專利名稱：發(fā)動機活塞銷滑動結構的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種用于提供具有低摩擦特性和耐用性的發(fā)動機活塞銷的技術。
人們正在面臨全球環(huán)境問題，如全球變暖和臭氧層破壞。全球變暖主要是由二氧化碳的排放引起的，因此減少二氧化碳的排放(特別地，制定二氧化碳排放標準)已經成為各個國家非常關心的問題。
本文中，對于二氧化碳排放控制的一個挑戰(zhàn)是提高車用燃料效率。車用發(fā)動機中活塞銷與活塞銷孔凸臺之間的滑動摩擦是發(fā)動機機械損耗的主要部分。這樣，減少活塞銷與活塞銷孔凸臺之間的摩擦以達到車用燃料效率的直接改善，這是很重要的。
有很多有效的方式能夠減少活塞銷與活塞銷孔凸臺(pin boss)之間的摩擦一種方法是防止活塞銷咬合，另一種方法是減輕活塞銷的重量同時防止活塞銷磨損。例如，日本延遲公開專利申請No.7-286696建議用高硬度金屬涂層覆蓋活塞銷，這樣活塞銷變得更抗咬合。此外，日本延遲公開專利申請No.8-061499建議用陶瓷材料構成活塞銷，這樣活塞銷質量輕并耐磨損。
發(fā)明概述然而，這些建議已經證明不能產生所期望的顯著的摩擦減小效果。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種高抗咬合性的發(fā)動機活塞銷，以達到顯著的較小摩擦效果。
作為廣泛研究的結果，本發(fā)明人已經發(fā)現在含有特定無灰摩擦改性劑或改性劑的潤滑劑存在下，硬碳涂覆的發(fā)動機活塞銷顯示出優(yōu)秀的低摩擦特性。本發(fā)明基于上述發(fā)現完成。
根據本發(fā)明的第一個方面，提供了一種發(fā)動機活塞銷滑動結構，包括一種與發(fā)動機活塞銷孔凸臺滑動接合的活塞銷，該活塞銷具有銷基體(pin base)和形成在銷基體上的硬碳涂層，以限定在活塞銷孔凸臺承壓面之上可滑動的滑動面，硬碳涂層含有25原子％或更少的氫；潤滑劑加入在活塞銷的滑動面和活塞銷孔凸臺的承壓面之間，潤滑劑含有至少一種無灰脂肪酯摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑。
根據本發(fā)明的第二個方面，提供了一種滑動接合在發(fā)動機活塞的活塞銷孔凸臺上的活塞銷，其具有加入在活塞銷和活塞銷孔凸臺之間的潤滑劑，潤滑劑含有至少一種無灰脂肪酸摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑，活塞銷包括銷基體；形成在銷基體上的硬碳涂層以限定通過潤滑劑在活塞銷孔凸臺的承壓面之上可滑動的滑動表面，硬碳涂層含有25原子％或更少的氫。
本發(fā)明的其它目標和特點將通過隨后的描述理解。
附圖簡述

圖1A是根據本發(fā)明一個例舉性實施方式的活塞銷的剖視圖。
圖1B是根據本發(fā)明一個例舉性實施方式的活塞銷的端視圖。
圖1C是根據本發(fā)明一個例舉性實施方式的活塞銷一部分的放大剖視圖。
實施方式描述本發(fā)明將詳述如下。在下面描述中，除非另有特別說明，所有的百分數(％)都是質量百分數。
根據本發(fā)明的一個例舉性實施方式，提供了一種用于車用發(fā)動機的活塞銷滑動結構，包括滑動接合在發(fā)動機活塞銷孔凸臺(沒有顯示)上的活塞銷1和加入在活塞銷和銷孔凸臺之間的潤滑劑。
活塞銷1具有用鋼或鋁材料制造的筒形銷基體3和形成在銷基體3上的硬碳涂層2，如圖1A、1B和1C所示，這樣限定了在活塞銷孔凸臺承壓面之上可滑動的滑動面。
