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日志

 
 

硫磷氮钼化合物在润滑脂中的抗磨性能研究  

2010-06-13 13:55:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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作者:杨晓娜 白传航

(杭州得润宝油脂有限公司)

 

摘要:采用四球机考察了POUPC1001硫磷氮钼化合物对提高汽车万向节润滑脂、汽车轮毂脂抗磨性能的影响。结果表明,该硫磷氮钼化合物与其他添加剂配合在提高汽车万向节、轮毂润滑脂抗磨性能上作用明显,润滑脂中最佳用量为0.5%,即可将磨斑直径降低至0.35~0.45mm。

关键词:抗磨性;润滑脂;硫磷氮钼化合物

 

Study on Antiwear Properties of Organo-molybdenum Compound in Lubricating Grease

Abstract:A full-ball machine was used to evaluate the antiwear performance of POUPC1001 Organo-molybdenum Compound in hub and CVJ lubricating grease. The result indicatied that the compound with other additives have significant effects on improving the anti-wear performance of hub and CVJ lubricating greases, and the optinium dosage is 0.5%, which can reduce the wear scar diameter to 0.35-0.45mm.

Key words:Antiwear property;Lubricating grease;Organo-molybdenum compound

 

目前,随着前轮驱动和四轮驱动汽车性能的提高以及万向节的小型化、轻量化和固定角度的加大,相应对用于万向节和轮毂的润滑脂耐磨耗等性能要求更高。因此,选择合适高效的摩擦改进剂成为当前该类润滑脂发展的重要课题。油溶性有机钼化合物作为有效的极压抗磨剂和减磨剂,在润滑剂中得到了很好的应用,可显著降低滑动金属表面的摩擦和磨损,提高载荷能力,并可节约燃料3~4%[1,2]。而最新产品含氮改进有机钼化合物在保留有机钼化合物优势的基础上,在化学结构中引入抗氧化基团-胺基(NH2),大大提高了此类产品的抗氧化、防腐蚀性能,是一种全面的抗氧减磨节能添加剂。以硫磷氮钼化合物A为例,其在摩擦表面摩擦时,通过热化学、催化化学作用进行如下分解:

 

最终二硫化钼吸附在摩擦表面表现出优异的摩擦学性能,此外分解物B兼具抗氧效果。且该产品硫磷含量适中,节能减排作用明显。可以考虑作为汽车万向节及轮毂润滑脂的减磨剂使用。本文尝试将该添加剂应用在汽车万向节及轮毂润滑脂中,考察其与其它添加剂的配伍性,以提高润滑脂的抗磨损性能。

1 实验部分

1.1 原材料

1.1.1基础油

研制的汽车润滑脂应满足-30℃~200℃的使用要求,因此基础油必须同时兼具良好的高低温性能才能满足要求,此外也必须考虑基础油和汽车万向节和轮毂部位橡胶材料之间相容性问题,因此可选用优质矿物油与部分合成油混用。

1.1.2稠化剂

选择合适的稠化剂稠化合适粘度的精制基础油,汽车万向节脂添加剂考察结果表明,同样的添加剂体系复合锂钙脂抗磨性能的提高不如脲基脂明显,因此从抗氧化性能、使用寿命、外观考虑,确定选用脲基脂稠化剂。而汽车轮毂脂要求润滑脂机械安定性优异,可选用复合锂钙作为基脂调制。

1.2抗磨性能测试

测试仪器为济南思达测试技术有限公司生产的型号为MRS-10A屏显式四球摩擦磨损试验机。使用的钢球为使用的钢球为CCr15标准钢球,硬度为59~61,直径为12. 7 mm。为了除去钢球上原有的防护油脂,试验前钢球分别用石油醚和无水乙醇进行超声波清洗。试验条件为: 转速1500r/min,室温,长磨时间为60 min,载荷为392 N。测试后,以钢球磨斑的平均直径评价添加剂的抗磨性能。

结果与讨论

2.1 添加剂对汽车万向节润滑脂抗磨性能影响

为满足汽车万向节润滑脂各项性能要求,考虑选用防锈剂A,抗氧剂B,C配合,摩擦改进剂D,E,含磷极压抗磨添加剂F,太平洋联合石油化工有限公司生产的POUPC1001氮钼化合物,杭州得润宝润滑油脂有限公司的T361A硼酸盐,考察添加剂。在基础油、稠化剂确定的基础上,筛选考察了以上不同添加剂的复配体系,实验结果见表1。

1 添加剂对汽车万向节润滑脂抗磨性能的影响

复配体系

A,%

B,%

C,%

D,%

E,%

F,%

POUPC1001

T361A

磨斑直径,mm

润滑脂状态

1

0.3

1

0.5

0.5

0

1

0

3

0.63

变黑

2

0.3

1

0.5

0.5

0.5

0

0.5

3

0.40

原色

3

0.3

1

0.5

0.5

0.5

1

0.5

3

0.378

原色

4

0.3

1

0.5

0.5

0

1

0.5

3

0.403

原色

5

0.3

1

0.5

0.5

0.5

1

0.8

3

0.382

原色

6

0.3

1

0.5

0.5

0.5

1

1.1

3

0.382

原色

7

0.3

1

0.5

0.5

0.5

1

1.5

3

0.383

原色

8

0.3

1

0.5

0.5

0.5

1

0.5

5

0.40

原色

9

0.3

1

0.5

0.5

0.5

1

0.5

8

0.64

变黑

10

0.3

1

0.5

0

0.5

1

0.5

3

0.41

变黑

11

0.3

0

0.5

0

0.5

1

0.5

3

0.486

变黑

12

0.3

0

0.5

0.5

0.5

1

0.5

3

0.503

变黑

 

