柴油煙炱的表征及其作為潤滑油添加劑的摩擦磨損性能

咼盟飛， 蔡振兵， 張祖川， 朱旻昊

(1.西南交通大學 材料先進技術(shù)教育部重點實驗室 摩擦學研究所， 四川 成都 610031；2.中國人民解放軍78187部隊， 四川 彭州 611930)

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柴油煙炱的表征及其作為潤滑油添加劑的摩擦磨損性能

咼盟飛1,2， 蔡振兵1， 張祖川1， 朱旻昊1

(1.西南交通大學 材料先進技術(shù)教育部重點實驗室 摩擦學研究所， 四川 成都 610031；2.中國人民解放軍78187部隊， 四川 彭州 611930)

摘要：煙炱是燃燒不充分的產(chǎn)物，成分復雜，它會對潤滑油的使用性能產(chǎn)生重要影響。采用TEM、XRD、FT-IR、Raman多種分析技術(shù)對柴油煙炱的物化性能進行表征，并采用UTM-2摩擦磨損試驗機研究了添加質(zhì)量分數(shù)0.01%柴油煙炱的潤滑油在不同溫度下的摩擦學性能。結(jié)果表明，裝載機煙炱(Soot A)、水泥罐車煙炱(Soot B)和推土機煙炱(Soot C)3種柴油煙炱樣品的粒徑大小相近；在基礎油中添加質(zhì)量分數(shù)0.01%柴油煙炱后，能夠顯著改善潤滑油摩擦磨損性能，尤其是100、175℃時效果明顯；3種柴油煙炱具有相似的減磨特性，但減磨程度略有差別。

關(guān)鍵詞：柴油煙炱； 添加劑； 潤滑油； 摩擦磨損

柴油發(fā)動機由于具有較好的燃油經(jīng)濟性被廣泛應用于汽車行業(yè)[1]，然而其較高的氮氧化物和顆粒物排放量給環(huán)境保護帶來了嚴重挑戰(zhàn)。近年來，隨著人們環(huán)保意識增強，對車輛廢氣排放標準有了嚴格限制。目前，柴油發(fā)動機普遍采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)對氮氧化物排放量進行控制，但煙炱排放量卻隨之增加，成為社會關(guān)注的熱點問題。國內(nèi)外眾多學者積極從事柴油煙炱的研究。Uy等[2]、Clague等[3]采用多種分析技術(shù)表征了柴油煙炱的化學性能和形態(tài)特征，結(jié)果顯示，柴油煙炱具有石墨化程度混亂的內(nèi)部亂層結(jié)構(gòu)。蔡美榮等[4]利用蠟燭燃燒的方法得到類似于洋蔥狀的無定型碳煙，經(jīng)過表面修飾后作為潤滑油添加劑表現(xiàn)出了優(yōu)異的摩擦學性能。Zhang等[5]考察了石墨烯和碳納米管作為潤滑油添加劑的潤滑性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩種碳結(jié)構(gòu)都呈現(xiàn)出優(yōu)異的潤滑性能，但不同的碳結(jié)構(gòu)具有不同的潤滑機制。很多研究表明，煙炱顆粒存在于潤滑油中會降低材料表面的摩擦性能，其原因主要是潤滑油中煙炱含量過高和煙炱顆粒團聚。Green等[6]研究證實了潤滑油中煙炱含量不同會引起磨損機制發(fā)生變化，含量過高會增加磨損。張翔等[7]研究得出，隨著石墨粒度的減小，摩擦表面會形成潤滑性能良好的固體潤滑膜，進而可減小磨損。劉艷清等[8]發(fā)現(xiàn)，納米材料作為潤滑油添加劑能夠顯著提高基礎油的摩擦磨損性能。Zhang等[9]研究了不同濃度的石墨烯作為潤滑油添加劑的摩擦學性能，并得出當石墨烯質(zhì)量分數(shù)為0.02%時抗磨性能最好。筆者以3種柴油煙炱作為潤滑油添加劑，研究其在不同溫度下的摩擦學特性，并進行了對比分析。

