CN101659897A - 一种用于汽车等速万向节的润滑脂 - Google Patents
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Abstract
一种用于汽车等速万向节的润滑脂，包括占润滑脂总重量5.0－15.0％的稠化剂、占润滑脂总重量61.0－93.8％基础油，含有占润滑脂总重量的添加剂A：0.5－15.0％的粒径尺寸在500nm以下的活性纳米碳酸钙；B：0.0－2.0％的粒径尺寸在0.1－15μm的二硫化钼；C：0.1－1.0％的二烷基二硫代磷酸钼；D：0.1－1.0％的二烷基二硫代氨基甲酸钼；E：0.5－5.0％的低碱值石油磺酸钙或合成黄酸钙。可以降低钼化合物的添加量，特别是二硫化钼可以不加或少加，其中，活性纳米碳酸钙与少量的有机钼化合物共同使用，可以有效的提高润滑脂的负荷承载能力，润滑脂的摩擦系数在合理的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及到一种用于汽车等速万向节的润滑脂，特别是一种含有较低钼化合物的汽车球笼式等速万向节的润滑脂。
背景技术
等速万向节也称等速联轴节(简称CVJ)，是连接汽车变速箱与车轮之间传动轴的万向传动部件，传动轴转动时，等速万向节以等角速度的形式传递动力。目前，绝大部分轿车、越野车和部分卡车均采用前轮驱动(FF)或四轮驱动(4WD)，因此等速万向节在汽车上得到了广泛应用。等速万向节部件间的接触压力很大，且承受着复杂的滚动和滑动式往复运动，如果润滑不良，会导致部件间的异常磨损和金属疲劳，以至于发生点蚀、破裂等现象。严重时，直接危害汽车的行车安全。因此汽车等速万向节专用润滑脂除具有一般润滑脂的通用性能外，还应具有良好的抗磨损性、耐高低温性、低振动性、负荷承载能力、与护套材料的适应性以及长寿命等特性。
为提高CVJ润滑脂的负荷承载能力，特别是用于球笼式CVJ(BJ节、VL节、DOJ节等)的润滑脂，都要加入一定的添加剂，特别是一些固体润滑剂，如二硫化钼等。
中国专利97113570.3揭示了一种用于CVJ的润滑脂组成物，包括52％-97.8％的基础油，1-25％的脲增稠剂，0.5-5.0％的二硫化钼，0.5-15％的选自氧化蜡的钙盐或高碱性钙盐、石油磺酸的钙盐或高碱性钙盐、烷基芳基磺酸钙盐或高碱性钙盐、水杨酸的钙盐或高碱性钙盐、酚的钙盐或高碱性钙盐，0.1-3％的不含金属的硫-磷极压剂和0.1-5％的二硫代氨基甲酸钼；中国专利96195424.8揭示了一种用于CVJ的润滑脂组成物，包括基础油、一种或多种二硫代磷酸金属盐和非必要的一种或多种二硫代氨基甲酸盐；美国专利5,160,645揭示了一种用于固定式(不可轴向移动)CVJ的润滑脂组成物，包括5-25％的双脲化合物稠化剂、0.5-3％的二烷基二硫代氨基甲酸硫化钼、0.5-3％的二烷基二硫代磷酸锌极压剂、0.5-3％的不含金属元素的硫-磷挤压剂和0.5-3％的二烷基二硫代氨基甲酸铅；美国专利5,585,336揭示了一种用于三销式(可轴向移动)CVJ的润滑脂组成物，包括基础油、脲化合物稠化剂和占润滑脂总重量10％以内的混合物；(A)二烷基二硫代氨基甲酸钼、(B)二烷基二硫代磷酸钼，并使其轴向移动的力在105牛顿以下；美国专利6,258,760揭示了一种用于CVJ的润滑脂组成物，包括基础油、有机脲化合物稠化剂和二烷基二硫代氨基甲酸钼、至少一种二烷基二硫代磷酸钼、至少一种含硫极压剂；美国专利6,355,602揭示了一种用于CVJ的润滑脂组成物，包括基础油、双脲稠化剂、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸钼、二硫化钼、烷基芳基磺酸钙盐、含硫极压添加剂；美国专利6,894,009揭示了一种用于CVJ的润滑脂组成物，基础油、脲基稠化剂、二烷基二硫代氨基甲酸硫化钼、5，5-二硫代(1，3，4-三氮唑-2-硫醇)。
