抗磨添加剂：主要类型、作用机制以及在润滑油中的用途 

在润滑剂的工作过程中，摩擦表面会受到负载、温度和相对运动的影响。如果油膜没有完全分离两个金属表面，它们的微观不规则部分可能会接触。这会导致摩擦、磨损增加，严重时还会损坏设备部件。

抗磨添加剂- 润滑剂配方的重要功能成分。它们主要设计用于边界润滑和混合润滑条件下的操作。在金属表面形成保护膜有助于减少它们之间的直接接触，减少零件的磨损。不同化学类型的抗磨添加剂的反应机理和形成保护层的特性不同。因此，选择时要综合考虑基础油的性质、设备运行条件和配方要求。

本文讨论了抗磨添加剂的主要类型、其作用机制，以及抗磨添加剂和极压添加剂之间的区别。这将有助于更好地了解它们在工业润滑油中的作用。

1. 什么是抗磨添加剂？

抗磨添加剂是润滑剂的功能成分，旨在减少摩擦表面的磨损。它们在边界润滑和混合润滑条件下工作最活跃。

在全流体动力模式下，摩擦表面之间形成连续的油膜，防止金属直接接触。然而，当设备启动和停止、低转速、高负载或润滑剂供应不足时，油膜厚度可能会减少。在某些区域，金属表面的微观粗糙度之间会发生接触。

在这种条件下，抗磨添加剂能够通过物理吸附或化学反应在金属上形成保护性边界膜。这减少了微观粗糙度的直接相互作用，有助于减少摩擦和磨损。

基本功能抗磨添加剂:

• 减少金属表面的磨损。在接触区域形成保护膜可降低金属表面之间直接相互作用的可能性。
• 改善边界润滑。即使油膜没有完全分离摩擦表面，也能保持额外的保护。
• 减少摩擦损失。一些组分改善了界面处的剪切特性。
• 提高设备使用寿命。减少关键部件的磨损有助于维持机构的稳定运行。

同时，抗磨添加剂不会取代基础油形成的油膜。它们的有效性取决于成分的化学结构、配方的组成和设备的操作条件。

2. 作用机理 抗磨添加剂

主要作用机制是通过化学反应形成吸附膜和保护层。

2.1.吸附膜形成

一些极性有机化合物含有可以与金属表面相互作用的官能团。当润滑剂进入摩擦区时，此类分子被吸附在金属上，形成具有一定润滑性能的边界层。

这组化合物包括：

• 脂肪酸及其衍生物；
• 醇类；
• 酯类；
• 其他带有极性官能团的有机化合物。

通常，分子的极性部分与金属表面相互作用，非极性部分朝向润滑剂或邻近的分子。由此产生的吸附层改变了接触特性，有助于减少摩擦和表面磨损。

2.2.化学反应形成保护膜

在温度、压力和摩擦的影响下，一些抗磨添加剂与金属表面或其氧化层发生化学反应。结果，形成保护性反应膜。

此类薄膜可能含有磷酸盐、硫化物和其他无机反应产物。它们能够在摩擦过程中承受一定的剪切作用，减少金属表面的直接接触。

该群体的典型代表包括：

• 有机磷化合物；
• 有机硫化合物；
• 有机钼化合物；
• 二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）。

各种成分形成的保护膜在厚度、化学成分、热稳定性和承载能力等方面存在差异。因此，仅通过添加剂的名称来评估抗磨性能是不够的。

三、抗磨添加剂的主要类型及其特点

3.1.含氧有机化合物

该组包括脂肪酸、醇和酯。由于极性基团的存在，此类化合物能够吸附在金属表面并形成边界润滑膜。

一些羧酸可以与金属反应形成金属皂。在某些条件下，此类表面层可提高接触面的润滑性，并有助于减少摩擦和磨损。

它们的有效性取决于分子链的长度、极性基团的类型、金属表面的性质和工作温度。

3.2.有机磷化合物

有机磷化合物广泛用作抗磨配方的功能成分。一些磷酸酯能够与金属表面反应形成含磷的保护膜。

根据化合物的化学结构和反应条件，这种膜的成分可能包括磷酸铁和其他含磷产物。其厚度、结构和机械性能取决于添加剂的成分、温度、表面状况和润滑条件。

有机磷化合物的主要作用：

• 在金属表面形成反应性保护膜；
• 提高边界润滑条件下的抗磨性能；
• 与其他组分结合使用以达到所需的润滑剂特性。

一些磷酸酯还可能具有抗腐蚀或其他附加特性。但具体效果取决于物质的化学结构和成品配方的测试结果。

3.3.有机钼化合物

有机钼化合物对于需要抗磨损性能和减少摩擦性能相结合的润滑剂配方很有意义。

最著名的代表包括：

• 模态诊断技术中心——二硫代氨基甲酸钼；
• 莫DTP— 二硫代磷酸钼。

在适当的温度条件和摩擦力下，一些有机钼化合物能够在摩擦表面形成二硫化钼（MoS2）和其他含钼反应产物。

MoS2 的剪切强度较低，可改善接触表面的滑动。因此，此类组分用于必须降低摩擦系数的配方中。

有机钼化合物也可能与 ZDDP 和其他配方成分相互作用。这种相互作用影响反应膜的形成过程及其最终特性。结果取决于润滑剂的成分和操作条件。

3.4.二烷基二硫代磷酸锌 (ZDDP)

ZDDP是广泛使用的多功能润滑油添加剂之一。它兼具抗磨和抗氧化性能，是许多机油的重要成分。

在摩擦表面的接触区，ZDDP发生热或摩擦化学反应，在金属上形成含有磷、硫和锌的保护膜。该薄膜具有复杂的玻璃状结构和一定的厚度，因此在摩擦过程中可以保护金属表面。

ZDDP的抗磨效果很大程度上取决于烷基的结构。重要的是烷基的类型——伯烷基或仲烷基、碳链的长度及其支化程度。不同结构的添加剂在反应活性、成膜速率和热稳定性方面可能有所不同。

在开发配方时，不仅要考虑ZDDP的抗磨和抗氧化性能，还要考虑与其他组分的相容性，以及与发动机废气后处理系统要求相关的磷含量限制。