Page 6 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 胡金涛, 等: 高温热效应对复合锂基润滑脂性能影响规律研究 449

2.3 弹流和边界润滑性能
采用杠杆式四球试验机(厦门天机，MS-10A)依据
标准SH/T 0204测试热效应对复合锂基润滑脂在边界
润滑条件下的摩擦系数和磨斑直径的变化. 润滑脂皂
[10]
纤维结构变化对其润滑性能也有很大的影响 . 采用 BG BG120 BG150
球-盘点接触光弹流试验机分析复合锂基脂在高温热
效应前后接触区膜厚随卷吸速度的变化. 试验所用的
钢球直径为25.4 mm，粗糙度R 为25 nm左右，盘为直
a
径为150 mm的K9玻璃，在工作面镀厚度为15 nm
BGT202 BGT202-120 BGT202-150
的铬膜，以便能够更加清晰成像，球和盘以相同速度
Fig. 1 The appearance of lithium complex greases before and
从0.075 9 m/s升至0.398 m/s. 光源选用的红绿双色激
after heated at 120 and 150 ℃ for 24 h
光，波长分别为653和632 nm，双色光干涉测量油膜厚 图 1 120和150 ℃热处理24 h前后的复合锂基润滑脂的外
度的原理和方法参见文献[11]. 观形貌

2.4 微观结构分析
变化的原因，我们采用傅里叶变化红外光谱仪(FTIR)
采 用 场 发 射 扫 描 电 镜 (FE-SEM， OPTON NTS
分析其化学结构的变化.
LIMITED，MERLIN Compact)观察润滑脂样品的微观

3.2 红外光谱分析
形貌. 取少量样品溶解于石油醚中，振荡离心，除去基
从红外光谱图中特征峰的变化能够分析出样品
础油. 用铜网承载样品，室温干燥，喷金后用FE-SEM
热处理前后化学结构变化，从而判断样品是否发生热
[12]
观察拍照 .
老化. 图2是复合锂基础脂与含有添加剂T202的润滑

2.5 流变性能
脂在120和150 ℃下24 h热处理前后的红外光谱图. 图
采用安东帕旋转流变仪(MCR 302)考察高温热效
中2 922 cm 处显示-CH 的不对称拉伸振动特征峰；
−1
2
应后复合锂基润滑脂的结构强度和恢复性能变化. −1 −1
2 852 cm 处显示-CH 的对称拉伸振动特征峰；1 579 cm
2
Gʹ和Gʹʹ测试采用平板振荡模式，平板直径为24.958 mm，
处显示-COO的不对称拉伸振动特征峰；1 560 cm 处
−1
间距为1 mm，温度为25 ℃，应变从0.01%至100%，取
显示-COO的对称拉伸振动特征峰；上面的4种特征峰
41个测量点. 触变性测试采用旋转模式，剪切速率从
都归属于复合锂基脂稠化剂分子的典型特征峰. 而1 454
0.1~10 s ，在10 s 恒定后再变为10~0.1 s ，各阶段取
−1
−1
−1
−1
和1 377 cm 处的峰则分别为基础油中-CH 的不对称
3
30个测量点.
拉伸变形振动峰和-CH 的弯曲振动峰. 热老化处理前

2
3 结果与讨论 后的复合锂基润滑脂均未有新的特征峰出现，而原有

的典型特征峰也没有消失，表明 120和150 ℃恒温24 h
3.1 外观变化
的热处理方法对该复合锂基脂稠化剂主要的化学基
热老化前后复合锂基润滑脂外观变化如图1所示.
从图1中观察到复合锂基润滑脂呈白色，120 ℃热处理
BGT202-150
24 h后外观颜色没有明显变化，而在150 ℃热处理后
BGT202-120
变为深棕色. 含有T202的润滑脂则是在热处理120 ℃ BGT202
后变为浅黄色，而在150 ℃热处理后变为浅棕色. 120 ℃
BG-150
的老化处理对基础脂或含添加剂润滑脂的外观颜色 BG-120
变化都不明显，说明该温度对这种复合锂基润滑脂性 BG
能的影响可能较小. 150 ℃热处理后，基础脂变为深棕 1 579
1 560 722
色，含有添加剂的润滑脂变为浅棕色，表明150 ℃对该 2 922 2 852 1 454 1 377
复合锂的性能可能会产生较大的影响. 润滑脂外观颜 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
Wavenumber/cm −1
色变深可能是因为润滑脂发生热老化，产生了氧化产
Fig. 2 Infrared spectrogram of lithium greases before and
物 [6-7] ，也可能是润滑脂的油皂结构体系发生改变造成 after heat treatment
的. 为了进一步研究润滑脂样品在热效应过程中颜色 图 2 复合锂基脂热处理前后的红外光谱图