硬碳涂層2可以通過各種物理氣相沉積(PVD)方法形成，并且有利的是通過電弧離子電鍍形成的類金剛石碳涂層(DLC)。DLC涂層是無定形碳涂層，如不含氫的無定形碳(a-C)、含氫無定形碳(a-C:H)和含金屬的碳或含有金屬元素如鈦(Ti)或鉬(Mo)的金屬碳化物(MeC)。為了達到較大的減小摩擦效果，有利的是減少DLC涂層中氫的含量。DLC涂層中氫的含量優(yōu)選為25原子％或更少，更優(yōu)選為5原子％或更少，尤其優(yōu)選為0.5原子％或更少。特別地，適合使用不含氫的無定形碳涂層。
另外，由硬碳涂層2定義的活塞銷1的滑動表面反映了銷基體3的表面粗糙度。當銷基體3的算數平均表面粗糙度Ra超過0.3μm時，由于增加了硬碳涂層2的表面粗糙峰與其相對物(即銷孔凸臺)的局部接觸，硬碳涂層2易于破裂。這樣優(yōu)選控制被硬碳涂層2覆蓋的銷基體3的表面粗糙度Ra為0.03μm或更低。
另一方面，潤滑劑包括基油和至少一種無灰脂肪酯摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑，以潤滑活塞銷1的滑動表面和銷孔凸臺的承壓面，這樣活塞銷的滑動面通過潤滑劑與銷孔凸臺的承壓面形成滑動接觸。
基油沒有特別限制，可以選自于任何通常使用的潤滑劑化合物，例如礦物油、合成油和脂肪。
礦物油的特定例子包括正構鏈烷烴和石蠟或環(huán)烷油，其分別通過常壓或減壓蒸餾從石油中提取潤滑劑餾分來制備，然后用至少一種下面處理的方法純化得到的潤滑劑餾分溶劑脫瀝青、溶劑萃取、加氫裂化、溶劑脫蠟、加氫精制、蠟異構化、硫酸(surfuric acid)處理和粘土精制。盡管溶劑精制或加氫精制的礦物油經常用作基油，更有利地使用通過氣體到液體(GTL)蠟異構化或通過深度氫化裂化以減少油中的芳烴含量而制備的礦物油。
合成油的具體例子包括聚-α-烯烴(PAO)，例如1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物和乙烯-丙烯低聚物，及其氫化產物；異丁烯低聚物及其氫化產物；異鏈烷烴；烷基苯；烷基萘；二酯，如戊二酸雙十三烷基酯、己二酸二辛酯、己二酸二異癸酯、己二酸雙十三烷基酯和癸二酸二辛酯；多元醇酯，例如三羥甲基丙烷酯(如三羥甲基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷壬酸酯和三羥甲基丙烷異硬脂酸酯)和季戊四醇酯(如季戊四醇-2-乙基己酸酯和季戊四醇壬酸酯)；聚氧化亞烷基二醇；二烷基二苯醚和聚苯醚。這些合成油化合物中，優(yōu)選聚-α-烯烴，例如1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物及其氫化產物。
上述基油化合物可以單獨使用或混合使用。在使用兩種或更多上述基油化合物的混合物作為基油時，對于基油化合物的混合比例沒有特別限制。
基油中硫含量沒有特別限制，并基于基油的總重量，優(yōu)選0.2％或更少，更優(yōu)選0.1％或更少，尤其優(yōu)選0.05％或更低。由于加氫精制的礦物油和合成油分別具有不高于0.005％的硫含量，或基本上為零(低于檢測極限如5ppm)，所以希望使用加氫精制的礦物油或合成油。
基油中的芳烴含量沒有特別限制。此處，芳烴含量根據ASTM D2549中限定的芳烴餾分的量確定。為了使?jié)櫥瑒┰谡麄€期間保持低的摩擦特性，基于基油的總重量，基油中芳烴含量優(yōu)選15％或更少，更優(yōu)選10％或更少，尤其優(yōu)選5％或更少。當基油中芳烴的含量高于15％時，潤滑劑在氧化穩(wěn)定性不利地降低。
