低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法

专利名称：低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法
技术领域：
本发明涉及低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法，更具体地说，本发明涉及在内燃机、动力机构等的滑动件的各种滑动表面上改善摩擦性能的低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法。
背景技术：
诸如全球变暖和臭氧层破坏的全球环境问题近在眼前。正如人们一直所说的那样，CO2的排放对全球变暖有着非常大的影响，降低CO2的排放量、特别设立CO2排放标准在每个国家都已经成为一个大问题。降低CO2排放的一个挑战是降低由于机器、设备等摩擦损耗造成的能耗，特别是要改善车用燃料的效率或燃料经济，这取决于发动机滑动件及其使用的润滑油的性能。改善车用燃料效率的方法有以下几种(1)降低润滑油粘度，从而降低水力润滑区域中的粘性阻力和发动机中的搅动阻力；(2)向润滑油中添加合适的摩擦改进剂和其它添加剂，以在混合润滑和边界润滑条件下降低摩擦损耗。
鉴于上述情况，人们对各种摩擦改进剂进行了大量研究，摩擦改进剂包括有机钼化合物如二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)和二硫代磷酸钼(MoDTP)。研究的结果发现含有机钼化合物的润滑油在使用早期对传统钢滑动件能够成功地提供降低摩擦的作用。

发明内容
以前也试验过在发动机滑动件上应用硬涂层材料，以使滑动件具有高耐磨性和低摩擦系数。首先，已知类金刚石碳(DLC)材料在空气中具有低摩擦性能，因此预期能够用作滑动件的涂层材料。
但如KANO等人在Japan Tribology Congress 1999.5，Tokyo，报告集第11-12页所公开的那样，在润滑油存在下，DLC材料不能提供低摩擦系数。如KANO等人在World Tribology Congress 2001.9，Vienna，报告集第342页所公开的那样，即使与含有机钼化合物的润滑油结合使用，DLC材料也不能提供足够低的摩擦系数。
因此，本发明的一个目的是提供一种改善的低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法，通过本发明可以有效克服传统活塞中存在的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种改善的低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法，在各种用途和条件下在滑动表面上都显示出极其优异的低摩擦性能，特别是与钢材料和有机钼化合物的传统组合相比具有低摩擦性能。
本发明的再一个目的是提供一种改善的手动传动装置，其中各个滑动位置如轴承的摩擦系数得到明显降低，从而在降低每个滑动位置的滑动阻力的同时改善耐卡死性和耐磨性，从而明显有助于改善自动车的燃料经济。
本发明的再一个目的是提供一种改善的最终减速齿轮装置，其中各个滑动位置如侧齿轮的背表面和相互之间通过垫圈滑动接触的差速器箱内表面之间位置处的摩擦系数得到明显降低，从而在降低每个滑动位置的滑动阻力的同时改善耐卡死性和耐磨性，从而明显有助于改善自动车的燃料经济。
本发明的第一个方面是一种低摩擦滑动机构，其包括第一滑动件，其包括具有表面的基底材料和涂覆在基底材料表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。另外，在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间存在有机含氧化合物和低摩擦试剂组合物中的至少一种。有机含氧化合物在分子中含有氧。低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
