任何一种润滑油剂的产生及其机理的确立,都离不开当时的科学技术发展水平和生产加工能力。纳米时代的来临,为固体润滑材料在润滑油中的广泛应用敞开了大门。
宝捷润滑油南京有限公司与科研单位紧密合作,以纳米材料的润滑新理论为指导,从改善与控制机械表面摩擦学行为出发,采用微观抗磨金刚石(UDD)等多种液、固添加剂优化复配技术配方,开发出汽车、摩托车系列特润滑油及养护品。 这些产品的主要功效是: 1、随着摩擦副真实接触面的不断扩展,极压性空前提高,能承受1800N的最大无卡咬负荷(PB)和3000N的烧结负荷(PD),可保证超载高速运行安全。 2汽车机油添加剂、随着摩擦副的逐步抛光和抗磨金刚石的滚动摩擦,减摩性大为改善,用于克服阻力的功耗下降24%,汽缸压力增大15.7%,燃油节油率在12%以上。 3、添加剂中的碳、硼、氮在600℃-700℃便可渗入摩擦副晶格,使汽缸和曲轴表面硬度平均提高23.5%,抗磨性极为突出,摩擦件接近零磨损,可延长发动机使用寿命两倍左右。 4、由于大面积支撑负荷,硬表面、小摩擦系数滚动摩擦,用于克服阻力的能源转换热量极低,机件和润滑油的平衡温度可降至60℃左右,消除了机械热胀现象,
极大地改善了润滑油的蒸发、氧化、变质条件,使润滑油换油里程可达一万五千公里左右。 5、机件和油温的大幅度降低,为无油润滑提供了保证,除以润滑油为液压液启动某些机构的车辆以外,使用本机油运行三千公里以后,无油运转里程可达900公里以上。 6、本机油的微观抗磨金刚石添加剂无污染,不影响车辆尾气环保指标。与其他机油混用也无不良反映。
二、微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料为传统润滑油焕发出勃勃生机
科学与实践证明,许多固体材料加工到纳米(微观)尺度(比细菌还小,象病毒那么大),就会发生质的发跃。如表面积增大,表层原子增多,活性提高,吸附力增强,溶点降低,电磁性改变,强度加大等等。微观抗磨金刚石(UDD)材料的这些特性,在改变着人类社会生产、生活方式的同时,也给润滑油剂带来勃勃生机。 1、悬浮性。有许多固体润滑剂的性能很好,但由于密度大不能悬浮在油中,粒度粗进不去摩擦副,聚团沉积严重,用久了堵塞油路,无法在润滑油中应用。加工到纳米(微观)粒度以后,这些问题便得以解决。由于表面积大,活性高,可通过偶联、酯化、接技等方法进行表面改性,很容易悬浮在油中,不再沉淀分层和堵塞油路。 2、吸附性。润滑油的好坏并不决定于加入多
少好的添加剂,主要取决于有多少添加剂能吸附到摩擦副上。这就象房间里有一桌大餐摆在那,你却够不到,照样要挨饿的道理一样。微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料由于表面原子数比例增大,表面能高,有优良的吸附性和化学反应活性,能连带油中其它添加剂一起吸附到摩擦副上,使各种添加剂的作用得到最充分的发挥。 3、渗透性。有些碳、硼、氮润滑剂的溶点高达2000℃,在边界润滑1000℃以下温度难以渗透到金属晶格,而这些润滑剂加工到纳米尺度,其晶化温度仅600℃-700℃,完全可以利用边界润滑的瞬间高压高温渗透到金属晶格,硬化表面,提高其抗磨性能。 4、长效性。传统润滑油中的极压抗磨剂往往是些硫、磷、氯化物,通过边界润滑瞬时高温高压与摩擦副生成金属化合物,提高硬度和抗磨性。这种化合物虽硬但是很脆,在摩擦过程不断脱落又不断形成,既腐蚀了机件,又消耗了添加剂,无论机械还是润滑油的使用寿命都很短。而微观抗磨金刚石(UDD)添加剂首先将摩擦副真实接触面扩到最大,继续摩擦就会越磨越光,单位负荷小,摩擦阻力和油温很低,机械和油的使用寿命都会大为延长。 5、 环保性。传统润滑油中的抗磨成分如二烷基二硫代磷酸锌(T202抗氧抗腐剂)等,含硫、磷、锌,不但腐蚀银轴承,毒害废气转换装置催化剂,还污染大气环境。而微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料是一些金属、金属氧化物或无机化合物,不但蒸发、氧化、耐热温度高,且没有污染。
