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中外专家学者有关硼酸盐润滑性效的论述(二)

作者:青岛索孚润来源:原创 浏览次数: 日期:2016-01-05

硼酸盐(Borate)是一种具有优异稳定性和载荷性的极压抗磨剂。硼酸盐极压抗磨剂的极压性能好,有极好的油膜强度,在梯姆肯试验机通过负荷可达45.4kg,而它的接触压力平均值为2952.9kg/cm242000lb/in),几乎是铅-硫型齿轮油的三倍,是硫-磷型齿轮油的二倍;硼酸盐润滑剂还有一个突出的特点,硫-磷和氯化物的极压抗磨剂是随着润滑油粘度变小,耐负荷性能下降,但是硼酸盐齿轮油随着润滑油的粘度变小,则耐负荷性能反而提高了;热稳定性好,硫-磷型极压抗磨剂的使用温度界限为130℃,而硼酸盐润滑剂仍然是安定的,就是超过150℃时仍能使用;对铜不腐蚀,无毒无味,对橡胶密封件的适应性好;硼酸盐的缺点是微溶于水,不适合于接触大量水而且定期排水的设备中。

硼酸盐极压抗磨剂适用于齿轮油、拖拉机液压油、润滑脂、金属成型润滑剂和发动机油中。

引自(《滑剂添加剂化学与应用》<美>Leslie R.Rudnick 主编,中国石化出版社出版,2006年7月第一版,第151页。)

在发动机油、传动液和液压油中使用最为广泛的抗磨剂是著名的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDPZnDDP)。然而,由于其中磷导致汽车催化剂中毒和锌对环境的污染,也使汽车和工业应用面临着压力,开始寻求无金属和无磷替代物。这已经形成了发展无灰抗磨和极压剂的趋势。

引自(《滑剂添加剂化学与应用》<美>Leslie R.Rudnick 主编,中国石化出版社出版,2006年7月第一版,第166页。)

自从认识到硫可使NOx转化的催化剂中毒后,石油工业也倾向于低硫润滑油。因此,开发利用非传统抗磨添加剂更具价值。

几种无磷、无硫类无灰抗磨剂技术主要是:高羟基酯(HHE)、二聚酸、羟胺酯、酸酐、环胺及硼的衍生物。V型硼酸钾在齿轮油中已使用多年。有机硼酸酯是有效的抗氧剂、摩擦改进剂和清净分散剂,拥有良好的润滑性,通过合适的性能化,具有抗磨特性。埃克森、美孚、路博润均有市场化产品。

引自:(《齿轮传动润滑材料》化学工业出版社出版,2005年7月第一版,第86页,刘维民等编著)

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。

Donq等认为,硼酸盐润滑油添加剂具有化学惰性,在摩擦面上既不是以硼酸盐形式存在,也不是以硼酸和硼氧化物形式存在,而是以硼的间隙化合物Fe-B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,起到抗磨减摩作用。

Adams等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,形成沉积膜。……而起承载、抗磨和减磨作用。

引自:(《齿轮传动润滑材料》化学工业出版社出版,2005年7月第一版,第98页,刘维民等编著)

随着科学技术的发展,齿轮油复合剂不断更新换代,从S-P-Cl-Zn型发展到S-P型、S-P-N型,直到目前广泛使用的S-P-N-B型。……硼添加剂可以显著改善基础油的抗磨、减摩和承载性能。……然而,含硼添加剂易发生水解,这使其应用受到限制。

国内某油品有限公司成功地研制了硼化油酰胺。由硼化油酰胺调制的齿轮油复合剂最大无卡咬负荷PB达到1390N,磨斑直径d=0.36mm,摩擦系数为0.056,铜热氧化安定性好,同时具有优良的抗氧化和防腐性能。将其与硫化异丁烯等极压抗磨剂复配,可调制出性能优良、功能齐全的高档齿轮油。

引自:(《齿轮传动润滑材料》化学工业出版社出版,2005年7月第一版,第101-102页,刘维民等编著)

将不同合成添加剂SPSPNSPNB按质量1.0%加入SAE90基础油中,通过烘箱氧化试验和铜片腐蚀试验评价油样的热氧化安定性和抗腐蚀能力。从试验结果可以看出,硼化添加剂经氧化试验后相应铜片无沉积物,磷保持能力强,氧化后磨斑增量很小,这表明引入硼元素可有效地改善油样的热氧化稳定性。从铜片腐蚀试验结果可以看出,随着SP的胺化,作为较强路易斯碱的NH2能有效地抑制SP元素的过度腐蚀作用;而SPN分子中引入B后,添加剂在金属表面的吸附成膜能力增强,从而可进一步抑制SP元素对金属的腐蚀作用。因此,从抗腐蚀能力而言,SPNB是一种较有潜力的多功能添加剂。

引自:(《润滑油脂生产原料和设备实用手册》中国石化出版社出版,2007年3月第一版,第135页,王先会编)

硼酸盐极压抗磨剂有好的极压抗磨性、热氧化安定性、不腐蚀、无臭无毒的特点,但它溶于水,不宜在有水的条件下使用,用途受到限制。

引自:(《润滑油脂生产原料和设备实用手册》中国石化出版社出版,2007年3月第一版,第147页,王先会编)

硼酸盐(T361),棕红色透明粘稠液体。采用高碱值石油磺酸钙、硼酸为原料,与氢氧化钾或氢氧化钠反应得到的硼酸盐极压抗磨剂,具有良好的抗锈蚀、抗磨损和热氧化安定性,在高负荷下有良好的抗磨和抗擦伤能力,但耐水性差。可用于配制车辆齿轮油、工业齿轮油、蜗轮蜗杆油、防锈润滑两用油和机械加工用油等。——茂名石化公司研究院

引自:(《纳米表面工程》徐滨士著,化学工业出版社出版,2004年1月第一版,第249页)

50多年来ZDDP经久不衰,产销量很大,多用于内燃机油的根本原因是:不使用ZDDP,就会造成成本更高,性能更低,磨损加大,甚至通不过台架程序试验。这说明ZDDP有深厚独到的防磨抗氧机理。为此,开发令人满意的无磷添加剂替代ZDDP,无疑对科技工作者是一项挑战性的艰巨任务。

董俊修、胡泽善、欧忠文等发现纳米硼酸盐,尤其是碱土金属硼酸盐的摩擦学性能尤为突出,纳米硼酸盐镁、硼酸钛,尤其是硼酸钙具有很好的应用前景。

纳米硼酸镧、铈、镍、铜都能明显地提高PB/N值,降低基础油的磨斑直径和摩擦系数,与ZDDP不差上下。

引自:(《润滑剂性质与应用》郑发正、谢凤著,中石化出版社出版,2006年8月第一版,第27页)

硼酸盐极压抗磨剂的作用机理与含活性元素的极压剂不同。含活性元素极压剂是在极压条件下与铁发生化学反应而生成了反应膜。而硼酸盐在极压条件下,不与金属起反应,而在两个滑动的金属表面产生了电荷,使硼酸带电离子团产生定向移动,在摩擦表面沉积,生成具有弹性粘附力很强的硼酸盐膜,能承受冲击负荷,且热稳定性好,对铜无腐蚀,无毒,对密封件有较好的适应性。

引自:(《润滑材料与润滑技术》王毓民、王恒著,化学工业出版社出版,2005年第一版,第59-61页)

硼酸盐是一种具有优异稳定性和载荷性的极压抗磨剂,梯姆肯试验机通过负荷445.22N,接触压力平均值为295.3MPa,几乎是铅-硫型齿轮油的3倍,是硫-磷型齿轮油的2倍。硼酸盐润滑剂还有一个突出的特点是硼酸盐齿轮油随着粘度变小,则耐负荷性能反而提高;硼酸盐热稳定性好,硫-磷型极压抗磨剂的使用温度界限为130℃,而硼酸盐润滑剂即使超过150℃仍能使用;硼酸盐膜的厚度是过去的极压剂形成的极压膜的10-20倍,特别能承受冲击负荷。硼酸盐粒子在低粘度油中向摩擦副移动的速度比在高粘度油中快。因此在低粘度油中有更高的负荷;硼酸盐极压抗磨剂,适用于发动机油、齿轮油、液压油、金属切削、成型油剂和润滑脂;硼酸盐不但是优异的极压抗磨剂,也是一种不错的摩擦改进剂。

据光电能谱测定,硼酸盐在金属表面形成一层非腐蚀性保护膜,受载后摩擦热达到60-120℃时被融化,变成一层粘附性很强的弹性膜,避免了摩擦面相互接触,从而起极压抗磨减摩作用。

引自:(《环境友好润滑剂》陈波水、方建华等著,中国石化出版社出版,2006年第一版,第102页)

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