类金刚石碳涂覆表面的润滑方法技术

用类金刚石类碳薄膜或涂层涂覆的表面的润滑方法，其中包括向上述表面提供包含具有润滑粘度的油和有效降低摩擦的量的油溶性有机钼化合物的润滑油组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在用类金刚石碳(DLC)薄膜或涂层涂覆的表面的润滑中特别有用的润滑油组合物(又称之为润滑剂)。以下的类金刚石碳(DLC)是已知的无定形碳材料，其经常以薄膜或涂层的形式提供，并且因其性质类似金刚石但不与之相同而得名。其中某些类似的性质为高硬度(约3至约22GPa)、低摩擦系数(约0.1)对电磁波谱的绝大部分透明。DLC中至少一些碳原子被键合在类似金刚石的化学结构中，但是没有长程晶序。术语DLC不仅包括纯的碳材料，还可以延伸到含有50原子％氢的无定形的、硬质碳材料。这种含氢DLC材料也被称为“无定形氢化碳”、“氢化类金刚石碳”及“类金刚石烃”。在不期望为任何理论限制的同时，这类含氢的硬质碳材料可被描述为用SP3连接相互连接的石墨型结构的无规共价网络，尽管这一结构尚未被普遍接受。另外，DLC亦可为其他元素或其它元素的组合所掺杂。这些元素(如硅、锗)的加入可提供或加强有用的材料性质，如耐磨性、粘着力、硬度、应力及抗氧化性。在本文中所用的术语“DLC”包括无定形的非氢化硬质碳材料、无定形的氢化硬质碳材料及其掺杂改性物。在本领域中许多直接沉积DLC膜或涂层的方法是已知的，其中包括(i)从含碳气体或蒸气进行直接离子束沉积、双离子束沉积、辉光放电、无线电频率(RF)等离子体、直流(DC)等离子体或者微波等离子体沉积，上述含碳气体或蒸气也可以与含有掺杂元素的其他气体和/或氢气和/或惰性气体混合使用，(ii)从固体碳或掺杂碳靶材料进行电子束蒸发，离子辅助蒸发、磁控管溅射、离子束溅射或者离子辅助溅射沉积，或者(iii)将(i)和(ii)相结合。这样的DLC膜在内燃机部件的涂层中的使用例如在美国专利第5,771,873号中已有描述。本专利技术基于以下的发现，即以DLC薄膜或涂层涂覆的表面(例如发动机部件的表面)可以被有效地润滑。按照本专利技术，已经发现一种用于润滑类金刚石碳薄膜或涂层涂覆的表面的方法。该方法包括向上述表面提供润滑油组合物，该润滑油组合物包括具有润滑粘度的油(优选为主要成分)，和降低摩擦的有效量的油溶性有机钼化合物。已经发现有机钼添加剂实质性地降低DLC表面上的摩擦力至在钢表面上观察不到的程度。典型地，使用有机钼添加剂以在润滑油组合物中提供25-1000ppm(以重量计的百万分数)，优选200-750ppm元素钼(以按ASTM D5185测定的结果计)。本专利技术的另一方面是其中一个或多个部件的表面由类金刚石碳薄膜或涂层涂覆的内燃机，和被容纳在发动机的油池中的用于润滑上述部件的润滑油组合物，该润滑油组合物包含具有润滑粘度的油(优选为主要部分)，以及降低摩擦的有效量的油溶性有机钼化合物。发动机中的油池可以是四冲程发动机的曲轴箱槽，由此将其分配遍及发动机以获得润滑。本专利技术还可用于二冲程及四冲程的火花点火及压缩点火发动机。本专利技术的另一方面涉及润滑油组合物的使用，上述润滑油组合物包含具有润滑粘度的油和降低摩擦的有效量的油溶性有机钼化合物以润滑由类金刚石碳薄膜或涂层涂覆的表面。本专利技术也提供了油溶性有机钼化合物在润滑油组合物中的使用以降低表面间的摩擦力，其中上述表面中至少一个(优选各个表面)用类金刚石碳薄膜或涂层涂覆。本专利技术的方法特别适用于部件或组件带有DLC薄膜或涂层的火花点火或压缩点火的二冲程或四冲程内燃发动机。这些组件的例子包括凸轮轴(特别是凸轮凸角)、活塞(特别是活塞裙)、汽缸套及阀门。作为这种油溶性有机钼化合物的例子，可提及二硫代氨基甲酸盐、二硫代磷酸盐、二硫代亚磷酸盐、黄原酸盐、硫代黄原酸盐和钼的硫化物及其混合物。另外，钼的化合物可以是酸性钼化合物。这些化合物将与按照ASTM测试D-664或D-2896滴定法所测出的碱性氮化合物反应，并且这些化合物典型的是六价化合物。