離子液體作為常規(guī)潤滑劑目前工業(yè)潤滑劑多具有專屬性，不同的摩擦界面要用不同的潤滑劑，即使同一界面也因負荷、使用條件、用途不同而需使用不同的潤滑劑。而且隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)了許多特殊條件的潤滑需求，因而尋找和研制通用的理想型潤滑劑具有重要的意義和應用價值。劉維民等<9?13>首先發(fā)現(xiàn)離子液體是一類性能優(yōu)異的多用途潤滑劑，并研究了12己基232甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（）和12己基232乙基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（）的潤滑效果。他們考察了兩種離子液體作為潤滑劑在鋼/鋼、鋼/鋁、鋼/銅、鋼/單晶硅、鋼/二氧化硅、鋼/陶瓷、陶瓷/二氧化硅及陶瓷/陶瓷等摩擦副的摩擦學特性，并與X21P和PFPE進行了對比。在鋼/鋼摩擦副上離子液體的承載最大負荷可達到1000N，而X21P和PFPE在400N和500N時就會發(fā)生卡咬，并且由于離子液體對空氣和水穩(wěn)定，少量水溶入離子液體（<5%）可以改善抗磨能力。兩種離子液體的摩擦系數(shù)均低于X21P和PFPE的，且的摩擦系數(shù)在8種摩擦副中均最低，證明離子液體可作通用型潤滑劑使用。

　　其后他們又考察了陰離子種類對離子液體摩擦學特性的影響。在室溫條件下，鋼/鋼摩擦副上3種陽離子相似的烷基咪唑離子液體減摩性能順序為：->->-（雙（三氟甲基磺酰）胺鹽）；抗磨性能順序為：->->-。在試驗中發(fā)現(xiàn)-類離子液體能適用于金屬/金屬、陶瓷/陶瓷等多種摩擦副，摩擦系數(shù)極低，可作為通用型潤滑劑使用。

　　為什么離子液體表現(xiàn)出如此優(yōu)異的摩擦學特性呢葉承峰等<14>認為離子液體本身帶有負電荷，在摩擦過程中很容易與摩擦副的正電荷點結合，形成穩(wěn)定的過渡態(tài)，而且這種過渡態(tài)的構型非常有序，能形成有一定厚度的不易被切斷的邊界潤滑膜；從極性來說，離子液體具有兩重性，遇極性物質(zhì)表現(xiàn)極性，遇非極性物質(zhì)表現(xiàn)非極性，因此可與各種表面作用形成保護膜，從而可承載高負荷，降低摩擦系數(shù)和磨損率。

　　針對烷基咪唑類離子液體在摩擦副上的摩擦腐蝕問題，研究人員合成了一些新的離子液體。劉維民等<15?22>為了解決烷基咪唑類離子液體在較高載荷下作為鋼/鋁摩擦副潤滑劑時對鋁基體的腐蝕磨損問題，設計合成了一系列含磷酸酯官能團的離子液體。含磷酸酯的離子液體因可與鋁形成五元或六元配合物，導致二者的結合能力更強，從而在基底上形成致密的化學吸附層，減緩了對鋁的腐蝕，提高了潤滑性能。劉旭慶等<23>把苯并三唑加入離子液體中，解決了離子液體對鋼/銅錫合金摩擦副的腐蝕性這一難題。而后又研究了季鹽離子液體對鋼/鋁和鋼/鋼摩擦體系的摩擦學特性<24，25>，發(fā)現(xiàn)此類離子液體的抗磨性能和承載能力均優(yōu)于普通的烷基咪唑類離子液體。馮大鵬等<26>合成了12乙基232辛基咪唑二乙基磷酸鹽離子液體（），表征了其結構和黏度、傾點等性質(zhì)，在四球試驗機和SRV摩擦磨損試驗機上評價了其作為鋼/鋼體系潤滑劑的潤滑作用。鋼塊磨損表面形貌及化學狀態(tài)的掃描電子顯微鏡（SEM）和光電子能譜（XPS）分析表明：與聚α烯烴（PAO）類潤滑油相比，所合成的離子液體表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩抗磨效果，并且腐蝕性極低。他們認為低負荷時離子液體靠物理吸附膜實現(xiàn)潤滑作用，高負荷時則發(fā)生復雜的摩擦化學反應，形成具有高承載能力和抗磨性能的含F(xiàn)e2O3和有機金屬復合物的邊界潤滑膜，能有效地提高承載能力和抗磨性能。Yao等<27>合成了一類2位被單陽離子和雙陽離子取代的咪唑類離子液體，并在250℃評價了其摩擦學特性。結果表明，由于2位被惰性基團取代，使離子液體的化學和熱穩(wěn)定性增加。SEM和XPS分析表明在250℃時摩擦界面形成氟化亞鐵、氮化物以及硫化物等的保護膜，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫潤滑性能。

　　夏延秋等<28>主要研究了基體處理對離子液體潤滑性能的影響。他們對1Cr18Ni9Ti不銹鋼球用等離子體進行氮化，在12丙基232辛基咪唑六氟磷酸鹽離子液體（）和PAO潤滑下，用OptimolSRV型磨損試驗機研究了氮化和未氮化情況下不銹鋼球相對于SAE52000鋼潤滑時的摩擦磨損情況。從磨損表面形態(tài)以及主要元素化學態(tài)分析發(fā)現(xiàn)氮化的不銹鋼球抗磨能力明顯提高，但減摩作用不顯著。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的部分原因可能是氮化后形成了FexN，使不銹鋼表面的相組成和硬度發(fā)生變化，在潤滑界面滑動時發(fā)生摩擦化學反應，得到的表面保護膜和吸附的潤滑膜一起作用使抗磨能力提高。其后該研究小組采用電沉積法在銅基質(zhì)上分別沉積了Ni和Ni2Si3N4納米粒子兩種涂層，在AISI1045鋼基質(zhì)上分別沉積了納米鎳鍍層和粗晶粒鎳鍍層，在球2盤磨損試驗機上考察了離子液體、PFPE和液體石蠟（MO）作為潤滑劑的潤滑效果，得出如下結論：電沉積的鎳涂層由于含有Si3N4納米粒子而導致銅基質(zhì)的硬度從1116GPa增至4175GPa，而鋼基質(zhì)上納米鎳鍍層的硬度也遠高于粗晶粒鎳鍍層（6115GPa>2126GPa）。在相同條件下，12乙基232己基咪唑六氟磷酸鹽離子液體（）的體積磨損量約為MO的1/30，其摩擦系數(shù)只有01033，磨損表面形成氟化物和磷化物膜，從而降低了摩擦系數(shù)和體積磨損量。使用PFPE作為潤滑劑時，在兩種鍍層上其潤滑性能均差于離子液體<29，30>。Zhang等<31>合成了1，32二乙基咪唑磷酸二乙酯鹽（）、12乙基232丁基咪唑磷酸二乙酯鹽（）和12乙基232辛基咪唑磷酸二乙酯鹽（）3種新的離子液體并用SRV考察了它們在鋼/鋼摩擦副上的摩擦學特性。

　　實驗發(fā)現(xiàn)，磷酸二乙酯鹽類離子液體在100℃時有著很好的潤滑性能且基本無腐蝕。在摩擦過程中該類離子液體會形成一層FePO42烷基咪唑保護膜而起到明顯的減摩抗磨作用，烷基鏈越長作用越明顯。

作者：佚名　　來源：中國潤滑油網(wǎng)