基油的運動粘度沒有特別限制。基油的運動粘度在100℃測量，優(yōu)選2mm2/s或更高，更優(yōu)選3mm2/s。同時，基油的運動粘度在100℃測量，優(yōu)選20mm2/s或更低，更優(yōu)選10mm2/s或更低，尤其優(yōu)選8mm2/s或更低。當基油的運動粘度在100℃低于2mm2/s時，可能潤滑劑難以提供足夠的耐磨性并產生相當多的蒸發(fā)損失。當基油的運動粘度在100℃高于20mm2/s時，可能潤滑劑難以提供低的摩擦特性并降低低溫性能。當混合使用兩種或兩種以上的上述基油化合物時，不必限制每種基油化合物的運動粘度在指定范圍內，只要基油化合物的混合物的運動粘度在100℃時在指定范圍內就可以。
基油的粘度指數沒有特別限制，為了使?jié)櫥瑒┻_到提高油耗性能和低溫粘度特性，優(yōu)選80或更高，更優(yōu)選100或更高，最優(yōu)選120或更高。
作為脂肪酯摩擦改性劑和脂族胺摩擦改性劑，優(yōu)選使用分別具有C6-C30直鏈或支鏈烴鏈、優(yōu)選具有C8-C24直鏈或支鏈烴鏈、更優(yōu)選具有C10-C20直鏈或支鏈烴鏈的脂肪酸酯和脂族胺。當摩擦改性劑的烴鏈中碳原子數不在6-30的范圍內時，可能出現不能產生預期的摩擦降低效果的情況。C6-C30直鏈或支鏈烴鏈的具體例子包括烷基，例如己基、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；以及烯基，例如己烯基、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。上述烷基和烯基包括所有可能的異構體。
作為脂肪酸酯的例子包括具有上述烴基的脂肪酸和單官能脂族醇或脂族多元醇的酯。這種脂肪酸酯的具體例子包括甘油單油酸酯(glycerol monolate)、甘油二油酸酯(diolate)、脫水山梨糖醇單油酸酯、脫水山梨糖醇二油酸酯。
作為脂族胺的例子包括脂族單胺及基與環(huán)氧烷的加合物、脂族多胺、咪唑啉和具有上述烴基的衍生物。這種脂族的特定的例子包括脂族胺化合物，例如月桂胺、月桂基二乙胺、月桂基二乙醇胺、十二烷基二丙醇胺、棕櫚基胺、硬脂胺、硬脂基四亞乙基五胺、油基胺、油基亞丙基二胺、油基二乙醇胺和N-羥基乙基油基咪唑炔(imidazolyne)；上述脂族胺化合物的環(huán)氧烷加合物，例如N，N-二聚氧化烯基-N-烷基或烯基(C6-C28)胺；通過上述脂族胺化合物與C2-C30單羧酸(例如脂肪酸)或C2-C3多羧酸(例如草酸、鄰苯二甲酸、偏苯三酸和苯均四酸)反應以中和或酰胺化全部或部分剩余氨基和/或亞氨基而制備的酸改性化合物。尤其優(yōu)選使用N，N-二聚氧乙烯-N-油基胺。
加入到潤滑劑中的脂肪酸酯摩擦改性劑和/或脂族胺摩擦改性劑的量沒有特別限制，并基于潤滑劑的總重量優(yōu)選0.05-3.0％，更優(yōu)選0.1-2.0％，最優(yōu)選0.5-1.4％。當潤滑劑中的脂肪酸酯摩擦改性劑和/或脂族胺摩擦改性劑的量少于0.05％時，可能不能達到明顯的摩擦降低效果。當潤滑劑中的脂肪酸酯摩擦改性劑和/或脂族胺摩擦改性制的量大于3.0％時，可能摩擦改性劑在基油中的溶解度變得太低以至于潤滑劑產生沉淀而使儲存穩(wěn)定性降低。
潤滑劑優(yōu)選包括聚丁烯基琥珀酰亞胺及其衍生物作為無灰分散劑。
作為聚丁烯基琥珀酰亞胺，其可以使用如下面通式(1)和(2)表示的化合物。
