氧化石墨烯对锂基润滑脂摩擦学性能的影响

摘要

目的研究氧化石墨烯(GO)作为添加剂对润滑脂摩擦性能的影响。方法将鳞片石墨利用经典的Hummers氧化法氧化得到GO,并表征了GO,再分别以不同的质量分数(0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%)与润滑脂复配。同时增加了空白润滑脂与石墨粉复配的润滑脂作为对比。利用Optimol SRV型摩擦磨损试验机评价其摩擦学性能。利用非接触三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)观察磨斑表面和深度。通过特征X射线能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS),对磨斑表面的元素化学状态分布进行分析。结果与空白锂基润滑脂相比,添加了石墨粉的锂基润滑脂在经过钢/钢摩擦副的摩擦后,其摩擦因数均有降低,但随着试验的进行,其摩擦因数均逐渐提高,摩擦副表面出现了润滑失效的现象,而添加GO的锂基润滑脂其摩擦因数迅速降低至0.13左右,降低了35%,且在试验时间内没有出现润滑失效的现象。SEM及三维轮廓图显示,在添加GO的润滑脂润滑后,其钢块磨斑最低,磨痕最浅;EDS显示其润滑后的磨痕有较多的氧元素,说明具有含氧官能团的GO能够牢固地吸附在基体表面,形成润滑层。XPS证实了分别添加有石墨和GO的润滑脂在摩擦试验过程中均与基体发生了摩擦化学反应,由铁的氧化物形成了一层润滑薄膜。结论GO作为润滑脂添加剂可以有效降低摩擦因数,减少磨损量,延长润滑时间,提高润滑性能。