專利名稱：一種應(yīng)用陶瓷金屬潤滑機(jī)制的潤滑油添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案和潤滑原理本發(fā)明創(chuàng)造性地將陶瓷金屬高科技應(yīng)用于潤滑技術(shù)。陶瓷金屬材料具有超強(qiáng)、超韌，超滑、超耐高溫的特點(diǎn)，為世界材料科技中最理想的材料，一般應(yīng)用于航空航天。本發(fā)明研制出由礦物油、堿土金屬磺酸鹽、聚硼胺、液體石蠟、二烴二硫磷酸鉬、二烴二硫基磷酸鋅和芳烴溶劑組成的添加劑組合物，當(dāng)該添加劑通過潤滑油進(jìn)入摩擦部件后，借化學(xué)耦合鍍法，自動(dòng)在金屬表面形成活化層，并在機(jī)件運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)化為厚度不足一微米的磷酸鉬、氮化硼化學(xué)鍵陶瓷結(jié)構(gòu)，永久性的化學(xué)鍵結(jié)于金屬表面?；罨瘜釉谵D(zhuǎn)變過程中將金屬表面突起軟化，形成一個(gè)超級(jí)平滑面，在與油混合使用中，使兩個(gè)摩擦表面分開，不能直接接觸，這樣兩個(gè)機(jī)件相互摩擦?xí)r摩擦力明顯減少，表面摩擦系數(shù)可低到0.001，保證設(shè)備可以充分發(fā)揮功能，并使機(jī)件摩損減少到幾乎為零。
本發(fā)明的添加劑的組成及其含量(以組成成份重量之和為100計(jì))石油礦物基礎(chǔ)油55-65％、堿土金屬磺酸鹽1.5-2.5％、聚硼胺0.4-0.8％、液體石蠟22-30％、二烴二硫磷酸鉬0.8-1.5％、二烴二硫基磷酸鋅1.2-2.5％、芳烴熔劑8-4％。
所述的石油礦物基礎(chǔ)油是由石油制得的包括代號(hào)為100SN、150SN、900DN、600ZW在內(nèi)的基礎(chǔ)油，它們的性能見“侯祥麟主編《中國煉油技術(shù)》(中國石化出版社，1991年，P573-575)”。
所述的堿土金屬磺酸鹽選自包括磺酸鈣、磺酸鋇、磺酸鎂在內(nèi)的一種或兩種以上混合物。它具有很好的清凈性和一定的分散性及防銹性。
所述的芳烴溶劑包括二甲苯以及C10-C18的苯類化合物。
所述的液體石蠟、二烴二硫磷酸鉬、二烴二硫基磷酸鋅均是市售產(chǎn)品。
本發(fā)明的添加劑的制備方法在帶攪拌器的調(diào)和釜中加入各組份，啟動(dòng)攪拌，控制最高溫度為80-85℃，攪拌一小時(shí)，至添加劑成份全部混勻，呈清澈透明的粘性液體，然后裝入儲(chǔ)罐。產(chǎn)品理化性能見表1。
本發(fā)明的添加劑可應(yīng)用于各種潤滑油或潤滑脂，其加入量為潤滑油或潤滑脂體積的2-15％。
本發(fā)明產(chǎn)品工作機(jī)制為陶瓷金屬化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)原理，添加劑是由潤滑油基礎(chǔ)油和其它成份所配制，而配制的添加劑添加于潤滑油或潤滑脂中，使金屬摩擦表面產(chǎn)生自潤滑的功能，完全改變傳統(tǒng)的潤滑油機(jī)制，因此研制出的添加劑具有優(yōu)良的性能，無論是實(shí)驗(yàn)室測試，還是實(shí)際應(yīng)用都得到最好的證明(1)顯著減少內(nèi)燃機(jī)引擎磨損，增加機(jī)器壽命。采用含本發(fā)明添加劑的潤油油處理過的引擎，可在無機(jī)油狀態(tài)下運(yùn)行440萬次，使用過陶瓷金屬潤滑油添加劑的車輛，于1998年創(chuàng)無機(jī)油行駛1966公里的記錄，因此機(jī)器運(yùn)行中，無需大修，并逐步實(shí)現(xiàn)零磨損的最高理想。
(2)大幅度降低內(nèi)燃溫度，可降低37％。
(3)有效地改善引擎的工作環(huán)境，一秒種可增加7個(gè)馬力。
(4)使用含本發(fā)明添加劑的潤滑油產(chǎn)品，可提高燃油效率，減少汽油、柴油消耗。經(jīng)中國交通部節(jié)能檢測中心云南高原監(jiān)測站測試，節(jié)省汽油12.7％，為國內(nèi)外所有潤滑油節(jié)油的最好產(chǎn)品。在實(shí)際使用中可節(jié)省汽油達(dá)35％，節(jié)省柴油達(dá)25％。
(5)明顯減少尾氣排放，可減少尾氣CO28-40％、He18-26％、NOx50-80％.