从表1可以看出,适合汽车万向节润滑脂的最优添加剂组合为方案3;POUPC1001氮钼化合物对汽车万向节脂抗磨效果的提高明显,且最佳用量为0.5%,方案4~7表明,该添加剂量的增加对抗磨效果提高不明显;表1还表明添加剂D对抗磨试验后润滑脂的颜色有较大影响,不添加该添加剂润滑脂经抗磨试验后容易变黑;POUPC1001氮钼化合物与抗氧剂B协同作用较强,与摩擦改进剂E有一定的协和作用;硼酸盐量在万向节脂中的最佳用量为3%,增加硼酸盐的量将使其抗磨效果变差。

采用以上方案调制的汽车万向节脂性能指标见表2。

 

 

 

 

2 汽车万向节脂理化性能

检测项目

汽车万向节脂

试验方法

颜色

黄色均匀油膏

目测

工作锥入度,     0.1mm

267

GB/T269

滴点,             ℃

287

GB/T3498

相似粘度(-30℃,10s-1

966

SH/T0048

钢网分油(100℃,24h), %

0.53

SH/T0324

抗水淋(38℃,1h),%

0.98

SH/T 0109

腐蚀(T2铜100℃24h)

1b

GB/T7326

杂质,   个/cm  不大于

10~25μm

25~75μm

75~125μm

125以上μm

 

450

0

0

0

 

SH/T 0336-

氧化安定性(0.758 MPa氧压下,99℃,100h)压力降,   KPa

20.3

SH/T0325

承载能力(25℃,1500rpm):

最大无卡咬负荷  PB,    N

烧结负荷   PD,         N

磨斑直径d(40㎏,30min),㎜       

 

143

620

0.376

GB/T3142

2.2添加剂对汽车轮毂脂抗磨性能的影响

初步考察了几组添加剂对汽车轮毂脂抗磨性能的影响,抗氧剂以酚型抗氧剂G与二苯胺类抗氧剂B、H复合使用,同时添加的增粘剂I以增强其粘附性能,试验结果见表3。

3 添加剂对汽车轮毂脂抗磨性能的影响

复配体系

A,%

B,%

G,%

H,%

I,%

D,%

E,%

POUPC1001

T361A

磨斑直径,mm

润滑脂状态

1

0.3

1

0.5

0.5

10

0

0

0.5

5

0.43

原色

2

0.3

1

0.5

0.5

10

0.5

0

0.5

5

0.425

原色

3

0.3

1

0.5

0.5

10

1

1

0

5

0.451

原色

由表3可知,最优添加剂组合为方案1,因此选用方案1添加剂制备汽车轮毂脂,该润滑脂理化性能见表4。

 

 

 

 

 

 

4 汽车轮毂脂理化数据

项        目

典型数据

试验方法

外观

均匀油膏

目测

工作锥入度                0.1 mm

250

GB/T269

滴点                  ℃  不小于

300

GB/T3498

腐蚀(T2铜,100℃,24h)

1b

GB/T7326

钢网分油(100℃24h),         % 

0.79

SH/T0324

抗水淋(38℃,1h),          %

1.20

SH/T0109

相似粘度(-30℃,10s-1),   Pa·S  

1029

SH/T0048

轴承漏失量(105℃,660r/m,6h),  g

0.7

SH/T0326

承载能力:

最大无卡咬负荷PB,            N

烧结负荷PD,                N

磨斑直径(1500r/m,40Kg,1h),  mm   

 

980

6076

0.43

 

 

SH/T0204

注:该润滑脂点火不滴油

2.3润滑脂的实际使用试验

以上制备的汽车万向节脂已通过万向集团台架试验和行车试验,推入市场。

汽车轮毂润滑脂应用在轿车轮毂上运行2.0×104Km后检测,各项性能指标良好,颜色与新脂相近,夏季未发生流失。

3 结论

综上所述,可以得出如下结论:

1)    硫磷型氮钼化合物特别是太平洋联合石油化工有限公司的POUPC1001氮钼化合物与其他添加剂协合对汽车万向节润滑脂的抗磨性能提高明显,最佳用量为0.5%,即可将磨斑直径降低至0.378mm。

2)    POUPC1001氮钼化合物虽然在复合锂钙基脂中的作用不太明显,但与其他添加剂配合,亦能将汽车轮毂脂抗磨试验的磨斑直径降低至0.43mm。

 

参考文献:

[ 1 ] Philip CH Mitchell. Oil-Soluble Mo-S Compounds as Lubricant Additives[ J ]. Wear, 1984, 100: 281 - 300.

[ 2 ] Gareth Fish, Jisheng E. The Effect of Friction Modifier Additives on CVJ Grease Performance [ J ]. NLGL Spokeman, 2002, 66 (7) , 22 - 30.

 

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