CN1580539A - 燃料润滑的滑动机构 - Google Patents

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Abstract

提供一种燃料润滑的滑动机构，其包括一对滑动件，所述滑动件具有在燃料存在下能够相对滑动的各自滑动部位。所述滑动件的至少一个滑动部位上具有氢含量为30原子％或更低的硬碳涂层。所述燃料选自汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料。

Description

燃料润滑的滑动机构
技术领域
本发明涉及一种燃料润滑的滑动机构，更具体地说，本发明涉及例如用于车用燃料系统元件如具有在燃料存在下能够相对滑动的滑动件的燃料喷射阀或高压燃料泵的滑动机构。
背景技术
燃料系统包括多个元件，例如具有在燃料存在下能够相对滑动的构件的燃料喷射阀或高压燃料泵。这些滑动构件一般由马氏体不锈钢制成，并且由于燃料腐蚀而易于发生异常磨损。为了防止这种异常磨损，日本特许公开专利No.7-063135提出在燃料喷射阀的各个滑动件上形成氮化铬(CrN)或氮化钛(TiN)的硬涂层薄膜。
另外，由于近来意识到化石燃料的枯竭和自动车排放和CO2排放带来的环境问题，所以增加了对生物燃料的期望。生物燃料来自于农作物(如油菜籽、大豆和甘蔗)、农业废弃物(如秸秆和谷壳)及其它生物质源，并且已经知道这些生物燃料对健康和环境影响很小。
对汽油发动机来说，将汽油与例如用甘蔗或木薯得到的乙醇混合制备的醇燃料已经得到了实际应用。所谓的“E3”(3％的乙醇和97％的汽油的汽油醇混合燃料)和“E10”(10％的乙醇和90％的汽油的汽油醇混合燃料)在北美等国家正朝着实际应用的方向发展，“E85”和“E95”(乙醇含量更高的汽油醇混合燃料)的实际应用正在接受检验。
对于柴油发动机来说，可以使用由植物油或废食用油得到的脂肪酸甲基酯(简写为“FAME”)。FAME混合物的硫含量低于轻油的硫含量，有望用作对环境有利的燃料材料。另外已经得到证实的是，单位量的FAME混合物和轻油具有同样高的里程数。
有人还提出将天然气转化为液态烃，以得到所谓的“GTL(气至液)产品”替代化石燃料用于柴油机。GTL产品不含硫和芳烃化合物，并有望和LNG(液态天然气)一样作为清洁燃料。
发明内容
开始提出上述涂层技术的目的是为了保护燃料喷射阀的滑动件在醇或气体燃料中不受异常磨损。当用所述燃料喷射阀喷射醇燃料或气体燃料时，CrN或TiN涂覆的滑动件可以避免异常磨损，但显示不出足够的低摩擦性能。当用所述燃料喷射阀喷射汽油、轻油、生物柴油燃料或GTL燃料时，CrN或TiN涂覆的滑动件不能总是显示出低摩擦性能和耐腐蚀性/耐磨性。因此，希望在汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料或GTL燃料存在下燃料系统元件的滑动件不仅具有很高的耐腐蚀性/耐磨性，而且具有足够的低摩擦性能。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种具有可相对滑动的滑动件的滑动机构，当暴露于汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料或GTL燃料时能够显示出优异的低摩擦性能和耐腐蚀性/耐磨性，并且当用在燃料系统元件中时，可以提高燃料系统元件的耐久性、可靠性和其它性能。
本发明的发明人经广泛研究后发现：当一个或两个滑动件上涂覆氢含量低的硬碳涂层薄膜时，在任何汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料的存在下，这样一对滑动件能够成功地显示出优异的低摩擦性能和耐腐蚀性/耐磨性。本发明就是基于这一发现完成的。
本发明的第一个方面是提供一种燃料润滑的滑动机构，其包括：具有在燃料存在下可相对滑动的各自滑动部位的一对滑动件，所述滑动件的至少一个滑动部位上具有氢含量为30原子％或更低的硬碳涂层，所述燃料选自汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料。
本发明的第二个方面是提供一种燃料润滑的滑动机构，其包括：具有可相对滑动的各自滑动部位的一对滑动件；选自汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料并用于润滑滑动件的滑动部位的燃料，其中所述滑动件的至少一个滑动部位上具有氢含量为30原子％或更低的硬碳涂层。
从如下说明可以理解本发明的其它目的和特点。
附图说明
图1A是本发明一种描述性实施方案的燃料喷射阀的剖视图。
图1B是图1A中划圈部分的放大视图。
图2是SRV试验单元的透视图。
具体实施方式
下面详述本发明。除另有说明外，下面描述中的所有百分数(％)都是质量百分数。
根据本发明一种实施方案的滑动机构(下面简称为“滑动机构”)，其包括：具有在燃料存在下能够相对滑动的滑动部位的一对滑动件。尽管该滑动机构适用于各种燃料系统元件，如具有针、针导、喷嘴和箱体作为滑动件的燃料喷射阀(也称为“针阀”)和具有凸轮环、柱塞、吸入阀和箱体作为滑动件的高压燃料泵，但如下描述性实施方案仅指针阀1。
[滑动件]
如图1A和1B所示，针阀1具有阀箱2、插入阀箱2中心以作往复运动的针3、设置在阀箱2的尖端侧引导针3往复运动的针导4和设置在阀箱2的尖端侧在其中接受针3的喷嘴5。在控制燃料喷射过程中针3与针导4滑动接触，在停止喷射燃料期间，针3压在喷嘴5的孔上。
在该实施方案中，针3的外部圆柱状部分(作为滑动部位)上涂覆有硬碳涂层。作为替代方案，也可以不在针3的外部圆柱状部分上涂覆硬碳涂层，而是在针导4的内部圆柱状部分(作为滑动部位)和喷嘴5的孔部分(作为滑动部位)上涂覆硬碳涂层，也可以在针3的外部圆柱状部分上、针导4的内部周边部分上和喷嘴5的孔部分上都涂覆硬碳涂层。总之，形成的硬碳薄膜涂层至少要涂覆针3、针导4和喷嘴5的任意两个相对滑动部位中的至少一个。
硬碳涂层由无定形碳材料如类金刚石碳(DLC)材料制成。DLC材料的具体例子包括无氢的无定形碳(a-C)、含氢的无定形碳(a-C:H)和/或含有钛(Ti)或钼(Mo)金属元素作为其一部分的金属碳化物或金属碳(MeC)。
随着硬碳涂层中氢含量的增加，两个相对滑动部位之间的摩擦系数增加。因此，为了在燃料存在下得到较低的摩擦系数和稳定的滑动性能，优选将硬碳涂层的氢含量控制为30原子％或更低，更优选为20原子％或更低，进而更优选为10原子％或更低，更进一步优选5原子％或更低，最优选0.5原子％或更低。
利用物理气相沉积(PVD)法或等离子体化学气相沉积(CVD)法可以得到这种氢含量低的硬碳涂层。为了有效降低硬碳涂层的氢含量，最好用其中的涂覆气氛基本不含有氢和含氢化合物的物理气相沉积法如溅射法或电弧离子电镀法形成硬碳涂层。在形成硬碳涂层前，还优选将反应容器和基底支撑结构烘焙，将未涂覆的针3、针导4和喷嘴5的滑动部位(基底部分)清洗。
针3、针导4和喷嘴5的滑动部位(基底部分)可以由任何金属材料如钢材料或铝合金材料制成。根据滑动机构的用途，可以用树脂材料制成滑动部位。
[燃料]
燃料选自汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料。
汽油
汽油中优选含有醚润滑性能改进剂。
