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高温滑动摩擦学

2018-05-1420
有机钼复合润滑剂的理化性能指标分析项目密度/( g cm - 3)运动粘度( 100 e ) /(mm 2 s - 1)闪点(闭口) /e凝点/e性能指标0186 1715 230 - 32检验方法GB /T 1884 GB /T 265 GB/T 261 GB/T 510 112摩擦磨损试验高温摩擦磨损试验机的工作原理示意图采用德国生产的SRV微动磨损试验机考察了有机钼复合剂在高温下的微动摩擦学性能。摩擦副材料为45

  钢和GCr15钢球。通过测量磨痕表面的轮廓计算出磨损体积,并以此来衡量摩擦副的高温抗微动磨损性能。试验条件为:负荷20N,温度120 e ,振幅1 mm,时间20 m in. ( a)给出了该试验机的工作原理示意图。

  采用波兰生产的T-11型球-盘式滑动磨损试验机考察了有机钼复合剂在高温下的滑动摩擦学性能。通过温度传感器、位移传感器和摩擦力矩传感器自动测量并显示出摩擦力、温度及摩擦过程中摩擦副的磨损深度。试验条件为:负荷50 N,转速192 r /m in,温度150 e ,时间20 m in. ( b)给出了该试验机的工作原理示意图。

  113表征分析将滑动磨损试验后的试样在丙酮中用超声波清洗10 m in,用配有EDS的PhilipsQuanta 200型扫描电子显微镜( SEM )观察磨痕表面的形貌及典型元素的含量。用PH I-5702XPS /AES光电子能谱仪( XPS)对其进行了分析,使用M gKA线( h M = 1 25316 eV ),通过能量2010 eV,以C 1s的28416 eV为内标。

  2试验结果与讨论211复合润滑剂的高温微动摩擦学行为 ( a),( b)分别给出了基础油650SN和添加质量分数为5%的有机钼复合剂的650SN在高温下的微动摩擦磨损行为。可以看出,与650SN相比,有机钼复合剂润滑下的磨损体积降低了53% ,并且摩擦因数在试验范围内保持低而稳定,较基础油降低了28% ,说明其具有良好的抵抗高温微动摩擦磨损的能力。这是因为有机钼添加剂能够在高温下迅速分解并占据摩擦副表面,在金属表面形成吸附保护膜,并在摩擦化学的作用下,在摩擦金属表面生成化学反应膜,从而有效地改善了摩擦磨损、降低摩擦副的微动摩擦因数< 6>。

   650SN与有机钼复合润滑剂的高温微动摩擦学性能( 120 e )212复合润滑剂的高温滑动摩擦学行为 ( a), ( b)分别给出了基础油650SN和质量分数为5%的有机钼复合剂的650SN在高温下的滑动摩擦磨损行为。由摩擦因数的变化曲线可见, 650SN的摩擦因数较高,大约为0107,含有机钼复合润滑剂的摩擦因数呈现低而稳定的变化规律,大小保持在0104左右,较650SN机油的降低了43%. ( b)磨损位移的变化曲线表明,复合润滑剂的滑动磨损位移呈现出缓慢增长的趋势,磨损量较650SN的降低了54% ,表明其具有优异的抗高温滑动磨损的性能。这是由于高温下的油品粘度降低,导致650SN的润滑性能下降和摩擦表面的油膜强度降低,致使磨损量显著增大。

  而具有高活性的有机钼添加剂在高温下能够形成结合性能更为牢固、润滑效果更为优异的保护膜,因而有效地抑制了磨损的进一步加剧< 7>。

   650SN与有机钼复合润滑剂的高温滑动摩擦学性能( 150 e )8润滑与密封磨痕表面分析为了进一步了解有机钼复合剂在摩擦过程中的减摩润滑机制,对滑动磨损后试样的摩擦表面进行了SEM形貌观察以及典型元素的EDS分析。 ( a)、( b)分别给出了纯650SN及含5% (质量分数)有机钼复合剂的650SN润滑下的摩擦表面形貌。可以看出,纯650SN润滑下的摩擦表面存在明显的连续划痕和犁沟( ( a) ),而含有机钼复合剂的650SN润滑下的摩擦表面相对光滑平整,磨痕深度和划痕较浅,表面擦伤迹象轻微( ( b) ),这与其具有良好的减摩抗磨效果相一致。

  磨痕表面的SEM分析有机钼复合剂润滑下磨痕表面的EDS分析和给出了对应 ( b)磨痕表面的EDS能谱分析和元素含量测定。可以看出,在摩擦表面含有一定量的Mo、S、P、O等元素。这是由于在摩擦过程中,当温度、负荷达到一定程度时,有机钼复合剂在摩擦副金属表面分解、吸附,发生物理沉积和化学反应等一系列物理化学作用,形成了含上述元素的边界润滑膜,有效地提高了润滑性能,减轻了磨损擦伤。

  磨痕表面元素的EDS测试元素质量分数/%原子分数/% Fe 89104 79146 M o 3137 1175 S 1149 2132 P 1168 2170 O 4142 13177为有机钼复合剂润滑下滑动磨损试样表面的XPS分析。 Mo元素的电子结合能为23118 eV,归属于M o 4+的化合物,元素S的电子结合能为16816 eV和16213 eV,分别归属于硫酸盐和S 2-的化合物,元素P 2p位于13312 eV,相应于PO 3- 4,元素C的电子结合能为28418 eV,应归属于有机化合物中的C) C键,元素O 1s位于53116 eV,主要以氧化物的形式存在。由以上分析可以推断,在有机钼复合剂的润滑下,添加剂经过了分解、吸附、反应等过程< 8>,其分解产物中的磷酸盐在金属表面形成沉积膜,改善了磨损性能;在高温下有机钼中的S、M o具有较高的活性,与摩擦过程中产生的新鲜金属表面发生摩擦化学反应,形成了含FeS和MoS 2的化学反应膜,从而有效地改善了摩擦磨损< 9>。

  有机钼复合剂润滑下磨痕表面的XPS分析3结论( 1)与650SN基础油相比,有机钼复合剂能够使摩擦副抵抗微动磨损和滑动磨损的能力分别提高53%和54% ,并使高温微动和滑动过程中的摩擦因数降低28%和43%.

  ( 2)有机钼复合剂具有优良润滑和高温磨损性能的原因是由于有机钼抗磨剂在摩擦过程中通过分解、吸附和摩擦化学反应,在金属表面形成了含磷酸盐的沉积膜和含FeS、M oS 2的化学反应膜共同组成的复合边界润滑膜。

 

 

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