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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 材料區(qū) » 金屬 » 表面處理 » 表面修飾片狀納米Cu粉的制備及其摩擦學性能
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表面修飾片狀納米Cu粉的制備及其摩擦學性能
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如需原文，請私信郵箱，并回復220620 一句話導讀 以硬脂酸為過程處理劑，采用等離子球磨制備表面修飾片狀納米Cu粉，使片狀納米Cu粉體表面吸附并化學鍵合了非極性基團，Cu粉獲得親油疏水表面特性。在高載荷、高轉速工況下，片狀納米Cu粉顯示出良好的減摩自修復效果，有效提高了潤滑油的極壓抗磨性能。 制備方法 將Cu原始粉末與3wt%硬脂酸混合均勻，磨罐內(nèi)的氣氛為1bar的高純Ar氣，經(jīng)等離子球磨5h后取粉，制備得到表面修飾片狀納米Cu粉。 結果與分析 圖１ Cu粉體的SEM圖像 （ａ）原始銅粉;（ｂ）等離子球磨5h 圖2 片狀納米Cu粉的TEM圖像 經(jīng)等離子球磨得到的片狀納米Cu粉的厚度在20nｍ左右，晶粒尺寸在15ｎｍ 左右，說明球磨導致了Cu的晶粒尺寸減小和晶格畸變增大。另外，沒有發(fā)現(xiàn)氧化和污染現(xiàn)象。 圖3 硬脂酸（ａ）和片狀納米Ｃｕ粉（ｂ）的紅外吸收光譜 由圖3結果可得在球磨過程中，由于等離子體的協(xié)同作用，硬脂酸發(fā)生裂解、氣化或電離等變化，C=O鍵發(fā)生斷裂并與活性極大的片狀納米Cu粉表面形成Cu-O鍵。即硬脂酸以Cu-O鍵的形式與銅核之間形成了穩(wěn)定的化學鍵合，而非普通球磨產(chǎn)生簡單的物理或者化學吸附來實現(xiàn)對粉體的表面改性。等離子球磨制備的片狀Cu粉親油化度測定為37.5%，而利用普通球磨5h制備的硬脂酸修飾Cu粉的親油化度僅為28.5%。可見經(jīng)過等離子球磨后，硬脂酸表面修飾的效果更好，改性后的片狀納米Cu粉體表面吸附或化學鍵合了非極性長鏈基團，這些基團展露在外能與其他有機介質(zhì)親和，降低界面張力，Cu粉由親水疏油性轉變?yōu)橛H油疏水性。 圖4 100N和200N載荷下基礎油和復合油的摩擦因數(shù)及磨損失重 由圖4可知，同等載荷下復合油的摩擦因數(shù)均小于基礎油，當載荷增加，基礎油的承載能力不足導致摩擦副的真實接觸面積增大，使得摩擦因數(shù)增加，而復合油中的片狀納米Ｃｕ粉具有良好的減摩效應，同時又可以提高基礎油的承載能力，因此復合油的摩擦因數(shù)反而減小。同等載荷下基礎油中試樣的磨損失重均大于復合油，且當載荷增加時，復合油中的磨損失重反減不增，在90min時試樣出現(xiàn)“負磨損”現(xiàn)象，即在高載荷工況下，復合油發(fā)揮了一定的自修復效果。 圖5 100N和200N載荷下的磨痕形貌（ａ）100N基礎油；（ｂ）100N復合油；（ｃ）200N基礎油；（ｄ）200N復合油 由圖5可見，在100N載荷下，基礎油中摩擦副表面的犁溝磨痕比復合油中的更寬更深。當載荷增加到200N時，基礎油潤滑的試樣表面溝壑進一步加寬加深，并且出現(xiàn)明顯的磨粒剝落，但200N復合油中的試樣表面磨痕反而細化，整個表面顯得更為平整。表明片狀納米Cu復合潤滑油在高載荷時具有更佳的減摩抗磨性能。當提高載荷時，在摩擦力和摩擦熱的作用下，等離子體輔助球磨制備的高活性片狀納米Cu粉更加容易發(fā)生熔融并吸附鋪展在摩擦副表面，把磨損表面的劃痕和裂紋彌合，即對摩擦副表面溝壑、凹坑等進行一定的填補和修復，產(chǎn)生圖７中的低磨損量甚至“負磨損”現(xiàn)象。 原理 在等離子球磨Fe，Cu等金屬粉體時，等離子體產(chǎn)生的熱爆效應和脈沖電子轟擊效應協(xié)同磨球的機械撞擊作用，能夠促使金屬粉體發(fā)生劇烈形變，極易獲得薄片狀納米金屬粒子。這些等離子體輔助球磨制備的納米粒子具有嚴重的晶格畸變，表現(xiàn)出極大的反應活性，作為潤滑油添加劑將有利于表面摩擦化學反應膜的形成。 原理 冀光普, 何秀芳, 廖海峰, 等. 等離子體輔助球磨制備表面修飾片狀納米Cu粉及摩擦學性能[J]. 材料工程, 2019, 47(6):114-120. 等離子球磨技術由華南理工大學朱敏教授團隊研制，是將冷場放電等離子體引入到機械振動球磨中，利用近常壓下氣體在球磨罐中形成高能量的非平衡等離子體和機械球磨的協(xié)同作用，促進粉末的組織細化、合金化、活性激活、化合反應及加速原位氣-固相反應等，能極大地提高球磨效率，顯著降低球磨污染，并形成獨特的結構而顯著提高材料的性能。 注：文章內(nèi)容由小編精讀文獻后的總結，版權歸原作者所有。如侵權，請聯(lián)系 |
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2樓2022-06-20 17:58:22
簡單回復
tzynew3樓
2022-06-20 18:00
回復
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
u 發(fā)自小木蟲Android客戶端
JeromeXu4樓
2022-06-20 18:03
回復
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
祝福 發(fā)自小木蟲IOS客戶端
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