三、微观抗磨金刚石(UDD)润滑油的润滑机理
微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料的加入,其目的并不是要改变润滑油质量,而是改善机件表面的摩擦行为。 1、 扩面,增强极压性。负荷大小与摩擦副表面光洁度无关,但与实际接触面有关。一台发动机出厂或大修,无论加工精确到何种程度,从微观看仍然是山峰林立,沟谷连片,真正的接触面不及整个摩擦副面积的千分之一。全部负荷加到这么小面积上,其压力和形成的摩擦高温是矿物油和合成油难以承受的。传统的做法是在润滑油上下工夫,显然没有抓住要害。微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料以其又细又硬的粒子,通过高速运转的摩擦,能在几小时或几百公里之内将将磨面上凸峰磨掉,将沟谷平,使摩擦副的实际接触面扩大到接触面压力等于润滑油膜抗压强度的平衡状态,使极压性得到最大发挥。这时的摩擦热大为减少,油温很低,发动机进入最佳润滑和运转时期。 2、抛光,改善减磨性。摩擦系数与接触面积无关,但与表面光洁度有关。传统润滑油中很少加坚硬的固体润滑材料,没有多少抛光作用,减摩性并不强,阻力大则多耗燃油,多转化热量,损失发动机动力。微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料的超细坚硬小球,使机械在削峰平谷磨合期之后,便进入抛光养护阶段,可将摩擦副抛到工厂机械加工达不到的精细度,使减摩性达到最佳状态。 3、硬化,提高抗磨性。我们所用的纳米润滑材料,不但细微坚
硬,并含有碳、硼、氮等元素。根据微观抗磨金刚石(UDD)材料的热力学特性,这些元素在600℃-700℃的晶化温度下,就能渗透到摩擦副的表层,使表面硬而不脆。从而大大提高机件的抗磨性能,为延长发动机寿命提供可靠保证。 4、滚动,降低摩擦系数。众所周知,推广滚珠轴承的原因是滚动摩擦系数和阻力远远低于滑动摩擦系数和阻力。目前发动机缸套与活塞环、曲轴与大瓦、凸轮与顶杆之间的摩擦都是滑动,阻力较大。坚硬而微细的金刚石(UDD)颗粒在摩擦副中,不但起着支撑作用,将两对磨面隔开避免磨损,而且还起着小滚珠轴承作用,变滑动摩擦为滚动摩擦,进一步降低了摩擦系数、阻力和摩擦热。 5、球磨,防止磨屑形成磨料磨损。机械磨损一般由黏着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和疲劳磨损等情况造成。而磨粒磨损主要来之金属磨屑,由于颗粒较大,有的是片状的,不可能很快被润滑油清洗掉,往往造成机件磨损或堵塞滤清器孔。坚硬微细的金钢石小球,在摩擦副间滚动,便会很快将这些磨屑碾成细沫,易于被润滑油冲洗掉,且被滤清器拦住而不堵塞。 6、欠油,仍可继续维持运转。传统润滑油难以作到欠油运转,而市面上有些油剂却可以在曲轴箱无油的情况下继续运行数百公里。其关键是油温低。在室温条件下,机件上残留的润滑油不蒸发、不氧化、不炭化,就会继续黏附在机件上发挥作用。但是油温低是有条件的,必须有一种添加剂能使摩擦副接触面扩大到最大,单位平均负荷降
低至最小,摩擦阻力减到极低,能源转化的摩擦热量相当少,环境温度又相适应。坚硬的金刚石材料是达到这一目的的最好选择。
