CN101993763A

CN101993763A - 一种车用齿轮油组合物

Info

Publication number: CN101993763A
Application number: CN2009101896612A
Authority: CN
Inventors: 杨杰
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: Suzhou Shihao Building Materials New Technology Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: CN101993763B

Abstract

本发明公开了一种车用齿轮油组合物，包括粘度调和基础油、含硫极压添加剂、含磷抗磨添加剂、防锈添加剂、金属减活剂，还包括合成酯型油性剂，所述合成酯型油性剂选自三羟甲基丙烷油酸酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯中的一种或几种；所述合成酯型油性剂占齿轮油组合物总重量的2-10wt％。本发明制备的齿轮油具有较好的抗磨能力、较高的最大无卡咬负荷和较强的承受载荷的能力，同时还具有高的粘度指数、优良的低温流动性和良好的润滑性能等优点，适用于汽车手动变速箱和后驱动桥齿轮润滑，并且同样适用于汽车自动变速箱。

Description

一种车用齿轮油组合物

【技术领域】

本发明涉及一种车用齿轮油，尤其是一种应用于汽车手动变速箱和后驱动桥齿轮润滑油组合物。

【背景技术】

汽车的手动变速箱和后驱动桥要求使用的齿轮油是一种量大、面广的产品，除了要求具体使用条件下的润滑性以外，还要求具有优异的极压性、氧化安定性、耐磨损性、剪切安定性等。

专利CN1209449公开了一种齿轮润滑添加剂组合物，包括一定量的稀释剂、含硫极压添加剂、含磷抗磨添加剂、防锈添加剂、摩擦改进剂、抗氧化剂或金属钝化剂。现有齿轮油技术中在选用油性剂及极压抗磨剂时，大多数采用传统的硫-磷-氯-锌体系互配，虽然能在一定程度上提升齿轮的抗磨能力，但是效果并不理想，并且一段时间后油品氧化会迅速增快，极大的影响了变速箱或后驱动桥的性能和寿命。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是现有技术中车用齿轮油对齿轮的抗磨能力、极压性、热氧化安定性提高不理想，特提供了一种新型的车用齿轮油组合物。

本发明提供一种车用齿轮油组合物，包括粘度调和基础油、含硫极压添加剂、含磷抗磨添加剂、防锈添加剂、金属减活剂，还包括合成酯型油性剂，所述合成酯型油性剂选自三羟甲基丙烷油酸酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯中的一种或几种；所述合成酯型油性剂占齿轮油组合物总重量的2-10wt％。

本发明在研究齿轮油时意外的发现，采用合成酯型油性剂与硫-磷体系互配制成的齿轮油时，相比传统的硫-磷-氯-锌体系齿轮油，极大的改善了齿轮油的抗氧化性，使油品本身的寿命得到延长。并且本发明从组合物的组分中去除了氯离子，因此不会出现含氯离子的金属化合物因水解而对金属齿轮产生腐蚀或锈蚀的情况。在本发明组合物的组分中合成酯型油性剂的极性基团具有牢固地吸附在金属表面的性质，而矿物油缺少这种性质，极性分子定向吸附在金属表面，基础油储藏在分子的网络之中，如此形成了高韧性的润滑膜。但在苛刻的边界润滑和极压润滑条件下，负荷很重，转速很快，吸附润滑膜脱附而被挤出，从而失掉润滑作用，使摩擦面的温度上升，产生磨损甚至烧结的现象，因而本发明采用合成酯型油性剂配合含硫极压添加剂避免这种现象。

