D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.03.017 第22卷第3期 北京科技大学学报 VoL.22 No.3 2000年6月 Journal of University of Science and Tecbnology Beijing June 2000 超细粉润滑剂的稳定性 何峰”张正义)汪武祥”韩雅芳》肖耀福)王润) 1)北京航空材料研究院，北京1000952)北京科技大学材料学院，北京100083 摘要为解决超细金属粉固体润滑剂的稳定性问题，分析了单个粉末颗粒和超细金属粉末 在液体中实现稳定分散和悬浮的条件.结果表明，表面未包覆的粉末在液相中很难稳定存在， 而表面包覆的超细金属粉末由于粉末表面吸附层产生的空间位阻效应，且在吸附层厚度大于 4.2nm时，超细金属粉末才能在润滑油中实现稳定的悬浮. 关键词超细粉：悬浮：稳定性：润滑剂 分类号TF123.72,TH117.22 超细粉末通常泛指由许多粒径约为现等问题，进行一些研究和分析. 1~l00nm范围内的微小固体颗粒组成的集合体， 1实验方法 它属于微观粒子和宏观物体之间的过渡区域. 由于颗粒尺寸的微细化，使超细粉末具有一系 所用原料粉末有2种：(1)为美国SYNCOM 列独特的物理、化学性能山.超细粉末应用过程 公司生产的平均粒径为80nm的超细Cu粉；(2) 中的一些实际和理论问题，一直是为大家所关 利用特殊电解法制备得到的表面包覆一层有机 注. 物质膜的超细Cu粉，平均粒径也是80nm.选 将超细金属粉末（如Cu,Pb及其合金等）以 用长城高级润滑油公司提供的500SN的润滑油 适当方式混入润滑油中，可得到一种性能优异 为基体油，将以上2种超细粉末以同样方式按 的新型润滑剂，这开辟了超细粉末应用的新方 质量分数为02%分别加入基体油中，在功率为 向.但超细粉末颗粒具有极大的比表面积和较 80W的HS型超声波清洗器中振荡15min,使其 高的比表面能，在制备、后处理及应用过程中极 充分混合均匀后静置：然后每隔一定时间取样， 易发生粒子凝合、团聚，形成二次粒子，使颗粒 用H-800透射电子显微镜测定粉末粒度. 粒径变大，从而失去超细粉末所具备的性能.因 2实验结果及分析 此，本文对如何防止颗粒凝聚，使超细金属粉末 在润滑油中实现均匀、稳定的悬浮，以及如何实 21实验结果 表12种粉末的实验结果对比 Table 1 The comparison of two kind of powders 编号加入基体油中的粉末 实验结果 对应照片 A表面未包覆的超细Cu粉颗粒很快聚结、沉淀，约5h后油中的超细粉末全部沉降沉积物的照片见图1 B表面包覆的超细Cu粉静置30d也无变化，粉末颗粒非常稳定地悬浮于油中悬浮颗粒的照片见图2 2组实验的结果见表1. 末颗粒间没有可与Van der Waals力相抗衡的阻 2.2结果分析 力，这类粉末颗粒一旦因布朗热运动而相互接 油中的超细粉末发生聚沉，是由于粉末颗 近时，它们就会相互吸引而很快聚结长大，最终 粒间存在an der Waals引力，且该引力随着颗 沉淀下来：即使经外界作功（如用超声波等）已 粒间距离的减少会急剧增大，直至使颗粒凝聚 被分散的超细颗粒，只要外界的作功停止，它们 而沉淀，未进行表面处理的超细Cu粉，由于粉 又会因相互碰撞再吸引长大，重新发生聚沉（见 1999-08-30收稿何蜂男，30岁，工程师，搏士 图1).第 2 卷 第 3 期 2 《阅旧 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u rn a l o f U n iv e 玲ity o f s e ic n e e a n d l 飞c h n o l o gy B eij i n g V 匕1 . 22 N 0 3 J u n e 2 0 0 超细粉润滑剂 的稳定性 何 峰 ” 张正 义 ” 汪武祥 ” 韩稚芳 ” 肖耀福 ” 王 润 ” l) 北京航 空材料研究院 , 北京 1 0 09 5 2) 北京科技大学材料学院 , 北京 10() 0 8 3 摘 要 为解 决超细 金属 粉 固体润滑 剂 的稳 定性 问题 , 分 析 了单 个粉末 颖粒 和超细 金属 粉末 在 液体 中实现 稳定 分散和 悬浮 的条件 . 