納米銅在潤(rùn)滑油方面的應(yīng)用

目錄

在潤(rùn)滑方面的應(yīng)用

制備方法3納米銅的特點(diǎn)12發(fā)展趨勢(shì)4納米銅主要特點(diǎn)：相較于普通金屬銅，反應(yīng)活性和催化活性大大提高。納米晶體銅強(qiáng)度比普通銅高5倍，在室溫軋制過(guò)程中出現(xiàn)超塑性延展性，延伸率超過(guò)5100％，且不出現(xiàn)加工硬化。其微粒強(qiáng)烈地趨向電中性。在空中極易吸附氧并被氧化。具有極強(qiáng)的光吸收能力。低熔點(diǎn)。納米銅的主要用途：一、催化劑：納米銅可以在石油化工中用作催化劑，研究表明，粒徑大小對(duì)銅粒子的催化活性影響較大，粒徑越小，產(chǎn)物收率越高。二、導(dǎo)電膠材料：其強(qiáng)度高且價(jià)格相較于其他貴金屬低廉很多，在電子行業(yè)中可代替其他金屬采用銅銀雙金屬粉末來(lái)制造導(dǎo)電膠、導(dǎo)電漿料、和電極材料等。三、高級(jí)潤(rùn)滑脂添加劑：這是目前最成功的應(yīng)用之一。銅納米微粒在摩擦過(guò)程形成的電場(chǎng)作用下，通過(guò)電泳運(yùn)動(dòng)在摩擦表面沉積，形成致密的保護(hù)膜，而表現(xiàn)出良好的抗磨減摩性能。同時(shí)在高載荷及高速下，納米銅的添加有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的抗磨性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)易損件的適用壽命延長(zhǎng)。固體潤(rùn)滑劑pv因子（壓力速度因子）/kN.(m.s)-1最大負(fù)荷/kN.m-2最大速率/m.s-1摩擦系數(shù)石墨70014000.500.10~0.20MoS23500175000.200.10~0.20PTFE50025000.020.10~0.60納米金屬粉末4000>350000.150.10~0.18添加不同納米粉末添加劑潤(rùn)滑劑的性能對(duì)比納米銅在潤(rùn)滑油中的應(yīng)用磨損、腐蝕、疲勞是機(jī)械材料失效的三種形式。磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大。全球一次能源大約有1/3消耗于摩擦，近80％的零件因磨損而報(bào)廢。使用潤(rùn)滑油則是降低摩擦、減小或避免磨損的最有效手段。而作為提高潤(rùn)滑油品質(zhì)的潤(rùn)滑油添加劑則是各國(guó)研究的重點(diǎn)對(duì)象。在潤(rùn)滑油中添加材料制成的潤(rùn)滑劑可顯著提高其潤(rùn)滑性能和承載能力、降低摩擦系數(shù)、減少摩擦阻力、延長(zhǎng)機(jī)器壽命。納米銅添加劑的摩擦學(xué)作用機(jī)理“球軸承”機(jī)制成膜機(jī)制修復(fù)與填充機(jī)制“球軸承”機(jī)制該機(jī)制認(rèn)為，均勻分散在潤(rùn)滑油中的納米銅顆?？梢宰兡Σ粮敝g的滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，同時(shí)起到支撐的作用，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨減摩的抗擠壓性能。但實(shí)際上，對(duì)普通摩擦副而言，納米銅顆粒產(chǎn)生“球軸承”作用十分困難。目前只是人們的一種設(shè)想，缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的證明。修復(fù)與填充機(jī)制該機(jī)制認(rèn)為，分散在潤(rùn)滑油中的納米顆粒通過(guò)吸附、沉積或鑲嵌作用填補(bǔ)摩擦表面上的微損傷和微劃痕，使摩擦表面光滑、平整，有利于應(yīng)力的釋放和改善摩擦，并具有一定的修復(fù)作用。成膜機(jī)制