本发明的第二个方面是用在低摩擦滑动机构中的低摩擦试剂组合物，低摩擦滑动机构包括第一滑动件，其包括具有表面的基底材料和涂覆在基底材料表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。所述低摩擦试剂组合物存在于第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间。本发明的低摩擦试剂组合物包含在分子中含有氧的有机含氧化合物。
本发明的第三个方面是在机构中降低摩擦的方法，该机构包括第一滑动件，其包括具有表面的基底材料和涂覆在基底材料表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。在本发明中，降低摩擦的方法包括在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间的位置处供应有机含氧化合物和低摩擦试剂组合物中的至少一种。有机含氧化合物在分子中含有氧。低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
本发明的第四个方面是一种手动传动装置，其包括具有滑动表面的第一滑动件；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面。另外，硬碳薄膜涂覆在第一和第二滑动件的至少一个滑动表面上，硬碳薄膜含有不超过20原子％的氢。在手动传动装置中，第一和第二滑动件的滑动表面在润滑油的存在下相互之间滑动接触，润滑油含有有机含氧化合物和脂族胺化合物中的至少一种。
本发明的第五个方面是一种最终减速齿轮装置，其包括具有滑动表面的第一滑动件；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面。另外，硬碳薄膜涂覆在第一和第二滑动件的至少一个滑动表面上，硬碳薄膜含有不超过20原子％的氢。在最终减速齿轮装置中，第一和第二滑动件的滑动表面在润滑油的存在下相互之间滑动接触，润滑油含有有机含氧化合物和脂族胺化合物中的至少一种。


图1是作为本发明低摩擦滑动机构实施方案的手动传动装置的示意性剖视图，示出形成硬碳薄膜的位置；图2是示意性透视图，示出结合图1的手动传动装置测试摩擦系数的磨损试验用的盘上圆柱体单元往复式磨损试验机的基本部件；图3的图线示出用图2的磨损试验机得到的摩擦系数的测量结果；图4是作为本发明低摩擦滑动机构另一种实施方案的最终减速齿轮装置的示意性剖视图，示出形成硬碳薄膜的位置；图5的图线示出用磨损试验机与图4的最终减速齿轮装置结合得到的摩擦系数的测量结果；和图6的示意图示出在盘上销钉试验中形成本发明的低摩擦滑动机构另一种实施方案一部分的滑动件(销钉和圆盘)的排列方式。
具体实施例方式
下面详述本发明。除另有说明外，下面描述中的所有百分数(％)都是质量百分数。
根据本发明，一种低摩擦滑动机构，其包括第一滑动件，其包括具有滑动表面的基底材料和涂覆在基底材料的滑动表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面。第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。另外，在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间存在有机含氧化合物和低摩擦试剂组合物中的至少一种。有机含氧化合物在分子中含有氧。低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
第一种实施方案下面参考图1-3描述本发明的低摩擦滑动机构的第一种实施方案。