作为醚润滑性能改进剂，可以使用R1-(O-R2)n表示的分子中具有一个或多个醚键的含氧有机化合物，其中R1和R2表示烃基如烷基、烯基、环烷基、烷基环烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，这些烃基可以具有选自羟基、羧基、羰基、酯和醚的一种或多种键(基团)，还可以含有不是碳、氢和氧的一种或多种元素如卤素(如氟和氯)、氮、硫、磷、硼和金属；n是1-40的整数，优选1-6的整数，更优选1-4的整数。
对每个烃基R1、R2的碳原子数目没有特别限制，优选1-40，更优选2-30，特别优选3-20。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的烷基的例子是C1-C40直链或支链烷基(包括所有可能的异构体基团)，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基和二十四烷基。在这些烷基中，优选C2-C30烷基，更优选C3-C20烷基。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的烯基的例子是C2-C40直链或支链烯基(包括所有可能的异构体基团)，例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基和二十四碳烯基。在这些烯基中，优选C2-C30烯基，更优选C3-C20烯基。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的环烷基的例子是C3-C40环烷基，例如环戊基、环己基、环庚基和环辛基。在这些环烷基中，优选C3-C30环烷基，更优选C5-C8环烷基。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的烷基环烷基的例子是C4-C40烷基环烷基(包括所有可能的异构体基团)，例如甲基环戊基、二甲基环戊基、乙基甲基环戊基、二乙基环戊基、甲基环己基、二甲基环己基、乙基甲基环己基、二乙基环己基、甲基环庚基、二甲基环庚基、乙基甲基环庚基和二乙基环庚基。在这些烷基环烷基中，优选C5-C20烷基环烷基，更优选C6-C12烷基环烷基。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的芳基的例子是C6-C20芳基，优选C6-C10芳基，例如苯基和萘基。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的烷基芳基的例子是C7-C40烷基芳基(包括所有可能的异构体基团)，例如单取代芳基如甲苯基、乙苯基、丙苯基、丁苯基、戊苯基、己苯基、庚苯基、辛苯基、壬苯基、癸苯基、十一烷基苯基和十二烷基苯基，及多取代基的芳基(即具有两个或多个相同或不同的选自烷基、芳基、烷基芳基和芳基烷基的取代基的芳基)如二甲苯基、二乙基苯基、二丙基苯基、2-甲基-6-叔丁基苯基、2，6-二叔丁基-4-甲基苯基和2，6-二叔丁基-4-(3，5-二叔丁基-4-苯甲基)苯基。在这些烷基芳基中，优选C7-C20烷基芳基，更优选C7-C12烷基芳基。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的芳基烷基的例子是C7-C40芳基烷基(包括所有可能的异构体基团)，例如苯甲基、苯乙基、苯丙基、苯丁基、苯戊基和苯己基。在这些芳基烷基中，优选C7-C20芳基烷基，更优选C7-C12芳基烷基。
更具体地说，汽油的醚润滑性能改进剂可以选自饱和或不饱和脂族醚、芳族醚、环醚及其混合物。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的饱和或不饱和脂族醚的具体例子是C1-C40饱和或不饱和脂族单醚(包括所有可能的异构体)，例如二甲基醚、二乙基醚、二正丙基醚、二异丙基醚、二正丁基醚、二异丁基醚、二正戊基醚、二异戊基醚、二己基醚、二庚基醚、二辛基醚、二壬基醚、二癸基醚、二(十一烷基)醚、二(十二烷基)醚、二(十三烷基)醚、二(十四烷基)醚、二(十五烷基)醚、二(十六烷基)醚、二(十七烷基)醚、二(十八烷基)醚、二(十九烷基)醚、二(二十烷基)醚、甲基乙基醚、甲基正丙基醚、甲基异丙基醚、甲基正丁基醚、甲基异丁基醚、甲基叔丁基醚、甲基正戊基醚、甲基异戊基醚、乙基正丙基醚、乙基异丙基醚、乙基正丁基醚、乙基异丁基醚、乙基叔丁基醚、乙基正戊基醚、乙基异戊基醚、二乙烯基醚、二烯丙基醚、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、乙基乙烯基醚和乙基烯丙基醚。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的芳族醚的具体例子是苯甲醚、苯乙醚、苯基醚、二甲苯醚、苄基苯基醚、α-萘基醚、β-萘基醚、聚苯基醚和全氟乙醚；这些芳醚化合物可以在任何位置处具有一个或多个饱和或不饱和直链或支链的脂族取代基，并且在使用条件下，特别是在室温下优选是液体。
适用于汽油的醚润滑性能改进剂的环醚化合物的具体例子是C2-C40环醚，例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、四氢呋喃、四氢吡喃、二氧杂环乙烷和缩水甘油醚。这些环醚化合物可以在任何位置处具有一个或多个选自饱和或不饱和脂族基团、碳环基团和饱和或不饱和脂族碳环基团的取代基。
在上述醚化合物中，为了得到良好的起动性能和较高的辛烷值，优选用甲基叔丁基醚(MTBE)和乙基叔丁基醚中的一种或两种作为润滑性能改进剂。为了解决环境问题，如NOx的积累问题，以汽油的总质量计，甲基叔丁基醚(MTBE)和/或乙基叔丁基醚的加入量通常是7％或更小。
[轻油]
为了降低废气中的颗粒物(PM)含量，轻油中的硫含量优选是500ppm或更低，更优选50ppm或更低。
另外，轻油中优选含有脂肪酸酯润滑性能改进剂和脂族胺润滑性能改进剂中的至少一种。
作为脂肪酸酯和脂族胺润滑性能改进剂，可使用具有C6-C30直链或支链烃链，优选C8-C24直链或支链烃链，更优选C10-C20直链或支链烃链的脂肪酸酯和脂族胺。当脂肪酸酯或脂族胺润滑性能改进剂的烃链碳原子数不在6-30范围内时，可能不会产生预期的降低摩擦作用。
适用于轻油的脂肪酸酯或脂族胺润滑性能改进剂的C6-C30直链或支链烃链的例子是：烷基如己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基和三十烷基；烯基如己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基、二十四碳烯基、二十五碳烯基、二十六碳烯基、二十七碳烯基、二十八碳烯基、二十九碳烯基和三十碳烯基。这些烷基和烯基包括所有可能的异构体基团。
轻油的脂肪酸酯润滑性能改进剂可以选自具有上述C6-C30烃基的脂肪酸和一元或多元脂族醇的酯。适用于轻油的润滑性能改进剂的脂肪酸酯化合物的具体例子包括甘油单油酸酯、甘油二油酸酯、山梨聚糖单油酸酯和山梨聚糖二油酸酯。
轻油的脂族胺润滑性能改进剂可以选自每个都具有上述C6-C30烃基的脂族单胺及其环氧烷加合物、脂族多胺、咪唑啉及其衍生物。适用于轻油的润滑性能改进剂的脂族胺化合物的具体例子包括：脂族胺化合物如月桂胺、月桂基二乙胺、月桂基二乙醇胺、十二烷基二丙醇胺、棕榈胺、硬脂胺、硬脂基四亚乙基五胺、油基胺、油基亚丙基二胺、油基二乙醇胺和N-羟基羟乙基咪唑啉；上述脂族胺化合物的环氧烷加合物，如N，N-二聚氧亚烷基-N-烷基或烯基(C6-C28)胺；上述脂族胺化合物与C2-C30一元羧酸(如脂肪酸)或C2-C30多元羧酸(如草酸、苯二酸、偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸)反应以将全部或部分剩余的氨基和/或亚氨基中和或酰胺化而制备的酸改性化合物。在这些脂族胺化合物中，优选N，N-二聚氧乙亚乙基-N-油基胺。
对脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂的添加量没有特别限制，以轻油的总质量计，优选是0.05-3.0％，更优选0.1-2.0％，最优选0.5-1.4％。当脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂在轻油中的含量低于0.05％时，可能不会产生足够的摩擦降低效果。当脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂在轻油中的含量高于3.0％时，一种或多种润滑性能改进剂在轻油中的溶解度可能变得很低，使得轻油的储存稳定性变差，从而导致沉淀。
在轻油中加入这些脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂可能解决将来要求降低轻油中硫含量的问题。
[醇燃料]
醇燃料是汽油和醇的混合物(也称为“汽油醇”)。
作为和汽油混合的醇，可以使用一元醇、多元醇(二元醇、三元或更高级多元醇)、其环氧烷加合物及其混合物。
一元醇是在每个分子中有一个羟基的醇，适用于醇燃料的一元醇的具体例子是：C1-C40一元烷基醇(包括所有可能的异构体)，如甲醇、乙醇、丙醇(1-丙醇、2-丙醇)、丁醇(1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇)、戊醇(1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇、2-甲基-2-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇)、己醇(1-己醇、2-己醇、3-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，3-二甲基-1-丁醇、2，3-二甲基-2-丁醇、3，3-二甲基-1-丁醇、3，3-二甲基-2-丁醇、2-乙基-1-丁醇、2，2-二甲基丁醇)、庚醇(1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、5-甲基-2-己醇、3-乙基-3-戊醇、2，2-二甲基-3-戊醇、2，3-二甲基-3-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、4，4-二甲基-2-戊醇、3-甲基-1-己醇、4-甲基-1-己醇、5-甲基-1-己醇、2-乙基戊醇)、辛醇(1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、4-甲基-3-庚醇、6-甲基-2-庚醇、2-乙基-1-己醇、2-丙基-1-戊醇、2，4，4-三甲基-1-戊醇、3，5-二甲基-1-己醇、2-甲基-1-庚醇、2，2-二甲基-1-己醇)、壬醇(1-壬醇、2-壬醇、3，5，5-三甲基-1-己醇、2，6-二甲基-4-庚醇、3-乙基-2，2-二甲基-3-戊醇、5-甲基辛醇等)、癸醇(1-癸醇、2-癸醇、4-癸醇、3，7-二甲基-1-辛醇、2，4，6-三甲基庚醇等)、十一烷醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、十八烷醇(硬脂基醇等)、十九烷醇、二十烷醇和二十四烷醇；C2-C40一元烯基醇(包括所有可能的异构体)，如乙烯醇、丙烯醇、丁烯醇、己烯醇、辛烯醇、癸烯醇、十二碳烯醇和十八碳烯醇(油醇等)；C3-C40一元(烷基)环烷醇(包括所有可能的异构体)，如环戊醇、环己醇、环庚醇、环辛醇、甲基环戊醇、甲基环己醇、二甲基环己醇、乙基环己醇、丙基环己醇、丁基环己醇、环戊基甲醇、环己基甲醇、环己基乙醇(1-环己基乙醇、2-环己基乙醇等)、环己基丙醇(3-环己基丙醇等)、环己基丁醇(4-环己基丁醇等)、丁基环己醇、3，3，5，5-四甲基环己醇；(烷基)芳基醇(包括所有可能的异构体)，如苯基醇、甲基苯基醇(邻甲酚、间甲酚、对甲酚)、甲氧甲酚、乙基苯基醇、丙基苯基醇、丁基苯基醇、丁基甲基苯基醇(3-甲基-6-叔丁基苯基醇等)、二甲基苯基醇、二乙基苯基醇、二丁基苯基醇(2，6-二叔丁基苯基醇、2，4-二叔丁基苯基醇等)、二丁基甲基苯基醇(2，6-二叔丁基-4-甲基苯基醇等)、二丁基乙基苯基醇(2，6-二叔丁基-4-乙基苯基醇等)、三丁基苯基醇(2，4，6-三叔丁基苯基醇等)、萘酚(α-萘酚、β-萘酚等)、二丁基萘酚(2，4-二叔丁基-α-萘酚等)；三嗪，如6-(4-氧-3，5-二叔丁基苯胺基)-2，4-双(正辛基硫代)-1，3，5-三嗪。
为了在高温条件下针对硬碳涂覆的滑动件和相对滑动件之间的滑动摩擦得到更大的摩擦降低作用，在这些一元醇化合物中，优选挥发性低的C12-C18直链或支链烷基或烯基醇，如油醇和硬脂醇。
二元醇是每个分子中有两个羟基的醇。适用于醇燃料的二元醇的具体例子是：C2-C40烷基或烯基二醇(包括所有可能的异构体)，如乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、新戊二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、1，7-庚二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇、2，2-二乙基-1，3-丙二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇、1，10-癸二醇、1，11-十一烷二醇、1，12-十二烷二醇、1，13-十三烷二醇、1，14-十四烷二醇、1，15-十五烷二醇、1，16-十六烷二醇、1，17-十七烷二醇、1，18-十八烷二醇、1，19-十九烷二醇和1，20-二十烷二醇；C2-C40(烷基)环烷烃二醇(包括所有可能的异构体)，如环己二醇和甲基环己二醇；C2-C40二元(烷基)芳基醇(包括所有可能的异构体)，如苯二醇(邻苯二酚等)、甲基苯二醇、乙基苯二醇、丁基苯二醇(对叔丁基邻苯二酚等)、二丁基苯二醇(4，6-二叔丁基间苯二酚等)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-丁二烯双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-硫代双(4，6-二叔丁基间苯二酚)、2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-亚甲基双(2，6-二叔丁基苯酚)、2，2’-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙烷、4，4’-环己二烯双(2，6-二叔丁基苯酚)；对叔丁基苯酚和甲醛的缩合物和对叔丁基苯酚和乙醛的缩合物。
