耐摩耗添加剤: 主な種類、作用機序、および潤滑油での用途

 耐摩耗添加剤: 主な種類、作用機序、および潤滑油での用途 

2026-11-05

潤滑剤の作動中、摩擦面は荷重、温度、相対運動にさらされます。油膜が 2 つの金属表面を完全に分離しないと、微細な凹凸が接触する可能性があります。これにより、摩擦や摩耗が増加し、ひどい場合には機器の部品が損傷します。

耐摩耗添加剤- 潤滑剤配合物の重要な機能成分。これらは主に境界潤滑条件および混合潤滑条件での動作を目的として設計されています。金属表面に保護膜を形成することで金属同士の直接接触を減らし、部品の摩耗を軽減します。耐摩耗添加剤の化学タイプが異なれば、反応機構や保護層形成の特性も異なります。したがって、選択する際には、基油の特性、装置の運転条件、配合要件を考慮する必要があります。

この記事では、耐摩耗添加剤の主な種類、その作用メカニズム、耐摩耗添加剤と極圧添加剤の違いについて説明します。これは、工業用潤滑剤におけるそれらの役割をより深く理解するのに役立ちます。

1. 耐摩耗添加剤とは何ですか?

耐摩耗添加剤摩擦面の摩耗を軽減するために設計された潤滑剤の機能成分です。これらは境界潤滑および混合潤滑の条件下で最も活発に機能します。

完全流体力学モードでは、摩擦面の間に連続的な油膜が形成され、金属の直接接触が防止されます。ただし、装置の起動・停止時、低回転数、高負荷、潤滑剤の供給不足などでは膜厚が減少する場合があります。特定のゾーンでは、金属表面の微細凹凸間の接触が発生します。

このような条件下では、耐摩耗添加剤は物理的吸着または化学反応を通じて金属上に保護境界膜を形成することができます。これにより、微小粗さの直接的な相互作用が減少し、摩擦と摩耗の軽減に役立ちます。

基本機能耐摩耗添加剤:

  • 金属表面の摩耗を軽減します。接触領域に保護膜が形成されると、金属表面間の直接相互作用の可能性が減少します。
  • 境界潤滑の改善。油膜が摩擦面を完全に分離しない場合でも、追加の保護は維持されます。
  • 摩擦損失の低減。一部のコンポーネントは界面でのせん断特性を改善します。
  • 機器の耐用年数が長くなります。重要部品の摩耗を軽減することで、機構の安定した動作を維持します。

同時に、耐摩耗添加剤は基油によって形成された油膜を置き換えるものではありません。それらの有効性は、成分の化学構造、配合組成、および装置の動作条件によって異なります。

2. 作用機序 耐摩耗添加剤

主な作用機序は、化学反応による吸着膜の形成と保護層の形成です。

2.1.吸着膜形成

一部の極性有機化合物には、金属表面と相互作用できる官能基が含まれています。潤滑剤が摩擦ゾーンに入ると、そのような分子は金属に吸着され、特定の潤滑特性を持つ境界層を形成します。

この化合物グループには次のものが含まれます。

  • 脂肪酸およびその誘導体。
  • アルコール;
  • エステル;
  • 極性官能基を持つその他の有機化合物。

一般に、分子の極性部分は金属表面と相互作用し、非極性部分は潤滑剤または隣接する分子に向かって配向します。結果として生じる吸着層は接触特性を変化させ、摩擦と表面摩耗の軽減に役立ちます。

2.2.化学反応による保護膜の形成

温度、圧力、摩擦の影響下で、一部の耐摩耗添加剤は金属表面またはその酸化物層と化学反応します。その結果、保護反応膜が形成される。

このようなフィルムには、リン酸塩、硫化物、その他の無機反応生成物が含まれる場合があります。摩擦中の一定のせん断効果に耐えることができ、金属表面の直接接触を軽減します。