现在参考图1，1表示用于自动车的手动传动装置，该图示出滑动位置的例子。本发明的手动传动装置1在其离合器箱内具有被两个球轴承2a和2b可旋转支撑的输入轴3和被滚柱轴承4a和球轴承4b可旋转支撑的主轴5，其中3速输入齿轮3a和4速输入齿轮3b分别利用滚针轴承2c和2d可旋转地装配到输入轴3上，5速输入齿轮3c固定在输入轴3上。
另一方面，与环绕输入轴3形成的齿轮3d啮合的1速主齿轮5a利用滚针轴承4c可旋转地装配到主轴5上。与输入轴3的齿轮3e啮合的2速主齿轮5b通过利用2速套管6a与其配合的滚针轴承4d可旋转地装配到主轴5上。另外，与输入轴3的5速输入齿轮3c啮合的5速主齿轮5c通过利用5速套管6b与其配合的滚针轴承4e可旋转地装配到主轴5上。
在本发明的手动传动装置1中，可以形成硬碳薄膜，以覆盖输入轴3和3速输入齿轮3a的滚针轴承2c之间的滑动位置及输入轴3和4速输入齿轮3b的滚针轴承2d之间的滑动位置中的输入轴3的滑动表面。应当理解的是，滚针轴承2c和2d的表面上可以覆盖或涂覆硬碳薄膜，可以在二者上都形成硬碳薄膜。
至于主轴5，可以形成硬碳薄膜，以覆盖主轴5和1速主齿轮5a的滚针轴承4c之间的滑动位置中主轴5的滑动表面，覆盖主轴5的2速套管6a和滚针轴承4d之间的滑动位置及5速套管6b和滚针轴承4a之间的滑动位置中的套管6a和6b的滑动表面。在这种情况下，同样可以形成硬碳薄膜，以覆盖滚针轴承4c、4d或4e的表面，或者覆盖相互滑动的两个滑动表面。
如果需要，优选在分别与滚针轴承2c、2d、4c、4d和4e相互滑动的3速输入齿轮3a、4速输入齿轮3b、1速主齿轮5a、2速主齿轮5b和5速主齿轮5c的内周面上形成硬碳薄膜。
前面所述实施方案是在输入轴3的3速输入齿轮3a和4速输入齿轮3b及主轴5的1速主齿轮5a、2速主齿轮5b和5速主齿轮5c的滑动部位总共5个滑动表面上形成硬碳薄膜。但是不应当局限于上述5个表面，可以在任何其它滑动部位中形成硬碳薄膜，例如在可旋转地支撑输入轴3和主轴5的球轴承2a、2b和4b及滚柱轴承4a的每个滑动表面上都可以形成硬碳薄膜。
应当理解的是，上述手动传动装置中滑动部位的滑动表面是在润滑油的存在下与相对部件的滑动表面滑动接触。
硬碳薄膜例如是由主要由碳原子构成的DLC(类金刚石碳)和无定形碳材料形成的。DLC材料在碳原子之间的键中呈现金刚石结构(SP3键)和/或石墨结构(SP2键)。更具体地说，硬碳(DLC)薄膜1a是由如下材料形成的由碳组成的无氢无定形碳(a-C)、含氢的无定形碳(a-CH)或者含有钛(Ti)或钼(Mo)金属元素作为其一部分的金属碳化物或金属碳(MeC)。
随着硬碳薄膜中氢含量的增加，摩擦系数增加。因此，在本发明中，必须使硬碳薄膜中的氢含量上限为20原子％。为了在滑动过程中充分降低润滑油中的摩擦系数及得到稳定的滑动性能，硬碳薄膜中的氢含量优选不大于10原子％，更优选不大于0.5原子％。
利用基本不使用氢和/或含氢化合物的PVD法如溅射法或离子电镀法可以得到氢含量如此低的硬碳薄膜。在这种情况下，在进行用于硬碳薄膜的成膜操作时，除了在成膜操作过程中使用不含氢的气体外，还优选将反应器和用于支撑基底材料的工具烘焙，将基底材料表面充分清洁，以降低硬碳薄膜中的氢含量。
在基底材料表面上形成硬碳薄膜。因为硬碳薄膜的膜厚度很小，所以形成硬碳薄膜前的基底材料的表面粗糙度对形成在基底材料表面上的硬碳薄膜的表面粗糙度影响很大。因此，在涂覆硬碳薄膜之前基底材料的表面粗糙度(中线平均粗糙度)Ra优选不大于0.1μm。如果基底材料的表面粗糙度大于0.1μm，则硬碳薄膜的表面粗糙度造成的突起部分会增加对相对部件的局部赫兹(Hertz)接触压力，从而导致在硬碳薄膜中形成裂纹。表面粗糙度Ra解释为JIS(日本工业标准)B0601(2001)中的Ra75。
下面讨论用于本发明手动传动装置的润滑油(组合物)。
润滑油(组合物)优选包括基础油和作为无灰摩擦改进剂的有机含氧化合物与脂族胺中的至少一种。值得注意的是，在涂覆在基底材料上的硬碳薄膜的滑动表面上在润滑油存在下能够显示出极其优异的低摩擦性能。
