蛇纹石/Cu（Ni）复合粉体制备工艺及摩擦性能评价

论文摘要

本文在对辽宁岫岩蛇纹岩成分、物相研究的基础上,详细研究了它的热相变特征、粉体改性方法;系统研究了蛇纹石粉体与Cu、Ni复合的工艺及复合粉体的特征;并对它们的摩擦性能进行了系统评价,取得如下主要成果:实验用蛇纹岩几乎由叶蛇纹石组成,其晶胞参数为:a0=0.5444nm,b0=0.9223nm,c0=0.7263nm,α=γ=90°,β=91.75°。它在830℃左右全部转变为镁橄榄石。以改善蛇纹石粉体在润滑油中的分散稳定性为目标,选用多种表面改性剂改性实验,结果表明Span60和Tween60复配改性剂改性效果理想。优化工艺条件为:Span60和Tween60复配比为7:3,复配改性剂用量为5%,改性温度为70℃。分析认为,复配改性剂不仅可以在蛇纹石表面产生物理吸附,同时其烷氧基还可以与蛇纹石表面的不饱和羟基发生化学反应,从而表现出良好的改性效果。采用液相还原法制备了纳米Cu粉体和蛇纹石/Cu复合粉体。优化工艺条件为:以硫酸铜作为铜源,Cu2+:KBH4:KOH摩尔比为4:3:8,反应温度为40℃,保护剂和分散剂分别为EDTA和PVP。在此优化工艺条件下制备的纳米铜粉体粒径为40nm左右,分散均匀。蛇纹石/Cu复合粉体中,纳米铜均匀包覆在蛇纹石外层,包覆层均匀。采用液相还原法,以硫酸镍为镍源制备了纳米Ni粉体和蛇纹石/Ni复合粉体,且非晶态Ni均匀包覆在蛇纹石粉体表面。采用四球摩擦试验机、齿轮摩擦试验机和空气压缩机对蛇纹石及蛇纹石/Cu、蛇纹石/Ni复合粉体的摩擦性能进行了评价。结果表明,它们都具有较好的减摩效果,摩擦系数较基础油分别降低了36.12%、40.84%和26.55%。研究发现,添加蛇纹石/Ni复合粉体的试样磨损量最少,抗磨效果最好。蛇纹石/Cu复合粉体在齿轮实验中功耗较基础油降低10%、油温降幅达17%;空气压缩机功耗较基础油降低4.47%、油温降低12.24%。总体看,蛇纹石/Cu复合粉体的减摩效果显著,添加蛇纹石/Ni复合粉体的抗磨效果好。分析认为,蛇纹石复合粉体的良好的减摩、抗磨及节能效果与蛇纹石的层间滑动、纳米颗粒的微球支撑作用及Ni的催化作用有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 摩擦与润滑
• 1.1.1 摩擦
• 1.1.2 磨损
• 1.1.3 润滑
• 1.1.4 润滑油添加剂
• 1.2 纳米粒子作为润滑油添加剂
• 1.2.1 润滑油中的纳米粒子添加剂
• 1.2.2 纳米润滑油添加剂的研究现状
• 1.3 层状硅酸盐矿物减摩-修复材料的研究现状
• 1.4 润滑油添加剂在润滑油中的悬浮稳定性
• 1.5 本论文的研究目的与内容
• 1.5.1 本论文研究目的与研究意义
• 1.5.2 本论文主要研究内容
• 1.6 本研究主要工作量
• 第2章 蛇纹石原料的特征
• 2.1 蛇纹石原料
• 2.2 热处理
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 差热分析结果
• 2.3.2 X 射线粉晶衍射分析结果
• 2.3.3 红外光谱分析结果
• 2.3.4 拉曼光谱分析结果
• 2.3.5 BET 比表面积和孔结构分析
• 2.4 小结
• 第3章 蛇纹石粉体表面改性
• 3.1 矿物粉体表面改性的方法
• 3.2 表征方法
• 3.3 改性剂的选择
• 3.4 改性实验
• 3.4.1 Span60 及不同比例复配改性剂对改性效果的影响
• 3.4.2 ST7:3 不同添加量对蛇纹石粉体改性效果的影响
• 3.4.3 ST 7:3、Sp 单加与Sp/S 对比实验
• 3.5 改性机理探讨
• 3.5.1 红外光谱分析结果讨论
• 3.5.2 X 射线粉晶衍射分析结果讨论
• 3.5.3 改性前后差热-热重分析结果讨论
• 3.6 本章小结
• 第4章 蛇纹石/Cu（Ni）复合工艺研究
• 4.1 实验仪器与实验原料
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验试剂
• 4.2 蛇纹石预处理
• 4.3 纳米Cu 的制备工艺
• 4.3.1 原料配比
• 4.3.2 制备工艺
• 4.3.3 表征方法
• 4.3.4 结果与讨论
• 4.4 蛇纹石/Cu 复合粉体的制备工艺
• 4.4.1 不同铜盐对蛇纹石/Cu 复合粉体的影响
• 4.4.2 络合剂、保护剂对蛇纹石/Cu 复合粉体的影响
• 4.5 纳米Ni 的制备
• 4.5.1 制备工艺
• 4.5.2 表征方法
• 4.5.3 结果与讨论
• 4.6 蛇纹石/Ni 复合粉体的制备
• 4.6.1 制备工艺
• 4.6.2 结果与讨论
• 4.7 本章小结
• 第5章 摩擦性能评价
• 5.1 样品制备
• 5.1.1 实验用基础油
• 5.1.2 样品制备
• 5.2 四球摩擦实验
• 5.2.1 实验设备及参数
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.3 结果与讨论
• 5.3 齿轮摩擦实验
• 5.3.1 实验设备及参数
• 5.3.2 实验方法
• 5.3.3 结果与讨论
• 5.4 空气压缩机实验
• 5.4.1 实验设备及参数
• 5.4.2 实验方法
• 5.4.3 结果与讨论
• 5.5 摩擦机理探讨
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录