顆粒改性復合鈦基脂制備及其摩擦學性能研究.pdf

1、隨著現代工業(yè)的迅速發(fā)展,高溫、重負荷、高速度設備的大量使用,工業(yè)部門對潤滑脂的性能要求越來越嚴格。復合鈦基脂是一種新型的高性能、高滴點復合皂基脂,擁有許多傳統(tǒng)潤滑脂不具備的優(yōu)異性能,由于目前制備的復合鈦基脂的膠體結構不夠穩(wěn)定,仍存在析油、硬化等問題迫切需要解決。所以研究復合鈦基脂以及對其進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、自修復性能以及耐高溫等多效能復合鈦基脂,以滿足現代機械部件對潤滑日益嚴格的要求具有積極的現實

2、意義和實用價值。
　　為了獲得性能更為穩(wěn)定的復合鈦基潤滑脂,本文對其配方與工藝進行了優(yōu)化。選取礦物油400SN作為基礎油,硬脂酸、苯甲酸和鈦酸四異丙酯作為稠化劑,利用正交試驗方法優(yōu)化了酸與鈦酸四異丙酯量的比例關系,以及水與鈦酸四異丙酯的量的比例關系,結果表明高、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,進一步優(yōu)化了復合鈦基潤滑脂的配方和工藝

3、,將優(yōu)化后的復合鈦基潤滑脂與復合鋰基潤滑脂、普通鋰基脂和脲基脂進行了對比,結果表明復合鈦基潤滑脂的膠體安定性和機械安定性等性能均優(yōu)于對比潤滑脂,滴點高于對比潤滑脂。
　　利用紅外光譜和質譜分析方法,結合制備過程中生成物的量及試驗現象,分析了復合鈦基潤滑脂的反應機理,結果表明復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,復合鈦基潤滑脂膠體結構是以配位鍵鏈接而成的大分子三維立體網絡結構;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合鈦基潤滑脂的皂纖維結構,結果表明復合鈦皂呈特細纖維團或片狀結構;在此基礎上,最后提出了復合鈦基潤滑脂的膠體結構模型。為復合鈦基潤滑脂的制備和優(yōu)化提供了理論指導。
　　研究了載荷、速度和溫度等因素對復合鈦基潤滑脂摩擦學性能的影響,并與復合鋰基潤滑脂的摩擦學性能進行了對比,結果表明復合鈦基潤滑脂的抗磨性能要優(yōu)于復合鋰基

5、潤滑脂。為了進一步提升復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機,研究了添加劑用量對復合鈦基潤滑脂性能的影響,結果表明適量的納米添加劑能提高復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,揭示了復合鈦基潤滑脂及納米顆粒改性復合鈦基潤滑脂的潤滑機理。為提高復合鈦基潤滑脂的減摩抗磨能力及納米顆粒在復合鈦基潤滑脂中的應用提

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

7、復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行了含蛇紋石粉體復合鈦基潤滑脂的高溫摩擦磨損試驗,結果表明100℃是含蛇紋石粉體復合鈦基潤滑脂的最佳工作溫度,并隨著溫度的升高,與基礎脂相比,含蛇紋石粉體的復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,分析了含蛇紋石粉體復合鈦基潤滑脂的修復成膜過程,利用稱重法、SEM和XPS研究手段證明了自修復膜層的存在;并分析了鋼球磨斑表面元素及化合狀態(tài),揭示了含蛇