含钼抗磨添加剂的性能研究论文

时间：2022-10-09 04:29:06 大专毕业论文我要投稿

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含钼抗磨添加剂的性能研究论文

　　含钼抗磨添加剂的性能研究论文【1】

含钼抗磨添加剂的性能研究论文

　　摘要：以五硫化二磷、烷基醇和三氧化钼为原料在一定的条件下反应合成了一种极压抗磨添加剂(简称M)――二烷基二硫代磷酸钼，将其按不同比例加入到国产L-AN100全损耗系统用油、韩国双龙HVI150基础油、CC40柴油机油、国产GL-5重负荷车辆齿轮油中做性能对比试验。

　　试验结果表明：加入该添加剂后，润滑油的承载能力和摩擦学性能得到了较大的改善，对金属无腐蚀性。

　　尤其在国产GL-5重负荷车辆齿轮油中加入少量的M可显著改善其高载荷下的极压抗磨性，其性能可达到国外同类产品水平。

　　关键词：含钼化合物;极压抗磨添加剂;磨损

　　0 前言

　　使用润滑油的目的是为了减少机械设备的摩擦，防止烧结，减少磨损，以提高设备的运转效率和降低动力消耗。

　　在边界润滑条件下，若金属表面承受负荷较高，摩擦产生大量热造成金属表面磨损、擦伤，甚至烧结。

　　极压抗磨剂可以改善边界润滑，其主要作用是在摩擦表面生成沉积膜、反映层或渗透层，从而形成极压固体润滑膜，以减缓摩擦表面的摩擦和磨损。

　　油溶性钼化合物在使用过程中可催化分解成新鲜的、超微细的二硫化钼，从而可改进添加油溶性钼化合物润滑油的摩擦性能。

　　本文简要介绍一种含钼化合物添加剂(后文简称为M)的制备及性能研究情况。

　　将M添加到基础油和几种成品油中，通过大量的对比试验，发现加入M后，随添加剂量的不同，油品的极压抗磨性能有较大的提高。

　　1 添加剂的合成

　　用P2S5与烷基醇反应制得二烷基二硫代磷酸，将其与钼源化合物在一定的条件下反应若干小时，所得产物经分离、提纯得蓝绿色液体。

　　反应式如下，其中R为烷基基团。

　　2 试验设备

　　磨损试验是采用SQ―Ⅲ型四球摩擦磨损试验机，转速是1450 r/min。

　　钢球材料为GCr15钢(符合GB 308)，直径为Ф12.7 mm。

　　按照《GB/T 3142润滑剂承载能力测定法》(四球法)检测。

　　3 性能评定

　　3.1 M加入L-AN100全损耗系统用油(简称N100油)中的性能评定

　　表1给出了N100油的润滑性能及添加剂M按不同比例加入N100油中，PB值随添加量的增加而变大，磨斑直径随添加量的增加而变小的试验情况。

　　其中PB值为最大无卡咬负荷，代表油膜强度。

　　磨斑直径D为3个底球磨斑直径的算术平均值。

　　D294N30min表示加载294 N、长时磨损30 min后的磨斑直径。

　　D392N�60min表示加载392 N、长时磨损60 min后的磨斑直径。

　　D588N30min表示加载588 N、长时磨损30 min后的磨斑直径。

　　从图1可以看出，添加少量的M对N100油的极压性能有很大的改善。

　　添加量为4%时的PB值(1177 N)比未添加M时的PB值(471 N)提高229%，充分显示了M添加剂的极压性能。

　　从图2的三条曲线可以看出，添加少量的M对N100油的抗磨性能有很大的改善。

　　在相同载荷、相同时间的作用下，磨斑直径随添加剂浓度的增加(从0%到2%)有明显的下降趋势，且载荷越大，下降趋势越显著。

　　添加量从2%到5%，曲线趋于平缓。

　　由图1和图2的曲线变化可知，M在N100油中的最佳添加量为2%~3%。

　　3.2 M加入HVI150润滑油基础油中的性能评定

　　表2给出了HVI150(韩国双龙)基础油的润滑性能以及将添加剂M按照不同比例加入HVI150润滑油基础油中，PB值随添加量的增加而变大，磨斑直径随添加量的增加而变小的试验情况。

