Page 114 - 《摩擦学学报》2020年第5期

第 5 期 尹克样, 等: 烷基化液体碳点用于提高石蜡基基础油的摩擦学性能 669

2.4 润滑机理
0%
6 0.1% 利用SEM对添加0.5%和1%碳点的基础油以及空白基
为了考察添加碳点后石蜡基基础油的润滑机制，
Wear volume/(10 5 μm 3 ) 4 础油润滑后形成的磨痕进行表征，其结果如图7所示.
0.5%
1.0%
从图7中可以看出，纯石蜡基基础油润滑后的磨痕较
长、较深，磨痕表面有大片剥落现象，说明空白石蜡基
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基础油的磨损方式主要为黏着磨损. 添加碳点的混合
油样润滑下的磨痕与空白基础油相比变宽，其表面有
0 明显的犁沟，说明添加碳点之后的磨损类型主要为磨
粒磨损. 随着碳点添加量的增加，磨痕和犁沟均变浅，
Fig. 6 Wear volumes of paraffin with different mass fraction
说明提高添加量，可进一步提高石蜡基基础油的抗磨
of C Ole dots
性能. 此外，如图6所示，磨损体积统计数据显示，添加
图 6 添加不同质量分数C Ole dots石蜡基基础油的磨痕体积
碳点后的混合油样，随碳点添加量的增加，其润滑下
样品磨痕的三维轮廓及磨损体积的统计结果. 从图中 的磨痕体积逐渐减小，当碳点添加质量分数达到1%时，
可知，空白基础油具有较大的摩擦系数，并且在430 s 磨痕体积降到最小.
和504 s处出现了急剧上升，这可能是局部油膜破裂引 为了进一步研究添加碳点后石蜡基基础油的润
起的. 此外，其平均摩擦系数为0.171，磨损体积为 滑机理，对磨痕做了拉曼光谱表征，结果如图8所示.
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5.10×10 μm . 添加碳点之后，摩擦系数明显下降，添 从图8中可以看出，纯石蜡基基础油润滑下的磨痕，不
加质量分数为0.1%的油样，摩擦系数平均值降为 存在明显的D峰和G峰，说明该条件下的磨痕表面几
0.135，为空白油样摩擦系数的78.9%，而且其磨损体 乎没有碳膜生成. 碳点添加质量分数为0.5% 时，出现
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积也减小到1.83×10 μm ，为空白油样摩擦系数的 了明显的D峰和G峰，说明加入碳点能够促进石蜡基
35.9%. 随着碳点添加量的增加，摩擦系数逐渐下降， 基础油在摩擦过程中形成碳膜. 此外，由于D峰强度比
3
添加质量分数为0.5%的油样，摩擦系数平均值降为 G峰大，说明形成的碳膜主要由sp 杂化碳构成. 并且，
0.130；进一步提高碳点添加质量分数至1%，摩擦系数 随着碳点添加量的进一步增加，D峰与G峰的比值
3
降至0.128，为空白油样摩擦系数的74.9%. 在0.1%~1% (I /I )变大，说明形成的碳膜中，sp 杂化碳的占比增
D G
的添加范围内，磨损体积变化不大. 加. 此外，添加碳点的复合润滑剂，在214、276、389、
(a) (b) (c)

100 μm 100 μm 100 μm

(d) (e) (f)

10 μm 10 μm 10 μm

Fig. 7 SEM micrographs of wear scars of lower plates lubricated by paraffin with different mass fraction of C Ole dots
(a) and (d) 0%, (b) and (e) 0.5%, (c) and (f) 1% mass ratio of C Ole dots, respectively
图 7 添加不同质量分数C Ole dots的石蜡基基础油分散液润滑下钢块磨痕形貌的SEM照片
(a)、(d)为 0%, (b)、(e)为 0.5%, (c)、(f)为1%