中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

离子液体的特性使其成为一种性能优异的润滑剂，但是离子液体在摩擦学应用研究过程中存在局限性，如氧化性、腐蚀性等问题。因此，本论文研究了常规离子液体的腐蚀性和摩擦性能的关系，并且合成了不含氟元素的氮磷离子液体，考察了其摩擦学性能与腐蚀性能之间的相互影响关系，分析探索了其润滑作用机理，获得了以下主要研究成果：

1. 研究了几类常规离子液体(1-甲基-3-辛基咪唑溴盐、1-甲基-3-辛基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐、1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸盐)对不同金属(轴承钢、铜锡合金、铝合金)的腐蚀性能，并考察它们分别作为钢/钢、钢/铜锡合金、钢/铝合金摩擦副润滑剂的摩擦学性能，通过表面表征对摩擦机理进行了研究。结果表明，离子液体的黏度和化学结构对其摩擦学性能有显著影响，对于含相同阳离子(烷基链长相同)的这三类离子液体来说，它们对不同金属的腐蚀性强弱与它们作为润滑剂摩擦试验下的磨损体积大小顺序一致。

2. 合成了含氮的膦酸酯离子液体，1-甲基-3-丁基咪唑O-丁基膦酸酯(BMIM-BP)，1-丁基吡啶O-丁基膦酸酯(BPy-BP)以及N,N-二丁胺O-丁基膦酸酯(TBA-BP)，并将其作为钢/铝合金、钢/铜锡合金的润滑剂，考察了其摩擦学性能与润滑机理。膦酸酯类离子液体作为钢/铝合金润滑剂，表现出优异的摩擦学性能，但是，BMIM-BP的磨损体积较液体石蜡的高。采用对比试验和表面表征研究了润滑机理，结果表明，膦酸酯离子液体的摩擦学性能与吸附膜的形成、摩擦化学反应以及腐蚀性能有关。膦酸酯类离子液体作为钢/铜锡合金润滑剂，在常温及高温下均表现出优于全氟聚醚及1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体的摩擦学性能。对比试验及表面分析结果显示离子液体分子极性的存在使其形成有效的吸附润滑膜，并且膦酸酯类离子液体与金属基底发生了摩擦化学反应，形成了摩擦化学反应膜，从而使该离子液体表现出优异的摩擦学性能。