为了针对硬碳涂覆的滑动件和相对滑动件之间的滑动摩擦得到更大的摩擦降低作用，在这些二元醇化合物中，优选乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、1，11-十一烷二醇和1，12-十二烷二醇。为了在保证高抗氧化性的同时得到良好的降低摩擦的作用，特别优选分子量为300或更大，优选400或更大的高分子量位阻醇如2，6-二叔丁基-4-(3，5-二叔丁基-4-羟苯甲基)苯基醇，这是因为高分子量位阻醇在高温条件下(例如在内燃机的滑动条件下)具有高耐热性和低挥发性。
三元或更高级多元醇是每个分子中具有三个或多个羟基的醇。一般使用3-10元醇，优选为3-6元醇。适用于醇燃料的三元或更高级多元醇的具体例子是甘油；三羟甲基烷烃如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和三羟甲基丁烷；赤丁四醇；季戊四醇；1，2，4-丁三醇；1，3，5-戊三醇；1，2，6-己三醇；1，2，3，4-丁四醇；山梨糖醇；阿东糖醇；阿糖醇；木糖醇；甘露糖醇；及其聚合物或缩合物，如甘油(二甘油、三甘油、四甘油等)的二聚物、三聚物、四聚物、五聚物、六聚物、七聚物和八聚物；三羟甲基丙烷(二(三羟甲基)丙烷等)的二聚物、三聚物、四聚物、五聚物、六聚物、七聚物和八聚物；季戊四醇(二季戊四醇等)的二聚物、三聚物、四聚物、五聚物、六聚物、七聚物和八聚物；山梨聚糖和山梨糖醇/甘油缩合物(包括分子内缩合物、分子间缩合物和自缩合物)。
也可以使用糖醇如木糖、阿糖醇、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖和蔗糖。
在这些三元或更高级多元醇化合物中，优选3-6元醇如甘油、三羟甲基烷烃(三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷等)、季戊四醇、1，2，4-丁三醇、1，3，5-戊三醇、1，2，6-己三醇、1，2，3，4-丁四醇、山梨糖醇、山梨聚糖、山梨糖醇/甘油缩合物、阿东糖醇、阿糖醇、木糖醇、甘露糖醇及其混合物；更优选任何甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨聚糖及其混合物，特别优选氧含量为20％或更高，优选30％或更高，更优选为40％或更高的3-6元醇。应当注意的是，七元或更高级多元醇会使粘度过高。
适用于醇燃料的上述一元或多元醇的环氧烷加合物的具体例子是通过如下方法制备的物质：向醇中加入C2-C6环氧烷，优选C2-C4环氧烷或其聚合物(或共聚物)，从而将醇的羟基加氢羰基醚化或加氢羰基酯化。作为C2-C6环氧烷，可以使用环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷(α-环氧丁烷)、2，3-环氧丁烷(β-环氧丁烷)、1，2-环氧-1-甲基丙烷、1，2-环氧庚烷、1，2-环氧己烷。为了得到更大的摩擦降低效果，在这些环氧烷中，优选环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷，特别优选环氧乙烷和/或环氧丙烷。
在加入两种或多种不同类型的环氧烷时，对氧化烯基团的聚合工艺没有特别限制，所述氧化烯基团可以随机共聚或嵌段共聚。当环氧烷加合到具有2-6个羟基的任何多元醇上时，环氧烷可以加合到多元醇的所有羟基上，也可以加合到其中的部分羟基上。
从成本性能和易购性方面考虑，在上述醇化合物中，优选使用甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇及其混合物。为了降低CO2排放，优选由生物质源得到的乙醇。
生物柴油燃料
生物柴油燃料中含有百分之几至100％的FAME混合物。换句话说，生物柴油燃料是纯FAME混合物或轻油与FAME混合物的混合物。在本申请中，术语“FAME混合物”指的是由植物油如菜子油、大豆油和玉米油和/或废食用油如烹调油得到的脂肪酸甲基酯的混合物，并可以用如下方法合成制备：使植物油和废食用油加氢分解，生成脂肪酸和甘油，然后用甲醇和如此得到的脂肪酸缩合。因为植物油和废食用油主要由脂肪酸甘油酯组成，所以FAME混合物中含有由这些原料油的各种脂肪酸衍生的多种脂肪酸馏分。
GTL燃料
GTL燃料中含有百分之几至100％的GTL(气至液)产品。换句话说，GTL燃料是纯GTL产品或轻油与GTL产品的混合物。在本申请中，术语“GTL产品”指的是将天然气转化得到的液体(烃)产品，并且其中不含硫和芳烃化合物。
GTL燃料中优选含有脂肪酸酯润滑性能改进剂和脂族胺润滑性能改进剂中的至少一种。
作为脂肪酸酯和脂族胺润滑性能改进剂，可使用具有C6-C30直链或支链烃链，优选C8-C24直链或支链烃链，更优选C10-C20直链或支链烃链的脂肪酸酯和脂族胺。当脂肪酸酯或脂族胺润滑性能改进剂的烃链碳原子数不在6-30范围内时，可能不会产生预期的降低摩擦作用。
适用于GTL燃料的脂肪酸酯或脂族胺润滑性能改进剂的C6-C30直链或支链烃链的例子是：烷基如己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基和三十烷基；烯基如己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基、二十四碳烯基、二十五碳烯基、二十六碳烯基、二十七碳烯基、二十八碳烯基、二十九碳烯基和三十碳烯基。这些烷基和烯基均包括所有可能的异构体基团。
GTL燃料的脂肪酸酯润滑性能改进剂可以选自具有上述C6-C30烃基的脂肪酸和一元或多元脂族醇的酯。适用于GTL燃料的润滑性能改进剂的脂肪酸酯化合物的具体例子包括甘油单油酸酯、甘油二油酸酯、山梨聚糖单油酸酯和山梨聚糖二油酸酯。
GTL燃料的脂族胺润滑性能改进剂可以选自每个都具有上述C6-C30烃基的脂族单胺及其环氧烷加合物、脂族多胺、咪唑啉及其衍生物。适用于GTL燃料的润滑性能改进剂的脂族胺化合物的具体例子包括：脂族胺化合物如月桂胺、月桂基二乙胺、月桂基二乙醇胺、十二烷基二丙醇胺、棕榈胺、硬脂胺、硬脂基四亚乙基五胺、油基胺、油基亚丙基二胺、油基二乙醇胺和N-羟基乙基油基咪唑啉；上述脂族胺化合物的环氧烷加合物，如N，N-二聚氧亚烷基-N-烷基或烯基(C6-C28)胺；上述脂族胺化合物与C2-C30一元羧酸(如脂肪酸)或C2-C30多元羧酸(如草酸、苯二酸、偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸)反应以将全部或部分剩余的氨基和/或亚氨基中和或酰胺化而制备的酸改性化合物。在这些脂族胺化合物中，优选N，N-二聚氧亚烷基-N-油基胺。
对脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂的添加量没有特别限制，以GTL燃料的总质量计，其添加量优选是0.05-3.0％，更优选0.1-2.0％，最优选0.5-1.4％。当脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂在GTL燃料中的含量低于0.05％时，可能不会产生足够的降低摩擦的作用。当脂肪酸酯润滑性能改进剂和/或脂族胺润滑性能改进剂在GTL燃料中的含量高于3.0％时，一种或多种润滑性能改进剂在GTL燃料中的溶解度可能变得很低，使得GTL燃料的储存稳定性变差，从而导致沉淀。
[试验]
下面参考实施例更详细地描述本发明，但应当注意这些实施例只是描述性的，并不限定本发明的保护范围。
(1)对摩擦系数和耐磨性的评价