1　實驗部分

1.1煙炱收集

柴油煙炱是由多種物質(zhì)組成的混合物，主要成分是石墨化炭黑[10]。其主要分布在兩個位置，一部分在發(fā)動機潤滑油中，一部分通過尾氣排放到環(huán)境中。本研究采用的3種柴油煙炱均收集于發(fā)動機尾氣排氣管壁，收集位置距排氣口10～15 cm處，收集后存放在恒溫干燥箱中。其中，Soot A(裝載機煙炱)樣品收集于發(fā)動機存在故障并長期超負荷工作的裝載機尾氣排氣管；Soot B(水泥罐車煙炱)樣品收集于車輛長期在額定功率下工作，行駛在平坦公路的水泥罐車尾氣排氣管；Soot C(推土機煙炱)樣品收集于發(fā)動機使用年限超過10年，期間經(jīng)過多次修理，每年工作2～3個月的推土機尾氣排氣管。3種煙炱的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1　柴油煙炱樣品相關(guān)參數(shù)

1.2煙炱表征方法

將分散均勻的柴油煙炱分散液均勻涂覆在透射電子顯微鏡專用紙片上，在真空條件下，采用日本電子株式會社JEM-2100F透射電子顯微鏡測量柴油煙炱初級粒徑和團聚形態(tài)尺寸(TEM)。采用荷蘭帕納科公司XPERT PRO MPD X射線衍射儀測定柴油煙炱的XRD譜，Cu-Kα(0.154 nm)輻射源，2θ掃描范圍 10°～60°，步長0.016。采用美國熱電公司Nicolet5700紅外光譜儀測定柴油煙炱的FT-IR譜， KBr壓片，在4000～500 cm-1范圍內(nèi)進行測量。采用英國雷尼紹公司Lab RAM HR拉曼光譜儀測定柴油煙炱的拉曼光譜(Raman)，激發(fā)波長532 nm。

在PAO4基礎油中添加質(zhì)量分數(shù)為0.01%柴油煙炱和1%Span-80(SP80, C24H44O6)，然后用磁力攪拌器攪拌10 min，再進行超聲波振蕩20 min，獲得相對穩(wěn)定的柴油煙炱分散液。將分散液靜置、觀察，考察柴油煙炱的分散性。

1.3摩擦磨損試驗及分析方法

采用UMT-2多功能摩擦磨損試驗機進行摩擦磨損實驗，裝置示意圖如圖1所示。球-面接觸方式，上試樣為φ9.525 mm的GCr15鋼球(766HV)，含C 1.0%(質(zhì)量分數(shù)，下同)、Cr 1.49%、Mn 0.31%、Si 0.26%、P 0.009%、S 0.004%，固定在特制夾具上；下試樣為25 mm×16 mm×6 mm 的合金鑄鐵(198HV)，含C 3.11%、Si 2.21%、Mn 0.50%、Cr 1.63%，固定在裝有潤滑油的方槽中，方槽下方有加熱裝置，可以控制溫度。采用4種潤滑油，分別為PAO4基礎油和添加質(zhì)量分數(shù)0.01% Soot A、0.01% Soot B、0.01% Soot C的PAO4基礎油，并用Span-80作為分散劑，添加質(zhì)量分數(shù)1%。法向載荷10N，滑動距離8 mm，滑動速率5 mm/s，實驗時間6000 s，溫度分別為25、100、175℃。

圖1　往復式摩擦磨損實驗裝置示意圖Fig.1　Schematic of the experimental apparatus of reciprocating friction and wear

實驗結(jié)束后，分別清洗上、下試樣并充分干燥，采用日本奧林巴斯公司OLYMPUS BX60M光學顯微鏡 (OM)、日本電子株式會社JSM-6610LV掃描電子顯微鏡(SEM)觀察球冠、磨痕的表面形貌和微觀形貌。采用美國阿爾派科技公司NanoMap-D二維輪廓儀掃描磨痕二維輪廓，并計算出合金鑄鐵磨痕的磨損率。采用日本電子株式會社 OXFORD X-MAX50 INCA-250 X 射線探測器(EDX)測試磨痕表面元素成分，分析其摩擦化學反應機理。采用英國雷尼紹公司Lab Ram HR拉曼光譜測試儀(Raman)對磨痕表面進行拉曼測試，激發(fā)波長532 nm，分析煙炱的作用機理。

2　結(jié)果與討論

2.1煙炱的表征結(jié)果

圖2為3種柴油煙炱的TEM照片。由圖2可知，3種煙炱粒子的形狀均近似球形，團聚形態(tài)多呈現(xiàn)“鏈狀”、“葡萄狀”，團聚物尺寸在30～150 nm之間。Soot A的粒徑大小在20～50 nm之間，且具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)；Soot B的粒徑大小在50～70 nm 之間；Soot C粒徑大小在20～70 nm之間?？傮w看來，3種柴油煙炱都具有納米結(jié)構(gòu)，Soot B的粒徑相對較大，Soot A與Soot C粒徑大小相近，但Soot A的粒徑大小分布相對均勻。