所以本发明提供的齿轮油组合物能大大提升其在使用过程中齿轮的抗磨性及最大无卡咬负荷，并且能长时间稳定的发挥作用，对各种手动变速箱及后桥驱动齿轮有良好的维护作用。

【具体实施方式】

以下结合具体实施方式详细说明本发明的具体实施细节。

本发明提供一种车用齿轮油组合物，包括粘度调和基础油、含硫极压添加剂、含磷抗磨添加剂、防锈添加剂、金属减活剂，还包括合成酯型油性剂，所述合成酯型油性剂选自三羟甲基丙烷油酸酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯中的一种或几种；所述合成酯型油性剂占齿轮油组合物总重量的2-10wt％。所述合成酯型油性剂优选为硬脂酸辛酯，因为油性剂的碳链越长，其摩擦系数越小。并且必需与至少一种含硫极压添加剂和至少一种含磷极压抗磨剂互配使用，以提高最大无卡咬负荷和抗磨能力。

所述含硫极压添加剂优选包括硫化异丁烯与硫化烯烃棉籽油，两种配合使用。以齿轮油组合物总重量为基准，所述硫化异丁烯的含量为1.0-5.0wt％，所述硫化烯烃棉籽油的含量为0.5-1.5wt％。硫化异丁烯能在金属表面吸附，由于吸附点的瞬间温度使油膜破裂，金属表面和有机硫化物迅速发生化学反应，形成有承载能力的金属硫化物薄膜，并且该膜不像氯化铁那样容易剪切，因此摩擦系数较大，水解安定性较好，熔点较氯化铁高，到700℃的高温还不失效。硫化棉籽油还具有很好的油性剂效果，但极压抗磨效果较硫化异丁烯差。因此，选自硫化异丁烯与硫化棉籽油复合使用。

所述含磷抗磨添加剂优选包括磷酸三甲酚酯与二烷基二硫代磷酸锌，两种复合使用。以齿轮油组合物总重量为基准，所述磷酸三甲酚酯的含量为0.5～2.5wt％，所述二烷基二硫代磷酸锌的含量为0.3～3wt％。磷酸三甲酚酯为常用的含磷抗磨剂，二烷基二硫化磷酸锌则在受热分解时，除放出硫化氢、硫醇、硫化物和二硫化物外，还生成一种如下的高聚物膜，

它同样具有防止磨损的能力，此外，二烷基二硫代磷酸锌还是一种优良的抗氧防腐剂，对油品的抗氧防腐有很好的作用效果。两者配合使用能够使齿轮油组合物的抗磨性和抗氧化性得到很大的提高。

所述含硫极压添加剂与含磷抗磨添加剂在调合后的硫磷质量比为14～22，优选为16～18。所述含硫极压添加剂与含磷抗磨添加剂的硫磷质量比是指含硫极压添加剂中含硫元素的质量与含磷抗磨添加剂中含磷元素的质量之比。本发明的发明人发现，当本发明的齿轮油组合物中所采用含硫极压添加剂的含量在1.5～2％范围内，硫磷质量比在18～20之间时，Timken OK值通过75N，四球磨痕直径变小，形貌变光滑。当硫磷质量比在16～18时效果最佳。

以齿轮油组合物总重量为基准，本发明中所述粘度调和油的含量为76～95wt％。本发明的齿轮油组合物中所采用的粘度调和基础油为具有适合粘度及低温流动性的中、高粘度指数的基础油粘度调和物，含或不含增粘剂及降凝剂。所述的基础油为本领域公知的各种基础油，如克拉玛依炼厂生产的150BS、大连石化生产的150SN等。

所述清净防锈剂可以为本领域公知的各种清净剂或防锈剂，优选为二壬基萘磺酸钡与磺酸钙两种复合使用，所述磺酸钙的碱值在300-500之间。以齿轮油组合物总重量为基准，所述二壬基萘磺酸钡的含量为0.3～1.5wt％，所述磺酸钙的含量为0.8～2.6％。磺酸盐具有较好的防锈性，而磺酸钙本身也是一种极好的清净剂，所以选用磺酸盐配合使用，改善齿轮油组合物的防锈性能。

