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摩擦改进剂的使用时机及使用方法

2016-03-25   来源:润滑油情报网 网友评论 0

摘要:润滑剂用于减少两个相对运动的物体表面所产生的摩擦。但是,在某些情况下,润滑剂基础油缺乏足够的润滑性,不能有效减摩。金属元件冶炼有时候就需要加入一些特别的化学物质...


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润滑剂用于减少两个相对运动的物体表面所产生的摩擦。但是,在某些情况下,润滑剂基础油缺乏足够的润滑性,不能有效减摩。金属元件冶炼有时候就需要加入一些特别的化学物质。比方说,在黄铜冶炼时,蜗轮、传统极压添加剂、抗磨添加剂会对柔软的黄铜造成机械磨损。这时候,就需要加入摩擦改进剂,提高润滑剂的润滑性。

相反,自动变速箱的传动液用于提供润滑性、传递动力以及其他用途。而变速箱的离合器及制动带需要一定的摩擦力才能正常运转。这时,在传动液中加入摩擦改进剂,有助于变速箱平稳换挡。不然,离合器及制动带会发出“嘎吱”声,既对离合器及制动带造成伤害,也给司机带来危险。

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摩擦改进剂使用

用于改变润滑剂摩擦系数的混合物统称为摩擦改进剂,它能改变两个金属面之间的摩擦,使之进行相对运动。图表1列举了各种不同类型的摩擦改进剂。

摩擦改进剂在不同情况履行不同功能。在内燃机中,摩擦改进剂的作用是减少摩擦,提高燃料经济性。在离合器、自动变速箱以及工业用途中,使用摩擦改进剂不仅是为了控制摩擦力,使效率最大化,还为了避免不必要的滑动。这听起来似乎有些不合常理,因为润滑剂本来就是用来减摩抗磨的。可是,在很多情况下,机器需要一定的摩擦力作为牵引力才能正常运作。此时,摩擦改进剂的用途就不是改变摩擦力了,而是在不同剪应状态下行使不同职责。让机器从动态转为静态,比如变速箱中的齿轮停止转动,还有离合器停止运行等等,都是这个原理。

目前,绝大多数的摩擦改进剂都是用来减少摩擦,提高润滑性,改善燃油经济性。最近,美国政府把总体平均燃油经济性标准提高至54.5英里每加仑,相当于原来的两倍。虽然这个新标准是针对汽油机来定的,但是它对柴油机同样有推动作用。要实现这个新标准,可以通过降低机油粘度来提高燃油经济性。但问题在于:怎样在降低粘度的同时能形成足够厚度的油膜来抗磨减摩?

减少发动机产生的摩擦这一研究已经取得了很大进展,也提高了燃油经济性。润滑油技术取得不少进步,其中也包括了摩擦改进剂的进展。

摩擦改进剂在边界润滑条件下或者金属面发生摩擦时的效率最高。有机摩擦改进剂分子由极性基团和可溶性长链组成。极性基团吸附在金属表面,可溶性长链并列排着,就像地毯上编织的线一样。极性基团由磷酸或膦酸、胺、氨基化合物或羧酸构成。可溶性长链形成了紧密的多层基体或者与金属面反应形成了黏性薄层,易于剪切,使得金属表面相对光滑。

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有机摩擦改进剂

摩擦改进剂形成的膜由相互排列的多层基体构成,能达到减摩效果。最常见的摩擦改进剂是二烷基二硫代甲酸钼(MoDTC)。摩擦改进剂形成的纳米片分散在碳基质或者黄铁矿基质当中,它们流向金属表面,通过相互滑动来减少摩擦。

有机钼混合物与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)混合使用的效果很好。把ZDDP添加到机油中的用法已有大约80年的历史了。ZDDP是最好用的燃油添加剂之一。它用途广阔,可以用作抗氧化添加剂、抗腐蚀添加剂、抗磨损添加剂等。这几类添加剂的分子都由一个极性基团和一条油溶性链构成,能够形成相对较薄的边界膜,比钢铁表面柔软得多,有显著的减摩效果。

值得注意的是,摩擦改进剂的极性基团既要能吸附黑色金属面,也要能吸附ZDDP产生的锌层。锌层主要由锌、正磷酸盐玻璃材质和聚磷酸盐玻璃材质组成,受温度影响,同时聚磷酸盐链向金属表面靠近。

燃油经济性越来越受重视,对机油的要求不断提升。当摩擦改进剂不断发展,提高燃料利用效率,减少能源消耗最行之有效的方法就是降低润滑油的粘度。然而,现在全膜润滑仍然是主流,混合润滑与边界润滑技术不够成熟,我们不能操之过急。如果是在混合润滑和边界润滑状态下,利用摩擦改进剂来减少摩擦十分关键。

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