圖2　3種柴油煙炱樣品的TEM照片F(xiàn)ig.2　TEM images of three diesel soot samples (a) Soot A; (b) Soot B; (c) Soot C

圖3為3種柴油煙炱樣品的的XRD譜、FT-IR和拉曼光譜。根據(jù)XRD標準卡PDF41-1487數(shù)據(jù)庫[10]可知， 2θ在10°～60°范圍內(nèi)石墨有3個特征衍射峰，分別為26.8°(002)、42.3°(101)和54.9°(102)。由圖3(a)可見，Soot A、Soot B在15°～32°出現(xiàn)了很強的衍射峰，Soot C有相對弱的衍射峰，說明煙炱納米顆粒具有無定型結(jié)構(gòu)。3種煙炱在2θ=26.8°附近出現(xiàn)了較為尖銳的衍射峰，接近石墨(002)晶面[11-12]，且Soot C峰型更尖銳，半峰寬更窄，這說明了Soot C煙炱納米粒子的石墨化程度更高。另外，Soot A在2θ=44.6°附近出現(xiàn)了較為明顯衍射峰，接近石墨(101)晶面。因此可知，Soot A、Soot C的結(jié)晶度相對Soot B更好，晶粒更小，此結(jié)果驗證了TEM的結(jié)果。圖3(b)顯示，3種煙炱納米粒子在3700～3000 cm-1范圍內(nèi)存在較強的O—H伸縮振動峰；在2970～2853 cm-1范圍內(nèi)出現(xiàn)2個中等吸收帶，歸因于—CH3和—CH2基團的CH鍵的伸縮振動；在1739 cm-1處為氧化石墨羧基上的C=O伸縮振動峰，且Soot B此峰的峰強大于Soot A的，而Soot C未檢測到此峰；在1635 cm-1歸屬于C=C伸縮振動峰也是石墨的標志峰；在1240 cm-1處應歸屬于C—O—C伸縮振動峰。石墨碳的拉曼光譜中， 1250～1450 cm-1處的D峰代表sp3雜化結(jié)構(gòu)或sp2鍵雜化缺陷，是結(jié)晶缺陷和無序誘導產(chǎn)生的； 1500～1700 cm-1處的G峰代表sp2鍵，是由碳環(huán)或長鏈中的所有sp2原子對的拉伸運動產(chǎn)生的，兩者同為碳晶體的典型拉曼特征[13]， D峰與G峰的強度比(ID/IG)可衡量碳材料的無序度。圖3(c)顯示，Soot B、Soot A、Soot C的 D峰的相對強度依次降低，說明煙炱的結(jié)晶缺陷程度按Soot B、Soot A、Soot C的順序降低；ID/IG按Soot B、Soot A、Soot C依次降低，說明它們的石墨化程度依次增強，此結(jié)果也驗證了XRD的測試結(jié)果。

圖3　3個柴油煙炱樣品的XRD、FT-IR和Raman譜Fig.3　XRD, FT-IR and Raman spectra of three diesel soot samples (a) XRD; (b) FT-IR; (c) Raman

2.2柴油煙炱在基礎油中的分散情況

多年來，分散添加劑被用來提高潤滑油的分散性能[14]。本研究中采用Span-80作為分散劑，使柴油煙炱均勻分散在基礎油中，由于質(zhì)量分數(shù)0.01%柴油煙炱分散液含量太低不易觀察，因此制備質(zhì)量分數(shù)0.05%的分散液進行對比研究。

圖4為Soot A、Soot B、Soot C 3種柴油煙炱在PAO4基礎油中的分散情況。高黑度的炭黑更容易分散，在分散液中顏色更黑[15]。由圖4可知，對比剛配制好的溶液，添加分散劑的②、④、⑥瓶分散液顏色更黑，說明添加分散劑后煙炱分散性更好。整體看來②、③瓶分散液顏色最黑，說明②、③瓶的分散效果最好。48 h以后，②瓶分散情況良好，其它煙炱分散液均出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，并產(chǎn)生沉淀(圖4中虛線方框區(qū)域)，但③瓶團聚現(xiàn)象不明顯，添加分散劑的分散液團聚現(xiàn)象相對輕微。120 h后，除②瓶外，其它煙炱分散液沉淀顯著增加，③瓶團聚現(xiàn)象更加明顯，④、⑤、⑥、⑦瓶分散液上清液基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。360 h后，②瓶分散液幾乎沒有變化，其它煙炱分散液達到穩(wěn)定。上述現(xiàn)象表明，分散劑Span-80對柴油煙炱起到了良好的分散效果，添加Span-80分散劑的②瓶分散液分散效果最好。

