JP4764535B2

JP4764535B2 - Lubricating oil composition for bearings

Info

Publication number: JP4764535B2
Application number: JP09668297A
Authority: JP
Inventors: 勝行野口; 浩一沼澤; 哲郎脇園
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10279981A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、過塩基性の金属系清浄剤にナフテン酸亜鉛を配合した転がり軸受用潤滑油組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
１．一般に軸受の転がり疲労によるフレーキングは、転がり接触による繰り返し応力で、非金属介在物、組織不均一、炭化物などの内部起点あるいは材料自体の疲労により接触表面下に亀裂が発生し、剥離にいたる。したがって転がり軸受寿命の向上を図るには製鋼における非金属介在物の低減、熱処理面を含めて組織不均一、炭化物の状態の改善が必要である。また、潤滑油の粘度調整を別にすれば、添加剤としては有機モリブデンなどが転がり軸受寿命を延長させることで知られているが、潤滑油を構成する添加剤や使用条件の違いによっては十分な転がり軸受寿命を期待できないのが現状である。
２．最近の省燃費志向に合わせて、潤滑油の低粘度化が行われているが、低粘度化と潤滑油に含まれる添加剤、特に金属系清浄剤の副作用で転がり軸受寿命が一層短命化してきている。
すなわち、潤滑油の熱安定性、耐久性を図るため、潤滑油に清浄剤を添加して、潤滑油の劣化生成物が機械各部へ付着するのを防いでいるが、これらの清浄剤の中でも過塩基性の金属系清浄剤は軸受寿命を著しく短くすることが認められる。
３．添加剤の影響については、多くの研究がなされているが、評価する試験機は転がり軸受試験機、円筒試験機、ギヤ試験機、エンジン動弁試験機等多岐にわたっており、更に評価に使用する鋼材の組成、表面粗さ、温度、負荷条件、基油組成、滑り速度、添加剤等の影響因子、またそれらの相互作用をも考慮する必要がある。
更に、影響因子の相互作用としては、温度−接触圧と滑り速度、油膜厚さ−表面処理と材料組成及び材料組成−添加剤等が有り、添加剤間の相互作用についても考慮が必要であるし、これらの相互作用に加えて、酸素、水分などの存在の影響も考慮する必要がある。
転がり疲れに対する潤滑添加剤の影響については、例えば転がり疲れシンポジウム予稿集（１９９３年９月、１２５〜１３０頁）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、軸受寿命を改善した転がり軸受用潤滑油組成物（但し、変速機油用又はギヤ油用である場合を除く。）の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