上述文献记载的技术路线中，均加有较多的钼化合物，并且润滑脂很难满足CVJ小型化、传递功率高的要求。
众所周知，全世界范围内钼资源紧缺，价格居高不下，加有较多的钼化合物特别是二硫化钼，势必造成产品成本过高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种钼化合物添加量低、承载能力高的用于球笼式CVJ(BJ、VL、DOJ等)的汽车等速万向节的润滑脂。
本发明所要解决的技术问题采用的技术方案是：包括占润滑脂总重量5.0-15.0％的稠化剂、占润滑脂总重量61.0-93.8％基础油，含有如下添加剂：
A：占润滑脂总重量0.5-15.0％的粒径尺寸在500nm以下的活性纳米碳酸钙；
B：占润滑脂总重量0.0-2.0％的粒径尺寸在0.1-15μm的二硫化钼；
C：占润滑脂总重量0.1-1.0％的二烷基二硫代磷酸钼；
D：占润滑脂总重量0.1-1.0％的二烷基二硫代氨基甲酸钼；
E：占润滑脂总重量0.5-5.0％的低碱值石油磺酸钙或合成黄酸钙。
稠化剂采用锂皂、锂钙皂、复合锂皂、复合锂钙皂、有机脲化合物；
基础油采用40℃运动黏度在40-200mm2/s的矿物基础油、聚α-烯烃合成油(PAO)、酯类合成油或他们的混合物；
本发明的用于汽车等速万向节的润滑脂稠化剂采用锂皂或锂钙皂时，以12羟基硬脂酸或12羟基硬脂酸、硬脂酸的混合物与氢氧化锂反应生成的锂皂或12羟基硬脂酸或12羟基硬脂酸、硬脂酸的混合物与氢氧化锂、氢氧化钙反应生成的锂钙皂为宜；本发明的润滑脂稠化剂采用复合锂皂或复合锂钙皂时，以12羟基硬脂酸和二元酸与氢氧化锂反应生成的复合锂皂或与氢氧化钙反应生成复合锂钙皂为宜；本发明的润滑脂稠化剂采用有机脲化合物时，以二异氰酸酯与伯胺反应生成的有机二脲化合物为宜。
本发明的用于汽车等速万向节的润滑脂基础油采用矿物油时，以石蜡基、环烷基和/或他们的混合物、40℃的运动黏度在20-200mm2/为宜；本发明的润滑脂基础油采用合成基础油时，以聚α-烯烃、酯类油和/或它们的混合物，40℃的运动黏度在20-200mm2/为宜；本发明的润滑脂基础油采用矿物油和合成基础油的混合物时，以矿物油、聚α-烯烃合成油混合物和/或矿物油、酯类油混合物和/或矿物油、聚α-烯烃合成油、酯类油混合物，40℃的运动黏度在20-200mm2/为宜。
本发明的用于汽车等速万向节的润滑脂添加剂采用以下比例时性能更为显著：
活性纳米碳酸钙的粒径在100nm以下，在润滑脂中的加入量为占润滑脂总重量的0.5-10.0％；
二硫化钼的平均粒径在0.5-10μm，在润滑脂中的加入量为占润滑脂总重量的0.0-1.5％；
二烷基二硫代磷酸钼的加入量为占润滑脂总重量的0.1-0.8％；
二烷基二硫代氨基甲酸钼的加入量为占润滑脂总重量的0.1-0.8％。
低碱值石油磺酸钙或合成黄酸钙的加入量为占润滑脂总重量的0.5-3.0％。
本发明的有益效果是：通过添加活性纳米碳酸钙，可以降低钼化合物的添加量，特别是二硫化钼可以不加或少加，其中，活性纳米碳酸钙与少量的有机钼化合物共同使用，可以有效的提高润滑脂的负荷承载能力，润滑脂的摩擦系数在合理的范围内。
具体实施方式
本发明的用于汽车等速万向节的润滑脂通过以下实例详细描述。
实例1
