Page 25 - 《摩擦学学报》2020年第3期

第 3 期 关集俱, 等: MWCNTs复合物纳米流体的摩擦学性能 291

不同质量的酸处理MWCNTs或复合物添加到100 ml 为GCr15钢环(外径Ф = 76 mm，内径ψ = 20 mm，h =
基液中；最后将混合物在50 ℃条件下机械搅拌30 min， 1 mm，R =1.5 μm)，测试对象为三种添加剂质量分数
a
并经1 h的超声分散后制备出不同质量分数的纳米流体. 均为0.1%的纳米流体，测试时试验机转速为500 r/min，
1.2 摩擦试验方法 载荷为200 N，试样销回转半径15 mm，试验在常温下

四球试验在MMW-Ⅰ型万能摩擦磨损试验机上 进行，测试时间20 min. 试验前后用丙酮超声清洗试样
进行，钢球为Ⅱ级GCr15钢球(Ф12.7 mm，HRC59~61). 环，采用S-4700型扫描电镜(SEM)分析磨损面的形貌，
首先，配制油酸、酸处理MWCNTs、复合物(经酸处理8 h) 采用AXIS Ultra DLD 型X 射线光电子能谱仪(XPS)分
的质量分数均为0.1%的3组纳米流体，测试样品在转 析磨损表面主要元素的结合能，测试时电子通能为80 eV，
速为1 000 r/min，载荷分别为200、400、600和800 N时 采用污染碳C1s的结合能284.8 eV作为内标.
的摩擦系数. 其次，配制复合物质量分数在0.01%~
2 结果与讨论
0.5%之间变化的纳米流体，并测定样品在试验载荷为
400 N、转速为1 000 r/min条件下的摩擦系数；最后，利 2.1 复合物的表征
用酸处理时间分别为2、4、6、8、10和12 h的复合物，制 2.1.1 FTIR分析
备质量分数为0.1%的7组样品，并测定样品在试验载 图2为MWCNTs、酸处理MWCNTs、油酸和复合
荷为400 N、转速1 000 r/min条件下的摩擦系数. 试验 物的红外光谱图. 图2(b)中，MWCNTs在酸处理后出
−1
均在常温下进行，摩擦测试时间30 min，采用Zeiss 现了新的吸收峰，如3 632和1 722 cm 波长附近，这应
[15]
Axio Scope. A1光学显微镜观察试球磨斑形貌并测量 归属于羟基、羧基等 ，表明酸处理后的MWCNTs端
磨斑直径. 面键合了羟基、羧基等基团，这有利于提高酸处理
销-盘摩擦试验在兰州中科凯华CFT-Ⅰ型测试仪 MWCNTs与基础液的亲和性，提高其在基础液中的分
−1
[16]
上进行，上试样为直径Ф= 4 mm的GCr15钢销，下试样 散稳定性 ；另外，发现在1 543 cm 左右出现碳环结
94 94
92 92
90 712 90
2 921 3 632 2 902 1 722
T/% 88 1 624 T/% 88
1 384 1 543
86 86 1 613
84 1 112 84 1 363 1 121
3 429
82 82 3 420
80 80
4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
Wavenumbers/cm −1 Wavenumbers/cm −1
(a) MWCNTs (b) Acidified MWCNTs

94
100
92
80
937 724 90 2 921 -COOH 1 623 1 715 875
60 1 461 1 284 88 -CH 2 -
T/% T/% 1 382
40 3 010 86
2 855 84 1 087
20 3 426
2 927 1 711
-CH 2 - -COOH 82
0 80
4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
Wavenumbers/cm −1 Wavenumbers/cm −1
(c) OA (d) Composite

Fig. 2 FTIR spectrum of MWCNTs，acidified MWCNTs，oleic acid and the composite
图 2 MWCNTs、酸处理MWCNTs、油酸和复合物的红外光谱图