圖4　3個柴油煙炱樣品在PAO4基礎油中的分散情況Fig.4　Optical images of dispersion of three diesel soot samples in PAO4 base oil ① PAO4; ② PAO4+0.05%Soot A +1%Span-80; ③ PAO4+0.05%Soot A; ④ PAO4+0.05%Soot B+1%Span-80; ⑤ PAO4+0.05%Soot B; ⑥PAO4+0.05%Soot C+ 1%Span-80; ⑦ PAO4+0.05%Soot C

2.3煙炱作為潤滑油添加劑的摩擦學性能

圖5為PAO4和PAO4分別添加Soot A、Soot B、Soot C煙炱的4種潤滑油在不同溫度下的平均摩擦系數(shù)。從圖5可見，25℃時，添加煙炱后的3種潤滑油的平均摩擦系數(shù)區(qū)別不大，略低于PAO4基礎油?？赡苁菧囟容^低，分子活躍程度較弱，煙炱的減磨性能未得到有效發(fā)揮。100℃時，相比PAO4基礎油，添加煙炱的3種潤滑油摩擦系數(shù)下降明顯，減小量在70%左右。這可能是由于柴油煙炱在摩擦過程中吸附在平面磨痕和球冠表面，形成一層保護膜，改善了潤滑環(huán)境，降低了摩擦系數(shù)。175℃時，添加煙炱的潤滑油的摩擦系數(shù)減小量在50%左右，低于100℃時的減小量。摩擦系數(shù)減小量變小可能是由于高溫條件下潤滑油黏度下降，煙炱出現(xiàn)沉降，弱化了減磨作用的結(jié)果。整體看來，3種溫度下，采用PAO4基礎油潤滑時平均摩擦系數(shù)較高，添加煙炱后平均摩擦系數(shù)明顯降低；100、175℃時出現(xiàn)差別可能是由于3種柴油煙炱具有相似的減磨性能，在高溫時不同煙炱的性質(zhì)差異被放大所致。

圖6、圖7分別為球試樣和平面試樣磨痕的顯微鏡照片。由圖6、圖7可知，在PAO4基礎油潤滑下，球冠磨痕較大且顏色較淺，100℃、175℃時，球冠有明顯的金屬光澤。相比PAO4，添加柴油煙炱的PAO4潤滑下，球冠磨痕面積和平面磨痕寬度均明顯減小，且添加Soot A的效果最為明顯。添加柴油煙炱后的球冠和平面磨痕表面存在“結(jié)塊”(見圖6 和圖7虛線區(qū)域)，添加Soot A的“結(jié)塊”量最大，這些“結(jié)塊”可能是磨屑和煙炱的混合物，起到隔開鋼球和平面試樣的作用，同時“結(jié)塊”的產(chǎn)生和脫落可能還是引起摩擦系數(shù)出現(xiàn)劇烈波動的原因。

圖5　4種潤滑油在不同溫度下的平均摩擦系數(shù)Fig.5　The average friction coefficient of four lubricating oils at different temperatures

圖6　4種潤滑油潤滑下球試樣磨痕的顯微鏡(OM)照片F(xiàn)ig.6　OM photos of worn scars of balls for four lubricating oils (a) PAO4; (b) PAO4+0.01%Soot A; (c) PAO4+0.01%Soot B; (d) PAO4+0.01%Soot C Temperature/℃: (1) 25; (2) 100; (3) 175

圖7　4種潤滑油潤滑下平面試樣磨痕的顯微鏡(OM)照片F(xiàn)ig.7　OM photos of worn scars of plates for four lubricating oils (a) PAO4; (b) PAO4+0.01%Soot A; (c) PAO4+0.01%Soot B; (d) PAO4+0.01%Soot C Temperature/℃: (1) 25; (2) 100; (3) 175

