熊晶+等

摘要：利用四球機(jī)、SRV摩擦磨損試驗(yàn)等方法考察了二烷基二硫代氨基甲酸鉬在基礎(chǔ)油和全配方汽油機(jī)油中的減摩性能，并對(duì)其減摩機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明： 二烷基二硫代氨基甲酸鉬能有效降低基礎(chǔ)油和成品汽油機(jī)油的摩擦系數(shù)，具有優(yōu)異的減摩性能。

[HT5”H]關(guān)鍵詞：二烷基二硫代氨基甲酸鉬；SRV摩擦磨損實(shí)驗(yàn)；減摩性能

[HT5”H]中圖分類號(hào)：TE6282文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

Study of Tribological Behavior of olybdenum Dialkyldithiocarbamate （oDTC）

XIONG Jing WEI Wen-yu2； JING Ying-ying CHENG Liang LI Peng ZHNG Dong-heng1

（1PetroChina Dalian Lubricating Oil R&D Institute， Dalian 11603 China； 2PetroChina Lubricant Company， Beijing 100028， China）

bstract：The friction-reducing properties of base oil and fully formulated gasoline engine oils with molybdenum dialkyldithiocarbamate （oDTC） were investigated through four-ball test and SRV friction-wear test and the friction-reducing mechanism was also studied The results showed that oDTC can reduce coefficient of frictions when it is used both in

base oil and fully formulated gasoline engine oils， and exhibits excellent friction-reducing capability

Key words：oDTC； SRV friction-wear test； friction-reducing property

0引言

減少排放、降耗節(jié)能已經(jīng)成為推動(dòng)汽車工業(yè)技術(shù)發(fā)展的直接動(dòng)力。隨著石油資源的日益稀缺，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)成為國(guó)際關(guān)注的問(wèn)題，而有效減低燃油消耗已經(jīng)成為汽車制造和相關(guān)產(chǎn)業(yè)需要解決的問(wèn)題。改進(jìn)汽車設(shè)計(jì)、駕駛習(xí)慣以及改善燃料油的燃燒狀態(tài)都能提高燃油經(jīng)濟(jì)性；另一方面，降低發(fā)動(dòng)機(jī)中各部件之間的摩擦損失，從潤(rùn)滑的角度降低摩擦內(nèi)耗提高能量利用率而達(dá)到節(jié)能的效果也是研究的熱門問(wèn)題[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有20%～25%的汽車燃料釋放的能量消耗在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的摩擦[2]。通常，減低發(fā)動(dòng)機(jī)零部件之間的摩擦主要是通過(guò)改進(jìn)潤(rùn)滑油的性能實(shí)現(xiàn)的，主要途徑包括降低油品黏度以及添加一定量的摩擦改進(jìn)劑。通常在流體潤(rùn)滑條件下，潤(rùn)滑油的黏度越低、黏度指數(shù)越高，則其燃油經(jīng)濟(jì)性越好；在邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑區(qū)域，通常通過(guò)加入摩擦改進(jìn)劑與金屬表面發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)吸附在金屬表面形成保護(hù)膜，從而降低摩擦表面的摩擦系數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料的目的。

二烷基二硫代氨基甲酸鉬（oDTC）作為一種新型的摩擦改進(jìn)劑，具有較好的油溶性、突出的減摩性、抗氧化性、高溫穩(wěn)定性以及不含磷元素，因而受到廣泛關(guān)注[3-]。oDTC的減摩作用目前一般被認(rèn)為是金屬的選擇性遷移。在潤(rùn)滑過(guò)程中oDTC在摩擦表面微凸體頂分解出oS2、oO2、oS3、oO3等產(chǎn)物進(jìn)入涂層表面形成易剪切的金屬膜，有些產(chǎn)物聚集在表面的微凹谷內(nèi)從而使摩擦表面更光滑，故能持久有效地減小摩擦系數(shù)。本文考察了oDTC在基礎(chǔ)油和成品油中的摩擦性能，并對(duì)摩擦表面的形貌進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示oDTC在基礎(chǔ)油和成品汽油機(jī)油中均具有很好的減摩性能，能明顯改善摩擦表面的擦傷和劃痕；同時(shí)，對(duì)oDTC銅片腐蝕及抗氧性能也進(jìn)行了研究。二烷基二硫代氨基甲酸鉬的結(jié)構(gòu)見圖1。

1試驗(yàn)部分

11基礎(chǔ)油和添加劑

試驗(yàn)選用的基礎(chǔ)油為大連石化的HVI150SN I類基礎(chǔ)油；成品油分別選取SL 10W-30、S 10W-0、SN 0W-0三種不同黏度級(jí)別的產(chǎn)品；oDTC選取太平洋聯(lián)合（北京）石油化工有限公司長(zhǎng)鏈型poupc-1002（o含量102%；S含量107%）。參照文獻(xiàn)[5]，優(yōu)選oDTC的添加量為07%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。

12儀器和設(shè)備

紅外測(cè)試在Nicolet6700測(cè)試儀上進(jìn)行。

最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB、燒結(jié)負(fù)荷PD值分別采用四球機(jī)承載能力測(cè)試方法GB/T 312-198長(zhǎng)磨測(cè)試采用SH/T 0189-1992。

