齿轮油常用抗磨添加剂及其复合效应 (2)

发布时间:2012-7-18        阅读次数:1974

 

  3.含磷添加剂

  齿轮油常用的磷系添加剂为磷酸酯和亚磷酸酯。就磷酸酯添加剂的作用机理而言,主要学说包括生成混合磷酸盐学说、腐蚀磨损-摩擦聚合理论、化学抛光学说、小平台理论、表面钝化理论等。目前一般认为磷酸酯通过在摩擦副接触表面生成FePO4而起到减摩抗磨作用。有人利用XPS分析证实,磷酸三甲酚酯(tricresyl phosphate, TCP)和三正辛基磷酸酯(trioctyl phosphate, TOP)添加剂在摩擦表面生成FePO4而不是磷化铁。但同样也有专家发现在相同试验条件下金属磨损表面形成了磷化铁。研究表明,磷酸酯或亚磷酸酯添加剂在边界润滑条件下能起到良好的抗磨作用。其中中性磷酸酯的活性较弱,不易在摩擦表面形成化学保护膜;酸性磷酸酯的活性较强,承载能力优于中性磷酸酯,但在重负荷条件下易导致化学腐蚀磨损。可以将磷酸酯类添加剂的抗磨作用机理概括如下:首先添加剂分子在金属表面吸附;随后吸附的添加剂分子经水解生成酸性磷酸酯,并与金属反应形成有机金属磷酸盐;最后,有机金属磷酸盐在极压条件下进一步水解,生成无机亚磷酸铁薄膜,从而起极压抗磨作用。

  含磷添加剂是一种保护齿轮齿面的重要添加剂。研究表明,通过MIL-L-2105C规格试验的车用齿轮油配方中均含有磷系添加剂。而合理利用硫系和磷系添加剂的复配可以满足齿轮在不同工况条件下的减摩、抗磨和极压承载需要。换言之,硫系添加剂在高速冲击条件下可在金属磨损表面形成具有优良极压性能的硫化物表面膜,但其在低速高扭矩条件下无效;而磷系添加剂在金属

损表面形成的表面膜在低速高扭矩条件下具有优良的极压性能,但其在高速冲击条件下几乎无极压承载作用。合理利用硫-磷复合可以解决上述矛盾,使得齿轮同时在高速冲击和低速高扭矩条件下具有良好的使用性能。

  4.含硼添加剂

  含硼添加剂具有优良的抗磨减摩性能、良好的防腐防锈性能及热氧化安定性,而且无毒无臭,作为极压抗磨添加剂得到了日益广泛的应用。人们针对硼酸酯添加剂的作用机理开展了大量的研究工作,并提出了沉积成膜和渗硼两种代表性的观点。

  通常认为,硼酸盐润滑油添加剂具有化学惰性,其在摩擦表面既不是以硼酸盐形式存在,也不是以硼酸和硼的氧化物形式存在,而是以硼的间隙化合物FexB形式存在;这种间隙化合物能溶解游离态的硼,进而形成固溶体,从而在摩擦表面形成复杂的渗透层,起到减摩抗磨作用。

  有专家研究了硼酸盐润滑油添加剂的极压抗磨作用机理,认为摩擦副接触表面在摩擦过程中产生电荷,使添加剂胶体的带电微粒向摩擦表面移动并沉积于表面,形成沉积膜。我们研究了多种有机及无机硼酸盐润滑油添加剂的摩擦学特性,发现含硼添加剂具有优良的极压、抗磨和减摩性能;硼酸酯润滑油添加剂在酸性介质中可转变为硼酸,后者在摩擦过程中转变为低熔点的B2O3,从而起到抗磨减摩作用;总体而言,硼酸盐润滑油添加剂在摩擦表面通过沉积成膜而起承载、抗磨和减摩作用。迄今关于含硼化物添加剂同摩擦表面相互作用及其抗磨机制的认识尚存在争议。

  此外,杂环化合物具有紧凑的分子结构、良好的热稳定性,分子结构中兼具不同官能团和不同活性元素,作为润滑油添加剂具有广阔的应用前景。与此相适应,各种杂环类添加剂的研制开发及其摩擦学性能研究受到了广泛关注,并取得了长足进展;而各种稀土类添加剂、有机钼添加剂的摩擦学研究亦引起了润滑科技工作者的注意

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