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氟化镧属六方晶系,其硬度低,熔点高,并且具有高热稳定性和化学稳定性的特点,是极具潜力的摩擦润滑材料。本文选择乙醇一水体系,以二辛基二硫代磷酸双(β-)羟乙基十八胺盐(简称DOPA)为表面修饰剂制备表面修饰氟化镧纳米粒子,以500SN基础油为油相,用相转移法制备了含纳米氟化镧液体润滑油添加剂。考察了纳米粒子的形貌和纳米氟化镧在500SN基础油中的分散稳定性;通过四球机试验和磨斑表面形貌及元素的分析,研究了其摩擦学性能和摩擦机理;研究了含纳米氟化镧液体添加剂与传统润滑油添加剂的协同效应;为了降低添加剂的制备成本,研究了钙掺杂体纳米氟化镧的制备和摩擦学性能。
制备的氟化镧纳米粒子的平均粒径分布在5nm-10nm之间。通过超声波辅助作用,制备了氟化镧纳米棒,直径在4nm-7nm之间,长度为20nm-30nm。纳米氟化镧形貌对摩擦学性能的影响并不显著。氟化镧纳米粒子的抗磨效果十分显著,对于油膜强度的贡献并非很大;含纳米氟化镧液体添加剂比干粉添加剂有更高的摩擦学性能,主要来源于其所含纳米粒子更高的分散稳定性、热稳定性及有机硫磷表面修饰剂的协同效应。Span-80、T202、T306、T307和含纳米氟化镧液体添加剂在摩擦学性能上具有协同效应;但同T32l在抗磨上有明显的对抗效应。以氯化钙和氯化镧为原料,当La/Ca=1:2(mol/mol)时,能制备得到钙掺杂体氟化镧纳米粒子;钙掺杂纳米氟化镧液体添加剂在500SN基础油中摩擦学性能同含纳米氟化镧液体添加剂相当,但制备成本大为降低。