所述金属减活剂为苯并三氮唑；以齿轮油组合物总重量为基准，所述苯并三氮唑的含量为0.02～0.5wt％。苯并三氮唑是极为常见的金属减活剂，尤其对铜金属的缓蚀有极佳的效果。

本发明提供的齿轮油组合物的制备方法为本领域常用的方法，如：将本发明的各种组分在70-80℃下粘度调和60-90min即可。所述粘度调和方法可以为本领域常用的方法，如采用气动脉冲进行调和。

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明公开的齿轮油。

首先配制946.2重量份的SAE 80W/90粘度调和基础油，加温70～80℃搅拌60～90分钟，然后在此基础油中加入20重量份的硬脂酸辛酯(上海化熠化工助剂有限公司生产)、8.5重量份的硫化异丁烯(南京润友化工添加剂有限公司生产的T321)、8重量份的硫化烯烃棉籽油(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T405)、6重量份的磷酸三甲酚酯(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T306)、5重量份的二烷基二硫代磷酸锌(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T202)、5重量份的二壬基萘磺酸钡(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T705)、10重量份的超碱值磺酸钙(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T106)、0.3重量份的苯并三氮唑(如皋市金陵化工有限公司生产)，继续在70-80℃条件下加温搅拌90min，制得本发明提供的满足手动变速箱及后驱动桥齿轮所用的高负荷齿轮油A1。其中A1中的硫磷质量比为16。

实施例2

本实施例用于说明本发明公开的齿轮油。

首先配制928.3重量份的SAE 75W粘度调和基础油，加温70～80℃搅拌60～90分钟，然后在此基础油中加入23重量份的硬脂酸辛酯、9.2重量份的硫化异丁烯、8.4重量份的硫化烯烃棉籽油、6.8重量份的磷酸三甲酚酯、6.8重量份的二烷基二硫代磷酸锌、5重量份的二壬基萘磺酸钡、12重量份的超碱值磺酸钙、0.5重量份的苯并三氮唑，继续在70-80℃条件下加温搅拌90min，制得本发明提供的可以满足自动变速箱使用的高负荷齿轮油A2。其中A2中的硫磷质量比为18。

实施例3

与实施例1制备过程相同，不同的是将20重量份的硬脂酸辛酯，替换为20重量份的棕榈酸异辛酯(广州市嘉逸化工有限公司生产)，制得齿轮油组合物A3。

实施例4

首先配制951.2重量份的SAE 80W/90粘度调和基础油，加温70～80℃搅拌60～90分钟，然后在此基础油中加入20重量份的硬脂酸辛酯(上海化熠化工助剂有限公司生产)、6重量份的硫化异丁烯(南京润友化工添加剂有限公司生产的T321)、5重量份的硫化烯烃棉籽油(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T405)、5.5重量份的磷酸三甲酚酯(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T306)、5重量份的二烷基二硫代磷酸锌(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T202)、5重量份的二壬基萘磺酸钡(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T705)、10重量份的超碱值磺酸钙(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T106)、0.3重量份的苯并三氮唑(如皋市金陵化工有限公司生产)，继续在70-80℃条件下加温搅拌90min，制得本发明提供的满足手动变速箱及后驱动桥齿轮所用的高负荷齿轮油A4。其中A4中的硫磷质量比为11。

对比例1

首先配制86重量份的SAE 80W/90粘度调和基础油，加温70～80℃搅拌60～90分钟，4重量份的硫磷丁辛醇锌盐(锦州康泰润滑油添加剂有限公司生产的T202)、8重量份的氯化石蜡(沈阳化工厂生产的T302)、1重量份的亚磷酸二正丁酯(山东淄博化工厂生产的T304)、1重量份的高碱值磺酸钙(锦州石化添加剂厂生产的T106)，继续在70-80℃条件下加温搅拌90min，制得本发明提供的满足手动变速箱及后驱动桥齿轮所用的高负荷齿轮油D1。