潤滑油組成物に添加される金属系清浄剤としては、スルフォネート、フェネート、サリシレート、ホスホネート等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａなど）の金属塩がある。また、前記金属の水酸化物ないしは炭酸塩を過剰に含有させた過塩基性清浄剤も知られている。金属系清浄剤としてはこれらの一種以上を配合したものが用いられる。これら金属系清浄剤によって、潤滑油の劣化生成物を取り除き清浄性を保つことができる。
本発明者らは、前記金属系清浄剤の内、Ｃａスルフォネートを主成分として含有する過塩基性清浄剤を潤滑油に添加した場合に、過剰に添加させた前記金属の水酸化物あるいは炭酸塩の存在が転がり軸受寿命を著しく短くすると推考し、かつこの問題点を、前記過塩基性清浄剤を含む潤滑油組成物に特定量のナフテン酸亜鉛、及び硫化エステルとこはく酸イミドを存在させることにより解決できることを見いだし本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明者らは、Ｃａスルフォネートを主成分として含有する過塩基性清浄剤を潤滑油に添加して構成されている潤滑油組成物において、ナフテン酸亜鉛を添加することにより、前記問題を解消することが出来た。
ナフテン酸亜鉛は、亜鉛量として潤滑油組成物全重量に対して０．０１〜０．３０重量％、好ましくは０．０２〜０．２０重量％が添加される。
【０００６】
本発明で使用する過塩基性清浄剤は、中性Ｃａスルホネートを越える塩基価のものであれば良い。
【０００７】
次に本発明の潤滑油組成物を構成する基油及び添加剤について具体的に説明する。
前記のような特性を有する潤滑油組成物に使用される基油は、溶剤精製あるいは水素化処理をした鉱油ないし合成油であって、必要とされる耐荷重性能や金属間の摩擦特性に応じて適当な粘度を有するものが選択される。例えば合成油としてポリアルファオレフィン類、ポリブテン類、ジエステル類、ポリエチレンプロピレン類、ポリグライコール類、ヒンダードエステル類などが挙げられるが、添加剤の溶解性等を考慮すると鉱油と混合する場合がある。
【０００８】
本発明の潤滑油組成物を構成する基油の添加剤としては、前記の過塩基性のＣａスルフォネート、ナフテン酸亜鉛の他に、以下に記載するような添加剤を使用することができる。
前記の基油に増粘及び粘度指数向上効果を目的としてのポリメタクリレート（ＰＭＡ）、オレフィンコポリマー（ＯＣＰ）、スチレン・ジエン共重合体水素化合物（ＳＤＣ）等が使用される。最も多く使用されているのはポリメタクレートとオレフィンコポリマーであり、重量平均分子量が２万〜４０万程度のものが一般的に用いられる。
また、流動点降下作用を目的としてポリアルキルメタクリレート、アルキル化芳香族化合物、フマレート−酢ビ共重合体、エチレン−酢ビ共重合体等が使用されるが、最も多く使用されているのはポリメタクリレートである。重量平均分子量は数万程度である。
【０００９】
前記の基油の極圧性を向上させるために硫黄系添加剤としては硫化エステルを用いる。硫黄の配合量としては０．１から２．５重量部で使用されるが、使用状況によって添加量を増減することにより極圧性を調整しても良い。
【００１０】
前記の基油に耐摩耗性、酸化防止性および摩擦係数を上げることによりトルク容量を向上させるために、ジアルキルジチオりん酸金属塩が配合される。該ジアルキルジチオりん酸金属塩としては、例えば下式（Ｉ）の構造式で表せるものである。
【化１】

