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纳米级氟化石墨作为润滑剂添加剂的摩擦学性能研究

来源：   日期：2015/10/10   浏览次数：

         研究表明，纳米级氟化石墨对钢-钢摩擦副表现出良好的抗磨减摩性能，与未加添加剂的基础油相比，可使磨斑直径平均减少25%以上，摩擦因数降低35%左右；具有较好的承载能力，使用效果稍好于T321；与T301配伍后具有增效性，与其它添加剂配伍后具有明显的减摩作用。
　　氟化石墨是碳和氟在高温下反应生成的一种先进的炭-石墨功能材料，其性能卓越、品质独特，是新型功能材料中的一朵奇葩。氟化石墨的结构为交错的层状结构，其面间的距离两倍于石墨的碳与碳的间隔距离，具有比石墨更好的润滑性和化学安定性。1969年美国NASA的Fasaio和Sliney对氟化石墨的润滑性能进行了初步研究。目前，氟化石墨已被广泛应用于润滑脂和表面涂层中11，但未见有在润滑油相中均匀稳定存在的纳米级氟化石墨及其摩擦学性能研究的报道。本文作者以湖南长沙辉煌化工厂生产的纳米级氟化石墨（粒径为80nm）为主要添加剂，用四球机研究了它在矿物油中的摩擦学性能。
　　1纳米级氟化石墨的润滑原理氟化石墨通常是由鳞片状石墨与各种氟源（气体氟、氟化物）在高温下生成，氟化反应的产物是聚氟化碳与聚氟化二碳的混和物。鳞片石墨为典型的六方晶体石墨，其具有层状结构，呈各向异性，石墨六角网状平面层理论碳原子间距是1.42*，层间距为3.354*，层与层之间主要以ABAB……重叠。由于氟原子进入石墨层间生成氟化石墨，致使石墨的原有结构发生了很大的变化，原有的碳原子六角网状层面遭到破坏，故晶体结构不再完善，石墨中存在大量的无序性区域12.应用于润滑剂中的纳米级氟化石墨由于粒子直径很小，故容易进入摩擦副之间，在摩擦过程中首先在金属表面沉积成膜。由于氟化石墨具有层状结构，并且层与层之间的分子力很弱，其层与层之间的距离为石墨的2倍，故容易滑动，所以摩擦因数很小。它间隔在摩擦副之间，具有优良的减摩抗磨性。
　　2纳米级氟化石墨的摩擦学性能研究油与基础油相比，在196N294N和392N的载荷下磨斑直径分别减少26%、36%和36%，其抗磨性和T306稍差。
　　纳米级氟化石墨与其它添加剂在26白油中的点摩擦因数（Fe~Fe）（质量分数）纳米级氟化石墨和其它各种添加剂在2礞白油中的点摩擦扭矩，并计算出相应的摩擦因数，结果如所示。
　　由可见，含1%纳米级氟化石墨的26白油与基础油相比，在294N和392N载荷下其摩擦因数分别减小21%和20%，表现出优良的减摩性能，减进入摩擦界面，从而起到减摩作用。因此，与点接触相比，它更能反应添加剂的减摩性能。
　　（质量分数）纳米级氟化石墨及其它添加剂的26t白油在98N和196N载荷下的面摩擦减摩性能。
　　由可知，纳米级氟化石墨的承载能力优于T321、相同。
　　2.4纳米级氟化石墨与其它添加剂的配伍性在26白油中，按2：1的比例分别加入2%（质量分数）的纳米级氟化石墨和1%（质量分数）的其它添加剂，进行摩擦学性能实验，试验结果如表1所示。由该表可见，在2白油中，纳米级氟化石墨与T321、T202TAW-3T306复配后，其承载能力高于只加这些单剂的承载能力；而对T322和T301无影响。
　　复配后抗磨性能良好，但在392N载荷下，它与T322和T321复配后，磨斑直径仍较大。
　　虽然纳米级氟化石墨与这些添加剂复配后点摩擦T301效果相当。
　　减摩性能不好，但面摩擦减摩性能良好，其中它与‘面摩髹件宁魏米级氟化丨石墨比较容版1复配后A具很好的增效性卿：/W由此可见，纳米级氟化石墨与其它添加剂配伍性氟化石墨与T301配伍性最好，具有增效性。
　　能良好，复配后基本保持了原有的特点，其中纳米级表1纳米级氟化石墨与其它添加剂的配伍性（Fe-Fe）点摩擦扭矩与摩擦因数面摩擦扭矩与摩擦因数添加剂（质外值/N量分数）无2%氟化石墨3结论纳米级氟化石墨对钢-钢摩擦副表现出良好的抗磨性能，与未加添加剂的基础油相比，可使磨斑直径平均减少25%以上。
　　纳米级氟化石墨减摩性能优良，减摩效果普遍优于几种比较试剂，与未加添加剂的基础油相比，可使摩擦因数降低35%左右。
　　纳米级氟化石墨具有较好的承载能力，使用效果稍好于T321.纳米级氟化石墨与T301配伍后具有增效性，与其它添加剂配伍后可具有明显的减摩作用。

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