结果表 明 , 表 面 未包覆 的粉末 在液相 中很难 稳 定存在 , 而表面 包覆 的超细 金属粉 末 由于粉末 表面 吸 附层 产生 的空 间位 阻效应 , 且在 吸 附层 厚度 大于 .4 2 nl 时 , 超细 金属粉末才 能在 润滑 油中实现 稳 定的悬浮 . 关键词 超 细粉 : 悬 浮 : 稳 定性 : 润 滑剂 分 类号 FT 12 3 . 72 , T H l l 7 . 2 2 超 细 粉 末 通 常 泛 指 由 许 多 粒 径 约 为 1一 10O nt 范围内的微小固体颗粒组成 的集合体 , 它 属 于 微观 粒子 和 宏观物体之 间 的 过渡 区 域 . 由于颗粒尺寸 的微细化 , 使超细 粉末具有一 系 列独特 的物理 、 化学性 能 〔1] . 超细 粉末应用过程 中的一些实 际和理论 问题 , 一 直是 为大家所关 注 . 将超细 金属粉末 ( 如 C u , bP 及其合金等 ) 以 适当方式混入润滑 油中 , 可得到一种性能优异 的新型 润滑剂 , 这开 辟 了超细 粉末应用 的新方 向12] . 但超细粉末颗粒具 有极大 的 比表面积和 较 高的 比表面 能 , 在制备 、 后 处 理及应用过程 中极 易发生 粒子凝合 、 团聚 , 形成二 次粒 子 , 使颗粒 粒径变大 , 从而 失去 超细 粉末所具 备的 性能 . 因 此 , 本文 对如何防止颗粒凝聚 , 使超细 金属粉末 在润 滑油 中实现均匀 、 稳定 的悬浮 , 以及如 何实 现 等问 题 , 进行 一些研 究和 分析 . 1 实验方法 所用 原料粉末有 2 种 : ( l) 为美 国 s Y N c 0 M 公 司 生产 的平均粒 径为 80 nI 的超 细 C u 粉 ; ( 2) 利用特殊 电解法制备得到的表面包覆 一 层有机 物质膜 3I] 的超细 uC 粉 , 平均粒径也 是 80 nI . 选 用长城 高级润滑油 公司 提供 的 s o sN 的润 滑油 为基体油 , 将 以上 2 种超 细粉 末 以同样方 式按 质量 分数为 .0 2% 分别加入基 体油中 , 在 功率为 80 W 的 H S 型超声波清洗 器中振荡 15 m in , 使其 充分混合均匀后静置 ; 然后 每隔 一定时 间取样 , 用 H 铭0 0 透射 电子 显微镜测 定粉末粒度 . 2 实验结果及分析 .2 1 实验结果 表 1 2 种粉末的实验结果对 比 aT b l e 1 T h e e o m P a 山 o n o f 幻即 0 ik . d Of op w d e sr 编号 加入基 体油 中的粉末 实验结果 对应照片 A 表 面未包 覆 的超 细 C u 粉 颗 粒很 快聚 结 、 沉淀 , 约 s h 后油 中的超细粉 末全 部沉 降 B 表 面包覆 的超 细 C u 粉 静 置 30 d 也无 变化 , 粉末 颗粒 非常稳 定地悬浮 于油 中 沉积 物 的照片 见 图 1 悬浮颗粒的照片见 图 2 2 组实验 的 结 果 见表 1 . .2 2 结果分析 油中的超 细粉 末发生 聚沉 , 是 由于 粉末颗 粒间 存在 、 乞n d e r 叭a/ a l s 引力 , 且该 引力随着颗 粒间 距离 的减少会急 剧增大 , 直至 使颖粒凝聚 而 沉淀 . 未进行表面 处 理的超细 C u 粉 , 由于 粉 1望为司 -8 30 收稿 何峰 男 , 30 岁 , 工程师 , 博 士 末颗粒间没有可与 确n d e r w 台a l s 力相 抗衡 的 阻 力 , 这类粉末颗粒一 旦 因布 朗热 运动 而 相 互接 近时 , 它们就会相互 吸引而很快聚结长大 , 最终 沉淀下 来 ; 即 使经外界作功 ( 如用 超声波等 ) 已 被分散的超细颗粒 , 只要 外界 的作功停止 , 它 们 又 会 因相 互碰撞再吸 引长大 , 重新发生 聚沉 ( 见 图 1) . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 03. 017