硼酸盐添加剂的抗磨性

　　极压抗磨剂

　　在边界润滑中，当金属表面只承受中等负荷时，如有一种添加剂能被吸附在金属表面上或与金属表面剧烈磨损，这种添加剂称为抗磨添加剂。当金属表面承受很高的负荷时，大量的金属表面直接接触，产生大量的热，而抗磨剂形成的膜也被破坏，不再起保护金属表面的作用，如有一种添加剂能与金属表面起化学反应生成化学反应膜，起润滑作用，防止金属表面擦伤，甚至熔焊，通常把这种最苛刻的边界润滑叫做极压润滑，而这种添加剂称为极压添加剂。

　　极压抗磨剂

　　在传统的润滑理论中，把润滑分为液体润滑和边界润滑。作相对运动的两个金属表面完全被润滑油膜隔开，没有金属的直接接触，这种润滑状态叫做液体润滑;随着载荷的增加，金属表面之间的油膜厚度逐渐减薄，当载荷增至一定程度，连续的油膜被金属表面的峰顶破坏，局部产生金属表面之间的直接接触，这种润滑状态叫做边界润滑。

　　由于其在适用性能和作用机理上的区分是不很严格的，所以有时很难将二者区分开。故在西方 国家，把极压剂、抗磨剂和油性剂统称为载荷添加剂(Load-Carrying additives)。

　　极压抗磨剂是一种重要的润滑脂添加剂，大部分是一些含硫、磷、氯、铅、钼的化合物。在一般情况下，氯类、硫类可提高润滑脂的耐负荷能力，防止金属表面在高负荷条件下发生烧结、卡咬、刮伤;而磷类、有机金属盐类具有较高的抗磨能力，可防止或减少金属表面在中等负荷条件下的磨损。实际应用中，通常将不同种类的极压抗磨剂按一定比例混合使用性能更好。利用一般磷化物具有抗磨性、氯化物与硫化物具有的极压性，使添加剂同时含氯、含磷或含硫化合物，从而既具有极压性，又具有抗磨性。

　　常用的极压抗磨剂有以下几种：

　　1：有机氯化物

　　有机氯化物在极压条件下摩擦系数小，所赋予润滑脂的极压性能比抗磨性好，但在高温和有水条件下极压性能会下降。并引起金属腐蚀和锈蚀。常用添加量为1%--10%。氯化石蜡是一种较古老的极压添加剂产品，浅黄色至黄色粘稠液体，因含氯量不同又分为三种，氯化石蜡42，氯化石蜡50和氯化石蜡52。氯化石蜡加热到120℃以上会缓慢分解，放出氯化氢气体，所以经常与金属磺酸盐类防锈剂共同使用。

　　2：有机硫化物

　　有机硫化物比氯化物更能有效地抵抗负荷，形成的膜在700℃的高温下仍不失效，水解安定性好，但摩擦系数大。添加量一般为1%--5%。代表性产品有：硫化鲸鱼油，具有良好的油溶性，能使油品在高负荷下保持油膜润滑，比硫化猪油稳定。可用于切削液、导轨油、齿轮油、液压导轨油发动机磨合油、润滑脂等。由于材料的限制，现在已发展了多种替代品。硫化棉籽油，红肿色透明液体，具有良好的油溶性能、极压性、抗氧化性、可降低摩擦系数。添加量一般为1%--3%。

　　硫化烯烃棉籽油，深红色透明粘稠液体，易溶于石油润滑油。具有良好的极压抗磨抗氧和低摩擦系数等性能，是硫化鲸鱼油的理想替代品。常与其它添加剂复合使用，添加量一般为0.5%--4%。

　　硫化异丁烯，以异丁烯为原料，先用氯化硫进行硫化，再用硫化钠脱氯硫化，并用碱精致而成 ，具有良好的油溶性和极压性，腐蚀性小。多用于极压抗磨型润滑油脂。

　　二苄基二硫，白色或微黄色树枝状晶体，具有良好的极压性能，油溶性稍差，用量超过2.8%即会析出，添加量一般为1%--2%。

　　3：有机磷化物

　　含磷化合物可以提高润滑脂的抗磨性，虽然酸性磷酸酯的承载能力强于中性磷酸酯，但酸性磷酸酯化学活性强，易造成金属腐蚀故很少使用，常用的是：磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯和亚磷酸二正丁酯等。

