CN107101084B - 摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法 - Google Patents

摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107101084B
CN107101084B CN201710448572.XA CN201710448572A CN107101084B CN 107101084 B CN107101084 B CN 107101084B CN 201710448572 A CN201710448572 A CN 201710448572A CN 107101084 B CN107101084 B CN 107101084B
Authority
CN
China
Prior art keywords
friction coefficient
friction
reaction
reduces friction
induced chemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710448572.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107101084A (zh
Inventor
徐玉福
彭玉斌
泰索·威尔福瑞德
亚当斯·希瑟
胡献国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN201710448572.XA priority Critical patent/CN107101084B/zh
Publication of CN107101084A publication Critical patent/CN107101084A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107101084B publication Critical patent/CN107101084B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N15/00—Lubrication with substances other than oil or grease; Lubrication characterised by the use of particular lubricants in particular apparatus or conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2200/00—Condition of lubricant
    • F16N2200/06—Film thickness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明公开了一种摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法，具体是在超高真空环境下，将二烷基二硫醚导入系统、在金属表面吸附后，通过相应的摩擦，在金属表面发生化学反应成膜，降低摩擦系数。本发明的方法对于降低某些化学反应温度、降低系统的摩擦系数，延长摩擦副寿命，具有很好的推广应用前景。

Description

摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法
一、技术领域
本发明涉及机械摩擦学领域，具体的说是一种摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法。
二、背景技术
由于微机械工业经常存在低负荷、连续工作等苛刻工况，导致摩擦副容易产生润滑不足而失效，显著降低了机器寿命，因此，如何改善润滑、降低微机械摩擦副的摩擦系数，对于延长微机械设备的服役寿命具有重要的实际应用价值。
通过在摩擦表面加入润滑剂可以显著改善润滑、降低摩擦系数，但是许多润滑剂的合成条件苛刻，需要高温高压等极端条件，显著加大了润滑剂生产和使用成本。除了直接加热可以引发化学反应以外，通过机械方法对系统提供能量也可以诱导化学反应的发生，然而由于缺乏对其中机理的深入理解，其发展与应用一直相对较缓慢。因此，在常温下摩擦表面原位生成润滑膜对于降低某些润滑剂合成的反应温度、降低润滑成本、降低系统的摩擦系数，延长摩擦副寿命等具有重要的现实意义。
三、发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的就是要提供一种摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明一种摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法，其特点在于，在1×10-10Torr高真空环境下，加入二烷基二硫醚至1×10-7～5×10-5Torr后保持5～15min，然后启动摩擦副在室温23～27℃、摩擦速度2×10-3m/s、载荷0.5～5N、行程1cm条件下进行往复摩擦30～100次，表面即可生成金属硫化物膜，摩擦系数降低至初始阶段的50％以下。
所述的二烷基二硫醚具有R1-S-S-R2结构，其中R1及R2为C1-C4的烷基；所述的摩擦副是上试样为碳化钨球；下试样为铁基或铜基金属盘，表面粗糙度Ra为0.02～1μm；所述的金属硫化物膜的化学成分为硫化亚铁或硫化铜。
与现有技术相比，本发明的优势体现在：
1)本发明的方法在室温、低速、低载条件下通过摩擦剪切诱导作用在摩擦界面原位化学反应合成了金属硫化物润滑膜，降低了金属硫化物传统合成方法中的化学反应温度。
2)本发明的方法只需加入较低含量的二烷基二硫醚就能对摩擦系统起到快速的减摩润滑效果，能显著降低润滑成本。
3)本发明的方法能将系统的摩擦系数降低至初始阶段的50％以下，能显著延长摩擦副寿命。
四、附图说明
图1是采用本发明方法，通过摩擦剪切诱导化学反应在铁基金属表面生成的金属硫化物膜(硫化亚铁)的XPS图。
图2是采用本发明方法，通过摩擦剪切诱导化学反应在铜基金属表面生成的金属硫化物膜(硫化铜)的XPS图。
五、具体实施例
实施例1：
在1×10-10Torr高真空环境下，加入二烷基二硫醚(CH3-S-S-CH3)至1×10-7Torr后保持15min，然后启动摩擦副在室温25℃、摩擦速度2×10-3m/s、载荷0.8N、行程1cm条件下进行往复摩擦50次，系统的摩擦系数由初始阶段的0.52降低至0.18，通过X-射线光电子能谱对摩擦表面测试可知，表面生成了硫化亚铁的金属硫化物润滑膜。其中所述的摩擦副是上试样为碳化钨球；下试样为铁基金属盘，表面粗糙度Ra为0.06μm。
实施例2：
在1×10-10Torr高真空环境下，加入二烷基二硫醚(CH3-S-S-CH2CH3)至2×10-5Torr后保持10min，然后启动摩擦副在室温25℃、摩擦速度2×10-3m/s、载荷1N、行程1cm条件下进行往复摩擦80次，系统的摩擦系数由初始阶段的0.55降低至0.16，通过X-射线光电子能谱对摩擦表面测试可知，表面生成了硫化铜的金属硫化物润滑膜。其中所述的摩擦副是上试样为碳化钨球；下试样为铜基金属盘，表面粗糙度Ra为0.1μm。

Claims (1)