按照如下方法制备多个测试件和相对件，然后在实施例1-15和对比例1-20的条件下进行SRV试验。用SRV试验机进行SRV试验，其中测试件(11)以图2所示的往复方式(沿两个粗箭头方向)在相对件(12)上滑动。在试验过程中测定测试件(11)和相对件(12)之间的滑动摩擦系数。试验后观察测试件(11)上的磨损量。试验结果示于表1-5中。
(试验条件)
测试件(11)：尺寸为18mm(直径)×22mm(长度)的圆柱件；
相对件(12)：尺寸为24mm(直径)×7mm(厚度)的圆盘件；
试验装置：SRV试验机；
频率：50Hz；
温度：80℃；
负荷：400N；
往复长度：3mm；
试验时间：15分钟。
实施例1
从按照JIS G4805的高碳铬钢SUJ2上切割尺寸为18mm(直径)×22mm(长度)的圆柱体。用PVD电弧离子电镀法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为20原子％且厚度为0.5μm的DLC涂层膜，从而得到测试件(11)。
接着，从按照JIS G4051的碳钢S45C上切割尺寸为24mm(直径)×7mm(厚度)的圆盘件，然后将其修整至表面粗糙度Ra为0.2μm，从而得到相对件(12)。本申请中的表面粗糙度Ra解释为JIS B0601中的Ra75。
将不含添加剂的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例2
用与实施例1相同的方法制备测试件(11)，只是形成在切割体上的DLC涂层膜的氢含量为0.5原子％和厚度为0.5μm。另外制备与实施例1中相同的相对件(12)。将不含添加剂的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例3
制备与实施例2相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含6质量％乙基叔丁基醚的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例1
用与实施例1相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为50μm的铬镀膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例1中相同的相对件(12)。将不含添加剂的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例2
用与实施例1相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为20μm的氮化铬膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例1中相同的相对件(12)。将不含添加剂的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例3
制备与对比例1相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含6质量％乙基叔丁基醚的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例4
制备与对比例2相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含6质量％乙基叔丁基醚的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例5
用与实施例1相同的方法制备测试件(11)，只是利用CVD法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为35原子％且厚度为12μm的DLC涂层膜。另外制备与实施例1中相同的相对件(12)。将不含添加剂的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
表1
          测试件  润滑性能改进剂含量(％)        试验结果
 涂层膜  氢含量(原子％)  摩擦系数  磨损量
实施例1   DLC       20         0    0.054    1.5
实施例2   DLC       0.5         0    0.044    1.3
实施例3   DLC       0.5         6    0.040    1.0
对比例1  Cr镀层        -         0    0.185    5.5
对比例2   CrN        -         0    0.120    2.2
对比例3  Cr镀层        -         6    0.183    5.4
对比例4   CrN        -         6    0.121    2.3
对比例5   DLC       35         0    0.064    1.7
润滑性能改进剂：乙基叔丁基醚
注：实施例1-2和对比例1-5的测试件的磨损量是参照实施例3的测试件的磨损量表示的。
实施例4
从按照JIS G4805的高碳铬钢SUJ2上切割尺寸为18mm(直径)×22mm(长度)的圆柱体。用PVD电弧离子电镀法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为20原子％且厚度为0.5μm的DLC涂层膜，从而得到测试件(11)。
从按照JIS G4051的碳钢S45C上切割尺寸为24mm(直径)×7mm(厚度)的圆盘件，然后将其修整至表面粗糙度Ra为0.2μm，从而得到相对件(12)。本申请中的表面粗糙度Ra解释为JIS B0601中的Ra75。
将不含添加剂的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例5
用与实施例4相同的方法制备测试件(11)，只是形成在切割体上的DLC涂层膜的氢含量为0.5原子％和厚度为0.5μm。另外制备与实施例4中相同的相对件(12)。将不含添加剂的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例6
制备与实施例5相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含1质量％甘油单油酸酯的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例6
用与实施例4相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为50μm的铬镀膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例4中相同的相对件(12)。将不含添加剂的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例7
用与实施例4相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为20μm的氮化铬膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例4中相同的相对件(12)。将不含添加剂的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例8
