[发明专利]低粘度齿轮润滑剂

说明书

一种润滑剂组合物，具有40至95％的在100℃下运动粘度为3至7.5的油，0.3至2％的磷化合物的胺盐，其通过使五硫化二磷与一种或多种具有4至约13或4至8或6个碳原子的醇，与环氧烷，且进一步与五氧化二磷反应，并将所得材料用一种或多种具有2至20或12至24个碳原子的胺盐化而得到；和含活性硫的试剂，其量为向组合物提供0.5至7％硫，在相对低粘度的组合物下为齿轮提供良好的磨损保护。

背景

所公开技术涉及润滑剂，尤其是用于齿轮或轴承的润滑剂，其通过在润滑剂中包含磷化合物的某种胺盐(或其混合物)而具有较低的粘度具有良好的抗磨损性能。

移动机械部件通常需要润滑。需要润滑的表面或部件是齿轮或轴承，如机械或车辆中可以找到的那些，如车辆的传动系(例如变速器，齿轮箱，车轴，差速器)。轴组件通常可以包括一个或多个齿轮以及一个或多个轴承。近年来，润滑和运输行业一直在寻求具有较低粘度的齿轮油，以例如由于减少流体摩擦和能量损失而提供改进的效率和燃料经济性。然而，降低粘度的润滑剂倾向于在润滑部件之间提供减小的润滑剂膜厚度，并且这样的系统因此越来越依赖于边界膜保护，即，润滑剂内由添加剂化学提供的表面的化学保护，不同于大部分润滑剂提供的润滑。

膜厚度可以用λ比来描述，其被定义为流体膜厚度与被润滑表面的复合表面粗糙度(r₁²+r₂²)^1/2之比。λ比取决于所涉及的具体表面，施加在表面之间的压力和润滑剂的粘度，较低粘度的润滑剂倾向于提供具有较低λ的系统。通常认为，当λ为3或更大时，全膜或厚膜或流体润滑将占主导地位。当λ在1.2和3之间时，润滑通常被称为混合或薄膜，当λ小于1.2时，边界润滑将占主导地位。也就是说，在边界润滑的情况下，在润滑表面的某些部分上，表面之间(或表面上的化学涂层之间)可存在直接的物理接触，在那些区域中很少或没有本体润滑剂分离表面。对于其中λ为2或更小，1.8或更小，或1.5更小，或1.2或更小的润滑条件，润滑问题变得更加严重。

公路车辆和/或非公路车辆的车轮可由最终驱动桥单元驱动，所述最终驱动桥单元借助于最终驱动单元的齿轮箱内的齿轮组将从齿轮之间的输入轴接收的扭矩分开。最终驱动中的齿轮可以是如下类型，包括但不限于螺旋锥，准双曲面，直齿和螺旋线或其组合。在一个示例中，齿轮装置可以是差速齿轮装置。这些齿轮需要润滑。齿轮润滑剂的功能是提供足够的保护以防止磨损、刮擦和微点蚀，并提供密封，摩擦物(rubber)和复合材料能力，同时在齿轮设备的使用寿命期间提供可接受的氧化稳定性和清洁度。因此，需要具有相对较低粘度的齿轮润滑组合物，同时提供防磨损和密封、摩擦物和复合材料能力中的至少一种。

1965年7月27日的Le Suer的美国专利3,197,405，公开了可用作润滑组合物中添加剂的含磷和氮的组合物。它们可以通过使硫代磷酸的羟基取代的三酯与无机磷试剂反应并用具有约4至约30个碳原子的烃或羟基取代的烃胺中和来制备。

2014年10月21日的MacPherson等人的美国专利8,865,633(较早公开为US 2013/0053288，2013年2月28日)公开了齿轮油组合物，其包含主要量的具有润滑粘度的基础油，多硫化物极压剂和酰化共聚物与多胺的反应产物。可以存在抗磨剂，其可以包括磷酸，亚磷酸的有机酯或其胺盐等等。基础油为约55重量％至小于100重量％的光亮油基础油。在一个实例中，齿轮油配制剂具有80W-90的粘度等级。

本发明润滑组合物适用于各种机械装置中的润滑剂，所述机械装置包括汽车，卡车和其他装置，例如手动变速器，自动变速器，自动手动变速器，无级变速器，双离合器变速器，农用拖拉机变速器，变速驱动桥(transaxle)，重型动力换档变速器和湿式制动器以及最终传动轴齿轮传动系统和齿轮，如汽车齿轮和农用拖拉机齿轮。

所公开技术通过在润滑剂中包含磷化合物的胺盐或其混合物来解决为用相对低粘度的润滑剂润滑的和/或在λ≤2的范围内的齿轮提供磨损保护的问题，如本文更详细描述。