测试项目及方法

1.铜片腐蚀/级，按照国标GB/T 5096中的测试方法测试。

2.FZG齿轮试验，按照中国石化行业的行业标准SH/T 0306中的测试方法测试。

3.四球机试验，按照国标GB/T 3142中的测试方法测试。

4.Timken高速OK值/N，按照国标GB/T 11144中的测试方法测试。

5.锈蚀实验，按照美国ASTM齿轮油台架实验标准L-33 ASTM D665中的测试方法测试。

6.极压载荷和沉积物，按照美国ASTM齿轮油台架实验标准L-37中的测试方法测试。

7.齿轮损坏和沉积物，按照美国ASTM齿轮油台架实验标准L-42中的测试方法测试。

测试结果

根据测试项目及测试方法，对实施例1-4及对比例1制备的A1-4及D1齿轮油进行测试，得到测试结果，记录在表1中。

表1测试结果

从表1的测试结果可以看出，当A1、A2试样硫磷质量比在16～18之间时，Timken OK值通过75N，四球磨痕直径变小，形貌变光滑，同时也有能过去L-33、L-37、L-42台架实验；而A3试样在只改变合成脂种类的情况下亦不能使Timken OK值达到75N及L-37台架，L-33台架方面也有轻微烧蚀；A4试样在改变硫磷质量比的情况下，同样也不能通过L-33、L-37及L-42台架实验；而D1试样采用的60年代的硫-磷-氯-锌体系配方则已经完全不能满足现今的台架实验要求。

由此可见，本发明所提供的齿轮油组合物不仅在极压性方面有显著效果，同样在油品的热氧化安定性方面也有着积极作用，采用本发明的组合物配方体系后，齿轮油的抗磨能力、极压性、热氧化安定性都有明显提高。

Claims

1.一种车用齿轮油组合物，包括粘度调和基础油、含硫极压添加剂、含磷抗磨添加剂、防锈添加剂、金属减活剂，还包括合成酯型油性剂，所述合成酯型油性剂选自三羟甲基丙烷油酸酯、硬脂酸辛酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸异辛酯、棕榈酸异辛酯中的一种或几种；所述合成酯型油性剂占齿轮油组合物总重量的2-10wt％。

2.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，所述合成酯型油性剂为硬脂酸辛酯。

3.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，所述含硫极压添加剂包括硫化异丁烯与硫化烯烃棉籽油。

4.根据权利要求3所述的车用齿轮油组合物，其中，以齿轮油组合物总重量为基准，所述硫化异丁烯的含量为1.0-5.0wt％，所述硫化烯烃棉籽油的含量为0.5-1.5wt％。

5.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，所述含磷抗磨添加剂包括磷酸三甲酚酯与二烷基二硫代磷酸锌。

6.根据权利要求5所述的齿轮油组合物，其中，以齿轮油组合物总重量为基准，所述磷酸三甲酚酯的含量为0.5～2.5wt％，所述二烷基二硫代磷酸锌的含量为0.3～3wt％。

7.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，所述含硫极压添加剂与含磷抗磨添加剂在调合后的硫磷质量比为14～22。

8.根据权利要求7所述的车用齿轮油组合物，其中，所述含硫极压添加剂与含磷抗磨添加剂在调合后的硫磷质量比为16～18。

9.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，以齿轮油组合物总重量为基准，所述粘度调和油的含量为76～95wt％。

10.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，所述防锈添加剂包括二壬基萘磺酸钡与磺酸钙，所述磺酸钙的碱值在300-500。

11.根据权利要求10所述的齿轮油组合物，其中，以齿轮油组合物总重量为基准，所述二壬基萘磺酸钡的含量为0.3～1.5wt％，所述磺酸钙的含量为0.8～2.6％。

12.根据权利要求1所述的车用齿轮油组合物，其中，所述金属减活剂为苯并三氮唑；以齿轮油组合物总重量为基准，所述苯并三氮唑的含量为0.02～0.5wt％。