在式(1)和(2)中，PIB表示來自于具有數均分子量900-3500，優(yōu)選1000-2000的聚丁烯的聚丁烯基，其可以在氟化硼催化劑或氯化鋁催化劑的存在下通過高純異丁烯或1-丁烯和異丁烯的混合物聚合制備。當聚丁烯的數均分子量小于900時，可能不能提供足夠的清凈效果。當聚丁烯的數均分子量大于3500時，聚丁烯基琥珀酰亞胺低溫流動性會降低。在用于生產聚丁烯基琥珀酰亞胺之前，聚丁烯可以被純化，純化是通過以任何合適的處理(例如吸附過程或清洗過程)除去剩余的產生于聚丁烯制備催化劑的痕量氟和氯，通過這種方法將聚丁烯中剩余的氟和氯的量控制在50ppm或更少，有利的在10ppm或更少，更有利的在1ppm或更少。
此外，考慮到清凈效果，在通式(1)和(2)中n表示1-5的整數，優(yōu)選2-4。
聚丁烯基琥珀酰亞胺的生產方法沒有特別限制。例如，聚丁烯基琥珀酰亞胺可以通過使聚丁烯的氯化物，或聚丁烯與馬來酸酐在100-200℃下反應得到聚丁烯基琥珀酸酯，其中聚丁烯中剩余的氟和氯已經被充分除去，然后使如此得到的聚丁烯基琥珀酸酯與多胺(如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五銨或五亞乙基六胺)反應。
作為聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物，可以使用通過式(1)或(2)的聚丁烯基琥珀酰亞胺與硼化合物或含氧有機化合物反應得到的硼或酸改性的化合物，以中和或酰胺化全部或部分剩余的氨基和酰亞胺基。其中優(yōu)選使用含硼聚丁烯基琥珀酰亞胺，尤其是含硼雙(聚丁烯基)琥珀酰亞胺。其中在含硼聚丁烯基琥珀酰亞胺化合物中氮和硼的質量含量比例(B/N)通常是0.1-3，優(yōu)選0.2-1。
用于制備上述聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的硼化合物可以是硼酸、硼酸鹽或硼酸酯。硼酸的具體例子包括原硼酸、偏硼酸和四硼酸。硼酸鹽的特定例子包括銨鹽，例如硼酸銨類，如偏硼酸銨、四硼酸銨、五硼酸銨和八硼酸銨。硼酸酯的具體例子包括硼酸和烷醇(優(yōu)選C1-C6烷醇)的酯，例如硼酸單甲酯、硼酸二甲酯、硼酸三甲酯、硼酸單乙酯、硼酸二乙酯、硼酸三乙酯、硼酸單丙酯、硼酸二丙酯、硼酸三丙酯、硼酸單丁酯、硼酸二丁酯和硼酸三丁酯。
用于制備上述聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的含氧有機化合物可以是任何C1-C30的一元羧酸，例如甲酸、乙酸、乙醇酸、丙酸、乳酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、油酸、十九烷酸和二十烷酸；C2-C30多元羧酸，例如乙二酸、鄰苯二甲酸、偏苯三酸和苯均四酸，及其酸酐和酯；C2-C6環(huán)氧烷；以及羥基(聚)氧化烯碳酸酯。
加入到潤滑劑中的聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物的量沒有特別限制，并且基于潤滑劑的總重量優(yōu)選0.1-15％，更優(yōu)選1.0-12％。當加入到潤滑劑中的聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物的量低于0.1％時，可能不能達到足夠的清凈效果。當加入到潤滑劑中的聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物的量高于15％時，潤滑劑破乳能力將降低。另外，還可能不能達到與添加的聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物的量相稱的清凈效果。
另外，潤滑劑中優(yōu)選包括作為抗氧化和耐磨損劑的如下通式(3)表示的二硫代磷酸鋅。
