含纳米铋粉锂基润滑脂抗磨减摩性能研究

赵芳霞，汤玉飞，王鹏，张振忠，杨江海

(南京工业大学 材料科学与工程学院，南京 210009)

纳米铋粉体由于具有小尺寸效应、表面界面效应、低熔点以及良好的悬浮稳定性等特性，在纳米润滑添加剂的开发和应用中日益扩大。研究表明，在油润滑条件下，与纳米铜、镍等相比，纳米铋粉具有熔点低，在较低的能量下就能填充、焊合在摩擦副表面，同时也可能形成液体铋膜，因此含纳米铋粉的润滑油减摩性能较好[1-2]，是一种性能优良的软金属润滑油添加剂[1,3-4]。纳米铋粉的研究目前主要集中在油润滑添加剂上，针对脂润滑添加剂的研究和应用还相对较少。本案主要研究含纳米铋粉锂基润滑脂的抗磨减摩性能，为含纳米铋粉润滑脂的进一步研究和实际应用提供参考。

1 试验方法

1.1 材料与仪器

采用等离子体蒸发法制备不同粒径的铋粉，其中平均粒径为45 nm的纳米铋粉透射电镜照片(TEM)如图1所示。选500SN基础油和12-羟基硬脂酸锂皂稠化剂，采用直接皂化法制备锂基润滑脂，其过程主要包括皂化、脱水、膨化、冷却和均化5个阶段。

图1 平均粒径为45 nm铋粉(TEM)

试验主要使用仪器为：BS 224S型电子天平、S型三辊研磨机和WMM-1万能摩擦磨损试验机。

1.2 润滑脂摩擦磨损性能测试

采用MMW-1型四球式摩擦磨损试验机，按照国家标准要求的试验步骤分别测定润滑脂摩擦系数μ和磨斑直径WSD等参数。试验使用GCr15钢球，直径为12.7 mm，硬度为61～64 HRC。

2 结果与讨论

2.1 铋粉粒径对锂基润滑脂抗磨减摩性能的影响

加入量固定为2%(质量分数，下同)时，铋粉粒径对锂基润滑脂摩擦系数和磨斑直径的影响规律如图2所示。……