清净剂、分散剂与ZDDP复配对a-C薄膜摩擦学性能的影响

固-液复合润滑系统是获得高燃油经济性和高耐用性发动机系统的关键技术。极压抗磨剂二烷基二硫代磷酸锌(Zinc dialkyldithiophosphate,ZDDP)、清净剂高碱基磺酸钙(Over-base calcium sulfonate,OBCa Su)与分散剂聚异丁烯丁二酰亚胺(Polyisobutylene succinimide,PIBSI)作为配方润滑油中使用最广泛的三种润滑油添加剂,与常用发动机表面强化薄膜类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜复配下摩擦学性能的相关研究仍较少。利用非平衡磁控溅射方法制备a-C薄膜,通过CSM摩擦磨损试验机评价ZDDP与OBCa Su(ZDDP+OBCa Su)、ZDDP与PIBSI(ZDDP+PIBSI)复配条件下a-C薄膜的摩擦学性能,并利用拉曼光谱、SEM和EDS能谱等手段分析摩擦化学反应,探究摩擦机理。结果表明,ZDDP、ZDDP+OBCa Su和ZDDP+PIBSI润滑三种润滑条件下,GCr15钢和a-C薄膜磨损表面形成含磷酸盐的摩擦反应膜,两者摩擦学性能随润滑剂的变化规律相似。ZDDP+OBCa Su复配润滑下,磨损表面形成的Ca_(3)(PO_(4))_(2)和Zn_(3)(PO_(4))_(2)复合摩擦反应膜可以提高GCr15钢和a-C薄膜的抗磨损性能。ZDDP+PIBSI复配润滑下,GCr15钢和a-C薄膜摩擦学性能下降。通过对比研究传统润滑油添加剂在GCr15钢和a-C薄膜表面的摩擦学行为和摩擦化学反应机理,为a-C薄膜在发动机系统中应用以及研发适配a-C薄膜的润滑油配方提供数据支持和理论指导。

^(31)P-NMR技术考察CD/SF5W/30通用内燃机油中ZDDP在行车试验中的氧化降解机理

文中应用31 P NMR技术考察了CD/SF 5W / 3 0通用内燃机油中二烷基二硫代磷酸锌 (ZDDP)添加剂在行车试验条件下的氧化降解机理。研究结果表明 ,ZDDP的氧化降解 ,首先是形成硫代磷酸酯以及硫代磷酸盐 ,其最终氧化降解产物是磷酸酯 (盐 )。

ZDDP所面临的挑战及其改进剂的研究现状

从润滑油的发展趋势和ZDDP的局限性2方面阐述了ZDDP所面临的挑战,并对ZDDP改进剂的研究现状进行了总结,最后对ZDDP替代物的研究进行了展望,指出ZDDP的替代研究开发任重而道远。

含氮硼酸衍生物的摩擦学性能及与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)配伍性能研究

合成两种含氮硼酸衍生物抗磨添加剂:长链烷基醇胺硼酸钙ODOB-Ca、长链烷基醇胺和长链烷基苯酚的硼酸酯DPOB,分别用元素分析和红外光谱对分子结构进行表征.用热重分析仪考察两种化合物的热稳定性,用饱和蒸汽法考察其水解稳定性,发现这两种化合物均具有良好的热稳定性和较好的水解稳定性,其水解稳定性分别为硼化聚异丁烯基丁二酰亚胺(T154B)的3倍和10倍;用立式万能摩擦磨损试验机考察了ODOB-Ca和DPOB的摩擦学性能以及与ZDDP的配伍性能,结果表明两种化合物作为矿物基础油均具有较好的抗磨性能,且均与ZDDP在一定比例配伍,有很好的协同作用.采用XPS考察了钢球磨斑表面成份,结果显示钢球磨斑表面形成了B2O3、铁的氧化物以及硫酸化合物等多组分混合边界润滑膜,从而使配伍体系摩擦学性能得以改善.

