纳米铜的制备及其摩擦学性能研究

纳米铜的制备及其摩擦学性能研究

论文摘要

近些年随着纳米技术的迅速发展以及微观摩擦学的深入研究,纳米材料在摩擦学领域已展现出广阔的应用前景。与传统的添加剂相比,如含硫、氯、磷等元素的抗磨剂,纳米材料具有尺寸小、比表面积大等特性,作为添加剂加入到润滑油中不仅能够明显改善润滑油的润滑性能,而且环保对生态无毒。所以研究开发高性能纳米润滑添加剂具有重要的战略意义。纳米铜的制备方法有很多种,本文采用液相还原沉淀法,以硫酸铜为原料,次亚磷酸钠为还原剂进行还原反应,重点探讨了乙二胺四乙酸(EDTA)与硫酸铜的浓度比和pH值对产物的影响,得到了制备纳米铜的最佳工艺条件。并利用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对样品的成分、形貌及颗粒大小进行了分析,结果表明:试验制备的产物为单质纳米级铜粉,呈球状,平均粒径为2.8nm。采用磨损试验机研究了纳米铜在油基润滑剂中的摩擦学性能,对摩擦系数和磨损量这两个指标进行了考察,并对试样的磨损表面进行了SEM微观形貌分析。研究结果表明:纳米铜通过自修复机制能够明显改善油基润滑剂的抗磨减摩性。当纳米铜质量分数为0.04%和0.03%时,摩擦系数和磨损量分别达到最佳值。所用水基润滑剂为本实验室自制产品,主要是由水、淀粉和氢氧化钠等在一定条件下制备而成的,采用磨损试验机通过对摩痕宽度和磨损量这两个指标的考察,研究了纳米铜在水基润滑剂中的摩擦学性能,并对试样的磨损表面进行了SEM微观形貌分析。研究结果表明:纳米铜能改善水基润滑剂的抗磨减摩性,当纳米铜质量分数为0.04‰时,磨痕宽度和磨损量均达到最小值。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 润滑剂概况
  • 1.3 纳米材料概述
  • 1.3.1 纳米粒子特性
  • 1.3.2 纳米粒子的润滑原理
  • 1.4 本课题研究意义
  • 1.5 本论文主要工作
  • 第2章 纳米铜的制备与表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 纳米铜的制备
  • 2.2.1 试验反应原理
  • 2.2.2 试验药品及仪器
  • 2.2.3 工艺流程图
  • 2.2.4 试验步骤
  • 2.3 纳米铜的表征
  • 2.4 试验结果及分析
  • 2.4.1 制备数据处理分析
  • 2.4.2 表征结果与分析
  • 2.5 小结
  • 第3章 纳米铜作为润滑油添加剂的摩擦学性能
  • 3.1 引言
  • 3.2 试验过程
  • 3.2.1 试验设备及材料
  • 3.2.2 纳米铜润滑油样的配制
  • 3.2.3 试验原理
  • 3.2.4 试验方法步骤
  • 3.3 试验结果及分析
  • 3.3.1 纳米铜对减摩性能的影响
  • 3.3.2 纳米铜对抗磨性能的影响
  • 3.3.3 摩擦表面分析
  • 3.4 小结
  • 第4章 纳米铜作为水基润滑添加剂的摩擦学性能
  • 4.1 引言
  • 4.2 试验过程
  • 4.2.1 试验设备及材料
  • 4.2.2 试验原理及方法步骤
  • 4.3 试验结果及分析
  • 4.3.1 粘度测试
  • 4.3.2 磨损量及磨痕宽度
  • 4.3.3 磨痕表面分析
  • 4.4 小结
  • 第5章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间的研究成果
  • 相关论文文献

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