四、微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料的加入,一剂管“三性”。
润滑油剂的润滑性能,通常是指减摩性(降低摩擦系数和阻力,节省燃油和动力),抗磨性(防止机件磨损,延长其使用寿命),极压性(提高负载能力,防止烧结拉伤,实现多拉快跑)。在传统润滑油中,要分别加入不同的添加剂才能提高这三种性能。而微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料的加入,通过扩面、抛光、硬化,一种添加剂就可以达到三种目的,且这三种性能均比传统润滑油高。
五、微观抗磨金刚石(UDD)润滑油,一品三功能
为了保证车辆在不同时期合理使用润滑油,传统作法是新车使用磨合油,中期使用养护油,后期使用修复油。而微观抗磨金刚石(UDD)润滑油所确立的润滑机理告诉我们,车辆的这三个阶段均可使用宝捷润滑油。 1、在磨合阶段,有磨合功能。传统磨合机油一般不含有固体磨料,主要靠机件限速对磨。缺陷一是磨合时间过长,影响车辆使用效率;二
是达不到扩面、抛光、硬化目的,单位负荷及阻力仍然很大,机件和润滑油温仍然较高,不利于动力性、燃油指标和换机油里程的改善。 加入金刚石而微细抗磨材料,运行几小时或几百公里就能使实际接触面扩大数百甚至上千倍,且表面抛光,单位负荷和阻力降到空前小,机件和润滑油温降至60℃左右,使发动机提前进入最佳运转期。带之而来的是动力性能提高,燃油节省,换机油里程和发动机寿命延长。因此BERGE(宝捷)机油完全可替代磨合机油,且性能比传统磨合机油更好。 2、在养护阶段,有减摩、抗磨和极压功能。传统减摩、极压、抗磨机油加有磷、硫、氯等极性物质,利用边界润滑的瞬时高压高温起化学反应生成磷、硫、氯与铁的化合物,提高金属表面硬度和减摩、极压、抗磨性能。这种减摩、极压、抗磨剂形成的金属表面虽硬但脆。其缺陷一是随着摩擦会一层层脱落下来形成磨屑,也就是说以不断腐蚀金属表面为代价;二是润滑油中的这些极性物质随着不断形成脱落再形成再脱落,含量越来越少,很快失效,换油里程很短;三是这些极性物质大都有不同程度的毒性,排放的尾气有异味并污染大气环境,在发达国家已受到严格限制。
微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料的作用
一是通过不断扩大并抛光对磨面,降低单位负荷,提高减摩、抗磨、极压性能;二是利用
纳米材料比一般材料晶化温度低的特点,在不太高的边界润滑温度下将硼、碳、氮原子渗入金属晶格,形成硬而不脆的光洁表面,实现极压、抗磨;三是一部分游离于油中又细又硬的纳米粒子,在对磨面间形成众多小滚珠,隔离摩擦副,支撑着负荷,变滑动摩擦为滚动摩擦,减小摩擦阻力,减轻磨损,提高极压性能。在修复阶段,有修复、密封功能。传统修复机油是用有机金属化合物填充凹谷,并加入乙丙共聚物提高润滑油高温粘度以实现修复。微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料的修复仍然是采取削峰平谷,扩面、抛光、硬化摩擦副表面的方法,让曲轴瓦利用自重和车辆负载于曲轴密贴,活塞环与气缸壁用环的弹力密贴,以恢复最佳润滑状态,确保密封。 总之,微观抗磨金刚石(UDD)润滑材料在润滑油中的应用,是建立在利用抗磨金刚石(UDD)材料特性,改变和控制机件摩擦学行为以及新的润滑理论的基础上。提高润滑性的基本途径是:用不断扩大摩擦副负载面的办法提高极压性能;用不断抛光摩擦副实际接触面的办法改善减摩性能;用不断硬化摩擦副真实接触面的办法增强抗磨性能。
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