（前式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、炭素数が３〜１０のアルキル基、Ｍは金属元素である。）
前式（Ｉ）で表わされるジアルキルジチオりん酸金属塩は、前式（Ｉ）の炭化水素基（Ｒ）や金属の種類を変えることでその効果に若干の差があるが、前記ＭとしてＺｎ、Ｍｏ等が挙げられる。
前記ジアルキルジチオりん酸亜鉛は、前記亜鉛の配合量が０．０５重量部未満では摩擦特性、耐摩耗性、酸化安定性等の向上が期待できず、前記亜鉛の配合量としては０．０５から０．３重量部の範囲が良い。
【００１１】
劣化生成物やすすを油中に分散させる無灰系分散剤としてはこはく酸イミドを用いる。こはく酸イミド分散剤は、本来の機能である劣化生成物やすすを油中に分散させる作用のほかに、摩擦特性の改善に寄与し、摩擦特性の耐久性等を向上させている。また、こはく酸イミド分散剤は、窒素の配合量として０．０１〜０．２重量部で使用されているが、配合量を調整することにより潤滑油組成物に適当な摩擦係数を付与させることができる。
【００１２】
前記の基油の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させ、更に金属間摩擦特性にも適当な特性を与えるために、りん酸エステル化合物が配合される。
該りん酸エステル化合物として
（１）亜りん酸エステル、亜りん酸トリエステル、ホスホン酸エステル、正りん酸エステル、ピロリン酸エステル、酸性りん酸エステルまたはそのアミン塩等のアルキルまたはアリールりん酸エステル化合物、
（２）炭素数３から１８のアルキル基を有するアルキルチオフォスフェート、酸性チオりん酸エステルのりん酸エステル化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和塩、または部分中和塩等のアルキルチオりん酸エステル類、
（３）炭素数１から１８のアルキル基を有するアルキルジチオフォスフェート、酸性ジチオりん酸エステルのりん酸エステル化合物またはチオりん酸エステル化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和塩または部分中和塩などのアルキルジチオりん酸エステル類、
（４）炭素数１から１８のアルキル基２個を有する酸性ジチオりん酸エステルのりん酸エステル化合物またはチオりん酸エステル化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和塩または部分中和塩などのジアルキルジチオりん酸エステル類などを挙げることができる。
これら化合物は単独または複数組み合わせて使用してよい。添加量としては上記化合物一種または組み合わせて、りん量として０．０３から０．２重量部の範囲で使用される。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を説明するが、これら下記実施例は本発明の実施例の一例であり、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本実施例では、合成基油としてポリアルファオレフィンを使用した。
【００１４】
比較例１〜３
比較例１は鉱油と合成基油８９．０重量％の基油に粘度指数向上剤としてポリメタクリレート５．０重量％、こはく酸イミド系の無灰分散剤を１．３重量％、アミン系酸化防止剤を０．５重量％、極圧剤として硫化エステル１．２重量％、りん系摩耗防止剤として炭素数１２個を有するアルキル基からなる亜りん酸エステルを０．５重量％、流動点降下剤ポリメタクリレートを０．５重量％、更に一級ジチオりん酸亜鉛を１．０重量％、過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスルフォネートを１．０重量％添加したものである。
比較例２は、比較例１の過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスルフォネートを０．５重量％にしたものである。
比較例３は、比較例１の過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスルフォネートを除いたものである。
【００１５】
実施例１〜２
実施例１は、比較例１に軸受寿命向上剤としてナフテン酸亜鉛０．５重量％を添加したものである。
実施例２は、比較例１に軸受寿命向上剤としてナフテン酸亜鉛３．０重量％を添加したものである。
【００１６】
以上の実施例及び比較例の潤滑油組成物について昭和シェル石油式玉転がり軸受寿命試験機を用いて下記の仕様及び試験条件で実施油及び比較油の軸受損傷時間を測定した。損傷時間結果については、表１〜表４に示した。
【００１７】
１．仕様
（１）試験機本体
（ａ）試験軸受ＪＩＳＢ１５２１単列深溝玉軸受６２０６
（ｂ）軸受数４個／１主軸
（ｃ）本体ケース鋳鉄
（ｄ）軸受ハウジング特殊鋼ＳＵＪ２製焼入れ研磨仕上げ
中央ハウジング……１個／１輪内径φ６２
サイド・ハウジング……２個／１輪内径φ６２
（２）負荷方式
特殊板バネ弾性変位式
吊り輪による４軸受け均等荷重負荷
ラジアル負荷最大１０００ｋｇｆ／１軸受
（３）主軸特殊鋼ＳＣＭ４１５製浸炭焼入れ内径φ３０
【００１８】
２．試験条件
（１）油量１．６リットル（軸芯）
（２）油温特にコントロールせず、なりゆき
（３）主軸回転数３０００ｒｐｍ
（４）負荷荷重１０００ｋｇｆ／１軸受
【００１９】
評価結果
１．比較例１、２の評価結果より、潤滑油組成物の転がり軸受寿命を短くする要因は、該潤滑油組成物に配合された金属系清浄剤のＣａスルフォネートであることが分かった。また、比較例３に示すように金属系清浄剤が配合されていない潤滑油組成物は転がり軸受寿命を阻害しない。
【００２０】
２．実施例１、２に示すように過塩基性の金属系清浄剤Ｃａスルフォネートを１．０重量％含んだ実施油に対し、ナフテン酸亜鉛を０．５〜３．０重量％添加すると３倍以上の転がり軸受寿命の延長が得られた。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
【表３】