在一个装备有油浴加热、双向搅拌的5L反应釜中投入1000g环烷基润滑基础油1(环烷基润滑基础油1的性质见表1)；300g12羟基硬脂酸，在搅拌下加热到85-90℃，加入45g氢氧化锂(用5倍水溶解并加热到70-80℃)，加热到100℃，在此温度下反应2小时，在反应过程中适量加入一部分水以保持反应温度。反应结束后，升温排水，待温度达到160℃时，加入300g石蜡基润滑基础油(石蜡基润滑基础油的性质见表1)，继续加热到210℃后停止加热，快速加入800g石蜡基润滑基础油，搅拌并冷却到140-150℃，加入390g环烷基润滑基础油2(环烷基润滑基础油2的性质见表1)，继续搅拌并冷却到90-100℃顺序加入90g(活性纳米碳酸钙的性质见表2)、30g的二硫化钼(二硫化钼的性质见表3)、15g的二烷基二硫代氨基甲酸钼、15g的二烷基二硫代磷酸钼、60g的低碱值石油磺酸钙。搅拌均匀后用三棍磨研磨三遍为成品。本发明实例1的润滑脂中各种材料的含量为：
稠化剂(12羟基硬脂酸和油酸的锂皂)：10％(占润滑脂总重量)；
基础油(石蜡基和环烷基)：83％(占润滑脂总重量)；
活性纳米碳酸钙：3％(占润滑脂总重量)；
二硫化钼：1％(占润滑脂总重量)；
二烷基二硫代氨基甲酸钼：0.5％(占润滑脂总重量)；
二烷基二硫代磷酸钼：0.5％(占润滑脂总重量)；
低碱值石油磺酸钙：2％(占润滑脂总重量)。
本发明的汽车等速万向节润滑脂的性能分析见表4。
表1润滑基础油的性质
| 项目 | 环烷基油1 | 环烷基油2 | 石蜡基油 |
| 运动黏度，mm2/s40℃100℃ | 169.610.66 | 40.736.817 | 99.0410.54 |
| 黏度指数 | -7 | 3 | 87 |
| 凝固点，℃ | -26 | -34 | -12 |
表2活性纳米碳酸钙的主要性质
| 项目 | 指标 |
| 外观 | 白色粉末 |
| 比表面积 | ≥40mm2/g |
| 平均粒径 | ≤40nm |
| 碳酸钙含量 | ≥94.5％ |
表3二硫化钼的主要性质
| 项目 | 指标 |
| 二硫化钼含量 | 99.04％ |
| 平均粒径 | 1.43μm |
| 二氧化硅含量 | ≤0.1％ |
表4实例1润滑脂的主要性质
在评定本发明的汽车等速万向节润滑脂抗磨擦磨损的性能时，SRV(高频、线性、摆动摩擦磨损试验)试验是有效的。SRV试验可以模拟汽车在运动时的CVJ运转状态，特别是可以测出润滑脂润滑时的摩擦系数。按照ASTM D 5707试验方法试验，试验条件为：
温度：50℃；负荷：200N；振幅：1mm；频率：50Hz；时间：120min。
测定试验过程的摩擦系数和顶球的磨痕直径，观察和记录摩擦系数的变化。
润滑脂的摩擦系数在0.08-0.12的范围时，适合汽车等速万向节的润滑，特别是适合球笼式万向节的润滑。
实例2～实例5
稠化剂、基础油和制造过程同实例1。添加剂所占的比例及样品的分析数据见表5
表5实例2～实例5的添加剂比例和分析数据
| 润滑脂组成 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 |
| 稠化剂％w | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 基础油％w | 84.5 | 85 | 84.5 | 84 |
| 二硫化钼％w | 3 | 1 | 0.5 | 0 |
| 纳米碳酸钙％w | 0 | 2 | 3 | 4 |
| 低碱值石油磺酸钙％w | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 二烷基二硫代磷酸钼％w | 0.5 | 0.3 | 0.3 | 0.5 |
| 二烷基二硫代氨基甲酸钼％w | 0.5 | 0.2 | 0.2 | 0.5 |
| 润滑脂性能评定 | ||||
| 工作锥入度，1/10mm | 272 | 280 | 285 | 278 |
| 滴点，℃ | 189 | 188 | 185 | 189 |
| 四球试验，PD值，N | 2450 | 3087 | 3920 | 3920 |
| 四球抗磨试验，磨痕直径mm | 0.52 | 0.48 | 0.45 | 0.50 |
