纳米二硫化钼对菜籽油摩擦学性能的影响

纳米二硫化钼对菜籽油摩擦学性能的影响

王家纯

王家纯（沈阳广播电视大学，沈阳110003）

摘要：采用沉淀法，以钼酸铵和硫化铵为原料制备了纳米二硫化钼微粒，通过透射电子显微镜、X射线衍射和激光粒度分析仪对其结构进行了表征，利用四球摩擦磨损试验机测定了添加不同含量纳米二硫化钼菜籽油润滑剂摩擦学性能，采用扫描电子显微镜和能量散射谱仪观察分析了磨损表面形貌及表面元素组成。

关键词：沉淀法；纳米二硫化钼；添加剂；菜籽油；摩擦学性能

中图分类号：TH117文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）03-0069-01

1试验部分

沉淀法制备纳米二硫化钼，所用试剂包括钼酸铵（分析纯）、硫化铵（分析纯）、盐酸（分析纯）、氢气（高纯氢）、无水乙醇（分析纯）、95%乙醇（化学纯）、去离子水（实验室制备）。称取一定量的钼酸铵用去离子水配制成水溶液待用。按摩尔比1:5将配制好的钼酸铵溶液和硫化铵溶液混合于三口烧瓶中，用95%乙醇作分散剂和表面活性剂，放置于90℃的恒温水浴中，在连续搅拌条件下将盐酸滴入混合液中，使之均匀混合并充分反应，用氢氧化钠溶液进行尾气处理。待反应结束后，过滤沉淀，得到棕色膏状沉淀物，再将沉淀物反复洗涤，用无水乙醇配成悬浊液，放入60℃干燥箱中干燥5h后，得到三硫化钼。将干燥所得三硫化钼研成细小的颗粒，装入瓷质烧舟中送入管式电炉中在500℃保温30min，并通入氢气脱硫，尾气用碱性液体进行吸收，得到的样品为黑灰色固体粉体，经测试分析为二硫化钼。

2结果及讨论

2.1纳米二硫化钼的结构

所制备的纳米MoS2粉体为球形颗粒，并且存在一定程度的团聚现象，但球形颗粒的形貌清晰可见。图2为纳米MoS2粉体XRD的谱图，可以看出在2θ=14.38°、32.63°、39.54°、49.31°处出现了强衍射峰，与二硫化钼晶体的标准谱图特征峰位基本一致，说明所制备的粉体均为2H型的六方晶系的MoS2颗粒。

2.2纳米二硫化钼对菜籽油的摩擦学性能的影响

根据试验用油样品的最大无卡咬负荷PB和烧结负荷PD值随纳米二硫化钼添加量变化的关系曲线。PB值的大小表示摩擦表面的油膜强度。可以看出，所制备的纳米二硫化钼添加剂能够提高菜籽油的PB值，对PD值的提高比较明显。当纳米二硫化钼添加量为2.0%时，PB值最大为883N，比纯菜籽油的PB值相比提高38%，当纳米二硫化钼添加量超过2.0%时，PB值又有所下降。同时，PD值随着纳米二硫化钼添加量的增加而逐渐增大，其最大值为1363N，同纯菜籽油相比提高了54%。由此可知，所制备的纳米二硫化钼作为添加剂可以明显提高菜籽油的承载能力，纳米二硫化钼的最佳添加量为2.0%。

2.3润滑机理探讨

在纯菜籽油润滑条件下钢球磨痕有较明显的犁沟和划痕，主要表现为擦伤特征。添加0.5%纳米二硫化钼的磨斑表面形貌，其磨痕较纯菜籽油润滑下有所改善，但效果并不是很明显，说明添加量较小时对菜籽油的抗磨性能提高不显著。当纳米二硫化钼添加量增大时，钢球的磨痕逐渐变得光滑，磨斑表面磨痕较浅，未见明显的犁沟和擦伤现象，这恰好与添加2.0%纳米二硫化钼菜籽油润滑下油样的抗磨和承载能力较好的试验结果相对应。

分析认为：纳米二硫化钼能够显著改善菜籽油的抗磨和承载能力的主要原因，是制备的纳米二硫化钼微粒的小尺寸效应，使其易于进入到摩擦副表面，并驻留于摩擦副表面粗糙的波谷内或磨痕中，在摩擦过程中能起到微滚珠的作用。

3结论

（1）通过沉淀法，以钼酸铵和硫化铵为主要原材料制备了粒径分布在30~40nm的2H型纳米二硫化钼微粒。

（2）制备的纳米二硫化钼作为菜籽油添加剂，能够显著提高菜籽油的抗磨损能力和承载能力，纳米二硫化钼的添加量有一个最佳值为2.0%；纳米二硫化钼提高菜籽油抗磨能力的机理为其表面含有大量的悬空键，高的化学活性，极高的不稳定性和反应活性，能够在摩擦表面形成牢固的吸附膜和化学反应膜。

参考文献：

[1]XiangYW，ZhangJY，JinCH，etal．Anti-frictionpropertiesofCu10Sn-basedcompositecontainingnanometerdiamondparticles[J].Wear，2000，242：202-206．