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，均表現出十分優良的減摩效果。

關鍵詞：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

內燃機油的發展趨勢是延長換油期和提高燃油經濟性，而提高燃油經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良的減摩性能，在內燃機油中的應用受到廣泛的關注^［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律，為開發高檔節能型內燃機油產品提供了技術支持。

1 主要原材料性質及試驗方法

1.1 主要原材料性質

試驗所用主要原材料性質見表1、表2。

1.2 試驗方法

SRV摩擦磨損試驗法：蘭州潤滑油研發中心自行建立，采用滿足ASTM D6245方法的球-盤摩擦副，模擬內燃機“邊界—混合”潤滑狀態，測定確定條件下油品的摩擦系數。

2 試驗結果與討論

2.1 有機鉬添加劑減摩機理

對內燃機而言，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，形成次級結構膜，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^［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出不同的減摩效果。Moly 855具有一定的減摩效果，且摩擦系數具有較好的穩定性，尤其在HVIH500中表現出優良的的減摩效果，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出優良的減摩性能，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，因此表現出更為優良的減摩性能。

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，結果如圖5所示。

圖5結果表明，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能型內燃機油中，改善內燃機油的減摩性能，以提高燃料經濟性，起到節能的目的。試驗結合程序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的減摩效果最為優良，但減摩效果不如Lube 515顯著，摩擦系數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構膜形式存在，且形成的次級結構膜具有一定的厚度，不易被破壞，故而有機鉬添加劑均表現出良好的減摩性能。

3 結論

（1）有機鉬添加劑的減摩效果與其類型、添加量相關，基礎油中相同加量下含硫、磷元素的有機鉬減摩劑表現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，均表現出十分優良的減摩效果。

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和應用概況［J］.中國鉬業, 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年畢業于西安理工大學環境工程專業，現從事內燃機油添加劑工作，曾公開發表論文兩篇。