ZDDP作用下钨/钼膜的摩擦化学润滑机理研究

利用SRV高温磨损试验机考察了钨膜、钼膜以及钨-钼合金膜与ZDDP的交互作用规律,并使用XPS和SEM等表面分析技术分析摩擦反应膜的成分与化学态.结果表明:不同材料的薄膜在加入ZDDP后,其表面的摩擦系数的变化趋势与基础油润滑作用下相同,均从0.11降到0.08左右.而磨损量表现出不同的变化规律:钨膜表面的磨损量在加入ZDDP前后均保持在3.7×10-13m3左右;钼膜和钨-钼膜表面的磨损量在加入ZDDP后明显降低,而且钨-钼膜表面的磨损量降低幅度最大,达74.5%.这与不同材料表面的硬度值和生成的表面摩擦反应膜有关.

ZDDP润滑下表面纳米化316L不锈钢的摩擦学性能

采用SRV摩擦磨损试验机考察了表面纳米化316L不锈钢在PAO4和ZDDP润滑下的摩擦学性能。采用X射线衍射仪(XRD)和金相显微镜表征纳米化样品的微观组织结构,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析摩擦反应膜的微观形貌和化学组成。结果表明,表面纳米化明显提高了316L不锈钢的表面硬度,同时在表面产生了具有储油作用的微坑,在PAO4润滑下,纳米化样品的减摩抗磨性优于未处理样品;在添加ZDDP的PAO4润滑下,在纳米化表面形成了链长较短的磷酸盐膜,膜中Zn和P的含量也高于未处理样品,黏着磨损明显减轻,抗磨性提高幅度更为显著。

用XPS研究ZDDP的抗磨作用机理

利用凸轮挺柱磨损试验、四球卡咬试验、XPS光电子能谱分析在加氢基础油中研究了ZDDP的抗磨机理 ,结果表明 :ZDDP的抗磨性能受烷基侧链影响很大 ,它的抗磨作用是由S。

妥尔油酸酯与ZDDP复配的摩擦学特性研究

合成了油溶性环氧类妥尔油酸酯,并以合适比例与ZDDP复合作添加剂,在四球摩擦试验机上研究了其摩擦磨损性能,发现其复合剂具有优异的抗磨性,摩擦系数明显降低及其承载能力明显提高。用Image View数字化图像处理系统观察了摩擦表面,表明该复配体系在摩擦表面可形成较为致密的保护膜。

表面修饰的硼酸盐添加剂与ZDDP复配的摩擦性能

用四球摩擦磨损试验机研究了表面修饰的硼酸盐添加剂与一些抗磨减摩剂复配体系的摩擦学性能。结果表明，表面修饰的用酸盐与T202复配，其复配体系的抗磨性受其添加量的影响，而与T203或T205复配体系的抗磨性分别产生对抗效应或协同效应。表面修饰的硼酸盐与ZDDP系列添加剂复配体系的减摩性，与ZDDP相比没有明显的改善，但是加人苯三唑衍生物，复配体系的摩擦系数明显降低。摩擦表面的XPS分析表明，摩擦表面生成了BON化合物、BN、硫酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化物的混合的摩擦化学反应膜。

