Bi和Bi/Cu奈米顆粒添加於SAE-30潤滑油之磨潤特性

Bi and Bi/Cu Nanoparticles on Tribological Properties of Lubricating Oil SAE-30

涂惠珊(Hui-Shan Tu)

指導教授 ： 張合

國立臺北科技大學/機電學院/製造科技研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2014.00262

摘要

本論文目的為添加Bi和Bi/Cu奈米顆粒於SAE- 30潤滑油中以改善潤滑油的潤滑性能。這項研究使用與ASTM G99標準相符之磨潤(Pin-on-Disk)試驗機之測試條件下進行。研究重點為添加不同濃度之Bi和Bi/Cu奈米潤滑油，並且分析了Bi和Bi/Cu為潤滑油添加劑之磨潤特性，然後加入三個潤滑區域之斯特里貝克曲線(Stribeck Curve)。此外，試驗後對樣品磨耗表面進行觀測包括表面元素分析和磨耗表面形貌，並對摩擦係數、磨疤直徑、表面粗糙度和黏度與SAE-30潤滑油進行差異分析。實驗結果證明，添加Bi和Bi/Cu奈米顆粒為潤滑油添加劑，可以提高耐磨耗性和降低摩擦係數。Bi奈米顆粒在濃度0.1 wt%時，摩擦係數與磨疤直徑與潤滑油相比分別降低68.9 %和38.6 %。混合奈米顆粒添加濃度以0.02 wt%Bi+0.08 wt%Cu與潤滑油相比磨擦係數與磨疤直徑分別降低71 %和50.95 %。此外，在施加載荷之實驗結果顯示，Bi奈米顆粒添加於潤滑油可以有效提升潤滑油耐磨耗性能。經由SEM照片證明，Bi和Bi/Cu奈米顆粒會在磨損表面上產生填補與沉積作用。

關鍵字

Bi/Cu奈米顆粒 ； 磨潤特性 ； 奈米潤滑油 ； 摩擦係數

並列摘要

This study aimed to improve the lubrication performance of lubricating oil by adding Bi and Bi/Cu nanoparticles into mineral oil SAE-30. This study carried out tribological test using a pin-on-disk tester that meets ASTM G99 standards. Focusing on Bi and Bi/Cu nanolubricants at different concentrations, this study analyzed the tribological features of the nanolubricants with additive of Bi and Bi/Cu nanoparticles, and then acquired Stribeck curves of three lubrication regions. Besides, this study tested the worn surface of sample, including appraisal of its ingredients and appearance of worn surface. The differences of fiction coefficient, wear scar diameter, morphology of worn surface and viscosity was analyzed. Experimental results show that adding Bi or Bi/Cu nanoparticles into lubricating oil can enhance wear resistance and reduce friction coefficient. Under the condition of Bi nanoparticles at concentration 0.1 wt%, the friction coefficient and wear scar diameter can be reduced by 68.9 % and 38.6 % respectively comparing to pure lubricating oil. In addition, under the condition of Bi/Cu nanoparticles at concentration 0.2 wt%Bi+0.08 wt%Cu, the friction coefficient and wear scar diameter can be reduced by 71 % and 50.95 % respectively comparing to pure lubricating oil. Furthermore, after load is applied, experimental results show that the lubricant added with Bi nanoparticles can effectively enhance the oil’s ability in wear resistance. Besides, through SEM photographs, it is proved that Bi and Cu nanoparticles produce filling and sedimentary effects on the worn surface.

並列關鍵字

Bi ； Cu ； Nanoparticles ； Tribological properties ； Nanolubricants ； Friction coefficient

參考文獻

[55]郭佳斌，以田口實驗設計製備Cu-BTA奈米複合顆粒為潤滑添加劑之磨潤特性研究，碩士論文，臺北科技大學車輛工程系所，臺北，2012。

[19]彭德興、張仕彥、張永鵬、康淵，「石蠟基礎油添加鋁奈米粉體之分散及磨潤特性研究」，先進工程學刊，第七卷，第一期，2012，第45-50頁。

[20]彭德興、游欽宏、石世雄、徐福君、張永鵬、康淵，「奈米SiO2 粉體作為極壓添加劑磨潤特性研究」，先進工程學刊，第四卷，第二期，2009，第141-146頁。

[56]羅晉德，Sn和Cu奈米顆粒做為添加劑加入鋰基潤滑油脂的降摩擦和抗磨損性質，碩士論文，臺北科技大學製造科技研究所，臺北，2013。

[49]李忠諺，奈米潤滑液之磨潤特性研究，碩士論文，國立臺北科技大學製造科技研究所，臺北，2009。