磷鎢(鉬)酸銨超細顆粒的制備及其水基摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、本論文開展了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修飾的磷鎢酸銨超細顆粒、PVP修飾的磷鉬酸銨超細顆粒和磷鉬酸三乙醇銨鹽的制備及其水基摩擦學(xué)性能研究。分別采用X射線粉末衍射儀(XRD)、熱重分析儀(TG)、傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)及掃描電子顯微鏡(SEM)等多種表征手段對制得樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征;并將PVP修飾的磷鎢酸銨超細顆粒、PVP修飾的磷鉬酸銨超細顆粒和磷鉬酸三乙醇銨鹽分散到水體系中,在四球摩擦磨損試驗機上考察了它們的水基摩擦學(xué)

2、性能;采用X射線光電子能譜儀(XPS)分析了鋼球磨斑表面的元素,推測了其可能的摩擦學(xué)機理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.PVP修飾的磷鎢酸銨超細顆粒的制備及其水基摩擦學(xué)性能研究。
　　本章采用均勻沉淀法,利用磷鎢酸與尿素反應(yīng)制備了PVP修飾的磷鎢酸銨超細顆粒。采用XRD、FT-IR對樣品的結(jié)構(gòu)進行了表征,結(jié)果表明:所制備的樣品為Keggin結(jié)構(gòu)的磷鎢酸銨;采用激光粒度儀考察了PVP修飾劑的用量及磷鎢酸的濃度等條件對磷鎢酸

3、銨的粒徑大小的影響,確定了最佳的反應(yīng)條件;對最佳條件下制得的樣品采用SEM、TG進行了形貌和結(jié)構(gòu)分析,結(jié)果表明:經(jīng)過PVP修飾之后,樣品的形貌變?yōu)榍蛐?顆粒的尺度在200nm左右,并且樣品中含有大約0.79％的PVP;采用四球摩擦磨損試驗機對磷鎢酸銨超細顆粒進行了摩擦學(xué)性能測試,結(jié)果表明:PVP修飾的磷鎢酸銨超細顆粒作為一種新型的水基潤滑添加劑,具有良好的減摩抗磨效果,在50N載荷下,相比純水,可以使摩擦系數(shù)降低55%,使抗磨性能提高5

4、2%,并且使水的承載能力由不到100N提高至300N;采用XPS分析了鋼球磨斑表面的元素,推測了其可能的摩擦學(xué)機理,結(jié)果表明:在鋼球表面可能形成了由氧化鐵、氧化鎢、氮化鐵、氮化鎢為主要組分的邊界潤滑膜,因此表現(xiàn)出良好的減摩抗磨性能。
　　2.磷鉬酸銨超細顆粒的制備及其水基摩擦學(xué)性能研究。
　　本章采用沉淀法,利用磷鉬酸與氯化銨反應(yīng)合成了磷鉬酸銨超細顆粒,并對其水基摩擦學(xué)性能進行了研究。采用XRD、熱重分析儀TG、傅立葉變換紅

5、外光譜儀FT-IR對樣品的結(jié)構(gòu)進行了表征,結(jié)果表明:所制備的樣品為 Keggin結(jié)構(gòu)的磷鉬酸銨,并且在樣品中PVP的含量約為4.98%;采用SEM對樣品的形貌進行了觀察,結(jié)果表明:經(jīng)過PVP修飾之后,樣品的形貌變?yōu)榍蛐?并且顆粒的尺度在500nm左右;采用四球摩擦磨損試驗機考察了它的水基摩擦學(xué)性能,結(jié)果表明:PVP修飾的磷鉬酸銨超細顆粒作為一種新型的水基潤滑添加劑,具有良好的減摩抗磨效果,在50N載荷下,相比純水,可以使摩擦系數(shù)降低68

6、%,使抗磨性能提高43%,并且使水的承載能力由不到100N提高至300N;采用XPS分析了鋼球磨斑表面的元素,推測了其可能的摩擦學(xué)機理,結(jié)果表明:在鋼球表面可能形成了由氧化鐵、氧化鉬、氮化鐵、氮化鉬為主要組分的邊界潤滑膜,因此表現(xiàn)出良好的減摩抗磨性能。
　　3.磷鉬酸三乙醇銨鹽的制備及其水基摩擦性能研究。
　　本章在水中利用磷鉬酸與三乙醇胺反應(yīng)制備了磷鉬酸三乙醇銨鹽,并對其水基摩擦學(xué)性能進行了研究。采用XRD、TG、FT-I

7、R對樣品的結(jié)構(gòu)進行了表征,結(jié)果表明:實驗有新物質(zhì)生成,而且TG與FT-IR分析說明生成的雜多化合物很可能為磷鉬酸三乙醇銨鹽;采用SEM對樣品的形貌進行了表征,結(jié)果表明:樣品的形貌為不規(guī)則的片狀結(jié)構(gòu);采用四球摩擦磨損試驗機考察了它的水基摩擦學(xué)性能,結(jié)果表明:磷鉬酸銨三乙醇銨鹽作為一種新型的水基潤滑添加劑,具有良好的減摩效果,在50N載荷下,使水的摩擦系數(shù)降低了76.6%,但是該物質(zhì)的抗磨效果不佳;根據(jù)磷鉬酸三乙醇銨鹽與磷鎢(鉬)酸銨超細顆