このグループの典型的な代表者は次のとおりです。

  • 有機リン化合物。
  • 有機硫黄化合物。
  • 有機モリブデン化合物。
  • ジアルキルジチオリン酸亜鉛 (ZDDP)。

さまざまな成分で形成される保護膜は、厚さ、化学組成、熱安定性、耐荷重能力が異なります。したがって、添加剤の名前だけで耐摩耗特性を評価するのは十分ではありません。

3. 主な耐摩耗添加剤の種類とその特徴

3.1.含酸素有機化合物

このグループには、脂肪酸、アルコール、エステルが含まれます。極性基の存在により、このような化合物は金属表面に吸着し、境界潤滑膜を形成することができます。

一部のカルボン酸は金属と反応して金属石鹸を形成することがあります。特定の条件下では、このような表面層は接点の潤滑性を向上させ、摩擦と摩耗の軽減に役立ちます。

その有効性は、分子鎖の長さ、極性基の種類、金属表面の性質、動作温度によって異なります。

3.2.有機リン化合物

有機リン化合物は、耐摩耗配合物の機能性成分として広く使用されています。一部のリン酸エステルは金属表面と反応して、リンを含む保護膜を形成することができます。

化合物の化学構造および反応条件に応じて、このような膜の組成にはリン酸鉄および他のリン含有生成物が含まれる場合があります。その厚さ、構造、機械的特性は、添加剤の組成、温度、表面状態、潤滑条件によって異なります。

有機リン化合物の主な機能:

  • 金属表面に反応性保護膜を形成する。
  • 境界潤滑条件下での耐摩耗性の向上。
  • 他のコンポーネントと組み合わせて使用​​すると、必要な潤滑特性が得られます。

一部のリン酸エステルは、防食特性やその他の追加特性も備えている場合があります。ただし、具体的な効果は、物質の化学構造と完成した製剤の試験結果によって決まります。

3.3.有機モリブデン化合物

有機モリブデン化合物は、耐摩耗性と摩擦低減の組み合わせを必要とする潤滑剤配合物として注目されています。

最も有名な代表者は次のとおりです。

  • 防衛省- ジチオカルバミン酸モリブデン;
  • MoDTP— ジチオリン酸モリブデン。

適切な温度条件と摩擦下では、一部の有機モリブデン化合物は摩擦表面に二硫化モリブデン (MoS2) やその他のモリブデン含有反応生成物を形成する可能性があります。

MoS₂ はせん断強度が低いため、接触面の滑りが向上します。したがって、このような成分は、摩擦係数を下げることが重要な配合物に使用されます。

有機モリブデン化合物は、ZDDP および他の配合成分と相互作用することもあります。この相互作用は、反応膜の形成プロセスとその最終特性に影響を与えます。結果は潤滑剤の組成と動作条件によって異なります。

3.4.ジアルキルジチオリン酸亜鉛 (ZDDP)

ZDDP は、広く使用されている多機能潤滑添加剤の 1 つです。耐摩耗性と抗酸化性の両方の特性があり、多くのモーター オイルの重要な成分です。

摩擦面の接触領域では、ZDDP が熱反応または摩擦化学反応を起こし、その結果、リン、硫黄、亜鉛を含む保護膜が金属上に形成されます。この膜はガラス状の複雑な構造と一定の厚みを持ち、摩擦時に金属表面を保護します。

ZDDP の耐摩耗効果は、主にアルキル基の構造によって決まります。重要なのは、アルキル基の種類 (一級または二級)、炭素鎖の長さ、およびその分岐の程度です。構造が異なる添加剤は、反応性、膜形成速度、熱安定性が異なる場合があります。

配合を開発する際には、ZDDP の耐摩耗性および抗酸化特性だけでなく、他のコンポーネントとの適合性、さらにはエンジン排気ガス後処理システムの要件に関連するリン含有量の制限も考慮する必要があります。

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4. 耐摩耗添加剤は極圧添加剤とどう違うのですか?