圖8為不同溫度下4種潤滑油潤滑下平面試樣的最大磨痕寬度和深度。由圖8可知，25℃時，4種潤滑油潤滑下平面試樣的磨痕寬度和深度相近；相比PAO4，100℃時，添加煙炱的PAO4潤滑下的磨痕寬度和深度明顯變窄變淺；175℃時，磨痕寬度和深度減小更為明顯。100℃時，PAO4、 PAO4+0.01%Soot A、 PAO4+0.01%Soot B和PAO4+0.01%Soot C的磨痕最大寬度分別為1185、699、780、835 μm，磨痕最大深度分別為27、18.7、24.3、23.3 μm；175℃時，這4個樣品的磨痕最大寬度依次為1310、777、849、838 μm，磨痕最大深度依次為43、13、18.5、20.5 μm。可以看出，添加Soot A后的效果最好。

圖8　不同溫度4個潤滑油樣品潤滑下的平面試樣的 最大磨痕寬度和深度Fig.8　Maximum width and depth of worn scars of plates for four lubricating oils tested at different temperatures (a) Max width; (b) Max depth

圖9為不同溫度4種潤滑油潤滑下平面試樣的磨損率。從圖9可見，25℃時，4種潤滑油潤滑下平面試樣的磨損率相差不大，PAO4基礎油的磨損率略高；100℃和175℃時，添加煙炱后潤滑油樣品的磨損率降低明顯。相比PAO4，100℃時，PAO4+0.01%Soot A、 PAO4+0.01%Soot B、PAO4+0.01%Soot C的磨損率分別降低了76%、65.3%、62%；175℃，相應地分別降低了83.4%、74.8%、73.4%。可見，添加Soot A的效果最好。

圖9　不同溫度4種潤滑油潤滑下平面試樣的磨損率Fig.9　Wear rate of plates for four lubricating oils tested at different temperatures

2.4煙炱作為潤滑油添加劑的磨損機理分析

100℃ 4種潤滑油樣品潤滑下的球和平面試樣磨痕的SEM照片示于圖10。從圖10可見， PAO4潤滑下的球試樣出現(xiàn)少許剝落和輕微劃傷，其余添加煙炱的潤滑油樣潤滑下的球試樣僅有輕微的劃傷，且表面存在大量煙炱和磨屑的堆積物，磨損輕微，磨損量甚至可以忽略。PAO4潤滑下的平面試樣出現(xiàn)大面積的剝落(虛線區(qū)域)，磨痕表面比較粗糙，磨損嚴重；PAO4+0.1%Soot A潤滑下的平面試樣表面整體比較平整，僅有剝落裂紋(虛線區(qū)域)和犁溝現(xiàn)象，磨損輕微；PAO4+0.1%SootB潤滑下的平面試樣的表面虛線區(qū)域開始出現(xiàn)剝落，有一條較深的犁溝，磨損較為嚴重；PAO4+0.1%Soot C潤滑下的平面試樣磨痕中部形成了一條“剝落帶”(虛線區(qū)域)?？傮w而言，相比PAO4，添加煙炱后，相同潤滑條件下的磨損相對輕微，且添加Soot A后的效果最好，添加Soot B次之。

圖10　4種潤滑油潤滑下球和平面試樣磨痕的SEM照片F(xiàn)ig.10　SEM images of worn scars of balls and plates for four lubricating oilsT=100℃ (a),(b) PAO4; (c),(d) PAO4+0.01%Soot A; (e),(f) PAO4+0.01%Soot B; (g),(h) PAO4+0.01%Soot C

100℃時4種潤滑油潤滑下平面試樣磨痕的EDX譜以及球和平面試樣磨痕的Raman光譜分別示于圖11、圖12。從圖11可見，在PAO4基礎油潤滑條件下，磨痕表面氧含量較高，而添加煙炱后的磨痕氧含量相對較低，說明添加煙炱可以在一定程度上阻止界面發(fā)生摩擦氧化作用。相比PAO4基礎油，添加煙炱后的磨損區(qū)域的碳元素含量顯著升高。由圖12可知，平面和球磨痕表面均檢測出 D峰和G峰，結(jié)合EDX能譜結(jié)果可以判斷，在摩擦過程中柴油煙炱吸附在磨痕表面，形成保護膜，改善了界面接觸環(huán)境，起到降低磨損的作用。添加煙炱的PAO4潤滑下試球磨痕的G峰明顯變尖變窄，說明石墨鍵的貢獻增大。添加Soot B的PAO4潤滑下平面磨痕的D峰顯著增強，說明磨痕表面摻雜量增多，晶格發(fā)生畸變，改變了偶極矩，導致極化率增大，使得D峰增強。同時，平面和球磨痕在661 cm-1出現(xiàn)了Fe3O4的明顯特征峰，298 cm-1和 405 cm-1處出現(xiàn)了α-Fe2O3的特征峰[16]，可以說明在摩擦過程中存在氧化作用。