(6)不含任何固態(tài)添加劑，無腐蝕性、防蝕、防銹。
(7)降低噪音能量50％，另外還具有清洗引擎的功能。
綜上所述，本發(fā)明的添加劑可廣泛地應(yīng)用于航天、軍事、高科技和普通機(jī)械的潤滑劑中，對(duì)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)例1～3實(shí)例1～3為本發(fā)明的添加劑的成份和含量，詳見表2。具體制備方法在帶攪拌器的調(diào)和釜中加入各成份，攪拌一小時(shí)，呈清澈透明的粘性液體，裝入儲(chǔ)罐中。
實(shí)例4本實(shí)例是加有2～15％本發(fā)明實(shí)例2添加劑的潤滑油摩擦磨損試驗(yàn)。所用的基礎(chǔ)油為15W/40SE潤滑油(長城高級(jí)潤滑油公司)、150SN(大連石油化工公司)。結(jié)果見表3和表4。表3中磨痕直徑(mm)測試條件1200轉(zhuǎn)/分、75℃、D60min15kg(對(duì)等ASTM D2783)；最大卡咬負(fù)荷(kg)測試條件常溫(對(duì)等ASTM D4172)；表4中磨痕直徑(mm)測試條件75℃、1200轉(zhuǎn)/分、D60min15kg，磨痕直徑(mm)測試條件75℃、1200轉(zhuǎn)/分、D15kg60min。
測試結(jié)論在150SN中性油和15W/40SE潤滑油中加有本發(fā)明添加劑以后，磨痕直徑有所減少，加入量于5％時(shí)分別改善47％、16％和13％；潤滑性能大幅度提高，在150SN中性油中卡咬負(fù)荷最大可提高42％。
實(shí)例5本實(shí)例為SD40汽油機(jī)油(大慶石油化工總廠)加入本發(fā)明實(shí)例1添加劑的減磨抗磨性能測試。
一.抗磨性能測試試驗(yàn)機(jī)往復(fù)式摩擦損試驗(yàn)機(jī)試樣GCr15鋼球和GGr15鋼條試驗(yàn)條件載荷22公斤、往復(fù)頻率25次/分，溫度28℃試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)油和加入10％添加劑后的極亟值(載荷與穩(wěn)定后磨痕面積之比)分別為208N/mm2、472N/mm2，極壓值提高125％結(jié)論在SD40汽油機(jī)油中加入10％本發(fā)明添加劑能大幅度提高潤滑油的抗磨性能。
二.減磨性能測試試驗(yàn)機(jī)MPX200(宜化試驗(yàn)機(jī)廠)試樣上環(huán)為GCr15鋼環(huán)，下環(huán)為銅環(huán)試樣上環(huán)為GCr15鋼環(huán)，下環(huán)為銅環(huán)試驗(yàn)條件載荷10、20、40公斤、試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min和1440r/min，溫度為室溫試驗(yàn)結(jié)果各種載荷下摩擦系數(shù)對(duì)比見表5。由表5可知，在SD40汽軸機(jī)油中加入10％本發(fā)明添加劑能使摩擦系數(shù)降低15-20％。
實(shí)例6本實(shí)例是在150SN中性油中加有實(shí)例1添加劑2％、5％的潤滑油銅片腐蝕試驗(yàn)。
銅片腐蝕試驗(yàn)參照GB5096-85的方法，結(jié)果見表6。由表6可知，在150SN中性油加2％和5％本發(fā)明添加劑銅片腐蝕合格。
實(shí)例7本實(shí)例是在捷達(dá)轎車加與不加本發(fā)明添加劑的使用效果對(duì)比測試，試驗(yàn)用基礎(chǔ)油為長城機(jī)油，測試單位北京理工大學(xué)汽車動(dòng)力性和排放測試國家專業(yè)試驗(yàn)室。
《汽車道路試驗(yàn)方法通則》GB/T12543-90；《汽車加速性能試驗(yàn)方法》GB/T12543-90；《汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法》GB/T12545-90；《輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14761.1-93；《輕型汽車排汽污染物測試方法》GB/T11642-93。
檢測結(jié)果6(一)未加添加劑結(jié)果(1)50KM/h等速行駛百公里燃油消耗量5.3L/100KM；(2)ECE15工況燃油消耗量12.855L/100KM；(3)ECE15工況排放狀況CO84.11g/試驗(yàn)、HC+NOx8.68g/試驗(yàn)(4)0-100KM/h起步加速加間為23.3秒；(5)最高檔加速時(shí)間為30.0秒。
