有機鉬添加劑減摩性能研究

劉玉峰　姚文釗　李　靜　雷愛蓮

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(fā)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(jié)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(guān)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(xiàn)出十分優(yōu)良的減摩效果。

關(guān)鍵詞：SRV摩擦磨損試驗；有機鉬；減摩性能

中圖分類號：TE624.82 文獻標識碼：A

Study on the Friction-Reducing Properties of Organo-Molybdenum Additives

LIU Yu-feng, YAO Wen-zhao, LI Jing，LEI Ai-lian

(PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060, China)

Abstract:In this paper, the friction-reducing mechanism of organo-molybdenum additives was studied, and the friction-reducing properties of three kinds of organo-molybdenum additives were evaluated by using SRV Friction-Wear Test self-established by PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute. The results showed that the friction-reducing properties of organo-molybdenum additives are relative to their types and contents in different base oils; and the additives containing sulfur and phosphorus have better friction-reducing effect; the friction-reducing effect becomes well with the dosage increase of additives. In formulation oil, organo-molybdenum additives possess excellent friction-reducing capability at the dosage of 1.0%.

Key words:SRV Friction-Wear Test; organo-molybdenum; friction-reducing property

0 前言

內(nèi)燃機油的發(fā)展趨勢是延長換油期和提高燃油經(jīng)濟性，而提高燃油經(jīng)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(yōu)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(nèi)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(yōu)良的減摩性能，在內(nèi)燃機油中的應用受到廣泛的關(guān)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(guī)律，為開發(fā)高檔節(jié)能型內(nèi)燃機油產(chǎn)品提供了技術(shù)支持。

1 主要原材料性質(zhì)及試驗方法

1.1 主要原材料性質(zhì)

試驗所用主要原材料性質(zhì)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(fā)中心自行建立，采用滿足ASTM D6245方法的球-盤摩擦副，模擬內(nèi)燃機“邊界—混合”潤滑狀態(tài)，測定確定條件下油品的摩擦系數(shù)。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 有機鉬添加劑減摩機理

對內(nèi)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(jié)構(gòu)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(shù)^［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(jié)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(xiàn)出不同的減摩效果。Moly 855具有一定的減摩效果，且摩擦系數(shù)具有較好的穩(wěn)定性，尤其在HVIH500中表現(xiàn)出優(yōu)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(xiàn)出優(yōu)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(fā)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(shù)，因此表現(xiàn)出更為優(yōu)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(jié)果如圖5所示。

圖5結(jié)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(xiàn)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(jié)能型內(nèi)燃機油中，改善內(nèi)燃機油的減摩性能，以提高燃料經(jīng)濟性，起到節(jié)能的目的。試驗結(jié)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(jié)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(xiàn)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(yōu)良，但減摩效果不如Lube 515顯著，摩擦系數(shù)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(jié)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(xiàn)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(jié)構(gòu)膜形式存在，且形成的次級結(jié)構(gòu)膜具有一定的厚度，不易被破壞，故而有機鉬添加劑均表現(xiàn)出良好的減摩性能。

3 結(jié)論

（1）有機鉬添加劑的減摩效果與其類型、添加量相關(guān)，基礎油中相同加量下含硫、磷元素的有機鉬減摩劑表現(xiàn)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(xiàn)出十分優(yōu)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(chǎn)和應用概況［J］.中國鉬業(yè), 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.

收稿日期:2008-04-25。

作者簡介：劉玉峰（1980-），男，工程師，2005年畢業(yè)于西安理工大學環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事內(nèi)燃機油添加劑工作，曾公開發(fā)表論文兩篇。