419 / 2021-06-16 19:04:31

1,3-二酮及其螯合物协同作用在钢表面实现超滑

摘 要: 滚动元件轴承和齿轮是机械系统的关键部件，使用传统润滑油润滑时，其润滑性能受到粘度的限制，最小摩擦系数通常在0.01~0.05。高摩擦系数不仅造成了机械零部件严重的磨损，也会使润滑过程中温升过高，加速润滑油的腐败和金属摩擦副的失效。为了实现钢-钢摩擦副在滑动接触下的超润滑现象，制备一种含有苯环的小分子1,3-二酮润滑油（1-（4-乙基苯基）壬烷-1,3-二酮）及其与金属铁的螯合物。1,3-二酮具有苯环的刚性结构，随着摩擦实验进行，溶液内分子取向平行，使得粘度大幅度降低，且二酮能够与金属磨屑反应形成螯合物，避免了磨粒磨损的发生。二酮螯合物分子具有正八面体结构，粘度较大且不会随剪切变化。分别制备不同浓度配比的1,3-二酮和螯合物混合溶液，进行球盘摩擦学实验。结果显示，当二酮和螯合物比例为4:6时，能够实现超润滑（0.007）,并且最终平均接触压力为89.9MPa，相比二酮润滑剂的0.008、12.5MPa和螯合物润滑剂的0.03、60.6MPa，摩擦学性能显著提升。分析混合物的摩擦学机理认为，螯合物分子在润滑过程中起到了承压作用，1,3-二酮通过摩擦化学反应在摩擦副表面形成吸附膜且消耗润滑剂中磨粒。