(二)加實(shí)例添加劑結(jié)果(I)加10％添加劑(1)ECE15工況排放狀況CO80-96g/試驗(yàn)、HC+NOx7.31g/試驗(yàn)；(2)0-100km/h起步加速時(shí)間為22.0秒；(3)最高檔加速時(shí)間為28.0秒。
(II)加6％添加劑(4)50km/h等速行駛百公里燃油消耗量4.928L/100km；(5)ECE15工況燃油消耗量為11.607L/100km；(6)ECE15工況排放狀況CO81.91g/試驗(yàn)、HC+NOx6.82g/試驗(yàn)；(7)0-100km/h起步加速時(shí)間為21.70秒；上述結(jié)果得出如下結(jié)論(a)加入10％添加劑后，ECE15工況排放狀況CO排放量降低3.15g/試驗(yàn)，改善3.75％，HC+NOx排放量降低1.55g/試驗(yàn)，改善17.86％；加速狀況0-100km/h加速時(shí)間縮短1.3秒，改善5.58％，最高檔加速時(shí)間縮短2.0秒，改善66.7％。
(b)加入6添加劑后，燃油經(jīng)濟(jì)性狀況50km/h等速行駛百公里燃油消耗量降低0.372L，改善7.02％，ECE15工況燃油消耗量降低1.248L，改善9.71％；ECE15工況排放狀況CO排放量降低2.20g/試驗(yàn)，改善2.62％，HC+NOx排放量降低1.86g/試驗(yàn)，改善21.43％；加速狀況0-100km/h加速時(shí)間縮短1.6秒，改善6.87％。表1
表2
*注實(shí)例1和實(shí)例3的基礎(chǔ)油代號(hào)為100SN中性油，實(shí)例2的基礎(chǔ)油代號(hào)為150SN中性油。表3
表4
表5
表權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用陶瓷金屬潤滑機(jī)制的潤滑油添加劑，其特征在于組成成份及其含量(以組成成份重量之和為100計(jì))石油礦物基礎(chǔ)油55-65％、堿土金屬磺酸鹽1.5-2.5％、聚硼胺0.4-0.8％、液體石蠟22-30％、二烴二硫磷酸鉬0.8-1.5％、二烴二硫基磷酸鋅1.2-2.5％、芳烴熔劑8-14％。
2.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于所述的堿土金屬磺酸鹽選自包括磺酸鈣、磺酸鋇、磺酸鎂其中一種或兩種以上混合物。
3.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于所述的芳烴溶劑包括二甲苯以及C10-C18的苯類化合物。
4.權(quán)利要求1所述的添加劑的制備方法在帶攪拌器的調(diào)和釜中加入各組份，啟動(dòng)攪拌，控制最高溫度為80-85℃，至添加劑成份全部混勻，呈清澈透明的粘性液體即可。
5.權(quán)利要求1所述的添加劑可應(yīng)用于各種潤滑油或潤滑脂，其加入量為潤滑油或潤滑脂體積的2-15％。
全文摘要
本發(fā)明是一種應(yīng)用陶瓷金屬潤滑機(jī)制的潤滑油添加劑,它是由礦物油、堿土金屬磺酸鹽、聚硼胺、液體石蠟、二烴二硫基磷酸鋅、二烴二硫磷酸鉬、芳烴溶劑組合而成。本發(fā)明添加劑通過潤滑油進(jìn)入摩擦件后,在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)化為磷酸鉬、氮化硼化學(xué)鍵陶瓷結(jié)構(gòu),因此它具有優(yōu)良的性能:可以顯著減少內(nèi)燃機(jī)引擎磨損,增加機(jī)器壽命;可大幅度降低內(nèi)燃機(jī)溫度;提高燃油效率,減少汽油、柴油消耗;明顯減少尾氣排放;無腐蝕性、防蝕、防銹,而且可降低噪音,是一種用途范圍廣泛、作用周期持久、質(zhì)量性能穩(wěn)定并符合環(huán)保要求的新型潤滑油添加劑產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C10M159/00GK1346873SQ0114163
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2001年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月29日
發(fā)明者吳比爾, 吳瑪克 申請(qǐng)人:大慶宇能石油化工有限公司