十二烷氧基改性硼酸铈的合成及摩擦化学特性(7)
1.3.3.2硼酸盐添加剂的摩擦学性能
硼酸盐极压抗磨添加剂适用于齿轮油、拖拉机液压油、润滑脂、金属成型润滑剂和发动机油中。硼酸盐润滑油添加剂是一种具有优异稳定性和载荷性的极压抗磨剂，已广泛应用于工业齿轮油中，并调配出GL-5性能的车辆齿轮油。这种添加剂不仅具有极好的抗磨减摩性，而且具有很好的氧化安定性，在高温下对铜不腐蚀，对钢铁具有良好的防锈性能，同时还具有很好的密封适应性，对橡胶密封件的适应性很好。
硼酸盐的极压性能好，有极好的油膜厚度，在梯肯姆试验机上通过负荷可达445.22N，而它的接触压力平均值为295.3MPa，几乎是铅-硫型齿轮油的3倍、硫-磷型齿轮油的2倍，并具有很好的减磨性。含硼酸盐的齿轮油在低速高负荷及高速高负荷下都可发挥作用，而铅-硫型齿轮油仅在低速下有优良的承载能力，硫-磷型齿轮油则只在高速下效果较好。硼酸盐添加剂的另一个突出特点是随着润滑油粘度的变小，硼酸盐齿轮油的耐负荷性能会提高。Adams J H等人[25,27]证明了这一点。硼酸盐齿轮油不仅能通过正齿轮试验FZG的12级，而且能通过双曲线齿轮的全尺寸台架L-37和L-42车油试验。硼酸盐齿轮油还能降低操作温度，延长密封件的寿命，也能降低磨损，延长润滑剂的使用寿命。硼酸盐润滑油添加剂的热稳定性好，硫-磷型极压抗磨剂的使用上限温度为130℃，而硼酸盐润滑油在130℃仍是安定的， 超过150℃时仍能使用。
1.3.3.3硼酸盐添加剂的极压抗磨减摩机制
硼酸盐润滑油添加剂极压抗磨作用机制的研究始于20世纪70年代末.硼酸盐添加剂的极压抗磨作用机制与硫系、磷系添加剂的作用机制不同。硫系、磷系极压抗磨添加剂的作用机制是在摩擦过程中，与摩擦表面发生化学反应，生成硫化铁或磷酸铁的化学保护膜，其实质是一种“适度”或控制性的腐蚀作用机制。而单质硼是一种非活性抗磨元素，它对摩擦副金属无腐蚀，但与金属表面的吸附较差，因此在合成硼酸盐添加剂时，需在其分子中引入含有2个双键的长碳链，作为硼化物的载体，将硼带到金属表面。
无机硼酸盐添加剂在极压状态下，不是与金属表面发生化学反应，不是生成化学反应膜来起润滑作用，而是在摩擦表面生成弹性的、粘着力很强的半固体沉积膜，同时还可能发生硼对摩擦副表面的在线改性强化。关于沉积膜的成因，电泳成膜观点认为：2个润滑表面上会产生电荷，润滑油胶体中的带电粒子（如硼酸盐分散体）朝表面移动并沉积，这样就在齿轮表面和轴承表面生成了硼酸盐膜，而滑动又会改善膜对金属的粘附性。这种硼酸盐膜的厚度是传统极压剂形成的极压膜的10～20倍，能承受金属与金属的接触，特别能承受冲击载荷。在低粘度的基础油中，硼酸盐粒子移动较快，这就解释了为什么硼酸盐添加剂在低粘度油中有较高的载荷能力[27]。无机硼酸盐在金属表面形成一层非腐蚀性的沉积层，已有光电能谱测定出来，该层有润滑和保护作用。水合偏硼酸盐在通常条件下是微球状结晶，在载荷作用下，摩擦热把晶体表面局部或全部融化，融化了的水合偏硼酸盐（在60～120℃）是十分粘而滑的半流体，在金属表面形成一种具有强粘着力的粘滑弹性膜，从而避免了摩擦面的相互接触[25]。也有人认为，硼酸盐添加剂的作用机制是在酸性介质中转化硼酸，硼酸经摩擦后转化为三氧化二硼，这种氧化物以其低的熔点（450℃）而起减摩抗磨作用。B2O3在空气中可以与水分子自发发生化学反应，生成H3BO3。H3BO3具有层状的三斜晶体结构，与石墨和二氧化钼一样，具有很好的润滑作用。Adams和Godfrey分别提出了电泳成膜观点、微球粒子成膜观点、硼化物分解成膜观点等。I-Ming Feng等提出非牺牲膜假说，认为硼酸盐在摩擦表面生成了下列几种固体反应膜，①硼酸盐聚合为大分子膜沉积在摩擦表面而抗磨作用。②硼酸盐分解为2种或2种以上的产物,部分或全部产物沉积在金属表面成为润滑膜，③添加剂分子在摩擦表面异构化成新物质而具有抗磨性。
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