氢氧化镧/碳烟复合润滑添加剂的制备及摩擦学特性

摘要

中国稀土资源丰富，镧是重要的稀土元素，氢氧化镧具有制备方法经济环保和摩擦学性能良好的特性，在摩擦学领域有应用潜力。煤制油碳烟（Coal-to-oil soot, CS）的减摩抗磨效果有限，为探究氢氧化镧对于煤制油碳烟摩擦学性能提升的影响和润滑机理，本文采用水热法制备油胺改性氢氧化镧复合碳烟纳米材料(La（OH）₃/CS),用MRS-10F四球摩擦磨损试验机来考察CS和La（OH）₃/CS作为液体石蜡（LP）润滑添加剂的摩擦学性能，借助一系列表征方法对CS、La（OH）₃/CS形貌、成份、结构进行分析，通过对磨痕表面进行SEM和XPS表征来分析摩擦学机理。结果表明，La（OH）₃/CS的减摩抗磨性能优于CS,在添加浓度为0.3 wt%时平均摩擦系数（Average friction coefficient, AFC）和平均磨斑直径（Average wear scar diameter, AWSD）均达到最小值，分别为0.081 8和0.372 mm,相较LP的AFC和AWSD分别减小了33.1%和29.3%。在0.3 wt%添加浓度下，与CS相比，La（OH）₃/CS在低转速有着更好的减摩效果，AFC较LP降低39.9%,在高转速的工况下二者的抗磨减摩性能相差不大。摩擦机理分析表明：La（OH）₃/CS在摩擦过程中能在摩擦表面形成含有C、O、Fe的润滑保护膜，CS的类洋葱状碳在摩擦表面剥落，La（OH）₃纳米棒充当轴承，对摩擦表面起到滚动抛光作用，La（OH）₃/CS中的CS和La（OH）₃的协同作用提升了LP的摩擦学性能。

关键词

煤制油碳烟 / 油胺 / La（OH）₃/CS / 添加剂 / 减摩抗磨