制備、分散及摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、針對(duì)高純凈度、高產(chǎn)率及高均勻混合金屬超細(xì)復(fù)合粉體的制備以及高性能金屬超細(xì)復(fù)合潤(rùn)滑添加劑的開(kāi)發(fā)問(wèn)題，本文采用直流電弧等離子體蒸發(fā)法，通過(guò)改進(jìn)設(shè)備，選用正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，系統(tǒng)研究了電流、H2/Ar、充氣壓力對(duì)超細(xì)Cu、Ni、Sn粉體產(chǎn)率及平均粒徑的影響，并制備了超細(xì)Cu-Ni復(fù)合粉體。借助TEM、XRD、XRF等分析手段，系統(tǒng)研究了所制備金屬超細(xì)粉體的產(chǎn)率、粒徑、形貌等特征。隨后，以油酸和硬脂酸為表面活性劑，通過(guò)控制超聲時(shí)間和調(diào)節(jié)表面活性劑

2、的濃度，對(duì)超細(xì)Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體進(jìn)行了分散實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了金屬超細(xì)Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體在基礎(chǔ)油中的穩(wěn)定分散。最后利用四球式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了金屬超細(xì)粉體的粒度、復(fù)合粉體的配比、添加量、載荷和MoDDP復(fù)配對(duì)潤(rùn)滑油摩擦學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 (1)采用改進(jìn)的直流電弧等離子體蒸發(fā)設(shè)備，制備了高產(chǎn)率、高純凈度的超細(xì)Cu粉、超細(xì)Ni粉，超細(xì)Sn粉以及超細(xì)Cu-Ni復(fù)合粉體。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備所制備粉體在

3、粒度相近情況下，銅粉產(chǎn)率提高了90多倍，鎳粉提高了41倍。同國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)的制備產(chǎn)率也有明顯的提高，能夠達(dá)到金屬超細(xì)粉體制備的產(chǎn)業(yè)化要求。
　　 (2)系統(tǒng)研究了H2/Ar、電流、充氣壓力對(duì)金屬超細(xì)粉體產(chǎn)率和粒度的影響。其影響顯著性順序是：銅粉產(chǎn)率：電流＞壓力＞H2/Ar，平均粒徑：H2/Ar＞電流＞壓力；鎳粉產(chǎn)率：電流＞壓力＞H2/Ar，平均粒徑：壓力＞電流＞H2/Ar；錫粉產(chǎn)率：壓力＞電流＞H2/Ar；

4、>　　 (3)采用研制設(shè)備制備出了金屬超細(xì)銅鎳復(fù)合粉體，粉體混合均勻，潔凈度高，平均粒徑為55nm，在設(shè)定制備參數(shù)下達(dá)到雙槍255.2g/h的產(chǎn)率。
　　 (4)系統(tǒng)研究了表面活性劑種類、超聲時(shí)間、添加濃度以及配比對(duì)超細(xì)Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體分散穩(wěn)定性能的影響，發(fā)現(xiàn)選用硬脂酸和油酸的復(fù)合作為分散劑對(duì)粉體在基礎(chǔ)油中都能起到很好的分散穩(wěn)定作用。推薦金屬超細(xì)Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體的較好分散工藝為，采用復(fù)合分散劑(硬脂酸0.4wt

5、％及油酸2.5wt％)，超聲時(shí)間為25min；
　　 (5)超細(xì)金屬粉體的粒度對(duì)潤(rùn)滑油摩擦學(xué)性能具有影響，隨著超細(xì)銅、鎳粉平均粒徑增加，摩擦系數(shù)和磨斑直徑均先減小后變大，宜確定超細(xì)銅、鎳粉的合適平均粒度控制范圍為50～80nm。
　　 (6)采用納米單質(zhì)復(fù)合粉體有助于進(jìn)一步提高潤(rùn)滑油摩擦性能。復(fù)合粉體的配比及加入量對(duì)潤(rùn)滑油摩擦學(xué)性能具有較大影響。當(dāng)銅鎳錫粉體質(zhì)量百分比為15：3:2，添加量為0.05wt％時(shí)可使?jié)櫥蜏p摩

6、性能提高37.4％，抗磨性能提高24.7％。納米Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體的加入有助于提高潤(rùn)滑油的減摩性能和低載荷情況下的抗磨性能。
　　 (7)研究發(fā)現(xiàn)，超細(xì)Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體與MoDDP存在協(xié)同效應(yīng)。與基礎(chǔ)油相比，復(fù)合粉體加入0.05％，MoDDP加入1％時(shí)摩擦學(xué)性能最好，摩擦系數(shù)和磨斑直徑分別降低了39.4％和54.8％。長(zhǎng)時(shí)間摩擦條件下，單純加入金屬超細(xì)Cu-Ni-Sn復(fù)合粉體的潤(rùn)滑油能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩效果，而進(jìn)一