　　从图3可以看出，添加少量的M对HVI150油的极压性能有很明显的改善。

　　添加量为1.5%时的PB值(1079 N)比未添加M时的PB值(539 N)提高了一倍，再一次充分显示了M添加剂的极压性能。

　　从图4的三条曲线可以看出，添加少量的M对HVI150油的抗磨性能有很大的改善。

　　在相同载荷、相同时间的作用下，磨斑直径随添加剂浓度的增加(从0%到1%)有明显的下降趋势。

　　在添加量较小的情况下(0.5%)磨斑直径就有较大的变化，凸现了M添加剂的极压抗磨性能。

　　添加量从1%到4%，曲线趋于平缓。

　　由图3和图4的曲线变化可知，在HVI150油中加入0.5%~1%的添加剂M就可以有效改善油品的极压抗磨性。

　　3.3 M加入CC40柴油机油中的性能评定

　　表3给出了添加剂M按照1%比例加入CC40柴油机油中，油品性能的变化情况。

　　其中100 ℃运动粘度按照GB/T 265测定，PB值按照GB/T 3142测定，酸值按照GB/T 264测定，腐蚀性按照GB/T 5096测定。

　　从表3可以看出，添加1%M入CC40柴油机油中，100 ℃运动粘度有少量提高，PB值可增大150%。

　　虽然加入添加剂后油品的酸值有所上升，但从油品腐蚀性的测定结果可以得知，加入M添加剂并不会影响油品的腐蚀性。

　　3.4 M加入GL-5重负荷车辆齿轮油中的性能评定

　　表4给出了添加剂M按照1%比例加入GL-5重负荷车辆齿轮油中，其各项性能与GL-5重负荷车辆齿轮油和美孚GX90车用齿轮油的数据对比。

　　由表4可以看出，GL-5齿轮油在测定载荷为1255 N时发生干摩擦，添加入1%M添加剂后立即改变了其极压抗磨性，且磨斑直径与相同条件下测定美孚GX90车用齿轮油的磨斑直径相当。

　　测定载荷为1491 N时，添加1%M的GL-5齿轮油其磨斑直径小于相同条件下测定美孚GX90车用齿轮油的磨斑直径。

　　由此证明了M添加剂优良的极压抗磨性能。

　　4 结论

　　自制M是一种良好的极压抗磨添加剂，添加少量的M可有效提高油品的极压抗磨性。

　　虽然加入添加剂后油品的酸值有所上升，但从油品腐蚀性的测定结果可以得知，加入M添加剂并不会影响油品对金属的腐蚀性。

　　在国产GL-5重负荷车辆齿轮油中加入少量的M可显著改善其高载荷下的极压抗磨性，其性能可达到国外同类产品水平。

　　有资料表明，有机钼化合物极压剂可在摩擦面分解形成含MoS2的反应膜，MoS2具有良好的层状结构，是优良的固体润滑剂，因此有机钼化合物具有良好的抗磨作用。

　　用X-射线光电子能谱(XPS)分析发现含S、P、Mo的有机化合物极压剂在摩擦表面形成的反应膜含MoS2、FePO4、MoO2、MoO3。

　　这些化合物都是固体润滑剂，有较低的剪切力，可有效地减少摩擦和磨损，提高金属的承载能力，防止金属烧结。

　　参考文献：

　　[1] 欧风.合理润滑技术手册[M].北京:石油工业出版社,1993:1-6.

　　[2] 史佩京,徐演士,许一. 油溶性有机钼添加剂的摩擦学性能及其摩擦化学作用机制[J].摩擦学学报, 2004，24(3)：23-25.

　　[3] 王汝霖.润滑剂摩擦化学[M].北京:中国石化出版社,1994:2-8.

　　有机钼添加剂减摩性能论文【2】

　　摘要：对有机钼添加剂的减摩机理进行了探讨，利用兰州润滑油研究开发中心自行建立的SRV摩擦磨损试验法对常用典型的有机钼减摩剂的减摩性能进行了考察。

　　结果表明：基础油中有机钼添加剂的减摩效果与其类型、加剂量有直接的关系，含硫、磷的有机钼添加剂具有更好的减摩效果;随着加剂量的增大，有机钼添加剂的减摩效果随之增加;在成品油中，有机钼添加剂在1.0%加量下，均表现出十分优良的减摩效果。

　　0 前言

　　内燃机油的发展趋势是延长换油期和提高燃油经济性，而提高燃油经济性的主要途径是降低油品粘度和减少机件之间的摩擦损耗，这就要求油品具有优良的减摩性能。

　　降低油品粘度所取得的减摩效果是非常有限的，因此内燃机油中就必须添加一定量的减摩添加剂。

　　有机钼添加剂因其优良的减摩性能，在内燃机油中的应用受到广泛的关注[1]。

　　目前市场上常见有机钼添加剂主要有三类：含硫、磷元素的二烷基二硫代磷酸钼盐(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钼(MoDTC)，如日本旭电化工株式会社的Lube 515;不含硫、磷的钼胺化合物，如Moly 855等[2]。

　　本文利用自建的SRV摩擦磨损试验方法，评价了常用的有机钼添加剂Moly 855、Lube 515和Moly L的减摩性能，并研究了有机钼添加剂的减摩规律，为开发高档节能型内燃机油产品提供了技术支持。

　　1 主要原材料性质及试验方法

　　1.1 主要原材料性质

　　试验所用主要原材料性质见表1、表2。

　　1.2 试验方法

　　SRV摩擦磨损试验法：兰州润滑油研发中心自行建立，采用满足ASTM D6245方法的球-盘摩擦副，模拟内燃机“边界―混合”润滑状态，测定确定条件下油品的摩擦系数。