制备与对比例6相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含1质量％甘油单油酸酯的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例9
制备与对比例7相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含1质量％甘油单油酸酯的轻油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例10
用与实施例4相同的方法制备测试件(11)，只是利用CVD法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为35原子％且厚度为12μm的DLC涂层膜。另外制备与实施例4中相同的相对件(12)。将不含添加剂的汽油应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
表2
          测试件  润滑性能改进剂含量(％)         试验结果
 涂层膜  氢含量(原子％)   摩擦系数   磨损量
 实施例4   DLC       20        0     0.055     1.4
 实施例5   DLC       0.5        0     0.042     1.1
 实施例6   DLC       0.5        1     0.040     1.0
 对比例6  Cr镀层        -        0     0.170     4.5
 对比例7   CrN        -        0     0.140     2.4
 对比例8  Cr镀层        -        1     0.170     4.7
 对比例9   CrN        -        1     0.142     2.5
 对比例10   DLC       35        0     0.065     1.8
润滑性能改进剂：甘油单油酸酯
注：实施例4-5和对比例6-10的测试件的磨损量是参照实施例6的测试件的磨损量表示的。
实施例7
从按照JIS G4805的高碳铬钢SUJ2上切割尺寸为18mm(直径)×22mm(长度)的圆柱体。用PVD电弧离子电镀法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为20原子％且厚度为0.5μm的DLC涂层膜，从而得到测试件(11)。
从按照JIS G4051的碳钢S45C上切割尺寸为24mm(直径)×7mm(厚度)的圆盘件，然后将其修整至表面粗糙度Ra为0.2μm，从而得到相对件(12)。本申请中的表面粗糙度Ra解释为JIS B0601中的Ra75。
将含90质量％汽油和10质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例8
用与实施例7相同的方法制备测试件(11)，只是形成在切割体上的DLC涂层膜的氢含量为0.5原子％和厚度为0.5μm。另外制备与实施例7中相同的相对件(12)。将含90质量％汽油和10质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例9
制备与实施例8相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含15质量％汽油和85质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例11
用与实施例7相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为50μm的铬镀膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例7中相同的相对件(12)。将含90质量％汽油和10质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例12
用与实施例7相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为20μm的氮化铬膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例7中相同的相对件(12)。将含90质量％汽油和10质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例13
制备与对比例11相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含15质量％汽油和85质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例14
制备与对比例12相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含15质量％汽油和85质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例15
用与实施例7相同的方法制备测试件(11)，只是利用CVD法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为35原子％且厚度为12μm的DLC涂层膜。另外制备与实施例7中相同的相对件(12)。将含90质量％汽油和10质量％乙醇的醇燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
表3
          测试件  燃料中的乙醇含量(％)       试验结果
 涂层膜  氢含量(原子％)  摩擦系数  磨损量
  实施例7   DLC       20       10    0.070   1.7
  实施例8   DLC       0.5       10    0.050   1.5
  实施例9   DLC       0.5       85    0.042   1.0
 对比例11  Cr镀层        -       10    0.185   8.4
 对比例12   CrN        -       10    0.110   3.2
 对比例13  Cr镀层        -       85    0.224   10.2
 对比例14   CrN        -       85    0.145   3.7
 对比例15   DLC        35       10    0.082   2.2
注：实施例7-8和对比例11-15的测试件的磨损量是参照实施例9的测试件的磨损量表示的。
实施例10
从按照JIS G4805的高碳铬钢SUJ2上切割尺寸为18mm(直径)×22mm(长度)的圆柱体。用PVD电弧离子电镀法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为20原子％且厚度为0.5μm的DLC涂层膜，从而得到测试件(11)。