耐摩耗添加剤と極圧添加剤 (EP 添加剤) は、摩擦表面に保護層を形成し、部品が損傷するリスクを軽減します。ただし、それらの主なタスクと一般的なアプリケーション条件は異なります。

耐摩耗添加剤主に境界潤滑や混合潤滑の条件下で、中程度の荷重下での摩耗を軽減するように設計されています。

EP添加剤これらは主に高荷重および重大な接触応力に使用されます。激しく接触する領域では、温度と圧力の影響下で、表面と化学反応が起こり、保護層が形成されます。これにより、金属表面の過度の摩耗、擦り傷、焼き付きのリスクが軽減されます。

主な違いを表に示します。

基準 耐摩耗添加剤 極圧添加剤
主な機能 摩擦面の摩耗の減少 高負荷と接触ストレスに対する保護
一般的な動作条件 境界潤滑および混合潤滑 高荷重と接触応力
作用機序 吸着または反応膜形成 主に化学的に保護膜を形成
主なタスク 表面摩耗の減少 深刻な摩耗、擦り傷、焼き付きを防止します
代表的な用途 モーターオイル、作動油、循環油 工業用ギヤ油、金属加工油

これら 2 つのグループの活動範囲が完全に分離されているわけではないことに注意してください。一部の化合物は、耐摩耗性と極圧性の両方を同時に示すことができます。それらの有効性は、その化学構造、製剤中の濃度、および実際の操作条件によって決まります。したがって、両者の差を活性化温度だけに還元することはできません。

5. 主な用途 耐摩耗添加剤

耐摩耗添加剤は、摩擦表面の摩耗を制御することが重要なさまざまな潤滑剤に使用されています。

5.1.モーターオイル

内燃エンジンには、相対運動の条件下で作動する多くの金属部品が含まれています。始動時、停止時、および高負荷下での運転中、個々の摩擦ゾーンは境界潤滑モードまたは混合潤滑モードになることがあります。

耐摩耗添加剤は、カムシャフト ローブ、バルブ リフター、その他の重要なコンポーネントなどの部品を保護し、摩耗のリスクを軽減します。 ZDDP は、耐摩耗性モーター オイル配合物の一般的な機能成分の 1 つです。

5.2.油圧作動油

油圧システムでは、ポンプ、バルブ、その他の可動部品に信頼性の高い潤滑が必要です。耐摩耗添加剤は、摩擦面の摩耗を軽減し、適切な負荷の下で油圧機器の安定した動作を維持するのに役立ちます。

5.3.工業用ギヤ油

ギアの噛み合い中、接触面には大きな負荷と接触応力がかかることがあります。ギアボックスの設計と動作条件に応じて、配合を開発する際には、オイルの耐摩耗性と極圧特性の両方を考慮する必要があります。これにより、歯の作業面が損傷するリスクを軽減できます。

5.4.グリース

グリースはベアリングや鉱山機械、各種産業機械などに広く使用されています。負荷、速度、動作条件に応じて、耐摩耗性や極圧特性を備えたコンポーネントを配合に追加できます。

6. 適切な耐摩耗添加剤を選択するにはどうすればよいですか?

耐摩耗添加剤を選択する場合、耐摩耗効果の 1 つの指標だけに焦点を当てるだけでは十分ではありません。基油の特性、他のコンポーネントとの適合性、装置の実際の動作条件も考慮する必要があります。

主な選択基準:

1. 潤滑剤の種類

耐摩耗性に対する要件は、製品の使用目的によって異なります。たとえば、モーター オイル、油圧オイル、工業用ギア オイルは、異なる温度と負荷で動作し、異なる配合システムを持っています。したがって、添加剤の組成は特定の種類の潤滑剤に適合する必要があります。

2. 化学構造と反応性

さまざまな耐摩耗添加剤は、吸着能力、保護膜形成のメカニズム、反応性が異なります。選択するときは、完成品の必要な特性とその動作条件を考慮する必要があります。

3. 基油やその他の成分との適合性

添加剤は、基油および他の機能性成分との良好な相溶性を維持する必要があります。競合吸着、化学反応への相互影響、または沈殿物の形成が個々の成分間で発生する可能性があるため、添加剤パッケージ内の物質の相互作用を評価することは特に重要です。