对基础油没有特别限制，可以使用常用于润滑油的任何基础油(单一化合物或多种化合物)，例如矿物油、合成油、油脂(化合物)、或者矿物油、合成油和油脂的任意组合。
矿物油的具体例子包括用如下方法制备的链烷烃基或环烷烃基油及链烷烃用常压或减压蒸馏法从石油中提取润滑油，然后用如下处理方法中的至少一种将得到的润滑油馏分提纯溶剂脱沥青、溶剂提取、加氢分解、溶剂脱蜡、加氢提纯、硫酸处理、粘土处理等，这些处理方法可以适当组合。一般用加氢提纯或溶剂提纯法将得到的润滑油馏分提纯。另外还优选使用通过能够大量减少芳族组分的高温加氢分解法提纯润滑油馏分得到的矿物油或通过用于异构化GTL(气至液)蜡的方法生产的矿物油。
合成油的具体例子包括聚α-烯烃(如1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物和乙烯-丙烯低聚物)、聚α-烯烃的氢化物、异丁烯低聚物、异丁烯低聚物的氢化物、异链烷烃、烷基苯、烷基萘、二酯(如戊二酸双(十三烷基)酯、己二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸双(十三烷基)酯和癸二酸二辛)酯、多元醇酯(如三羟甲基丙烷辛酸酯；三羟甲基丙烷壬酸酯；三羟甲基丙烷酯如三羟甲基丙烷异硬脂酸酯；季戊四醇酯如季戊四醇-2-乙基己酸酯和季戊四醇壬酸酯)、聚氧亚烷基二醇、二烷基二苯基醚和聚苯醚。在这些合成油化合物中，优选聚α-烯烃，如1-辛烯低聚物和1-癸烯低聚物及其氢化物。
作为用于手动传动装置中使用的润滑油中的基础油，上述矿物油和合成油(化合物)可以单独使用，也可以两种或多种的混合物形式使用，对其混合比没有限制。
对基础油中的硫含量没有特别限制。硫含量优选不大于0.2％，更优选不大于0.1％，甚至更优选不大于0.05％。还优选用通过加氢提纯的矿物油或合成油作为基础油，因为这些油中的硫含量不大于0.005％，或者说基本上不含硫(不大于5ppm)。
对基础油中的芳烃含量也没有特别限制。为了使用于自动车手动传动装置的润滑油长期保持低摩擦性能，基础油中的芳烃含量优选是15％或更低，更优选10％或更低，最优选5％或更低。当芳烃含量大于15％时，基础油的氧化稳定性会受到破坏。
本申请中的芳烃含量定义为根据ASTM D2549“通过洗脱色谱分离高沸点油的芳烃馏分和非芳烃馏分的标准测试方法(Standard TestMethod for Separation of Representative Aromatics andNonaromatics Fractions of High-Boiling Oils by ElutionChromatography)”测定的芳烃馏分量。
对基础油的运动粘度没有特别限制。当润滑油用于手动传动装置的润滑油时，在100℃下测定的基础油的运动粘度优选是2mm2/s或更高，更优选3mm2/s或更高，同时，优选20mm2/s或更低，更优选10mm2/s或更低，最优选8mm2/s或更低。当100℃下的运动粘度低于2mm2/s时，润滑油能够提供充分的耐磨性，但是蒸发性能差。当运动粘度高于20mm2/s时，润滑油难以显示低摩擦性能，其蒸发性能也可能下降，这是不可取的。与本发明相关联时，可以自由选择至少两种基础油将其混合成混合物，其中单种基础油的运动粘度可以在上述范围之外，只要混合物在100℃下的运动粘度在上述优选范围内即可。
对基础油的粘度指数没有特别限制，当润滑油用于内燃机时，其粘度指数优选是80或更高，更优选100或更高，最优选120或更高。增加基础油的粘度指数可以使用于手动传动装置的润滑油具有优异的低温粘度性能和燃料经济性能。
