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納米級(jí)氟化石墨作為潤(rùn)滑劑添加劑的摩擦學(xué)性能研究

2017-02-21 10:11 來(lái)源: 作者:

  研究表明,納米級(jí)氟化石墨對(duì)鋼-鋼摩擦副表現(xiàn)出良好的抗磨減摩性能,與未加添加劑的基礎(chǔ)油相比,可使磨斑直徑平均減少25%以上,摩擦因數(shù)降低35%左右;具有較好的承載能力,使用效果稍好于T321;與T301配伍后具有增效性,與其它添加劑配伍后具有明顯的減摩作用。

  氟化石墨是碳和氟在高溫下反應(yīng)生成的一種先進(jìn)的炭-石墨功能材料,其性能卓越、品質(zhì)獨(dú)特,是新型功能材料中的一朵奇葩。氟化石墨的結(jié)構(gòu)為交錯(cuò)的層狀結(jié)構(gòu),其面間的距離兩倍于石墨的碳與碳的間隔距離,具有比石墨更好的潤(rùn)滑性和化學(xué)安定性。1969年美國(guó)NASA的Fasaio和Sliney對(duì)氟化石墨的潤(rùn)滑性能進(jìn)行了初步研究。目前,氟化石墨已被廣泛應(yīng)用于潤(rùn)滑脂和表面涂層中11,但未見(jiàn)有在潤(rùn)滑油相中均勻穩(wěn)定存在的納米級(jí)氟化石墨及其摩擦學(xué)性能研究的報(bào)道。本文作者以湖南長(zhǎng)沙輝煌化工廠生產(chǎn)的納米級(jí)氟化石墨(粒徑為80nm)為主要添加劑,用四球機(jī)研究了它在礦物油中的摩擦學(xué)性能。

  1納米級(jí)氟化石墨的潤(rùn)滑原理氟化石墨通常是由鱗片狀石墨與各種氟源(氣體氟、氟化物)在高溫下生成,氟化反應(yīng)的產(chǎn)物是聚氟化碳與聚氟化二碳的混和物。鱗片石墨為典型的六方晶體石墨,其具有層狀結(jié)構(gòu),呈各向異性,石墨六角網(wǎng)狀平面層理論碳原子間距是1.42*,層間距為3.354*,層與層之間主要以ABAB……重疊。由于氟原子進(jìn)入石墨層間生成氟化石墨,致使石墨的原有結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,原有的碳原子六角網(wǎng)狀層面遭到破壞,故晶體結(jié)構(gòu)不再完善,石墨中存在大量的無(wú)序性區(qū)域12.應(yīng)用于潤(rùn)滑劑中的納米級(jí)氟化石墨由于粒子直徑很小,故容易進(jìn)入摩擦副之間,在摩擦過(guò)程中首先在金屬表面沉積成膜。由于氟化石墨具有層狀結(jié)構(gòu),并且層與層之間的分子力很弱,其層與層之間的距離為石墨的2倍,故容易滑動(dòng),所以摩擦因數(shù)很小。它間隔在摩擦副之間,具有優(yōu)良的減摩抗磨性。

  2納米級(jí)氟化石墨的摩擦學(xué)性能研究油與基礎(chǔ)油相比,在196N294N和392N的載荷下磨斑直徑分別減少26%、36%和36%,其抗磨性和T306稍差。

  納米級(jí)氟化石墨與其它添加劑在26白油中的點(diǎn)摩擦因數(shù)(Fe~Fe)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))納米級(jí)氟化石墨和其它各種添加劑在2礞白油中的點(diǎn)摩擦扭矩,并計(jì)算出相應(yīng)的摩擦因數(shù),結(jié)果如所示。

  由可見(jiàn),含1%納米級(jí)氟化石墨的26白油與基礎(chǔ)油相比,在294N和392N載荷下其摩擦因數(shù)分別減小21%和20%,表現(xiàn)出優(yōu)良的減摩性能,減進(jìn)入摩擦界面,從而起到減摩作用。因此,與點(diǎn)接觸相比,它更能反應(yīng)添加劑的減摩性能。

 ?。ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù))納米級(jí)氟化石墨及其它添加劑的26t白油在98N和196N載荷下的面摩擦減摩性能。

  由可知,納米級(jí)氟化石墨的承載能力優(yōu)于T321、相同。

  2.4納米級(jí)氟化石墨與其它添加劑的配伍性在26白油中,按2:1的比例分別加入2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的納米級(jí)氟化石墨和1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的其它添加劑,進(jìn)行摩擦學(xué)性能實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由該表可見(jiàn),在2白油中,納米級(jí)氟化石墨與T321、T202TAW-3T306復(fù)配后,其承載能力高于只加這些單劑的承載能力;而對(duì)T322和T301無(wú)影響。

  復(fù)配后抗磨性能良好,但在392N載荷下,它與T322和T321復(fù)配后,磨斑直徑仍較大。

  雖然納米級(jí)氟化石墨與這些添加劑復(fù)配后點(diǎn)摩擦T301效果相當(dāng)。

  減摩性能不好,但面摩擦減摩性能良好,其中它與‘面摩髹件寧魏米級(jí)氟化丨石墨比較容版1復(fù)配后A具很好的增效性卿:/W由此可見(jiàn),納米級(jí)氟化石墨與其它添加劑配伍性氟化石墨與T301配伍性最好,具有增效性。

  能良好,復(fù)配后基本保持了原有的特點(diǎn),其中納米級(jí)表1納米級(jí)氟化石墨與其它添加劑的配伍性(Fe-Fe)點(diǎn)摩擦扭矩與摩擦因數(shù)面摩擦扭矩與摩擦因數(shù)添加劑(質(zhì)外值/N量分?jǐn)?shù))無(wú)2%氟化石墨3結(jié)論納米級(jí)氟化石墨對(duì)鋼-鋼摩擦副表現(xiàn)出良好的抗磨性能,與未加添加劑的基礎(chǔ)油相比,可使磨斑直徑平均減少25%以上。

  納米級(jí)氟化石墨減摩性能優(yōu)良,減摩效果普遍優(yōu)于幾種比較試劑,與未加添加劑的基礎(chǔ)油相比,可使摩擦因數(shù)降低35%左右。

  納米級(jí)氟化石墨具有較好的承載能力,使用效果稍好于T321.納米級(jí)氟化石墨與T301配伍后具有增效性,與其它添加劑配伍后可具有明顯的減摩作用。

作者:佚名  來(lái)源:中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)

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