纳米偏硼酸钙/还原石墨烯润滑添加剂的制备及摩擦学性能

摘要

为了研究表面改性纳米偏硼酸钙/还原石墨烯润滑添加剂的合成方法,以偏硼酸钙、还原石墨烯为原料,油酸为修饰剂,利用等离子体辅助球磨制备纳米偏硼酸钙/还原石墨烯复合粉体,并测试其摩擦学性能.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对纳米偏硼酸钙/还原石墨烯复合粉体进行形貌观察;采用形状测量激光显微镜、扫描电镜对摩擦副表面进行测试;采用MOAⅡ油液分析光谱仪对摩擦油样进行检测.结果表明:在钢球机械研磨和等离子体热效应的耦合作用下,等离子体辅助球磨10 h的偏硼酸钙与还原石墨烯继续球磨10 h后,被细化为10 nm左右的颗粒状,并均匀地负载于还原石墨烯上.等离子体快速加热使得偏硼酸钙粉体表面发生热爆,部分偏硼酸钙飞溅在还原石墨烯上,并随即被其包裹为球状复合结构.等离子体辅助球磨10 h为偏硼酸钙表面引入羧基基团,并在后续球磨中与还原石墨烯表面的羟基发生酯化反应,原位完成油酸对偏硼酸钙和还原石墨烯的表面改性,使得纳米偏硼酸钙/还原石墨烯复合粉体在5W-40型机油中具有良好的分散性.在摩擦过程中,比表面积大的还原石墨烯不断吸附在摩擦表面,同时被还原石墨烯包裹为球状的纳米偏硼酸钙粒子,使摩擦副表面产生多活动中心的滚动摩擦,从而有效改进复合油的减摩抗磨性能.