1.一种摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法，其特征在于，在1×10-10Torr高真空环境下，加入二烷基二硫醚至1×10-7～5×10-5Torr后保持5～15min，然后启动摩擦副在室温23～27℃、摩擦速度2×10-3m/s、载荷0.5～5N、行程1cm条件下进行往复摩擦30～100次，下试样摩擦表面即可生成金属硫化物膜，摩擦系数降低至初始阶段的50％以下；
所述的二烷基二硫醚具有R1-S-S-R2结构，其中R1及R2为C1-C4的烷基；
所述的摩擦副是上试样为碳化钨球；下试样为铁基或铜基金属盘，表面粗糙度Ra为0.02～1μm；
所述的金属硫化物膜的化学成分为硫化亚铁或硫化铜。
CN201710448572.XA 2017-06-14 2017-06-14 摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法 Active CN107101084B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710448572.XA CN107101084B (zh) 2017-06-14 2017-06-14 摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710448572.XA CN107101084B (zh) 2017-06-14 2017-06-14 摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107101084A CN107101084A (zh) 2017-08-29
CN107101084B true CN107101084B (zh) 2018-11-06

Family

ID=59660918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710448572.XA Active CN107101084B (zh) 2017-06-14 2017-06-14 摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107101084B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109093452B (zh) * 2018-09-25 2020-08-07 合肥工业大学 金属表面微织构辅助摩擦诱导成膜降低磨损的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1478140A (zh) * 2000-09-29 2004-02-25 ��ɣ��˹�������� 摩擦调节组合物
CN105142903A (zh) * 2013-02-06 2015-12-09 大丰工业株式会社 滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板
DE102015113547A1 (de) * 2014-10-24 2016-04-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gleitsystem
CN106090001A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 江苏大学 一种多元复合织构导向滑动摩擦副、加工方法及其用途

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9624975B2 (en) * 2014-03-21 2017-04-18 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Sliding member and sliding machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1478140A (zh) * 2000-09-29 2004-02-25 ��ɣ��˹�������� 摩擦调节组合物
CN105142903A (zh) * 2013-02-06 2015-12-09 大丰工业株式会社 滑动构件及其制造方法以及使用了滑动构件的压缩机用斜板
DE102015113547A1 (de) * 2014-10-24 2016-04-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gleitsystem
CN106090001A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 江苏大学 一种多元复合织构导向滑动摩擦副、加工方法及其用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN107101084A (zh) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Talib et al. Tribological behaviour of modified jatropha oil by mixing hexagonal boron nitride nanoparticles as a bio-based lubricant for machining processes
Kalin et al. Review of boundary lubrication mechanisms of DLC coatings used in mechanical applications
Li et al. Enhanced lubrication effect of gallium-based liquid metal with laser textured surface
Wu et al. Effect of water-based nanolubricant containing nano-TiO2 on friction and wear behaviour of chrome steel at ambient and elevated temperatures
JP2006194281A (ja) 低摩擦摺動機構
Ali et al. M50 matrix sintered with nanoscale solid lubricants shows enhanced self-lubricating properties under dry sliding at different temperatures
MX2013010078A (es) Componente deslizante recubierto con capa de carbono que comprende metal para mejorar el compartimiento de desgaste y de friccion mediante las aplicaciones tribologicas bajo las condiciones lubricadas.
Korkmaz et al. Understanding the lubrication regime phenomenon and its influence on tribological characteristics of additively manufactured 316 Steel under novel lubrication environment
Wang et al. Friction behavior of SUS 304 metastable austenitic stainless steel sheet against DC 53 die under the condition of friction coupling plastic deformation
Fouts et al. Additive effects on the tribological performance of WC/aC: H and TiC/aC: H coatings in boundary lubrication
Yang et al. Synthesis and tribological properties of S-and P-free borate esters with different chain lengths
CN107101084B (zh) 摩擦剪切诱导化学反应在表面成膜降低摩擦系数的方法
Wan et al. Tribochemistry of adaptive integrated interfaces at boundary lubricated contacts
Srivyas et al. Synergetic effect of surface texturing and graphene nanoplatelets on the tribological properties of hybrid self-lubricating composite
Han et al. Effect of lubricant additives of Cu, Fe and bimetallic CuFe nanoparticles on tribological properties
JP6095090B2 (ja) 摺動方法、摺動構造の製造方法、摺動構造およびデバイス
SG191408A1 (en) Piston assembly for alernative compressor
Guo et al. Friction and wear properties of halogen-free and halogen-containing ionic liquids used as neat lubricants, lubricant additives and thin lubricant layers
Pan et al. Synergistic lubrication effects and tribological properties of graphene/oil-based lubricant systems
Li et al. Friction and lubrication mechanism of a new type of anti-magnetic bearing Ti60 titanium alloy material
Divakaran et al. Evaluation of Boundary Lubrication Properties of Fatty Acids Using a Lateral Force-Controlled Tribometer
JP7442120B2 (ja) 潤滑剤組成物及びそれを封入した軸受
JPWO2012172954A1 (ja) 軸受用密封装置
Farhanah et al. Tribological behavior of refined, bleached and deodorized palm kernel as an alternative lubricant
Minami et al. Surface chemistry of aluminium alloy slid against steel lubricated by organic friction modifier in hydrocarbon oil

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant