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中外专家学者有关硼酸盐润滑性效的论述(四)

作者:青岛索孚润浏览次数: 日期:2016-01-19

硼系极压剂有三苄基硼酯、有机硫醇烷基硼、三乙基硼和乙二醇反应物及某些硼酸盐等。一般SP剂耐热130℃左右,而硼酸盐可耐150℃,且抗氧化性、减摩性都好。平均粒径0.1μm,微粒分散在变速箱和后桥齿轮油中,可节燃油3.5%,而且油温下降6-30℃。

近年开发的耐热性硼酸盐极压剂形成的油膜厚度比一般极压剂膜厚10-20倍。加这种剂2%的后桥齿轮油SAE75W80W/90的节燃油1.1%,连变速机一齐则节燃油3.5%。而且油温降低6-30℃。最近使用的硼酸盐(微粒)添加剂是最好的节能齿轮油极压剂。四球机试验OK值超过环烷酸铅-硫酸酯极压剂齿轮油的266.74N(27.2Kg)的指标,达到445.22N,为铅系极压剂的3倍,硫-磷系极压剂的2倍,而且抗磨性、抗腐蚀性、抗氧化性、适应密封材料性都好。特别是作为摩擦改进剂用在汽车齿轮油里可比一般添加剂齿轮油节省燃油3-5%,换油期可延长到2.5万Km。硼系极压抗磨剂对SP系化合物的抗磨损性能有相成作用,并有抑制氧化和赋予清净性作用。但遇水则不安定,发生水解产生硼氧化物沉淀,致发噪音,轴承磨损,密封磨损漏油等而须注意。

试验证明,NN二正丁基-氨基乙基-3-1-巯十二烷基)-12-丙基硼酸酯的抗水解安定性较好,且抗磨减摩性能也好。有五元环结构的比三磷原子的抗水解安定性好。

当油中含有0.5%(重)的硼酸钾(K2B4O7)时四球机试验磨痕最小,浓度超过0.5%时磨痕有所增大,小于0.5%时则发生磨损。原因是硼酸钾少了形不成牢固完整的润滑膜,而过多则膜的强度减弱。分析含硼酸钾白油摩擦表面,润滑膜中有FeOCBK,当膜中B原子浓度约占5-10%时具有抗磨损性。

摩擦试验证明由硼酸形成的在硼或氧化硼被覆的摩擦面上的硼酸膜,室温下的摩擦系数为0.05-0.07,这种低摩擦是在硼或氧化硼被覆的摩擦面上自然形成的薄硼酸膜所致。硼化的含硼琥珀酰亚胺及曼尼希(Mannich)系分散剂可大大提高内燃机油的抗磨损性。硼和分散性的极性胺形成抗磨性和分散性的加成物。

偏硼酸钠小于5μm微粒悬浮在白油中,在摩擦面上形成的润滑膜表现良好的抗磨损性,其水合物在四球机上试验抗磨损性降低,而梯姆肯试验的抗磨损性改善。与磺酸盐分散剂共存时致抗磨损性减低,但与琥珀酰胺分散剂共存时抗磨损性增强。

由于碱金属和碱土金属硼酸盐能不同程度的溶解于水,含微量水的硼酸盐,更容易在摩擦热压下形成粘稠、光滑的边界润滑膜,以往中外专家所担心的硼酸盐不抗水解问题,在这里并没有显现出来,这并不是说硼酸盐不抗水解不存在,也不是说不抗水解不是问题,而是选择何种金属的盐。

试验证明,加硼酸盐摩擦缓和剂调制的低粘度通用齿轮油SAE75W/90,比SAE90节省燃油3.2%

实践证明,齿轮油每降低一个粘度级别可节燃油1-5%,并显著降低油温,减轻氧化,延长换油周期。工业齿轮油从CK300降至100N,可节能10-20%,同时改善低温流动和分水性能。

