纳米锡、纳米铋、纳米铜等纳米金属粉末在润滑油添加剂中的应用
| 纳米锡、纳米铋、纳米铜等纳米金属粉末在润滑油添加剂中的应用 |
| 一 基本知识介绍 纳米润滑是在原子、分子尺度研究相对转动界面上的摩擦磨损与润滑行为，而揭示微观摩擦磨损机理，设计与制备出纳米尺度上的润滑剂及摩耐磨材料的学科。它是随着纳米科学与技术的发展而派出来的，是90年代以来摩擦学研究领域活跃的，也是材料科学与摩擦学交叉领域前沿的内容。它产生的推动力来源于高技术发展的需求，同时近代测试技术的不断出现也推动了纳米摩擦学的发展。高技术中的诸多摩擦学问题都对其抗磨、防擦及润滑提出更高的要求。但是无机纳米粒子油溶性差, 一般是靠分散剂的作用或借助强力搅拌、超声分散将纳米粒子分散在基础油中。但是由于纳米粒子粒度小, 表面能高, 粒子之间容易发生团聚, 纳米材料在润滑油中的分散和稳定成为限制其在润滑油添加剂中应用的主要问题之一。选择表面修饰剂不仅要考虑其油溶分散性、稳定性, 还要考虑表面活性剂解吸后在油中要有良好的摩擦学性能。目前采用的表面修饰剂主要有: 二烷基二硫代磷酸(DDP)、烷基磷酸醋、硬脂酸、油酸、EHA、含N 有机化合物等。 二 纳米润滑添加剂的研究进展 同常规材料相比，纳米材料是一种低维材料。由于材料的超细化，其表面层原子占有很大的比重，所以纳米材料实际上是晶粒中原子的长程有序排列与无序界面成分的组合。将纳米材料应用于润滑体系，是一个全新的研究领域。目前，被用作润滑油添加剂加以研究的纳米微粒主要有纳米单质、纳米氧化物、纳米氮化物、纳米碳化物、纳米氢氧化物、纳米硫化物、纳米稀土化合物以及聚合物纳米微粒等。其中低熔点金属，例如锡、铟、铋及其合金等，是常用的膜润滑材料和防护材料。这类金属的纳米微粒作为润滑油添加剂有望显著改善润滑油的摩擦学性能。铋纳米微粒添加剂的研究表明，铋是“环境友好”的、与S、P、Cl 等元素有良好协同性的、可以取代铅的重金属元素。但是，目前这类金属的纳米微粒通常是由化学法来制备的。例如锡和铟纳米微粒常常通过相应的金属有机化合物热分解来制备，铋纳米微粒是还原法来合成的，这些方法仅适宜于实验室研究。对于这类金属及其合金纳米微粒，可以采用直接分散的方法进行制备。这种方法的特点是使用单一的试剂（金属单质或合金），并且金属单质的成本远远低于其相应的金属盐、金属有机化合物, 因此这种方法有获得工业化的可能。 三 可行性和现实意义 锡、铟、铋及其合金的熔点都低于300℃，许多有机溶剂的沸点都高于这一温度，并能长时间保持稳定，因此便于找到合适的反应介质。直接分散法制备锡、铟和铋纳米微粒及其摩擦学性能纳米微粒由于具有特殊的物理化学性能和较小的粒子尺寸在摩擦领域中倍受关注, 而将纳米微粒用作润滑油添加剂是近年来润滑领域中的一个研究热点。研究表明纳米微粒由于自身组成和结构上的特点，具有不同于传统有机润滑添加剂的润滑特性。具体表现在以下三个方面：（1）纳米微粒多为球形，它们在摩擦对偶面间可能起一种类似“球轴承”的作用，从而有效提高润滑油的摩擦学性能；（2）在重载荷和高温下，摩擦对偶面间的纳米微粒可能被压平，形成一滑动系，从而降低摩擦和磨损；(3) 纳米微粒可以填充在工件表面的微坑和损伤部位，有可能实现摩擦表面的原位修复。金属纳米微粒润滑剂兼有纳米微粒上述三种机制的联合作用，被认为有可能成为新一代的润滑添加剂。 四 举例—锡纳米微粒润滑剂的制备和表征及其摩擦学性能
锡纳米微粒的摩擦学性能
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