2結(jié)果與討論

21紅外分析

圖2中2923 cm-1和2856 cm-1分別對(duì)應(yīng)甲基的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，1521 cm-1的強(qiáng)吸收為C=S雙鍵的伸縮振動(dòng)特征吸收峰，1380 cm-1和162 cm-1分別為甲基的對(duì)稱變形振動(dòng)和亞甲基的剪式振動(dòng)，1155 cm-1為C-N鍵的伸縮振動(dòng)，972 cm-1為o=O（S）特征吸收峰。紅外分析的結(jié)果與oDTC主體結(jié)構(gòu)基本對(duì)應(yīng)。

四球?qū)嶒?yàn)

PB、PD測(cè)試結(jié)果如表含有07%oDTC的基礎(chǔ)油最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB值和燒結(jié)負(fù)荷PD值均有一定幅度的提高，特別對(duì)于成品油SN 5W-0，加入oDTC后PD值增加了近500 N，推測(cè)為oDTC與成品油中的抗磨劑（如ZDDP）協(xié)和作用的結(jié)果[6]。摩擦表面的掃描電鏡圖分別如圖3和圖，可以發(fā)現(xiàn)加入oDTC后摩擦表面狀態(tài)均有較大改善：磨斑直徑降低的同時(shí)劃痕明顯變淺，顯示了oDTC良好的減摩性質(zhì)。

22減摩性能結(jié)果

222摩擦系數(shù)

以150SN為基礎(chǔ)油，通過(guò)SRV（5707方法，載荷為200 N，溫度50 ℃，時(shí)間2 h，行程為1 mm，頻率50Hz）測(cè)定摩擦系數(shù)的變化，結(jié)果見圖5。其中基礎(chǔ)油150SN的摩擦系數(shù)較大，基本維持在018附近，而加入07%oDTC后摩擦系數(shù)明顯降至011左右且保持基本穩(wěn)定，表面形貌如圖6，可以看出未加oDTC表面磨痕寬且明顯，而加入oDTC后磨痕寬度從799 μm減小至2895 μm，減摩作用非常明顯。

鑒于150SN+oDTC在 D5707方法磨痕寬度較小，成品油中的對(duì)比測(cè)試方法改為自建方法：載荷增大至00 N，溫度50 ℃，時(shí)間5 min，行程為15 mm，頻率50 Hz。三種成品油加入oDTC后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的磨合，oDTC與摩擦表面作用形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，使摩擦表面光滑并且持久有效地降低摩擦系數(shù)，如圖7所示。三種配方表現(xiàn)的結(jié)果均相同，摩擦系數(shù)降低非常明顯，從接近012左右下降至00左右，說(shuō)明oDTC在不同配方的適應(yīng)性能較好。同時(shí)，從掃描電鏡圖8和圖9也可以發(fā)現(xiàn)加入oDTC后磨斑表面較為平整，犁溝也很淺，磨損明顯減輕。

能譜分析

使用EDX能譜對(duì)四球長(zhǎng)時(shí)間磨損后磨斑表面進(jìn)行表面元素分析，獲得膜層表面元素對(duì)比見表2。膜層中檢測(cè)到C、N、O、Fe、S、Si、o、Cr等元素的存在，其中Si、Fe和Cr 來(lái)自鋼球本身， S和o元素來(lái)自于潤(rùn)滑油。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)加入了oDTC后磨斑表面的S和o的含量明顯增多，而氧元素的含量沒有太明顯變化，推測(cè)oDTC分解后主要形成的是鉬硫化合物形成復(fù)合邊界潤(rùn)滑膜，從而有效提高減摩抗磨作用。在SN 5W-0成品油的磨斑表面發(fā)現(xiàn)有116%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鉬，明顯高于基礎(chǔ)油150SN中鉬含量，說(shuō)明在SN 5W-0成品配方中已經(jīng)加入過(guò)鉬的化合物。見圖10、圖11。

22抗氧及腐蝕性能研究

oDTC的抗氧及腐蝕性能研究分別通過(guò)SH/T 0719-2002和GB/T 5096-1985進(jìn)行，結(jié)果如表3。兩種成品油的氧化誘導(dǎo)期在加入oDTC后均有所提高，特別是SN 5W-0提高較明顯，結(jié)合參考文獻(xiàn)[7]推斷氧化誘導(dǎo)期提高是oDTC與芳胺類抗氧劑協(xié)同作用的結(jié)果。

在基礎(chǔ)油中加入oDTC后銅片腐蝕的級(jí)別從1a變?yōu)?b，說(shuō)明oDTC中硫?yàn)榛钚粤颉＞哂幸欢ǖ母g性。而在成品油中，銅片腐蝕結(jié)果均為1a，應(yīng)該是成品油中含有腐蝕抑制劑阻止了活性硫的腐蝕。建議在配方設(shè)計(jì)中應(yīng)注意考察oDTC中活性硫的影響。

3結(jié)論

（1）二烷基二硫代氨基甲酸鉬能有效降低基礎(chǔ)油和成品油的摩擦系數(shù)，具有優(yōu)異的減摩性能；

（2）二烷基二硫代氨基甲酸鉬的減摩機(jī)理可能歸結(jié)其在摩擦表面分解成鉬硫化合物形成的保護(hù)膜；

（3）二烷基二硫代氨基甲酸鉬具有抗氧協(xié)同作用，同時(shí)含有活性硫，應(yīng)注意考察其對(duì)銅片的腐蝕問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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