纳米金属和纳米金属化合物润滑添加剂研究动态

已经对 纳米 润滑 添加剂 进行 了卓 有成 效 的研 究 。 大
量 实验证 明 ． 纳米 润滑 油添 加剂 具有 突出 的抗 极 压
性 能 和优 异 的抗磨 性 ， 较好 的润 滑性 能 ． 适 合 在 重
载、 低速 和 高温下 工作 。 随 着微 观摩 擦学 的进 展 ． 纳米级 金 属 颗粒 作为 新 型润 滑添 加剂 在近 年来 得到广 泛研 究 和应用 。 研 究表明． 纳米 金属 粉作 为添 加剂 加入 到润滑 油 中表 现 出极 好 的摩擦 学性 能 。 超 细金 属粉 在物 理或 化学 条 件下 ， 可 以均匀 地分 散 于各种 润 滑油 中形 成稳 定 的悬浮 液 ． 这种 润滑 油每 升 中含有 数 百万个 超 细金
表 明， 磨 痕 表 面形 成 了 富含 铜元 素 的表 面膜 ， 静 止 上试 样 的磨 痕 表 面 比运 动 的下 试 样 表 面形 成 的薄
属颗粒 ， 它 们 与 固体 表 面相 结 合 。 形 成 一个 光 滑 的
保护层 ， 同时 填 补微 划 痕 。 从 而 大 幅度 降 低摩 擦 和 磨损 。 尤其在重载、 低 速 和高 温条 件 下 作 用更 为显 著。 应 用较 多 的金属 纳米颗 粒包 括铜 、 铋 和银等 ， 这 些 金 属 纳 米颗 粒 有着 与传 统 添加 剂 不 同的减 摩 抗
现 出特 殊 的高承 载性 能和 高扩 散性 能 ， 具有 传统 固
体 润滑剂 无 可 比拟 的优 越性 。近年 来 ， 国 内外 学 者
粒 清洗 至 中性 ， 然后 放在 玛 瑙罐 中并 添加适 量 的油 酸， 采 用 球 磨机 进 行 包覆 处 理 ， 即得 油酸 修 饰 的 纳
米 铜 润滑 油 添 加剂 。 当纳米 铜 添加 量 为 基 础 油 的 ０ ． １ ５ ％质 量分数 时 ，可有 效地 改善 润滑 油 的减 摩抗 磨 性能 。通过 电子能谱 对摩 擦 表面 进行 分析 ， 认 为 纳 米铜 能在 磨损 表面形 成 润滑性 铜 膜 ， 从 而能 够有
磨 机理 。
膜厚 ， 在 摩擦 表 面有原 始微 损 伤 （ 磨 削 沟槽 ） 的部 位
边 缘有 明显 的铜 元素沉 积 ， 而在 沟槽 的底部没 有 铜 元 素 。分析 认为 摩擦 使得 表 面金属 活化 ． 不 断产 生 新 鲜金 属表 面 ， 有 利 于润滑 剂 中 的纳米铜 与 金属 结
合 形成 表 面膜 。
纳米 金 属单 质 ， 以及 金 属 氧 化 物 、 硫 化 物 和 复
合 金属 纳米 添加 剂 的润滑 效果 较好 ， 不 存 在有 机化 合物 的缺 点 。
１ 纳 米金 属添 加剂 分类及 摩擦 学性 能
１ ． １相 同机 理 的 同时 。 比较 了 未
金 属 纳 米铜 作 为 润 滑 油 添加 剂 具 ： 有 良好 的抗
磨 减摩 作用 。赵芳 霞等 … 采 用综 合热 分 析仪测 试纳
米铜 的差 热 分析 曲线 ， 研究表明． 纳米 铜 等 几 种 固
体润 滑添 加剂 的热 学 性质 比较 稳定 ， 在２ ０ ０ ｏ Ｃ 以前 不发 生氧 化现 象 ， 其 对基 础 油 的粘 度 和 粘度指 数 没
效 地改 善润 滑油 的抗磨 减摩 性 能 ， 降低 润滑油 的摩
擦 因数 ， 减小磨 损 。
刘 谦 等 ］ 的研究 也 得 出 了类 似 的机 理 ， 他 们 利
用 光 学显 微 镜 和 扫描 电镜对 摩 擦 表 面进 行 了形貌
分析 ， 利 用 能谱仪 进行 了磨 痕表 面元 素 分析 。结 果
经 修 饰 的 纳 米 颗 粒 与 经 油 酸 修 饰 后 的 纳 米 铜 颗
粒 的作 用 效 果 ， 两 者 有 显著 的不 同。 图 １ （ 见下页 ） 给 出 了添 加 没有 经 过 修 饰 的 铜 颗粒 的钢球 磨损 表 面形貌 Ｓ Ｅ Ｍ（ 扫描 电子显 微镜 ） 照片 （ 放大 １ ０ ０倍 和 １ ０ ０ ０倍 ） ， 添加质 量分 数为 ０ ． ４ ％。
纳米金属 和纳米金属化合物润滑添加剂研究动态
谢 凤 ｌ ， ， 李 磊 ， 杨 士 钊
（ １ ． 中 国矿 业 大 学 ， 徐州２ ２ １ ０ ０ ８ ； ２ ． 空 军 勤 务学 院 ， 徐州 ２ ２ １ ０ ０ ０ ） 摘 要 ：纳 米金 属 的特 性 和 纳 米 材料 的 结构 效 应 使 得 纳 米 金 属 作 为 添 加 剂 在 润 滑 油 中表 现 出 了优 异 的摩 擦 学 性 能 。
２ ０ １ ３年 ４ Ｏ卷 第 １ 期
合 成 润 滑 材 料 Ｓ Ｙ Ｎ Ｔ Ｈ Ｅ Ｔ Ｉ Ｃ Ｌ Ｕ Ｂ Ｒ Ｉ Ｃ Ａ Ｎ Ｔ Ｓ
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Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ４ ３ ６ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ３
中图分类号 ： Ｔ Ｅ ６ ２ ４ ． ８ ＋ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ４ ３ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ０ ５ — ０ ６
由于纳米 粒子 的 尺寸效 应 和表 面效 应 。 能够 表
王晓丽等＿ ２ 采 用 硼 氢化 钾 液 相还 原 法 制 备 了 纳米 铜 颗粒 ， 将 硼 氢化钾 液 相还 原制 备 的纳米 铜颗
介 绍 了纳 米金 属 ， 纳 米金 属 氧 化 物 ， 纳 米金 属硫 化 物 以及 纳 米 金 属 复 合 材 料 润 滑 油 添 加 剂 的 研 究 现 状 ， 探 讨 了 纳米 金 属
粒 子 在 摩擦 过程 中的作 用机 理 ， 并对 纳 米 金 属 粒 子 未 来 的发 展 提 出 了建 议 。 关键词 ： 纳 米 金 属 纳米 金 属 化 合 物 润 滑 添加 剂 摩 擦 学 性 能