在通式(3)中，R4、R5、R6和R7分別代表C1-C24烴基。C1-C24烴基優(yōu)選C1-C24直鏈或支鏈烷基、C3-C24直鏈或支鏈烯基、C5-C13環(huán)烷基或直鏈或支鏈烷基環(huán)烷基、C6-C18芳基或直鏈或支鏈烷基芳基，或C7-C19芳基烷基。上述烷基或烯基可以是伯、仲或叔類。R4、R5、R6和R7的特定的例子包括烷基，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；烯基，例如丙烯基、異丙烯基、丁烯基、丁二烯基、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(油基)、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；環(huán)烷基，例如環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基；烷基環(huán)烷基，例如甲基環(huán)戊基、二甲基環(huán)戊基、乙基環(huán)戊基、丙基環(huán)戊基、乙基甲基環(huán)戊基、三甲基環(huán)戊基、二乙基環(huán)戊基、乙基二甲基環(huán)戊基、丙基甲基環(huán)戊基、丙基乙基環(huán)戊基、二丙基環(huán)戊基、丙基乙基甲基環(huán)戊基、甲基環(huán)己基、二甲基環(huán)己基、乙基環(huán)己基、丙基環(huán)己基、乙基甲基環(huán)己基、三甲基環(huán)己基、二乙基環(huán)己基、乙基二甲基環(huán)己基、丙基甲基環(huán)己基、丙基乙基環(huán)己基、二丙基環(huán)己基、丙基乙基甲基環(huán)己基、甲基環(huán)庚基、二甲基環(huán)庚基、乙基環(huán)庚基、丙基環(huán)庚基、乙基甲基環(huán)庚基、三甲基環(huán)庚基、二乙基環(huán)庚基、乙基二甲基環(huán)庚基、丙基甲基環(huán)庚基、丙基乙基環(huán)庚基、二丙基環(huán)庚基和丙基乙基甲基環(huán)庚基；芳基，例如苯基和萘基；烷基芳基，例如甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、丙基苯基、乙基甲基苯基、三甲基苯基、丁基苯基、丙基甲基苯基、二乙基苯基、乙基二甲基苯基、四甲基苯基、戊基苯基、己基苯基、庚基苯基、辛基苯基、壬基苯基、癸基苯基、十一烷基苯基和十二烷基苯基；以及芳基烷基，例如芐基、甲基芐基、二甲基芐基、苯乙基、甲基苯乙基和二甲基苯乙基。上述烴基包括所有可能的異構體。其中，優(yōu)選C1-C18直鏈或支鏈烷基、C6-C18芳基或直鏈或支鏈烷基芳基。
二硫代磷酸鋅的例子包括二異丙基二硫代磷酸鋅、二異丁基二硫代磷酸鋅、二仲丁基二硫代磷酸鋅、二仲戊基二硫代磷酸鋅、二正己基二硫代磷酸鋅、二仲己基二硫代磷酸鋅、二辛基二硫代磷酸鋅、二-2-乙基己基二硫代磷酸鋅、二正癸基二硫代磷酸鋅、二正十二烷基二硫代磷酸鋅和二異十三烷基二硫代磷酸鋅。
潤滑劑中加入的二硫代磷酸鋅的量沒有特別限制。為了達到較大的摩擦減少效果，以基于潤滑劑的總重量的磷元素計，二硫代磷酸鋅優(yōu)選以0.1％或更少的量存在，更優(yōu)選以0.06％或更少的量存在，最優(yōu)選以最少量存在。當潤滑劑中加入的二硫代磷酸鋅的量超過0.1％時，可能會抑制無灰脂肪酯摩擦改性劑和/或無灰脂族胺摩擦改性劑的作用。