从按照JIS G4051的碳钢S45C上切割尺寸为24mm(直径)×7mm(厚度)的圆盘件，然后将其修整至表面粗糙度Ra为0.2μm，从而得到相对件(12)。本申请中的表面粗糙度Ra解释为JIS B0601中的Ra75。
将含95质量％轻油和5质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例11
用与实施例10相同的方法制备测试件(11)，只是形成在切割体上的DLC涂层膜的氢含量为0.5原子％和厚度为0.5μm。另外制备与实施例10中相同的相对件(12)。将含95质量％轻油和5质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例12
制备与实施例11相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含70质量％轻油和30质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例16
用与实施例10相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为50μm的铬镀膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例10中相同的相对件(12)。将含95质量％轻油和5质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例17
用与实施例10相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为20μm的氮化铬膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例10中相同的相对件(12)。将含95质量％轻油和5质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例18
制备与对比例16相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含70质量％轻油和30质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例19
制备与对比例17相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将含70质量％轻油和30质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例20
用与实施例10相同的方法制备测试件(11)，只是利用CVD法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为35原子％且厚度为12μm的DLC涂层膜。另外制备与实施例10中相同的相对件(12)。将含95质量％轻油和5质量％油菜籽甲基酯混合物(将油菜籽油甲基酯化制备)的生物柴油燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
表4
           测试件  燃料中的FAME含量(％)       试验结果
  涂层膜  氢含量(原子％)  摩擦系数  磨损量
 实施例10    DLC        20        5    0.055    1.4
 实施例11    DLC       0.5        5    0.045    1.2
 实施例12    DLC       0.5       30    0.040    1.0
 对比例16   Cr镀层        -        5    0.155    4.4
 对比例17    CrN        -        5    0.105    2.8
 对比例18   Cr镀层        -       30    0.156    4.5
 对比例19    CrN        -       30    0.102    2.7
 对比例20    DLC       35        5    0.068    1.9
FAME：油菜籽甲基酯
注：实施例10-11和对比例16-20的测试件的磨损量是参照实施例12的测试件的磨损量表示的。
实施例13
从按照JIS G4805的高碳铬钢SUJ2上切割尺寸为18mm(直径)×22mm(长度)的圆柱体。用PVD电弧离子电镀法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为20原子％且厚度为0.5μm的DLC涂层膜，从而得到测试件(11)。
从按照JIS G4051的碳钢S45C上切割尺寸为24mm(直径)×7mm(厚度)的圆盘件，然后将其修整至表面粗糙度Ra为0.2μm，从而得到相对件(12)。本申请中的表面粗糙度Ra解释为JIS B0601中的Ra75。
将不含轻油也不含添加剂的GTL燃料(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例14
用与实施例13相同的方法制备测试件(11)，只是形成在切割体上的DLC涂层膜的氢含量为0.5原子％和厚度为0.5μm。另外制备与实施例13中相同的相对件(12)。将不含轻油也不含添加剂的GTL燃料(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
实施例15
制备与实施例14相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将通过将1质量％甘油单油酸酯与GTL产品(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)混合制备的GTL燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例21
用与实施例13相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为50μm的铬镀膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例13中相同的相对件(12)。将不含轻油也不含添加剂的GTL燃料(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例22
用与实施例13相同的方法制备测试件(11)，只是形成的是厚度为20μm的氮化铬膜而不是DLC涂层膜。另外制备与实施例13中相同的相对件(12)。将不含轻油也不含添加剂的GTL燃料(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例23
制备与对比例21相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将通过将1质量％甘油单油酸酯与GTL产品(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)混合制备的GTL燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例24
制备与对比例22相同的测试件(11)和相同的相对件(12)。将通过将1质量％甘油单油酸酯与GTL产品(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)混合制备的GTL燃料应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