另一方面，对本发明的低摩擦滑动机构中的上述有机含氧化合物没有特别限制，可以是分子中含有氧的任何有机化合物。例如可以是由碳、氢和氧构成的有机含氧化合物。有机含氧化合物可以含有其它元素如氮、硫、卤素(氟、氯等)、磷、硼、金属等。特别是从进一步降低一个滑动件(DLC涂覆的滑动件)和另一个滑动件定义的滑动表面位置中的摩擦考虑，优选由碳、氢和氧构成且含有羟基的有机含氧化合物或其衍生物，其中更优选含有两个或更多个羟基。出于同样的原因，更优选硫含量低或不含硫的有机含氧化合物。
对本申请中使用的“衍生物”也没有特别限制，例如可以是由碳、氢和氧构成的有机含氧化合物与如下化合物反应得到的化合物含氮化合物、含磷化合物、硫或含硫化合物、含硼化合物、卤素或含卤素化合物、金属元素、含金属化合物(有机或无机化合物)等。
上述有机含氧化合物具体可以是含羟基、羧基、羰基、酯键或醚键(也可以含有两种或多种这样的基团或键)的化合物，优选含有一种或多种选自羟基、羧基、羰基和酯键的基团或键，更优选是含一种或多种选自羟基、羧基和酯键的基团或键的有机含氧化合物，进一步优选是含一种或多种选自羟基和羧基的基团的有机含氧化合物，特别优选是含一个或多个羟基的有机含氧化合物。
有机含氧化合物的更具体的例子包括醇、羧酸、醚、酯、酮、醛、碳酸酯(这些化合物还可以含有一种或多种选自羟基、羧基、羰基、酯键和醚键的基团或键)、其衍生物及其任意混合物。优选地，有机含氧化合物可以是至少一种选自一元或多元醇、羧酸、醚、酯及其衍生物的化合物，以润滑油总量计，其含量优选是0.05-3.0％。
上述醇是如下通式(1)表示的有机含氧化合物R-(OH)n(1)例如含一个或多个羟基的化合物。
醇的例子如下。
1.1一元醇。
1.2二元醇。
1.3三元或更高级的多元醇。
1.4选自上述1.1-1.3的醇的环氧烷加成物。
1.5选自上述1.1-1.4的两种或多种醇的混合物。
一元醇(1.1)在分子中有一个羟基，例如其包括具有1-40个碳原子的一元烷基醇(其中烷基可以是直链或支链)，如甲醇、乙醇、丙醇(1-丙醇、2-丙醇)、丁醇(1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇)、戊醇(1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇、2-甲基-2-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇)、己醇(1-己醇、2-己醇、3-己醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2，3-二甲基-1-丁醇、2，3-二甲基-2-丁醇、3，3-二甲基-1-丁醇、3，3-二甲基-2-丁醇、2-乙基-1-丁醇、2，2-二甲基丁醇)、庚醇(1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、2-甲基-1-己醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、5-甲基-2-己醇、3-乙基-3-戊醇、2，2-二甲基-3-戊醇、2，3-二甲基-3-戊醇、2，4-二甲基-3-戊醇、4，4-二甲基-2-戊醇、3-甲基-1-己醇、4-甲基-1-己醇、5-甲基-1-己醇、2-乙基戊醇)、辛醇(1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、4-甲基-3-庚醇、6-甲基-2-庚醇、2-乙基-1-己醇、2-丙基-1-戊醇、2，4，4-三甲基-1-戊醇、3，5-二甲基-1-己醇、2-甲基-1-庚醇、2，2-二甲基-1-己醇)、壬醇(1-壬醇、2-壬醇、3，5，5-三甲基-1-己醇、2，6-二甲基-4-庚醇、3-乙基-2，2-二甲基-3-戊醇、5-甲基辛醇等)、癸醇(1-癸醇、2-癸醇、4-癸醇、3，7-二甲基-1-辛醇、2，4，6-三甲基庚醇等)、十一醇、十二醇、十三醇、十四醇、十五醇、十六醇、十七醇、十八醇(硬脂醇等)、十九醇、二十醇、二十一醇、二十三醇、二十四醇；具有2-40个碳原子的一元烯基醇(其中烯基可以是直链或支