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润滑脂抗磨损实现的原理是什么

发布时间:2021/05/28

润滑脂是工业润滑剂的重要组成部分,是一种可塑性的半固体润滑材料,被广泛应用于电子、电力、钢铁和机械等工业。润滑脂由于其固有的优良性能,不仅能满足常规的润滑要求,与液体润滑油相比黏附性好,不易流失;在高负荷下能保持良好的润滑能力;润滑周期长;适用的温度范围与工作条件宽;具有密封作用等特长。从起到的功能上来分类,润滑脂的主要功能可分为防护、密封、阻尼、降噪和减摩。

减摩,及润滑,抗极压,耐磨损,是润滑脂使用量最多,最基本应具备的功能,下面就来聊聊,润滑脂减摩的实现原理。

减摩机理是在摩擦表面上形成一层油膜,从而改善界面之间的摩擦,降低磨损,避免了金属表面咬焊和撕裂磨损。四氟乙烯(PTFE)颗粒改善脲基润滑脂的减摩性能,此类纳米颗粒可以在摩擦表面上与润滑油活性元素形成复合边界润滑膜,防止了金属与金属的直接接触,减小了摩擦,降低了磨损,从而达到减摩效用。无机和有机抗摩剂产生的作用机理不同,如硼酸盐能形成强度极高的油膜,防止摩擦副的磨蚀,同时具有优良的热稳定性,在高温下仍能正常工作,不会腐蚀铜,所以铜质摩擦副常用硼酸盐作为润滑脂的添加剂 。有机功能性添加剂通过活性基团吸附在摩擦材料表面,烃链朝外形成吸附膜,在摩擦过程中摩擦副接触,挤破油膜,产生的高温使得吸附在摩擦材料表面的添加剂分子分解,基团含有的活性元素与摩擦表面发生化学反应形成无机膜。研究显示低温环境下,少量磷酸三甲酚酯能起到较好的抗摩性能;在摩擦过程产生的高温下,添加剂中的磷元素与金属反应生成无机膜,起抗摩作用,但是添加量加大,就会因磷元素与金属反应过度而产生负效应 。2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑衍生物作为一种复合锂基润滑脂添加剂,具有长碳链及极性高特点,容易吸附在摩擦副表面,在摩擦过程中,分子中的硫元素与摩擦副表面发生化学反应形成化学反应膜,覆盖在表面,从而提高润滑脂的极压抗摩性。无机功能性添加剂起到的减摩机理有几类,一类是添加剂颗粒具有很高的表面能,吸附在摩擦材料表面形成物理吸附膜,颗粒中含有的元素在摩擦过程中产生化学反应,形成新的化学反应膜隔开摩擦副。
纳米坡缕石是一种含羟基的短圆柱状或粒状粉末,分散在润滑脂当中具有很高的表面能,当与摩擦副接触时,羟基活性基团会吸附在其表面,然后在摩擦作用下,该基团与摩擦副表面发生复杂的化学反应,形成自修复膜层保护摩擦副;石墨和层状二硅酸钠复配体系作为锂基润滑脂添加剂,在摩擦作用下,与摩擦副表面的材料进行反应,形成一层减摩的膜层;另外一类机理是无机添加剂具有较小尺寸和近似球形的,起到滚珠的作用,在摩擦过程中可以填平磨损部位,如纳米 ZrO 2 颗粒作为一种润滑材料的抗摩减压添加剂,它一方面能沉积在摩擦表面,形成一层物理吸附膜;另一方面,它能填平摩擦表面缺陷部位,起到修复表面作用;纳米铜粒子作为润滑脂的添加剂可以起修复、成膜的作用,一方面它填补摩擦副表面缺陷,降低摩擦阻力,另一方面,在修补的部位,在足够高的温度和压力下与表面材料和油膜中的物质进行反应形成物理吸附膜;另外一类机理是无机添加剂在摩擦过程中沉积在摩擦表面,形成非晶态或无定形膜隔开摩擦材料,如 1.5% LaF 3 微粒在锂基润滑脂能够提高润滑脂的承载能力和烧结负荷,而且对摩擦表面有较好的自修复作用(沉积、结晶、铺展成膜),起到减摩的作用;同样是氟化物的 CaF 2 ,作为锂基润滑脂的添加剂时,在摩擦初期,它会吸引一些有机物先沉积到摩擦表面形成沉积膜,随着摩擦表面温度升高或者压力的增大,部分 CaF 2 会和摩擦表面材料以及润滑脂当中的物质发生复杂的化学反应,形成膜层,保护了摩擦副表面。纳米铋粉与超细蛇纹石粉复合添加剂作为锂基润滑脂添加剂,在低、中、高负荷下摩擦学性能很好,尤其在质量比为 3:1 时,性能最优,这是因为粒径较小的纳米铋粉体优先沉积于摩擦副表面,而粒径较大且含量较小的蛇纹石粉体则沉积于铋形成的自修复膜以上,两者共同起减摩的作用。

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