含鉬抗磨添加劑的性能研究論文

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含鉬抗磨添加劑的性能研究論文

　　含鉬抗磨添加劑的性能研究論文【1】

含鉬抗磨添加劑的性能研究論文

　　摘要：以五硫化二磷、烷基醇和三氧化鉬為原料在一定的條件下反應合成了一種極壓抗磨添加劑(簡稱M)――二烷基二硫代磷酸鉬，將其按不同比例加入到國產L-AN100全損耗系統用油、韓國雙龍HVI150基礎油、CC40柴油機油、國產GL-5重負荷車輛齒輪油中做性能對比試驗。

　　試驗結果表明：加入該添加劑后，潤滑油的承載能力和摩擦學性能得到了較大的改善，對金屬無腐蝕性。

　　尤其在國產GL-5重負荷車輛齒輪油中加入少量的M可顯著改善其高載荷下的極壓抗磨性，其性能可達到國外同類產品水平。

　　關鍵詞：含鉬化合物;極壓抗磨添加劑;磨損

　　0 前言

　　使用潤滑油的目的是為了減少機械設備的摩擦，防止燒結，減少磨損，以提高設備的運轉效率和降低動力消耗。

　　在邊界潤滑條件下，若金屬表面承受負荷較高，摩擦產生大量熱造成金屬表面磨損、擦傷，甚至燒結。

　　極壓抗磨劑可以改善邊界潤滑，其主要作用是在摩擦表面生成沉積膜、反映層或滲透層，從而形成極壓固體潤滑膜，以減緩摩擦表面的摩擦和磨損。

　　油溶性鉬化合物在使用過程中可催化分解成新鮮的、超微細的二硫化鉬，從而可改進添加油溶性鉬化合物潤滑油的摩擦性能。

　　本文簡要介紹一種含鉬化合物添加劑(后文簡稱為M)的制備及性能研究情況。

　　將M添加到基礎油和幾種成品油中，通過大量的對比試驗，發現加入M后，隨添加劑量的不同，油品的極壓抗磨性能有較大的提高。

　　1 添加劑的合成

　　用P2S5與烷基醇反應制得二烷基二硫代磷酸，將其與鉬源化合物在一定的條件下反應若干小時，所得產物經分離、提純得藍綠色液體。

　　反應式如下，其中R為烷基基團。

　　2 試驗設備

　　磨損試驗是采用SQ―Ⅲ型四球摩擦磨損試驗機，轉速是1450 r/min。

　　鋼球材料為GCr15鋼(符合GB 308)，直徑為Ф12.7 mm。

　　按照《GB/T 3142潤滑劑承載能力測定法》(四球法)檢測。

　　3 性能評定

　　3.1 M加入L-AN100全損耗系統用油(簡稱N100油)中的性能評定

　　表1給出了N100油的潤滑性能及添加劑M按不同比例加入N100油中，PB值隨添加量的增加而變大，磨斑直徑隨添加量的增加而變小的試驗情況。

　　其中PB值為最大無卡咬負荷，代表油膜強度。

　　磨斑直徑D為3個底球磨斑直徑的算術平均值。

　　D294N30min表示加載294 N、長時磨損30 min后的磨斑直徑。

　　D392N�60min表示加載392 N、長時磨損60 min后的磨斑直徑。

　　D588N30min表示加載588 N、長時磨損30 min后的磨斑直徑。

　　從圖1可以看出，添加少量的M對N100油的極壓性能有很大的改善。

　　添加量為4%時的PB值(1177 N)比未添加M時的PB值(471 N)提高229%，充分顯示了M添加劑的極壓性能。

　　從圖2的三條曲線可以看出，添加少量的M對N100油的抗磨性能有很大的改善。

　　在相同載荷、相同時間的作用下，磨斑直徑隨添加劑濃度的增加(從0%到2%)有明顯的下降趨勢，且載荷越大，下降趨勢越顯著。

　　添加量從2%到5%，曲線趨于平緩。

　　由圖1和圖2的曲線變化可知，M在N100油中的最佳添加量為2%~3%。

　　3.2 M加入HVI150潤滑油基礎油中的性能評定

　　表2給出了HVI150(韓國雙龍)基礎油的潤滑性能以及將添加劑M按照不同比例加入HVI150潤滑油基礎油中，PB值隨添加量的增加而變大，磨斑直徑隨添加量的增加而變小的試驗情況。