【００２４】
【表４】

【００２５】
【効果】
本発明によると、過塩基性の金属系清浄剤（Ｃａスルフォネート）を含む潤滑油の転がり軸受寿命を３倍以上延長させることができた。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a lubricating oil composition for rolling bearings in which zinc naphthenate is blended with an overbased metallic detergent.
[0002]
[Prior art]
1. In general, flaking due to rolling fatigue of a bearing is a repetitive stress due to rolling contact, and cracks are generated under the contact surface due to fatigue from the internal origin of the non-metallic inclusions, uneven structure, carbide, etc. or the material itself, leading to separation. Therefore, in order to improve the rolling bearing life, it is necessary to reduce non-metallic inclusions in steelmaking, to improve the structure non-uniformity including the heat treatment surface, and the state of carbide. Apart from adjusting the viscosity of the lubricating oil, organic molybdenum is known to extend the rolling bearing life as an additive, but it may be sufficient depending on the additives that make up the lubricating oil and the use conditions. The current situation is that rolling bearing life cannot be expected.
2. Lubricating oil has been reduced in viscosity in line with the recent trend toward fuel efficiency, but the rolling bearing life has been shortened due to the lowering of viscosity and the side effects of additives, particularly metal detergents, contained in the lubricating oil. ing.
That is, in order to improve the thermal stability and durability of the lubricating oil, a detergent is added to the lubricating oil to prevent the degradation product of the lubricating oil from adhering to various parts of the machine. It is recognized that overbased metallic detergents can significantly reduce bearing life.
3. Many studies have been conducted on the effects of additives, but there are a wide range of testing machines to be evaluated, such as rolling bearing testing machines, cylindrical testing machines, gear testing machines, engine valve testing machines, and steel materials used for evaluation. Influencing factors such as the composition, surface roughness, temperature, loading conditions, base oil composition, sliding speed, additives, etc., and their interactions must be considered.
Furthermore, the interaction of influence factors includes temperature-contact pressure and sliding speed, oil film thickness-surface treatment, material composition and material composition-additives, etc., and it is necessary to consider the interaction between additives. In addition to these interactions, it is necessary to consider the influence of the presence of oxygen, moisture, and the like.
As for the influence of the lubricant additive on rolling fatigue, for example, the rolling fatigue symposium proceedings (September 1993, pages 125 to 130) is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a rolling bearing lubricating oil composition (except when used for transmission oil or gear oil) with improved bearing life.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Examples of metal detergents added to the lubricating oil composition include metal salts of alkali metals or alkaline earth metals (Ca, Mg, Ba, etc.) such as sulfonates, phenates, salicylates, and phosphonates. Further, an overbased detergent containing an excess of the metal hydroxide or carbonate is also known. What mixed these 1 or more types as a metal type detergent is used. These metallic detergents can remove the degradation products of the lubricating oil and maintain cleanliness.
The present inventors have found that among the metallic detergents, Ca Surufone containing the door as a main component an overbased detergents when added to lubricating oils, excess hydroxide or carbonate of the metal is added It is assumed that the presence of salt significantly shortens the rolling bearing life, and this problem is caused by the presence of a specific amount of zinc naphthenate , sulfide ester and succinimide in the lubricating oil composition containing the overbased detergent. The inventors have found that this can be solved, and have reached the present invention.
[0005]
That is, the present inventors have found that in the lubricating oil composition of overbased detergents containing Ca Surufone bets as the main component is constituted by adding to the lubricating oil by adding zinc naphthenate, the problem Was able to be resolved.
Zinc naphthenate is added in an amount of 0.01 to 0.30% by weight, preferably 0.02 to 0.20% by weight, based on the total weight of the lubricating oil composition.
[0006]
The overbased detergent used in the present invention may have a base number exceeding that of neutral Ca sulfonate.
[0007]
Next, the base oil and additives constituting the lubricating oil composition of the present invention will be specifically described.
The base oil used in the lubricating oil composition having the above-mentioned characteristics is a mineral or synthetic oil that has been subjected to solvent refining or hydrogenation treatment, depending on the required load bearing performance and the friction characteristics between metals. And having an appropriate viscosity are selected. For example, synthetic oils include polyalphaolefins, polybutenes, diesters, polyethylene propylenes, polyglycols, hindered esters, etc., but may be mixed with mineral oil considering the solubility of additives, etc. .
[0008]
The additives of the base oil constituting the lubricating oil composition of the present invention, the overbased Ca Surufone bets, in addition to the zinc naphthenate, may be used additives as described below .
A polymethacrylate (PMA), an olefin copolymer (OCP), a styrene / diene copolymer hydrogen compound (SDC) or the like for the purpose of increasing the viscosity and improving the viscosity index is used for the base oil. Most frequently used are polymethacrylate and olefin copolymers, and those having a weight average molecular weight of about 20,000 to 400,000 are generally used.
Polyalkyl methacrylates, alkylated aromatic compounds, fumarate-vinyl acetate copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, etc. are used for the purpose of lowering the pour point. Methacrylate. The weight average molecular weight is about tens of thousands.
[0009]
Using sulfuric ester as sulfur-based additives to improve the extreme pressure properties of the base oil. The amount of sulfur used is 0.1 to 2.5 parts by weight, but the extreme pressure may be adjusted by increasing or decreasing the amount added depending on the situation of use.
[0010]
In order to improve the torque capacity by increasing the wear resistance, antioxidant property and coefficient of friction, the above base oil is blended with a metal salt of dialkyldithiophosphate. Examples of the metal salt of dialkyldithiophosphate can be represented by the following structural formula (I).
[Chemical 1]