二硫代磷酸鋅的制備方法沒有特別限制，并且二硫代磷酸鋅可以通過任何已知方法制備。例如，二硫代磷酸鋅可以通過具有上述R4、R5、R6和R7烴基的醇或酚與五硫化磷(phosphorous pentasulfide)反應形成二硫代磷酸，然后用氧化鋅中和如此得到的二硫代磷酸來制備。應當注意，根據用作二硫代磷酸鋅制備的原材料的醇或酚，二硫代磷酸鋅的分子結構不同。
上述二硫代磷酸鋅可以單獨使用，也可以以其兩種或更多種的混合物的形式使用。在上述二硫代磷酸鋅兩種或更多種以混合物形式使用時，對二硫代磷酸鋅的混合比例沒有特別限制。
潤滑劑可以進一步包括任何其它一種或多種添加劑，例如金屬清凈劑、抗氧化劑、粘度指數改進劑、除了上述脂肪酯摩擦改性劑和脂族胺摩擦改性劑之外的摩擦改性劑、除了上述聚丁烯基琥珀酰亞胺及其衍生物之外的無灰分散劑、耐磨損劑或特壓劑、防銹劑、非離子型表面活性劑、破乳劑、金屬減活劑和/或消泡劑，以符合潤滑劑所需的性能。
金屬清潔劑可以選自任何通常用于發(fā)動機潤滑劑的金屬清凈劑化合物。金屬清凈劑具體例子包括堿金屬例如鈉(Na)鹽和鉀(K)或堿土金屬如鈣(Ca)和鎂(Mg)的磺酸鹽、石炭酸鹽和水楊酸鹽；及其兩種或多種的混合物。其中，磺酸鈉和磺酸鈣、石炭酸鈉和石炭酸鈣以及水楊酸鈉和水楊酸鈣適合使用。金屬清凈劑的總堿值和量根據所需要的潤滑劑的性能確定。金屬清凈劑的總堿值，根據按ISO 3771的高氯酸方法測定，通常是0-500mgKOH/g，優(yōu)選150-400mgKOH/g?；跐櫥瑒┑目傎|量，金屬清凈劑的量通常是0.1-10％。
抗氧化劑可以選自任何通常用于發(fā)動機潤滑劑的抗氧化劑化合物。抗氧化劑特定的例子包括酚類抗氧化劑，例如4，4’-亞甲基雙(2，6-二叔丁基-苯酚)和十八烷基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯；氨基抗氧化劑，例如苯基-α-萘胺、烷基苯基-α-萘胺和烷基二苯基胺；及其兩種或多種的混合物?；跐櫥瑒┑目傊亓浚寡趸瘎┑牧客ǔＪ?.01-5％。
作為粘度指數改進劑，其可以使用非分散型聚甲基丙烯酸酯粘度指數改進劑，例如一種或多種甲基丙烯酸酯的共聚物和其氫化產物；分散型聚甲基丙烯酸酯粘度指數改進劑，例如甲基丙烯酸酯的共聚物，此外包括氮化合物；以及其它粘度指數改進劑，例如乙烯和α-烯烴(如丙烯、1-丁烯和1-戊烯)的共聚物及其氫化產物、聚異丁烯及其氫化產物、苯乙烯-二烯氫化共聚物、苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物和聚烷基苯乙烯。粘度指數改進劑的分子量需要考慮到剪切穩(wěn)定性而選擇。例如粘度指數改進劑的數均分子量，對于分散或非分散型聚甲基丙烯酸酯，有利的是5,000-1,000,000，更有利地是100,000-800,000；對于聚異丁烯或其氫化產物，有利的是800-5,00；對于乙烯/α-烯烴共聚物或其氫化產物有利的是800-300,000的范圍，更有利的是10,000-200,000的范圍。上述粘度指數改進劑可以單獨使用，也可以以其兩種或多種的混合物的形式使用?；跐櫥瑒┑目傎|量，粘度指數改進劑的量通常是0.1-40.0％。
除了上述脂肪酯摩擦改性劑和脂族胺摩擦改性劑外，摩擦改性劑也可以是任何無灰摩擦改性劑，例如硼酸酯、高級醇和脂族醚，以及金屬摩擦改性劑，例如二硫代磷酸鉬、二硫代氨基甲酸鉬和二硫化鉬。
除了上述聚丁烯基琥珀酰亞胺及其衍生物外，無灰分散劑也可以是任何聚丁烯芐胺和聚丁烯基胺，每個都具有聚丁烯基，其數均分子量是900-3,500，具有數均分子量小于900的聚丁烯基的聚丁烯基琥珀酰亞胺和其衍生物。