　　從圖3可以看出，添加少量的M對HVI150油的極壓性能有很明顯的改善。

　　添加量為1.5%時的PB值(1079 N)比未添加M時的PB值(539 N)提高了一倍，再一次充分顯示了M添加劑的極壓性能。

　　從圖4的三條曲線可以看出，添加少量的M對HVI150油的抗磨性能有很大的改善。

　　在相同載荷、相同時間的作用下，磨斑直徑隨添加劑濃度的增加(從0%到1%)有明顯的下降趨勢。

　　在添加量較小的情況下(0.5%)磨斑直徑就有較大的變化，凸現了M添加劑的極壓抗磨性能。

　　添加量從1%到4%，曲線趨于平緩。

　　由圖3和圖4的曲線變化可知，在HVI150油中加入0.5%~1%的添加劑M就可以有效改善油品的極壓抗磨性。

　　3.3 M加入CC40柴油機油中的性能評定

　　表3給出了添加劑M按照1%比例加入CC40柴油機油中，油品性能的變化情況。

　　其中100 ℃運動粘度按照GB/T 265測定，PB值按照GB/T 3142測定，酸值按照GB/T 264測定，腐蝕性按照GB/T 5096測定。

　　從表3可以看出，添加1%M入CC40柴油機油中，100 ℃運動粘度有少量提高，PB值可增大150%。

　　雖然加入添加劑后油品的酸值有所上升，但從油品腐蝕性的測定結果可以得知，加入M添加劑并不會影響油品的腐蝕性。

　　3.4 M加入GL-5重負荷車輛齒輪油中的性能評定

　　表4給出了添加劑M按照1%比例加入GL-5重負荷車輛齒輪油中，其各項性能與GL-5重負荷車輛齒輪油和美孚GX90車用齒輪油的數據對比。

　　由表4可以看出，GL-5齒輪油在測定載荷為1255 N時發生干摩擦，添加入1%M添加劑后立即改變了其極壓抗磨性，且磨斑直徑與相同條件下測定美孚GX90車用齒輪油的磨斑直徑相當。

　　測定載荷為1491 N時，添加1%M的GL-5齒輪油其磨斑直徑小于相同條件下測定美孚GX90車用齒輪油的磨斑直徑。

　　由此證明了M添加劑優良的極壓抗磨性能。

　　4 結論

　　自制M是一種良好的極壓抗磨添加劑，添加少量的M可有效提高油品的極壓抗磨性。

　　雖然加入添加劑后油品的酸值有所上升，但從油品腐蝕性的測定結果可以得知，加入M添加劑并不會影響油品對金屬的腐蝕性。

　　在國產GL-5重負荷車輛齒輪油中加入少量的M可顯著改善其高載荷下的極壓抗磨性，其性能可達到國外同類產品水平。

　　有資料表明，有機鉬化合物極壓劑可在摩擦面分解形成含MoS2的反應膜，MoS2具有良好的層狀結構，是優良的固體潤滑劑，因此有機鉬化合物具有良好的抗磨作用。

　　用X-射線光電子能譜(XPS)分析發現含S、P、Mo的有機化合物極壓劑在摩擦表面形成的反應膜含MoS2、FePO4、MoO2、MoO3。

　　這些化合物都是固體潤滑劑，有較低的剪切力，可有效地減少摩擦和磨損，提高金屬的承載能力，防止金屬燒結。

　　參考文獻：

　　[1] 歐風.合理潤滑技術手冊[M].北京:石油工業出版社,1993:1-6.

