十二烷氧基改性硼酸铈的合成及摩擦化学特性(8)
关于硼对摩擦副表面的在线改性强化,陈波水等[28]提出了渗硼的观点。通过扫描电镜（SEM）观察含硼酸钠和硼酸钙的润滑油的摩擦表面，发现有一层坚实而连续的表面膜生成，用XPS分析发现，覆盖在金属表面（钢铁摩擦副）上的已不是硼酸钠和硼酸钙，也不是硼酸和硼的氧化物，而是在摩擦表面形成了硼的间隙化合物FexBy。这种间隙化合物能溶解硼元素，形成以间隙化合物为溶剂的固溶体，最后在摩擦表面形成一复杂的覆盖层（B/FexBy/Fe2B3），从而减小了剪切应力，提高了承载能力[26]。这种渗硼作用，从实质上来看，也是一种化学反应。所以，严格来讲，在极压状态下，硼酸盐与摩擦副表面发生了化学反应，生成了金属硼化物。
乔玉林等[29]研究了表面经含-C-N和-N-N结构的化合物修饰的硼酸盐润滑油添加剂在钢球表面形成的表面膜的元素组成和化学状态,考察了化学反应膜的结构和化学作用机制。发现，B元素在摩擦化学反应膜中的化学状态非常复杂，其化学状态以及含量与试验条件有关。由于表面修饰剂与硼酸盐之间存在物理吸附作用。摩擦过程中在摩擦剪切作用下，表面修饰剂发生脱附，并参与了摩擦反应。在边界润滑条件下，添加剂与磨损表面反应，除受热活化以外，还受机械活化和接触催化活化，且后者所需要的活化能仅为一般热化学反应时的0.01～0.10。可见，在给定速度下，在低负荷时，磨损表面温度低， 机械活化能亦低，因而添加剂与磨损表面的反应速度低，甚至不发生反应；随着负荷升高，运转时磨损表面温度升高，机械活化能亦升高，摩擦化学反应所需能量降低，从而促使添加剂与磨损表面发生反应并使反应速度加快。在所用添加剂中。由于B-O键的键长不同，B-O键断裂所需的能量不同。在低负荷下，磨损表面温度低，接触应力小，B-O键不发生断裂，仅仅吸附于磨损表面，而添加剂中脱附的含氮化合物在较低负荷下，可发生N-N键断裂而与磨损表面反应，生成FeN化合物，从而形成极薄的反应膜。随着试验负荷的增加，磨损表面温度升高，接触应力增大，键长较长的B-O键首先发生断裂，并与N-N键断裂产生的活性氮原子反应，生成O-B-N类化合物；随着试验负荷的不断提高，键长较短的B-O键开始发生断裂，裂解出的活性原子B与原子N反应，生成BN、FeB和Fe-B-O等化合物。磨损表面摩擦化学反应膜中元素的化学状态及其含量在给定速度下与试验负荷有关，且随反应膜的深度方向而变化Fe与B、N及O形成的无机化合物的含量沿深度方向逐渐增加，而有机化合物的含量则逐渐降低。乔玉林等[29]发现，在含表面修饰的硼酸盐润滑油添加剂的油润滑条件下，摩擦表面经摩擦化学反应形成了由BN、氧化铁、硼酸盐和含氮化合物等组成的混合反应膜。摩擦化学产物BN是一种高效固体润滑剂。
李芬芳等[30]以硼砂、硝酸镧、十二醇等为原料合成了十二烷氧基硼酸镧（LaDOB）用四球机和环-块摩擦试验机评价了其抗磨减摩性能。结果表明，LaDOB使HVI500基础油的抗磨性能得到明显改善，400N负荷下长磨60min， 磨斑直径从基础油的1.76mm降为含添加剂时的0.65mm；润滑油的承载能力明显提高，最大无卡咬负荷（pB）从基础油的558N增加到含3%添加剂时的834N，同时摩擦因数明显降低。X-射线光电子能谱分析表明，添加剂在摩擦过程中发生了降解摩擦化学反应，生成的产物La2O3和B2O3沉积在摩擦副表面,形成抗磨减摩膜。La2O3和B2O3具有良好的润滑性能，改善了摩擦副的摩擦磨损性能。B2O3的熔点为450℃，当接触处的温度高于450℃时，B2O3很快熔化其粘度随温度升高迅速下降能在金属表面形成保护膜从而有效地降低摩擦和磨损。添加剂分子与摩擦过程中试件产生的新鲜金属表面相互作用，可生成吸附膜或反应膜。
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