壳牌公司超级齿轮油用磷酸胺盐为主剂,PD500060008000N,与GL-5000f下降33%,接触疲劳寿命提高50%,热稳定性优于T321。用于工业齿轮油,减少检修成本及停机时间,

硼酸盐更符合齿轮油高性能、低粘度,通用化、长寿命的要求,高性能主要是高负载性能,如美国API公司的PG-1(手动变速机)、PG-2规格要求有更高的热安定性、抗负荷性、防腐蚀性和耐久性。

APIGL-5数项试验基础上,还必须进行对PG-1的手动变速机抗磨性、高温稳定性(Mack)、泡沫化三向性(D892)、同步环材料腐蚀、磨损(FZG)、油封适应性、氧化安定性及油泥积碳清净性试验。对PG-2则规定必须进行热氧化安定性及油泥积碳清净性(L-60)、抗腐蚀性(D130)、抗疲劳性、密封适应性(D471)以及全套MIL-2105EGL-5程序试验。硼酸盐对传统齿轮油的升级,非常适合,抗氧性比SP系齿轮油高几倍,因而换油期可延长到2.5万到近10Km,对橡胶等密封适应性好,粘度越小耐负荷抗烧结性能越好,节油率高达5%

引自:《(汽车用制动液、传动液及添加剂》王军、刘文彬、史爱峨著,化学工业出版社出版,2006年3月第1版第244页)

含硼添加剂的抗磨机理是由于硼原子缺电子的空轨道可接受摩擦面的外逸电子,形成吸附膜为主的保护膜。因而,在摩擦表面生成一层既含有机物又含无机物的无定形结构膜。

     近年来引人的另一类型的抗磨极压添加剂是硼酸盐或硼酸酯类。关于硼酸盐的抗磨极压的作用机理,综合国内外研究成果,认为:再低载荷下硼酸盐主要通过电用现象在金属表面形成微球膜,微球是一层数数层。这一层硼酸盐的微球膜,增加基础油的润滑能力,并降低摩擦副的摩擦和磨损。然而,此膜是不牢固的,容易从金属表面脱附,而且也可以被水等溶剂洗掉。因此在低载荷下,对摩擦表面检测无硼存在。当载荷足够大时,摩擦副产生的机械能、热能使硼酸盐分解,离析出的活性硼渗入金属表面,形成了硬度较硬、又耐磨的一层极压膜。这便是硼酸盐起抗磨极压功能的作用机理。

硼酸盐具有以下优点:

1)、抗磨极压效果好,特别是在低粘度油中具有良好的抗磨极压效果。国外称之为“节能油”的齿轮油,主要是由低粘度油加硼添加剂制成,满足了抗磨极压性的要求。

2)、硼酸盐极压剂的使用寿命长。因为硼酸盐的作用机理是由渗硼形成的FexBy形式的极压膜,这一层表面膜,具有具有较高硬度,较好的抗磨性,较好的抗高温氧化、耐腐蚀性。而含磷、硫、氯的极压剂,在使用过程中消耗得比硼酸盐快。表现在使用寿命上,硼酸盐显得长。

3)、硼酸盐添加剂的抗磨性,对金属材料的选择性不敏感,换句话说,硼酸盐添加剂对各种材料都比较适应。而含磷、硫、氯添加剂,抗磨性的好坏受金属材料的性能影响很大。

4)、硼酸盐添加剂一般不会造成金属腐蚀,而含磷、硫、氯的极压添加剂,若制备不好,往往造成金属腐蚀。硼酸盐一般没什么毒性。

5)、硼酸盐极压添加剂同其它的含硫、磷、氯的挤压添加剂具有很好的配伍性。它同含磷、硫、氯的极压剂复合使用时都能较大提高抗磨极压性能。

硼酸盐添加剂的唯一的缺点是抗水性能较差。为了克服这一缺点,虽然进行了大量的研究工作,但未能根本改进。

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