　　磷酸三甲酚酯，为浅黄色油状液体，有毒，凝点-35℃.不溶于水，溶于醇、醚、苯等有机溶剂，具有阻燃性和良好的抗磨性能，常与其它极压添加剂配合使用，增强极压抗磨性能。添加量一般为0.5%--5%。

　　亚磷酸二正丁酯，为无色透明液体，不溶于水，具有酸性，使用中可添加适量碱性防锈剂，克服对金属的腐蚀，经常与含硫的极压添加剂复配使用，增强极压抗磨效果。

　　磷酸三苯酯，白色或微黄色针状结晶，具芳香气味有毒，不溶于水，微溶于醇，能溶于苯、氯仿和丙酮，也能溶于植物油。主要用作纤维素的阻燃增塑剂，作润滑脂抗磨添加剂时，添加量一般为0.5%--1%。

　　4：有机金属盐

　　有机钼盐、锑盐、铅盐不但可以有效地改进润滑脂的极压抗磨性，同时还可以改善润滑脂的氧化安定性和防锈性。但是油溶性稍差，常常借助润滑脂分散工艺将这类添加剂均匀分散在润滑脂中。常用的有二烷基二硫代氨基甲酸盐、二烷基二硫代磷酸盐和环烷酸铅等。添加量一般为1%--5%。

　　环烷酸铅为黄色半固体粘稠物，熔点接近100℃，不溶于水，溶于乙醚、苯、甲等，易乳化水解，在酸性油中产生沉淀。热稳定性差，温度在80℃以上就会分解，由于含有重金属铅，对环境有污染，现被许多行业禁止使用。

　　5：硼酸盐和硼酸酯

　　硼酸盐抗极压能力远大于硫磷型和氯铅型添加剂，是一种新型的润滑脂极压添加剂。把无定形微球型硼酸盐分散在润滑油中形成的油状分散体。无味、无毒。具有良好的极压抗磨性和热稳定性，对铜无腐蚀。微溶于水，可用于不与水接触的齿轮油和润滑脂。

　　新型的极压抗磨剂，不含硫磷氯等活泼元素，惰性添加剂，通过分散剂(如阴离子表面活性剂石油磺酸钠)将无机硼酸盐以极细的颗粒分散在矿物油中，分散体系中硼酸盐是非结晶小球。平均直径0.1μm。

　　使用优点如下：抗磨极压效果好，特别是在低粘度油中具有良好的抗磨极压效果。有节能油的齿轮油，就是低粘度油加含硼添加剂制成，满足了抗磨极压性的要求。硼酸盐极压剂使用寿命长，其作用机理是由渗硼形成的FexBy形式的极压膜，这一层表面膜有较高硬度，良好的抗磨性，较好的抗氧化性、耐腐蚀性。而含硫磷氯活泼元素的极压性，作用机理主要是活泼元素同金属起化学反应生成一层膜，这层膜的抗剪切强度比基础金属低，因此在使用过程中，这层膜很容易被磨掉，这样添加剂消耗的比硼酸盐要快。

　　硼酸盐添加剂的抗磨性，对金属材料的选择性不敏感，对各种金属材料都比较适应，而含磷硫氯添加剂，抗磨性好坏跟金属机体有关系。如对18Gr2Ni4WA钢材质的润滑，加入硫磷添加剂的润滑油抗极压效果一般，在含氯添加剂的油中抗极压性能好。50号碳钢材质，含磷添加剂的润滑油抗压效果一般，在含氯和硫添加剂的油中抗极压性能好。45#钢材质，含磷硫添加剂的润滑油抗压效果一般，在含氯添加剂的油中抗极压性能好。镉镍钼合金钢材质，含磷氯添加剂的润滑油抗压效果一般，在含硫添加剂的油中抗极压性能好。而硼酸盐添加剂对上述的所有材质抗极压性能都很好。

　　硼酸盐添加剂一般不会造成金属的腐蚀，而含磷硫氯的极压添加剂，若配制的不好，往往造成金属的腐蚀。硼酸盐也基苯没有什么毒性。

　　硼酸盐极压添加剂同其它添加剂有很好的配伍性。

　　缺点是，抗水性能稍差，有水存在的情况下不稳定。

　　主要产品有：偏硼酸钠、偏硼酸钾、三硼酸钾。添加量一般为1%--3%。