链，双键可以在任何所需位置处)，如乙烯醇、丙烯醇、丁烯醇、己烯醇、辛烯醇、癸烯醇、十二碳烯醇、十八碳烯醇(油醇等)；具有3-40个碳原子的一元(烷基)环烷醇(其中烷基可以是直链或支链，烷基和羟基可以在任何所需位置处)，如环戊醇、环己醇、环庚醇、环辛醇、甲基环戊醇、甲基环己醇、二甲基环己醇、乙基环己醇、丙基环己醇、丁基环己醇、二甲基环己醇、环戊基甲醇、环己基乙醇(1-环己基乙醇、2-环己基乙醇等)、环己基乙醇、环己基丙醇(3-环己基丙醇等)、环己基丁醇(4-环己基丁醇等)、丁基环己醇、3，3，5，5-四甲基环己醇；(烷基)芳醇(其中烷基可以是直链或支链，烷基和羟基可以在任何所需位置处)，如苯醇、甲基苯基醇(邻甲酚、间甲酚、对甲酚)、甲氧甲酚、乙基苯基醇、丙基苯基醇、丁基苯基醇、丁基甲基苯基醇(3-甲基-6-叔丁基苯基醇等)、二甲基苯基醇、二乙基苯基醇、二丁基苯基醇(2，6-二叔丁基苯基醇、2，4-二叔丁基苯基醇等)、二丁基甲基苯基醇(2，6-二叔丁基-4-甲基苯基醇等)、二丁基乙基苯基醇(2，6-二叔丁基-4-乙基苯基醇等)、三丁基苯基醇(2，4，6-三叔丁基苯基醇等)、萘酚(α-萘酚、β-萘酚等)、二丁基萘酚(2，4-二叔丁基-α-萘酚等)；6-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯胺基)-2，4-双(正辛基硫代)-1，3，5-三嗪及其混合物。
其中更优选具有12-18个碳原子的直链或支链烷基或烯基醇，如油醇和硬脂醇，因为它们可以更有效地降低涂覆有硬碳(DLC)薄膜的滑动件和其它任何材料的滑动表面之间的摩擦，并且它们的挥发性低，因此，即使在高温条件下(例如内燃机中的滑动条件)，也具有降低摩擦的作用。
具体来说，二元醇(1.2)是分子中有两个羟基的醇，例如包括具有2-40个碳原子的烷基或烯基二醇(其中烷基或烯基可以是直链或支链，烯基的双键可以在任何所需位置处，羟基也可以在任何所需位置处)，如乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二二醇、新戊二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，2-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、1，7-庚二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇、2，2-二乙基-1，3-丙二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、2-丁基-2-乙基-1，3-丙二醇、1，10-癸二醇、1，11-十一烷二醇、1，12-十二烷二醇、1，13-十三烷二醇、1，14-十四烷二醇、1，15-十五烷二醇、1，16-十六烷二醇、1，1 7-十七烷二醇、1，18-十八烷二醇、1，19-十九烷二醇、1，20-二十烷二醇；(烷基)环烷烃二醇(其中烷基可以是直链或支链，烷基和羟基可以在任何所需位置处)，如环己二醇、甲基环己二醇；具有2-40个碳原子的二元(烷基)芳醇(其中烷基可以是直链或支链，烷基和羟基可以在任何所需位置处)，如苯二醇(邻苯二酚等)、甲基苯二醇、乙基苯二醇、丁基苯二醇(对叔丁基邻苯二酚等)、二丁基苯二醇(4，6-二叔丁基间苯二酚等)、4，4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-丁二烯双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，2’-硫代双(4，6-二叔丁基间苯二酚)、2，2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4，4’-亚甲基双(2，6-二叔丁基苯酚)、2，2’-(3，5-二叔丁基羟基)丙烷、4，4’-环己二烯双(2，6-二叔丁基苯酚)；对叔丁基苯酚/甲醛缩合物、对叔丁基苯酚/乙醛缩合物；及其混合物。