　　[2] 史佩京,徐演士,許一. 油溶性有機鉬添加劑的摩擦學性能及其摩擦化學作用機制[J].摩擦學學報, 2004，24(3)：23-25.

　　[3] 王汝霖.潤滑劑摩擦化學[M].北京:中國石化出版社,1994:2-8.

　　有機鉬添加劑減摩性能論文【2】

　　摘要：對有機鉬添加劑的減摩機理進行了探討，利用蘭州潤滑油研究開發中心自行建立的SRV摩擦磨損試驗法對常用典型的有機鉬減摩劑的減摩性能進行了考察。

　　結果表明：基礎油中有機鉬添加劑的減摩效果與其類型、加劑量有直接的關系，含硫、磷的有機鉬添加劑具有更好的減摩效果;隨著加劑量的增大，有機鉬添加劑的減摩效果隨之增加;在成品油中，有機鉬添加劑在1.0%加量下，均表現出十分優良的減摩效果。

　　0 前言

　　內燃機油的發展趨勢是延長換油期和提高燃油經濟性，而提高燃油經濟性的主要途徑是降低油品粘度和減少機件之間的摩擦損耗，這就要求油品具有優良的減摩性能。

　　降低油品粘度所取得的減摩效果是非常有限的，因此內燃機油中就必須添加一定量的減摩添加劑。

　　有機鉬添加劑因其優良的減摩性能，在內燃機油中的應用受到廣泛的關注[1]。

　　目前市場上常見有機鉬添加劑主要有三類：含硫、磷元素的二烷基二硫代磷酸鉬鹽(MoDDP)，如R.T.Vanderbilt公司的Moly L;含硫元素的二烷基二硫代氨基甲酸鉬(MoDTC)，如日本旭電化工株式會社的Lube 515;不含硫、磷的鉬胺化合物，如Moly 855等[2]。

　　本文利用自建的SRV摩擦磨損試驗方法，評價了常用的有機鉬添加劑Moly 855、Lube 515和Moly L的減摩性能，并研究了有機鉬添加劑的減摩規律，為開發高檔節能型內燃機油產品提供了技術支持。

　　1 主要原材料性質及試驗方法

　　1.1 主要原材料性質

　　試驗所用主要原材料性質見表1、表2。

　　1.2 試驗方法

　　SRV摩擦磨損試驗法：蘭州潤滑油研發中心自行建立，采用滿足ASTM D6245方法的球-盤摩擦副，模擬內燃機“邊界―混合”潤滑狀態，測定確定條件下油品的摩擦系數。

　　2 試驗結果與討論

　　2.1 有機鉬添加劑減摩機理

　　對內燃機而言，邊界潤滑下的能耗是摩擦耗能的重要方面，而添加有機鉬減摩劑可以減少邊界和混合潤滑的摩擦，從而降低邊界摩擦的能耗。

　　目前對有機鉬添加劑研究提出可能的減摩機理是：一方面有機鉬添加劑分子垂直吸附于摩擦表面，并直線排列，形成次級結構膜，從而起到減摩效果[3];另一方面有機鉬添加劑在潤滑過程中于摩擦表面上分解生成MoO3、MoS2，分解的鉬化合物聚集在摩擦表面凹處，使摩擦表面光滑，從而持久有效地降低摩擦系數[4-5]。

　　2.2 基礎油中有機鉬添加劑減摩性能考察

　　作為減摩添加劑，有機鉬添加劑具有良好的減摩性能。

　　以建立的節能方法評價了3種有機鉬添加劑在基礎油中的減摩性能。

　　試驗條件：摩擦往復距離1 mm，頻率25 Hz，載荷100 N，試驗溫度125 ℃，試驗時間16 min，有機鉬添加劑添加量均為0.5%。

　　從圖2～圖4中可以看出，有機鉬添加劑在基礎油中表現出不同的減摩效果。

　　Moly 855具有一定的減摩效果，且摩擦系數具有較好的穩定性，尤其在HVIH500中表現出優良的的減摩效果，但其在Ⅲ類基礎油HVIWH150中減摩效果較差;Lube 515、Moly L相對于Moly 855減摩效果更好，在不同類型基礎油中都表現出優良的減摩性能，其原因在于Lube 515、Moly L含硫、磷等活性元素，摩擦過程中發生分解生成MoS2以及硫磷化合物附著在摩擦表面，更能有效的降低摩擦系數，因此表現出更為優良的減摩性能。