　　2 试验结果与讨论

　　2.1 有机钼添加剂减摩机理

　　对内燃机而言，边界润滑下的能耗是摩擦耗能的重要方面，而添加有机钼减摩剂可以减少边界和混合润滑的摩擦，从而降低边界摩擦的能耗。

　　目前对有机钼添加剂研究提出可能的减摩机理是：一方面有机钼添加剂分子垂直吸附于摩擦表面，并直线排列，形成次级结构膜，从而起到减摩效果[3];另一方面有机钼添加剂在润滑过程中于摩擦表面上分解生成MoO3、MoS2，分解的钼化合物聚集在摩擦表面凹处，使摩擦表面光滑，从而持久有效地降低摩擦系数[4-5]。

　　2.2 基础油中有机钼添加剂减摩性能考察

　　作为减摩添加剂，有机钼添加剂具有良好的减摩性能。

　　以建立的节能方法评价了3种有机钼添加剂在基础油中的减摩性能。

　　试验条件：摩擦往复距离1 mm，频率25 Hz，载荷100 N，试验温度125 ℃，试验时间16 min，有机钼添加剂添加量均为0.5%。

　　从图2～图4中可以看出，有机钼添加剂在基础油中表现出不同的减摩效果。

　　Moly 855具有一定的减摩效果，且摩擦系数具有较好的稳定性，尤其在HVIH500中表现出优良的的减摩效果，但其在Ⅲ类基础油HVIWH150中减摩效果较差;Lube 515、Moly L相对于Moly 855减摩效果更好，在不同类型基础油中都表现出优良的减摩性能，其原因在于Lube 515、Moly L含硫、磷等活性元素，摩擦过程中发生分解生成MoS2以及硫磷化合物附着在摩擦表面，更能有效的降低摩擦系数，因此表现出更为优良的减摩性能。

　　为了进一步考察加剂量对有机钼添加剂减摩效果的影响，试验选用HVI150基础油，考察不同加剂

　　量条件下有机钼添加剂的减摩效果，结果如图5所示。

　　图5结果表明，随着有机钼添加剂在基础油中加剂量的增加，其减摩效果亦随之增加;而相同加剂量条件下，Lube 515、Moly L在HVI150基础油中表现出更好的减摩效果。

　　2.3 成品油中有机钼添加剂减摩性能考察

　　研究有机钼添加剂的减摩性能，其目的是使之能应用到节能型内燃机油中，改善内燃机油的减摩性能，以提高燃料经济性，起到节能的目的。

　　试验结合程序ⅥB台架试验，采用自建的SRV4摩擦磨损试验方法考察了常用典型有机钼减摩剂在SJ 5W-30汽油机油中的减摩性能。

　　有机钼添加剂加量均为0.5% 。

　　试验条件如表3所示，有机钼添加剂在SJ 5W-30汽油机油中的减摩效果如图6所示。

　　图6结果表明：Lube 515有机钼添加剂加入到SJ 5W-30汽油机油中，在各个阶段均表现出了很好的减摩效果;Moly 855及Moly L在几个阶段均有一定的减摩效果，在阶段3的减摩效果最为优良，但减摩效果不如Lube 515显著，摩擦系数随试验条件变化而变化，表明此剂量下Moly 855和Moly L的减摩性能随条件影响较大。

　　因此，增大有机钼添加剂在SJ 5W-30汽油机油中的加量，考察1.0%加量时的减摩效果，结果如图7所示。

　　从图7可以看出：有机钼添加剂以1.0%剂量加入到SJ 5W-30汽油机油中，在各个阶段均表现出良好的减摩效果，且在各个阶段减摩效果相当。

　　其可能的原因是：较高加量下，摩擦表面有机钼添加剂主要是以次级结构膜形式存在，且形成的次级结构膜具有一定的厚度，不易被破坏，故而有机钼添加剂均表现出良好的减摩性能。

　　3 结论

　　(1)有机钼添加剂的减摩效果与其类型、添加量相关，基础油中相同加量下含硫、磷元素的有机钼减摩剂表现出更为出色的减摩效果。

　　(2)SJ 5W-30汽油机油中有机钼添加剂在1.0%加剂量下，均表现出十分优良的减摩效果。

　　参考文献：

　　[1] 姚俊兵.有机钼添加剂的减摩、抗磨和抗氧化性能研究[C]∥中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第十二届年会论文集，2006：285-293.

　　[2] 张文钲.有机钼摩擦改进剂的生产和应用概况[J].中国钼业, 2002, 26(1)：23-25.

　　[3] 王汝霖. 润滑剂摩擦化学[M].北京：中国石化出版社，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. 新型有机钼极压抗磨剂的合成及其应用性能研究[D].长沙：中南大学，2003.

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