对比例25
用与实施例13相同的方法制备测试件(11)，只是利用CVD法在切割体的圆柱状部分上形成氢含量为35原子％且厚度为12μm的DLC涂层膜。另外制备与实施例13中相同的相对件(12)。将不含轻油也不含添加剂的GTL燃料(即通过费-托法由天然气得到的GTL产品)应用于测试件(11)，在此条件下对测试件(11)和相对件(12)进行SRV试验。
表5
          测试件  润滑性能改进剂的含量(％)         试验结果
 涂层膜  氢含量(原子％)   摩擦系数   磨损量
 实施例13   DLC       20          0     0.062     1.7
 实施例14   DLC       0.5          0     0.050     1.3
 实施例15   DLC       0.5          1     0.045     1.0
 对比例21  Cr镀层        -          0     0.175     4.8
 对比例22   CrN        -          0     0.142     2.4
 对比例23  Cr镀层        -          1     0.168     4.7
 对比例24   CrN        -          1     0.140     2.5
 对比例25   DLC       35          0     0.071     2.2
润滑性能改进剂：甘油单油酸酯
注：实施例13-14和对比例21-25的测试件的磨损量是参照实施例15的测试件的磨损量表示的。
(2)评价耐磨性/耐腐蚀性
实施例16-17和对比例26-28
在实施例16-17和对比例26-28中分别制备与实施例7、9和对比例13-15相同的测试件(11)和相对件(12)的组合，然后在乙醇浴中进行SRV试验。试验条件同上，只是将试验时间改为1小时。试验后，观察测试件(11)的磨损量和测试件(11)上发生腐蚀的情况。试验结果示于表6中。
表6
           测试件         试验结果
   涂层膜  氢含量(原子％)   磨损量   腐蚀情况
  实施例16     DLC        20     1.8      无
  实施例17     DLC        0.5     1.0      无
  对比例26   Cr镀层         -     18.8      有
  对比例27     CrN         -     7.7     略有
  对比例28     DLC        35     2.5      无
注：实施例16和对比例26-28的测试件的磨损量是参照实施例17的测试件的磨损量表示的。
从表1-5可以清楚地看出：实施例1-15的滑动件与对比例1-4、6-9、11-14、16-19及21-24的滑动件相比，其摩擦系数小得多，磨损量也小得多。从表6还可以清楚地看出：实施例16-17的滑动件与对比例26-27的滑动件相比，其对醇的耐腐蚀性更强。与其它对比例的滑动件相比，对比例5、10、15、20、25和28的滑动件具有更低的摩擦系数和更小的磨损量，但由于其DLC涂层膜的氢含量超过30原子％，致使其并不总能达到所期望的令人满意程度的摩擦降低和耐磨性/耐腐蚀性的改进。
如上所述，滑动件的至少一个相对滑动部位上具有本发明的氢含量低的硬碳涂层。因此，在汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料或GTL燃料存在下，所述滑动件能够达到低的滑动摩擦系数和高的耐磨性。所述滑动件在汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料或GTL燃料中还具有高的耐腐蚀性。因此，当所述滑动机构应用于燃料系统元件如燃料喷射阀时，可能提高燃料系统元件的持久性/可靠性。
本申请中全文引入如下日本专利申请作为参考：No.2003-207060(2003年8月11日申请)；No.2003-207061(2003年8月11日申请)；No.2003-207058(2003年8月11日申请)；No.2003-207063(2003年8月11日申请)；No.2003-207057(2003年8月11日申请)。
尽管已经参考本发明的具体实施方案描述了本发明，但本发明并不局限于上述实施方案。对于本领域普通技术人员来说，在上述教导下可以对上述实施方案和实施例进行改动和变化。本发明的保护范围由所附权利要求书定义。

Claims (13)

1、一种燃料润滑的滑动机构，其包括：
一对滑动件，其具有在燃料存在下可相对滑动的各自滑动部位，所述滑动件的至少一个滑动部位上具有氢含量为30原子％或更低的硬碳涂层，并且所述燃料选自汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料。
2、一种燃料润滑的滑动机构，其包括：
一对滑动件，其具有可相对滑动的各自滑动部位；
燃料，所述燃料选自汽油、轻油、醇燃料、生物柴油燃料和GTL燃料，供应所述燃料以润滑所述滑动件的滑动部位，
其中所述滑动件的至少一个滑动部位上具有氢含量为30原子％或更低的硬碳涂层。
3、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述硬碳涂层的氢含量是20原子％或更低。
4、权利要求3的燃料润滑的滑动机构，其中所述硬碳涂层的氢含量是10原子％或更低。
5、权利要求4的燃料润滑的滑动机构，其中所述硬碳涂层的氢含量是5原子％或更低。
6、权利要求5的燃料润滑的滑动机构，其中所述硬碳涂层的氢含量是0.5原子％或更低。
7、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述硬碳涂层是通过电弧离子电镀形成的。
8、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述汽油中含有醚润滑性能改进剂。
9、权利要求8的燃料润滑的滑动机构，其中所述醚润滑性能改进剂是甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚中的至少一种。
10、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述轻油中含有脂肪酸酯润滑性能改进剂和脂族胺润滑性能改进剂中的至少一种。
11、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述醇燃料是汽油和至少一种醇的混合物，所述醇选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇。
12、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述生物柴油燃料是轻油和脂肪酸甲基酯的混合物。
13、权利要求1或2的燃料润滑的滑动机构，其中所述GTL燃料含有脂肪酸酯润滑性能改进剂和脂族胺润滑性能改进剂中的至少一种。
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