作為耐磨損劑或特壓劑，其可以使用二硫化物、硫化脂肪、烯烴硫化物、具有1-3個C2-C20烴基的磷酸酯、硫代磷酸酯、亞磷酸酯、硫代亞磷酸酯及這些酯的胺鹽。
作為防銹劑，其可以使用烷基苯磺酸鹽、二壬基萘橫酸鹽、烯基琥珀酸的酯和多元醇的酯。
作為非離子表面活性劑和破乳劑，其可以使用非離子聚亞烷基二醇表面活性劑，例如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚和聚氧乙烯烷基萘基醚。作為金屬鈍化劑的例子可以是咪唑啉、嘧啶衍生物、噻唑和苯并三唑。
作為消泡劑的例子可以是硅氧烷、氟硅氧烷和氟代烷基醚。
除了脂肪酯和脂族胺摩擦改性劑外的每種摩擦改性劑、除了聚丁烯基琥珀酰亞胺及其衍生物之外的無灰分散劑、耐磨損劑或特壓劑、防銹劑和破乳劑基于潤滑劑的總重量通常以0.01-5％的量存在，金屬減活劑基于潤滑劑的總重量通常以0.005-1％的量存在，消泡劑基于潤滑劑的總重量通常以0.0005-1％的量存在，本發(fā)明將參考以下實施例詳細說明。然而，應當指出下面實施例僅僅是對本發(fā)明的說明而不應當視為對本發(fā)明的限制。
實施例活塞銷通過從SCr鋼材料切削圓柱形銷基體而制造(符合JIS G4052)，然后，通過電弧離子電鍍在活塞銷上形成DLC涂層。活塞銷直徑為18mm，長22mm，并且DLC涂層具有氫含量0.5原子％或更少，努氏硬度Hk為2170kg/mm2，表面粗糙度Ry為0.03μm，厚度為0.5μm。當使用潤滑劑A潤滑時，如此得到的活塞銷然后進行隨后的摩擦/磨耗測試。潤滑劑A的化學組成如表1所示。
對比實施例1采用實施例1中相同的方法生產活塞銷。然后使用潤滑劑B潤滑時，生產的活塞銷進行隨后的摩擦/磨耗測試。潤滑劑B的化學組成如表1所示。
對比實施例2除了沒有在活塞銷上形成DLC除層外，采用實施例1中相同的方法生產活塞銷。使用潤滑劑B潤滑時，對此活塞銷進行隨后的摩擦/磨耗測試。
對比實施例3
除了在活塞銷上形成具有氫含量2原子％或更高的DLC涂層外，采用實施例1中相同的方法生產活塞銷。使用潤滑劑B潤滑時，對此活塞銷進行隨后的摩擦/磨耗測試。
性能評價在以下條件下使用SRV(Schwingungs Reibung und Verschleiss)測試器進行摩擦/磨耗測試，由此測得了實施例和對比實施例1-3中每個活塞銷的摩擦系數和最大無咬合負荷。測試結果如表2所示。
相對物 鋁合金材料制成的圓盤AC8A(符合JIS H5202)并且直徑為24mm，厚度為7mm頻率 50赫茲溫度 25℃負載方式 階躍式加載(以130N/min增加施加的負載直到活塞銷咬合)沖程 1mm表1

注潤滑劑中各組分的量是相對于潤滑劑的總質量指出的。
表2

根據表2，與對比實施例1、2和3中的活塞銷相比，實施例中的活塞銷顯然具有更低的摩擦系數和更大的最大無咬合負荷。因此實施例中的活塞銷具有優(yōu)越的低摩擦特性和更高的抗咬合性。
如上所述，使用根據本發(fā)明的特定潤滑劑，可以提供一種具有高度抗咬合性的硬碳涂敷的活塞銷，以得到較大的摩擦降低效果。
日本專利申請No.2003-162759(2003年6月6日提出申請)的全部內容引用與此作為參考。
盡管本發(fā)明已經公開了特定的實施方案以供參考，本發(fā)明并不僅僅限于上述實施方案。本領域技術人員可以依據上述教導對上述實施方案進行不同的改進和變化。本發(fā)明的范圍依據下列權利要求進行限定。
權利要求