| 铜片腐蚀 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| SRV(50℃，200N，1mm，2h，50HZ)， | ||||
| 摩擦系数fmax | 0.13 | 0.12 | 0.12 | 0.11 |
| fmin | 0.09 | 0.08 | 0.09 | 0.08 |
| f15 | 0.10 | 0.09 | 0.08 | 0.09 |
| f30 | 0.09 | 0.09 | 0.08 | 0.08 |
| f90 | 0.09 | 0.11 | 0.08 | 0.08 |
| f120 | 0.12 | 0.12 | 0.09 | 0.11 |
| 顶球磨痕，mm | 0.48 | 0.48 | 0.50 | 0.49 |
从表4和表5的数据看出，本发明的用于汽车等速万向节的润滑脂中活性纳米碳酸钙与少量的钼化合物共同使用，可以有效的提高润滑脂的负荷承载能力(四球试验的烧结负荷在3087N及其以上)，同时，润滑脂的摩擦系数在0.07-0.12之间；而对比实例(实例2)中没有加入活性纳米碳酸钙时，承载能力较低(四球试验的烧结负荷在2450N)。
Claims (9)
1、一种用于汽车等速万向节的润滑脂，包括占润滑脂总重量5.0-15.0％的稠化剂、占润滑脂总重量61.0-93.8％基础油，其特征在于含有如下比例的添加剂：
A：占润滑脂总重量0.5-15.0％的粒径尺寸在500nm以下的活性纳米碳酸钙；
B：占润滑脂总重量0.0-2.0％的粒径尺寸在0.1-15μm的二硫化钼；
C：占润滑脂总重量0.1-1.0％的二烷基二硫代磷酸钼；
D：占润滑脂总重量0.1-1.0％的二烷基二硫代氨基甲酸钼；
E：占润滑脂总重量0.5-5.0％的低碱值石油磺酸钙或合成黄酸钙。
2、根据权利要求1所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于活性纳米碳酸钙的粒径在100nm以下，在润滑脂中的加入量为占润滑脂总重量的0.5-10.0％。
3、根据权利要求1或2所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于二硫化钼的平均粒径在0.5-10μm，在润滑脂中的加入量为占润滑脂总重量的0.0-1.5％。
4、根据权利要求1或2所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于二烷基二硫代磷酸钼的加入量为占润滑脂总重量的0.1-0.8％。
5、根据权利要求3所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于二烷基二硫代磷酸钼的加入量为占润滑脂总重量的0.1-0.8％。
6、根据权利要求1或2所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于二烷基二硫代氨基甲酸钼的加入量为占润滑脂总重量的0.1-0.8％。
7、根据权利要求3所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于二烷基二硫代氨基甲酸钼的加入量为占润滑脂总重量的0.1-0.8％。
8、根据权利要求1或2所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于低碱值石油磺酸钙或合成黄酸钙的加入量为占润滑脂总重量的0.5-3.0％。
9、根据权利要求3所述的用于汽车等速万向节的润滑脂，其特征在于低碱值石油磺酸钙或合成黄酸钙的加入量为占润滑脂总重量的0.5-3.0％。
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