离子液体和ZDDP的摩擦学性能及协同效应研究

目的研究离子液体和ZDDP添加剂的摩擦学性能以及协同作用机制,以降低ZDDP在工业润滑油中的用量或开发新添加剂。方法选用聚α烯烃(PAO-4和PAO-8)为基础油,二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和季膦盐油酸离子液体(Ionic Liquid,IL)为添加剂,在四球试验机上考察了添加剂对基础油摩擦磨损性能的影响及协同作用机制。采用扫描电子显微镜SEM和EDS对磨斑表面进行形貌和化学组分分析,利用表面粗糙度轮廓仪对磨斑进行了三维扫描并测量了其粗糙度,利用球盘式光干涉测量装置研究了添加剂对成膜特性的影响。结果 40℃时,ZDDP和IL复配物的摩擦系数介于ZDDP和IL之间。100℃时,基础油PAO4失效,添加ZDDP和IL复配物后,其摩擦系数降低至0.085,低于单独添加IL和ZDDP时的摩擦系数。基础油PAO8的摩擦系数约为0.11,单独添加IL与添加ZDDP和IL复配物后的摩擦系数非常接近(约为0.09)。SEM图像显示,在40℃和100℃时向基础油中添加ZDDP和IL复配物,工况下对应的磨斑直径最小,且表面粗糙度值均小于基础油和基础油中添加ZDDP。卷吸速度为300 mm/s和450 mm/s时,单独添加IL或添加ZDDP和IL复配物,可提高润滑油的中心膜厚,有效缓解乏油状况。结论与基础油相比,尤其是在高温环境下,ZDDP和离子液体复配时具有很好的减摩抗磨协同效应;混合润滑条件下,向基础油PAO中单独添加IL或ZDDP和IL复配物时,可有效减缓接触区内的乏油状况。

硼酸酯对 ZDDP 和氯化石蜡减摩抗磨性能的影响

通过摩擦学性能测试和摩擦表面膜成份的ｘ－射线能量色散谱（ＥＤＳ）分析，研究了硼酸酯同氯化石蜡和二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）相互作用机理．试验结果表明：硼酸酯具有良好的减摩效果．氯化石蜡含量影响其与硼酸酯的相互作用效果．石油磺酸钙用作分散剂使硼酸酯的抗磨性能变差，ＺＤＤＰ与硼酸酯在摩擦过程中互相竞争金属表面，从而改善硼酸酯的抗磨性．硼酸酯，氯化石蜡，ＺＤＤＰ之间在减摩抗磨性能方面产生“协同效应”

二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)对锂-钙基润滑脂抗水性和机械安定性的影响

利用滚筒试验机考察了不同含量ZDDP对锂-钙基润滑脂抗水性和机械安定性的影响。研究发现,ZDDP能提高锂-钙基润滑脂的抗水性;低含量ZDDP能提高锂-钙基润滑脂的机械安定性;添加不同质量分数的ZDDP的锂-钙基润滑脂经加水滚筒工作后,其锥入度变化的经验模型与实验结果吻合。

ZDDP与苯并噻唑衍生物的协同抗磨性能

利用四球试验机考察了所合成的苯并噻唑衍生物添加剂在液体石蜡中的摩擦学性能,并研究了含苯并噻唑衍生物(BSD)和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的复配添加剂液体石蜡的抗磨性能,利用电子探针分析仪上分析了复配体系的作用机制。结果表明:合成的苯并噻唑衍生物在适当的添加量可提高基础油的承载能力,显著地改善基础油的抗磨性能;BSD与ZDDP复配使用存在着协同效应,在保持油品润滑性能的前提下,加入BSD可部分取代ZDDP,从而有效降低油品中磷元素的含量。

二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的成键特征与润滑机理的理论研究

采用量子化学从头算法,全优化计算了二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)化合物的平衡几何构型和成键特征,用前线轨道能级和组成以及前线电子密度等参数,探讨了ZDDP的润滑机理.研究表明ZDDP的活性元素为2种位置上的S元素,ZDDP与铁摩擦副作用最可能的断键位置是S-P和P=S键.随后S-P和P=S键的断裂,S及分解产物继续与铁摩擦副表面反应,形成由多磷酸盐和铁的硫化物组成的反应膜,从而有效地降低摩擦磨损.计算结果与摩擦学实验结果一致.