1.一種發(fā)動機活塞銷滑動結構，包括滑動接合在發(fā)動機活塞的銷孔凸臺上的活塞銷，該活塞銷具有銷基體和形成在銷基體上的硬碳涂層，以形成在銷孔凸臺承壓面之上可滑動的滑動面，硬碳涂層含有25原子％或更少的氫；和加入在活塞銷的滑動表面和銷孔凸臺的承壓面之間的潤滑劑，該潤滑劑含有至少一種無灰脂肪酯摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑。
2.根據權利要求1的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中硬碳涂層含有5原子％或更少的氫。
3.根據權利要求2的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中硬碳涂層含有0.5原子％或更少的氫。
4.根據權利要求1的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中所述的至少一種無灰脂肪酯摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑具有C6-C30烴基，基于潤滑劑的總質量以0.05-3.0質量％存在。
5.根據權利要求1的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中潤滑劑進一步含有聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物。
6.根據權利要求5的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物基于潤滑劑的總質量以0.1-15質量％存在。
7.根據權利要求1的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中潤滑劑進一步含有0.1％或更少的二硫代磷酸鋅，以磷元素基于潤滑劑的總質量計算。
8.根據權利要求1的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中硬碳涂層是通過電弧離子電鍍形成的類金剛石碳涂層。
9.根據權利要求1的發(fā)動機活塞銷滑動結構，其中銷基體具有0.03μm或更低的表面粗糙度Ra。
10.一種滑動接合在發(fā)動機活塞的銷孔凸臺上的活塞銷，其具有加入在活塞銷和銷孔凸臺之間的潤滑劑，該潤滑劑含有至少一種無灰脂肪酸摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑，活塞銷包括銷基體；和形成在銷基體上的硬碳涂層以形成通過潤滑劑在銷孔凸臺的承壓面上可滑動的滑動表面，硬碳涂層含有25原子％或更少的氫。
11.根據權利要求10的活塞銷，其中硬碳涂層含有5原子％或更少的氫。
12.根據權利要求11的活塞銷，其中碳涂層含有0.5原子％或更少的氫。
13.根據權利要求10的活塞銷，其中硬碳涂層是通過電弧離子電鍍形成的類金剛石碳涂層。
14.根據權利要求10的活塞銷，其中銷基體具有0.03μm或更低的表面粗糙度Ra。
全文摘要
一種發(fā)動機活塞銷滑動結構，包括滑動接合在發(fā)動機活塞銷孔凸臺上的活塞銷，具有銷基體和形成在銷基體上的硬碳涂層，以形成在銷孔凸臺承壓面滑動的滑動面，和加入在活塞銷的滑動表面和銷孔凸臺的承壓面之間的潤滑劑。硬碳涂層含有25原子％或更少的氫，潤滑劑含有至少一種無灰脂肪酸酯摩擦改性劑和無灰脂族胺摩擦改性劑。
文檔編號C10M105/62GK1573064SQ20041007940
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權日2003年6月6日
發(fā)明者浜田孝浩, 馬渕豐, 加納真, 三宅秀典 申請人:日產自動車株式會社