(In the above formula, R1, R2, R3 and R4 are alkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, and M is a metal element.)
The dialkyldithiophosphate metal salt represented by the above formula (I) has a slight difference in its effect by changing the hydrocarbon group (R) or metal type of the above formula (I). , Mo and the like.
The zinc dialkyldithiophosphate cannot be expected to improve friction characteristics, wear resistance, oxidation stability, etc. if the amount of zinc is less than 0.05 parts by weight. A range of 0.3 parts by weight is good.
[0011]
The degradation products and soot using succinimide as ashless dispersants for dispersing in the oil. The succinimide dispersant contributes to the improvement of the friction characteristics, and improves the durability of the friction characteristics, in addition to the function of dispersing the deterioration product soot, which is the original function, in the oil. The succinimide dispersant is used in an amount of 0.01 to 0.2 parts by weight as the amount of nitrogen, but by adjusting the amount, a suitable friction coefficient can be given to the lubricating oil composition. Can do.
[0012]
In order to improve the abrasion resistance and seizure resistance of the base oil, and to give appropriate characteristics to the intermetallic friction characteristics, a phosphate ester compound is blended.
(1) Alkyl or aryl phosphate compounds such as phosphites, phosphites triesters, phosphonates, orthophosphates, pyrophosphates, acidic phosphates or amine salts thereof ,
(2) Alkyl thiophosphates having an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms, phosphoric acid ester compounds of acidic thiophosphoric acid esters, or alkylthiophosphoric acid esters such as alkylamine completely neutralized salts or partially neutralized salts thereof ,
(3) Alkyl dithiophosphates having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, phosphoric acid ester compounds or thiophosphoric acid ester compounds of acidic dithiophosphoric acid esters, or fully neutralized or partially neutralized salts of these alkylamines Alkyl dithiophosphates of
(4) Dialkyl dithios such as phosphoric acid ester compounds or thiophosphoric acid ester compounds of acidic dithiophosphoric acid esters having two alkyl groups having 1 to 18 carbon atoms, or alkylamine complete neutralization salts or partial neutralization salts thereof. Examples thereof include phosphoric acid esters.
These compounds may be used alone or in combination. As the addition amount, one or a combination of the above compounds is used, and the phosphorus amount is used in the range of 0.03 to 0.2 parts by weight.
[0013]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples and comparative examples. However, these following examples are examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
In this example, polyalphaolefin was used as the synthetic base oil.
[0014]
Comparative Examples 1 to 3
Comparative Example 1 is a mineral oil and a synthetic base oil of 89.0% by weight, a polymethacrylate of 5.0% by weight as a viscosity index improver, a succinimide ashless dispersant of 1.3% by weight, and an amine antioxidant 0.5% by weight of the agent, 1.2% by weight of the sulfurized ester as the extreme pressure agent, 0.5% by weight of the phosphite ester composed of an alkyl group having 12 carbon atoms as the phosphorus antiwear agent, the pour point depression Polymethacrylate 0.5 wt%, primary zinc dithiophosphate 1.0 wt%, and overbased metal detergent Ca sulfonate 1.0 wt%.
In Comparative Example 2, the overbased metal detergent Ca sulfonate of Comparative Example 1 is 0.5% by weight.
The comparative example 3 removes the overbased metal detergent Ca sulfonate of the comparative example 1.
[0015]
Examples 1-2
In Example 1 , 0.5% by weight of zinc naphthenate was added to Comparative Example 1 as a bearing life improver.
In Example 2 , 3.0% by weight of zinc naphthenate was added to Comparative Example 1 as a bearing life improver.
[0016]
About the lubricating oil composition of the above Example and the comparative example, the bearing damage time of implementation oil and a comparison oil was measured on the following specification and test conditions using the Showa Shell oil-type ball rolling bearing life tester. The damage time results are shown in Tables 1 to 4 .
[0017]
1. Specifications (1) Test machine body (a) Test bearing JISB1521 Single row deep groove ball bearing 6206
(B) Number of bearings 4/1 spindle (c) Body case Cast iron (d) Bearing housing Made of special steel SUJ2 Hardened and polished
Central housing: 1 piece / wheel
Side housing: 2 / wheel, inner diameter φ62
(2) Load method Special leaf spring elastic displacement type Four-bearing uniform load load with suspension ring Radial load Max. 1000kgf / 1 bearing (3) Main shaft Made of special steel SCM415 Carburizing and quenching Inner diameter φ30
[0018]
2. Test conditions (1) Oil volume 1.6 liters (shaft core)
(2) Oil temperature without any particular control, (3) Spindle speed 3000rpm
(4) Load load 1000kgf / 1 bearing
Evaluation results Comparative Example 1, 2 of the evaluation results, the factors that shorten the rolling life of the lubricating oil composition was found to be Ca Surufone preparative metal-based detergent is blended in the lubricating oil composition. Further, as shown in Comparative Example 3, a lubricating oil composition not containing a metallic detergent does not hinder the rolling bearing life.
[0020]
2. To Example 1, 2 are shown as overbased metal detergent Ca Surufone preparative 1.0% by weight inclusive carried oil, the addition of zinc naphthenate 0.5 to 3.0 wt% 3 times The above-mentioned extension of the rolling bearing life was obtained.
[0021]
[Table 1]

[0022]
[Table 2]

[0023]
[Table 3]

[0024]
[Table 4]

[0025]
【effect】
According to the present invention, it was possible to extend the lubricant of the rolling bearing life including overbased metal detergent (Ca Surufone g) 3 times.

Claims

To a lubricating oil composition containing an overbased Ca sulfonate, zinc naphthenate was used as a zinc amount, and 0.03 to 0.18% by weight with respect to the total weight of the lubricating oil composition, and sulfurized ester and succinimide were added. A lubricating oil composition for rolling bearings (except when used for transmission oil or gear oil) .