摩擦过程中过碱水杨酸钙与ZDDP相互作用的研究

利用X射线吸收精细结构光谱(XANES)研究了过碱水杨酸钙与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配使用时形成润滑膜的表面化学行为,并提出了其和ZDDP的相互作用机制.结果表明,在ZDDP中加入过碱水杨酸钙后完全改变了ZDDP单独使用时形成润滑膜的结构,润滑膜中含有一定数量的钙离子,其结构以磷酸钙为主;对超高碱值的水杨酸钙与ZDDP复配体系,在润滑膜中除发现磷酸钙外,同时观测到碳酸钙颗粒的沉积.润滑膜结构的改变是ZDDP和过碱水杨酸钙复配体系抗磨性能变差的主要原因.

两种无灰无磷抗磨添加剂摩擦学性能及与ZDDP配伍性能研究

合成了两种无灰无磷抗磨添加剂:不含三嗪环的含羟基羧酸酯衍生物BOMA(淡黄色透明液体);含羟基的三嗪羧酸酯衍生物LOMA(黄色透明液体),分别用元素分析和红外光谱对分子结构进行表征。用热重分析仪考察两种化合物的热稳定性。用四球机考察其摩擦学性能以及与ZDDP的配伍性能。发现两种化合物有很好的热稳定性;两种化合物作为润滑油添加剂在5 mm2/s基础油中有相当好的抗磨性能和承载能力,其中含有三嗪环的抗磨添加剂比不含三嗪环的抗磨能力好;两种抗磨添加剂均与ZDDP有很好的协同抗磨减摩作用。

不同试验条件下ZDDP在250N基础油中的摩擦性能试验研究

为开发低黏度指数改进剂含量的自动变速箱油,选择四球机研究ZDDP在250N基础油中摩擦性能,在不同的ZDDP添加量、负荷、时间、转速下进行试验,观察各试验条件对ZDDP摩擦性能的影响程度,同时采用正交试验方法分析4种因素对ZDDP的影响显著性。试验结果表明:在950 r/min时,ZDDP在296 N负荷下相比196 N和392 N具有更佳的减磨性能;在1200 r/min时,随着ZDDP加量提高,磨斑直径下降较为缓慢;在1450 r/min时,392 N负荷下添加ZDDP的基础油无法提供有效润滑,造成剧烈磨损。正交试验结果表明:在选定的试验因素和水平下,对磨斑直径影响的显著性由大到小依次为负荷、转速、添加剂添加量、时间,其中添加剂添加量和时间对磨斑直径变化绝对值影响接近。

添加剂与ZDDP相互作用对内燃机油抗磨性能的影响

用凸轮—挺柱磨损试验、四球卡咬磨损试验以及XPS分析方法研究了金属清净剂、辅助抗氧剂对ZDDP抗磨性的影响 ,试验结果表明 :添加剂通过降低对ZDDP磷的吸附而影响其抗磨作用 ,选择合适的添加剂可以使其对ZDDP影响降至最小。

ZDDP与MoDTC在不同黏度基础油中的抗磨性能

【目的】研究不同黏度基础油对二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)及其复配体系抗磨性的影响.【方法】将不同比例的ZDDP、MoDTC、ZDDP与MoDTC复配剂分别加入不同黏度的基础油中,采用四球机测试试样的磨斑直径,并通过正交试验进行对比.【结果】ZDDP加量一定时,磨斑直径随着基础油黏度增大总体减小,抗磨性提高,ZDDP在150BS中的抗磨性较500N下降不明显;同一黏度基础油抗磨性随ZDDP加量增大变化不明显.MoDTC加量一定时,抗磨性随黏度增加变化规律不明显;250N、500N、500N与150BS混合油的抗磨性中随着MoDTC加量增大而提高,在150N和150BS中,基础油抗磨性变化不规律.不同基础油的磨斑直径在ZDDP与MoDTC不同比例复配时差别不大.MoDTC、ZDDP和基础油3种因素的变化对磨斑直径的影响较小,MoDTC与ZDDP共同存在时对于基础油抗磨性影响的区分性不大.【结论】MoDTC与ZDDP复配使用在不同黏度基础油中具有较单剂更优的抗磨性,不同基础油黏度对其抗磨性影响不大.