4. 試験・特性確認

最終的な選択は、完成した配合物のテストの結果に基づいて決定する必要があります。製品の目的に応じて、耐摩耗性、摩擦特性、酸化安定性、腐食特性などが評価されます。

たとえば、四球試験は潤滑剤の耐摩耗性と極圧特性を評価するために使用されます。具体的なテスト手順は、製品の種類と適用される規格によって決まります。

7. 開発の主な方向性 耐摩耗添加剤

産業機器が進化し、その効率、耐用年数、エネルギー消費量が増加するにつれて、潤滑剤の耐摩耗性能、摩擦制御、および動作安定性に対する要件も高まります。

将来的には、耐摩耗添加剤の開発と応用では、次の分野に特別な注意が払われるでしょう。

  • 多機能。耐摩耗性、耐摩擦性、抗酸化性の組み合わせを可能にする化学構造の開発。
  • コンポーネントの相乗効果。相溶性の最適化 洗浄剤、分散剤、酸化防止剤、その他の機能成分との耐摩耗添加剤。
  • リンの削減と環境適応。特定の機器の要件と環境制限を考慮したレシピの開発。
  • 特性の安定性。保護膜を形成する能力、熱安定性、長期使用時のコンポーネントの適合性への関心が高まりました。

耐摩耗添加剤の実際の有効性は、個々の成分の特性だけでなく、基油の品質、包括的な配合の開発、および製造プロセスの制御にも依存します。

8. 潤滑油用添加剤の開発・製造

Lansheng (Jinzhou) Chemistry LLC は 2018 年 4 月に設立されました。同社は潤滑油添加剤の開発、生産、販売を専門とし、中国および海外の潤滑油メーカーに製品を供給しています。

同社の生産拠点の面積は約 46,667 平方メートルです。同社は5つの生産ラインを有し、年間生産能力は約6万トン。技術チームは、9 人の研究開発スペシャリストと 12 人のエンジニアリング技術スペシャリストで構成されています。同社は、潤滑油添加剤の分野で製品ソリューションと技術力の開発を続けています。

この範囲には、洗剤添加剤、無灰分散剤、添加剤パッケージ、その他の機能性コンポーネントが含まれます。閉鎖的な生産管理システムとインテリジェントなプロセス制御により、製品の品質、バッチの一貫性、添加剤の使用に関する顧客の要件に特別な注意を払うことができます。

潤滑油メーカーにとって、成分を選択する際には、個々の性能指標だけでなく、基油との適合性、配合内の相互作用、製品の安定性、およびさらなる使用のための条件も考慮することが重要です。

新しい配合を開発している場合、または既存の潤滑剤を改良している場合は、製品要件と可能な用途についてご相談ください。

よくある質問(FAQ)

1. 耐摩耗添加剤の主な機能は何ですか?

耐摩耗添加剤の主な役割は、金属表面に吸着膜または反応膜を形成することです。これにより、それらの間の直接接触が減少し、境界および混合潤滑条件下での摩耗が減少します。

2. ZDDP は耐摩耗添加剤に属しますか?

はい。 ZDDP は、耐摩耗性と酸化防止性を備えた一般的な多機能潤滑添加剤です。特にモーターオイル配合物に広く使用されています。

3. 耐摩耗添加剤と極圧添加剤を同時に使用できますか?

はい。いくつかの配合物では、これらの成分が一緒に使用されます。この場合、機器の動作条件、潤滑剤の種類、個々のコンポーネントの適合性を考慮する必要があります。

4. 有効性の評価方法耐摩耗添加剤?

完成した潤滑剤の使用目的を考慮し、適切な摩擦・摩耗試験方法を用いて評価します。たとえば、実際の動作条件を考慮した追加のテストだけでなく、4 ボールマシンでのテストも使用できます。

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