Page 30 - 摩擦学学报2025年第4期

518 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a1) (b1) (c1) 1.5
Lys-LS 25 ℃ Lys-LS 40 ℃
Kinematic viscosity/(mm 2 /s) 0.9
Arg-LS 25 ℃
Arg-LS 40 ℃
1.2

0.6

5 mm 5 mm 5 mm 0.3

(a2) (b2) (c2) 0.0
0.00 0.10 0.25 0.50 0.75 1.00
Mass fraction/%
Fig. 4 Kinematic viscosities of deionized water and two ionic
liquids aqueous solutions with different
mass fraction at 25 ℃ and 40 ℃.
图 4 去离子水和不同质量分数的两种离子液体水
溶液在25 ℃和40 ℃时的运动黏度.
5 mm 5 mm 5 mm
溶液摩擦系数随时间的变化曲线，图5 (c)所示为不同
Fig. 3 Photographs of cast iron sheets after soaking in two 质量分数的Lys-LS和Arg-LS水溶液作为润滑剂时的
amino acid-based ionic liquids aqueous solutions with different
concentration for 24 h: (a1) H 2 O; (a2) blank cast iron sheet; 平均摩擦系数随浓度的变化趋势. 去离子水对照组具
(b1) 0.5%Lys-LS; (b2) 0.5% Arg-LS; (c1) 1.0%Lys-LS; 有最高的摩擦系数，高达0.37. 而Lys-LS和Arg-LS水
(c2) 1.0% Arg-LS
溶液的摩擦系数显著低于去离子水对照组，大致稳定
图 3 不同溶液浸泡24 h后的铸铁片：(a1)去离子水；(a2)空
白铸铁片；(b1) 0.5%Lys-LS；(b 2 ) 0.5% Arg-LS； 在0.100~0.110之间. 当Lys-LS和Arg-LS水溶液的质量
(c1) 1.0%Lys-LS；(c2) 1.0% Arg-LS 分数为0.5%时，其摩擦系数分别为0.109和0.105. 2种

接触. 此外，随着离子液体浓度的增加，吸附膜的厚度 添加剂均表现出优异的减摩性能，原因可能是在摩擦
不断增大，使其具有更优异的抗腐蚀性能 [24-27] . 过程中，添加剂分子与钢块基底发生摩擦化学反应，

2.3 黏度测试 生成了化学反应膜，避免了钢-钢摩擦对偶之间的直接
分别测试了不同浓度的离子液体水溶液在25和 接触，使得摩擦系数大幅度降低. 与此同时，含Arg-LS
40 ℃条件下的运动黏度，结果如图4所示. 与去离子水 的水溶液的平均摩擦系数均略低于含Lys-LS的水溶
相比，加入Lys-LS和Arg-LS后，溶液的黏度均有所增 液，这可能与它们的化学组成有关，Arg-LS分子中含
加，并且随着添加剂浓度的升高，黏度呈上升趋势. 在 有更多的活性氮元素，更容易与基底发生摩擦化学反
25 ℃时，去离子水、1% Lys-LS和1% Arg-LS润滑液的 应. 图5 (d)所示为经过含有不同浓度Lys-LS和Arg-LS
运动黏度分别为0.887、0.991和0.974 mm /s. 当温度升 的水溶液摩擦后的下钢盘的磨损体积. 含质量分数
2
高至40 ℃时，水溶液的黏度均降低，符合黏温变换效 0.5%的Lys-LS和Arg-LS的水溶液的磨损体积分别为
2
−5
3
−5
应，去离子水的运动黏度为0.682 mm /s，1% Lys-LS和 56.77×10 和52.73×10 mm ，与去离子水的磨损体积
2
3
−5
1% Arg-LS运动黏度仍最高分别为0.730和0.722 mm /s. (346.65×10 mm )相比，分别降低了84%和85%，具有
由于离子液体为小分子，因此水基润滑体系的黏度改 显著的抗磨损效果.
善幅度较小. 黏度的升高有利于摩擦过程中离子液体 当Lys-LS和Arg-LS的添加质量分数为0.5%时，水
在金属表面形成稳定的润滑膜，从而进一步提高溶液 基润滑液具有低摩擦系数和磨损体积，综合性能优
的摩擦学性能. 异，因此选其作为代表性浓度进行后续试验，通过考

2.4 摩擦学性能评价 察0.5% Lys-LS和0.5% Arg-LS水溶液在不同频率下的
在适宜的添加剂浓度下，润滑液可以同时具备优 摩擦学性能[图5(e)]，发现去离子水的摩擦系数随频率
良的润滑性能、抗腐蚀性能和溶解性能. 利用SRV-V 的升高不断增大，在高频率时失效明显. 当使用含质
摩擦磨损试验机，对添加不同质量分数Lys-LS和Arg-LS 量分数0.5%的2种离子液体的水溶液做润滑剂时，摩
的水溶液进行摩擦学性能测试，结果如图5所示. 图5 (a) 擦系数大幅度降低且走势平稳，无明显波动，显示出
和(b)所示分别为不同质量分数的Lys-LS和Arg-LS水 良好的频率抵抗性能.