　　為了進一步考察加劑量對有機鉬添加劑減摩效果的影響，試驗選用HVI150基礎油，考察不同加劑

　　量條件下有機鉬添加劑的減摩效果，結果如圖5所示。

　　圖5結果表明，隨著有機鉬添加劑在基礎油中加劑量的增加，其減摩效果亦隨之增加;而相同加劑量條件下，Lube 515、Moly L在HVI150基礎油中表現出更好的減摩效果。

　　2.3 成品油中有機鉬添加劑減摩性能考察

　　研究有機鉬添加劑的減摩性能，其目的是使之能應用到節能型內燃機油中，改善內燃機油的減摩性能，以提高燃料經濟性，起到節能的目的。

　　試驗結合程序ⅥB臺架試驗，采用自建的SRV4摩擦磨損試驗方法考察了常用典型有機鉬減摩劑在SJ 5W-30汽油機油中的減摩性能。

　　有機鉬添加劑加量均為0.5% 。

　　試驗條件如表3所示，有機鉬添加劑在SJ 5W-30汽油機油中的減摩效果如圖6所示。

　　圖6結果表明：Lube 515有機鉬添加劑加入到SJ 5W-30汽油機油中，在各個階段均表現出了很好的減摩效果;Moly 855及Moly L在幾個階段均有一定的減摩效果，在階段3的減摩效果最為優良，但減摩效果不如Lube 515顯著，摩擦系數隨試驗條件變化而變化，表明此劑量下Moly 855和Moly L的減摩性能隨條件影響較大。

　　因此，增大有機鉬添加劑在SJ 5W-30汽油機油中的加量，考察1.0%加量時的減摩效果，結果如圖7所示。

　　從圖7可以看出：有機鉬添加劑以1.0%劑量加入到SJ 5W-30汽油機油中，在各個階段均表現出良好的減摩效果，且在各個階段減摩效果相當。

　　其可能的原因是：較高加量下，摩擦表面有機鉬添加劑主要是以次級結構膜形式存在，且形成的次級結構膜具有一定的厚度，不易被破壞，故而有機鉬添加劑均表現出良好的減摩性能。

　　3 結論

　　(1)有機鉬添加劑的減摩效果與其類型、添加量相關，基礎油中相同加量下含硫、磷元素的有機鉬減摩劑表現出更為出色的減摩效果。

　　(2)SJ 5W-30汽油機油中有機鉬添加劑在1.0%加劑量下，均表現出十分優良的減摩效果。

　　參考文獻：

　　[1] 姚俊兵.有機鉬添加劑的減摩、抗磨和抗氧化性能研究[C]∥中國汽車工程學會燃料與潤滑油分會第十二屆年會論文集，2006：285-293.

　　[2] 張文鉦.有機鉬摩擦改進劑的生產和應用概況[J].中國鉬業, 2002, 26(1)：23-25.

　　[3] 王汝霖. 潤滑劑摩擦化學[M].北京：中國石化出版社，1994.

　　[4] Arabyan S G, Holomonow I A, Karaulov, et al. An Investigation of the Effectiveness of Antifriction Additives in Motor Oils by Laboratory Methods and Engine Test[J]. Lubricant Science, 1993, 5(3):241-256.

　　[5] 李新良. 新型有機鉬極壓抗磨劑的合成及其應用性能研究[D].長沙：中南大學，2003.

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