納米銅顆粒在摩擦表面通過(guò)物理、化學(xué)作用形成一層低剪切強(qiáng)度的保護(hù)膜，變摩擦副之間的摩擦為保護(hù)膜的膜內(nèi)磨損。

電泳運(yùn)動(dòng)--沉積--鋪展成膜載體及物理化學(xué)作用成膜

機(jī)械--化學(xué)反應(yīng)成膜“冶金效應(yīng)”成膜納米銅影響摩擦學(xué)特性的因素A粒徑和添加量的影響由圖可得，潤(rùn)滑油中納米銅顆粒的粒徑存在一個(gè)較佳范圍，粒徑尺寸為4~15nm時(shí)納米銅顆粒的潤(rùn)滑效果最佳，在此范圍外，則不甚明顯。但由于制備和改性工藝的不同，納米銅顆粒的粒徑及其在潤(rùn)滑油中的分散穩(wěn)定性的差異和顆粒有效含量不同，使得這一最佳添加范圍尚未取得一致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。B滑動(dòng)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的影響研究表明：同低負(fù)荷相比，納米銅在高負(fù)荷下具有更好的摩擦學(xué)性能。對(duì)滑動(dòng)速度的研究表明：在低負(fù)荷時(shí)，納米銅的減摩性隨滑動(dòng)速度的減小而提高；在高負(fù)荷時(shí)，滑動(dòng)速度對(duì)納米銅摩擦學(xué)性能的影響較小。潤(rùn)滑介質(zhì)的影響：納米銅顆粒在各種潤(rùn)滑油中都具有優(yōu)異的抗磨減摩性能，只是在不同的油品中表現(xiàn)出的作用效果因油品本身的性能差異而有所不同。C摩擦副材料的影響：納米銅顆粒對(duì)鋼-鋼、鋼-鐵、鐵-銅、鋼-鋁摩擦副都有一定的抗磨減摩作用，對(duì)于硬度較低的銅、鋁等材料，因在高負(fù)荷條件下易發(fā)生塑形變形，因此作用效果同低負(fù)荷條件相比稍差。D納米銅添加工藝的影響：學(xué)者研究了納米銅不同分散工藝對(duì)潤(rùn)滑油（SF15W/40機(jī)油）摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：采用超聲分散比采用球墨分散的減摩性能好。E為什么會(huì)存在這一問(wèn)題？納米銅顆粒添加到潤(rùn)滑油中，因其粒度小、表面能高，顆粒之間存在吸引力，自動(dòng)聚集的傾向很大，易發(fā)生團(tuán)聚，這種團(tuán)聚即使在潤(rùn)滑油中被強(qiáng)行分散，顆粒之間也會(huì)在相互碰撞時(shí)再次團(tuán)聚，從而發(fā)生聚沉。而一旦發(fā)生團(tuán)聚、沉淀或變性，就不再具有原有的特性，同時(shí)還可能對(duì)基于油潤(rùn)滑設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)造成負(fù)面影響。因此，納米銅顆粒作為潤(rùn)滑油添加劑研究中需要解決的主要問(wèn)題是納米顆粒在油性介質(zhì)中的分散穩(wěn)定性問(wèn)題。納米銅顆粒在潤(rùn)滑油中分散穩(wěn)定性研究改善方法在水相或者醇水相中加入有機(jī)試劑。再通過(guò)沉淀反應(yīng)或者水解反應(yīng)生成納米顆粒時(shí)，有機(jī)修飾劑通過(guò)鍵合或者吸附作用鑲嵌在納米顆粒表面，得到表面修飾的納米顆粒，通過(guò)有機(jī)修飾劑的親油性，提高納米顆粒的油溶性，防止團(tuán)聚和阻止納米銅顆粒的氧化。目前采用的有機(jī)修飾劑主要有油酸、DDP、含氮的有機(jī)物等。納米銅制備方法液相還原法絲爆炸法激光-感應(yīng)復(fù)合加熱法射頻等離子體法

2CuSO4+NaH2PO2+2H2