这些化合物包括钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾及其他碱金属钼酸盐和其他钼盐，例如钼酸氢钠、MoOCl4、MoO2Br2、Mo2O3Cl6、三氧化钼或类似的酸性钼化合物。在本专利技术的组合物中有用的钼化合物是下式的有机钼化合物Mo(ROCS2)4和Mo(RSCS2)4其中R是选自烷基、芳基、芳烷基及烷氧基烷基的有机基团，一般具有1至30个碳原子，优选2至12个碳原子，最优选具有2至12个碳原子的烷基。特别优选钼的二烷基二硫代氨基甲酸盐。另一类有机钼化合物以下式表示 其中R1至R4独立地表示具有1至24个碳原子的芳香烃基、直链或支化链；并且X1至X4独立地表示氧原子或硫原子。4个烃基R1至R4可以相同，也可以彼此不同。另外一组在本专利技术的润滑组合物中有用的有机钼化合物是三核钼化合物，特别是具有式Mo2SkLnQz的化合物及其混合物，其中L独立地选自具有有机基团的配体，上述有机基团具有足够数量的碳原子以使化合物能够溶解于或分散于油中，n为1至4，k为4至7，Q选自中性供电子化合物，如水、氨、醇、膦和醚，并且z为0至5并包括非化学计量的值。在n为3，2或1的情况下，需要合适的带电的离子性物质以使三核钼化合物达到电中性，离子性物质可以是任意价的，例如一价或二价。另外，离子性物质可以是带有负电荷的(即阴离子物质)或带有正电荷的(即阳离子物质)或阴离子和阳离子的组合。这些术语是本领域的技术人员已知的。离子性物质可以通过共价健连接(即配位于核中一个或多个钼原子上)存在于化合物中，或通过静电连接或如对于反离子的情况的相互作用或通过的共价键和静电连接之间的连接中间体形式存在于化合物中。阴离子物质的例子包括二硫化物、氢氧化物、烷氧化物、酰胺和硫氰酸盐或其衍生物，优选阴离子物质为二硫化物离子。阳离子物质的例子包括铵离子和金属离子(如碱金属、碱土金属或过渡金属)，优选铵离子，如+(其中R独立地为H或烷基，更优选R为H，即+)。所有配体的有机基团应总共具有至少21个碳原子，如至少25个碳原子，至少30个碳原子或至少35个碳原子。配体独立地选自以下-X-R1， 和 及其混合物，其中X、X1、X2及Y独立地选自氧和硫，并且其中R1、R2及R独立地选自氢及相同或不同的有机基团。优选地，有机基团是烃基，如烷基(例如其中连接在配体剩余部分的碳原子是伯或仲碳原子)、芳基、取代芳基或醚基团。更优选地，每一配体具有相同的烃基。术语“烃基”指具有直接与配体的剩余部分相连接的碳原子的取代基，并且其主要是符合本专利技术的烃基。这些取代基包括1、烃取代基，即脂肪族(如烷基或烯基)、脂环族(如环烷基或环烯基)取代基，芳香族、脂肪族和脂环族取代的芳核等，以及环取代基，其中环通过配体的其他部分形成(也就说，任何两个指出的取代基可形成脂环基团)。2、取代的烃取代基，即含有在本专利技术中不改变取代基中占主要地位的烃基特征的非烃基团的那些。本领域的技术人员将知道这些合适的基团(例如，卤素(特别是氯和氟)、氨基、烷氧基、巯基、烷基巯基、硝基、亚硝基及硫氧基)。3、杂原子取代基，即那些本专利技术意义上的烃取代基特征占主要地位的取代基，但其链或环上含有碳原子以外的原子(若非如此，上述链或环由碳组成)。重要的是，配体的有机基团有足够数量的碳原子，从而使得化合能够溶解或者分散在油中。例如，每一基团中碳原子数一般为1至100的范围内，优选1至30，更优选4至20。优选的配体包括为二烷基二硫代磷酸根、烷基黄原酸根、二烷基二硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
覆有金刚石类碳薄膜或涂层的表面的润滑方法，其中包括向上述表面提供一种润滑油组合物，该组合物包含具有润滑粘度的油和有效降低摩擦的量的油溶性有机钼化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R卡斯尔，
申请(专利权)人：英菲诺姆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]