圖11　4種潤滑油潤滑下平面試樣磨痕的EDX譜Fig.11　EDX profiles of worn scars of plates for four lubricating oilsT=100℃ (1) PAO4； (2) PAO4+0.01%Soot A； (3) PAO4+0.01%Soot B； (4) PAO4+0.01%Soot C

由此可知，在基礎油中添加質(zhì)量分數(shù)為0.01%的柴油煙炱具有良好的減摩抗磨效果，其中添加Soot A的潤滑油減摩效果最明顯。3種柴油煙炱均具有納米結(jié)構(gòu)，形狀近似球形(見圖2)。在往復摩擦過程中，煙炱納米粒子起到滾珠作用，通過滑動、滾動或者滑動和滾動的復合運動的形式起到減摩抗磨作用。煙炱吸附在摩擦表面形成一層保護膜(見圖10)，并與磨屑一起堆積在接觸表面，改變了摩擦接觸環(huán)境，從而起到減摩作用。此外，柴油煙炱在摩擦過程中一部分可能被剪切力剝離，產(chǎn)生分離的石墨片[17]，圖12的Raman光譜證明了這一點。同時，在摩擦過程中產(chǎn)生了磁鐵礦，石墨和磁鐵礦可以形成復合保護膜起到減小磨損的作用[18-19]?？偠灾裼蜔熿谱鳛闈櫥吞砑觿┢鸬綔p摩抗磨作用是多種機理共同作用的結(jié)果，煙炱納米顆粒形狀、大小和含量，以及分散穩(wěn)定性都是影響潤滑性能的重要因素。

3　結(jié)　論

(1)3種不同來源的柴油煙炱Soot A、Soot B、Soot C(分別來自裝載機、水泥罐車、推土機)中，Soot A粒徑分布均勻且較小，Span-80分散劑可以使柴油煙炱均勻穩(wěn)定地分散在PAO4基礎油中，抑制煙炱的團聚產(chǎn)生，Soot A分散效果最好。

(2)添加質(zhì)量分數(shù)0.01%柴油煙炱后抗磨減摩效果明顯，100、175℃時改善效果較為明顯，摩擦系數(shù)分別降低了70%和50%左右，磨損率分別降低了65%和80%左右；Soot A、Soot B、Soot C 3種煙炱的減磨效果依次降低。

(3)EDX能譜和Raman光譜表明，添加質(zhì)量分數(shù)0.01%煙炱的潤滑油潤滑下的試樣磨痕表面有一層吸附膜，起到保護基材的作用。

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收稿日期：2015-06-15

基金項目：國家自然科學基金項目(51375407)資助

文章編號：1001-8719(2016)04-0808-08

中圖分類號：TH117.3

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2016.04.022

Characterization of Diesel Soot and Tribological Properties as Lubricant Additive

GUO Mengfei1,2, CAI Zhenbing1, ZHANG Zuchuan1, ZHU Minhao1

(1.TribologyResearchInstitute,KeyLaboratoryofAdvancedTechnologiesofMaterials(MinistryofEducation),SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China; 2.No.78187ArmyofPLA,Pengzhou611930,China)

Abstract：Diesel soot is usually the product of the imperfect combustion of diesel, which has complex composition and an important impact on performance of lubricants. The physical and chemical properties of three diesel soot samples were characterized by TEM, XRD, FT-IR, Raman analytical techniques, and their tribological properties in PAO4 base oil were studied under different temperatures on UTM-2 tribometer. The results showed that these diesel soot samples had similar particle size. The tribological properties was improved after adding mass fraction of 0.01% diesel soot in PAO4 base oil, and the effect was more obvious at 100℃ and 175℃. There were slight differences between their anti-wear properties.

Key words：diesel soot; additives; lubricating oil; friction and wear

第一作者： 咼盟飛，男，碩士，從事摩擦學設計研究

通訊聯(lián)系人： 蔡振兵，男，研究員，博士，從事摩擦學、材料潤滑行為研究；E-mail：czb-jiaoda@126.com