其中优选乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、1，11-十一烷二醇、1，12-十二烷二醇，因为它们可以更有效地降低涂覆有硬碳薄膜的滑动件和其它任何材料的滑动表面之间的摩擦。另外还优选分子量至少为300，优选至少为400的高分子量位阻醇如2，6-二叔丁基-4-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)苯基醇，因为它们即使在高温下(例如在内燃机中的滑动条件下)也难以挥发，具有极好的耐热性，并且它们能够很好地显示出降低摩擦的作用，能够赋予润滑油优异的抗氧化稳定性。
具体来说，三元或更高级的多元醇是具有三个或多个羟基的醇。一般使用3-10元醇，优选使用3-6元醇。这些组分的例子是三羟甲基烷烃如甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷；以及赤丁四醇、季戊四醇、1，2，4-丁三醇、1，3，5-戊三醇、1，2，6-己三醇、1，2，3，4-丁四醇、山梨糖醇、阿东糖醇、阿糖醇、木糖醇、甘露糖醇；及其聚合物或缩合物(如甘油二聚物至八聚物，如二甘油、三甘油、四甘油；三羟甲基丙烷二聚物至八聚物，如二(三羟甲基丙烷)；季戊四醇二聚物至四聚物如二季戊四醇；山梨聚糖；缩合物如山梨糖醇/甘油缩合物(包括分子内缩合物、分子间缩合物和自缩合物))。
也可以使用糖如木糖、阿糖醇、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纤维二糖、甘露糖、异麦芽糖、海藻糖和蔗糖。
其中更优选3-6元醇如甘油、三羟甲基烷烃(如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷)、季戊四醇、1，2，4-丁三醇、1，3，5-戊三醇、1，2，6-己三醇、1，2，3，4-丁四醇、山梨糖醇、山梨聚糖、山梨糖醇/甘油缩合物、阿东糖醇、阿糖醇、木糖醇、甘露糖醇及其混合物；甚至更优选甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨聚糖及其混合物。特别优选氧含量至少为20％，优选至少为30％，更优选至少为40％的多元醇。高于六元醇的多元醇会过多地增加润滑油的粘度。
上述组分1.4包括选自1.1-1.3的醇的环氧烷加成物。具体来说，它们是通过如下方法制备的向醇中加入具有2-6个碳原子，优选2-4个碳原子的环氧烷或其聚合物或共聚物，从而将醇的羟基烃基醚化或烃基酯化。具有2-6个碳原子的环氧烷包括环氧乙烷、环氧丙烷、1，2-环氧丁烷(α-环氧丁烷)、2，3-环氧丁烷(β-环氧丁烷)、1，2-环氧-1-甲基丙烷、1，2-环氧庚烷、1，2-环氧己烷。其中优选环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷，因为它们能够更有效地降低摩擦；更优选环氧乙烷和环氧丙烷。
当本申请中使用两种或多种不同类型的环氧烷时，对氧化烯的聚合模式没有具体定义，各个基团可以随机共聚或嵌段共聚。当环氧烷加入具有2-6个羟基的多元醇中时，可以加成到多元醇的所有羟基上，也可以加成到其中的部分羟基上。
上述羧酸是如下通式(2)表示的化合物R-(COOH)n(2)例如含一个或多个羧基的化合物。
羧酸的例子如下。
2.1脂族一元羧酸(脂肪酸)。
2.2脂族多元羧酸。
2.3碳环羧酸。
2.4杂环羧酸。
2.5选自上述2.1-2.4的两种或多种羧酸的混合物。
具体来说，脂族一元羧酸(脂肪酸)是分子中有一个羧基的羧酸，例如其包括具有1-40个碳原子的饱和脂族一元羧酸(其中饱和脂族结构可以是直链或支链)，如甲酸、乙酸(醋酸)、丙酸、丁酸(丁酸、异丁酸等)、戊酸(戊酸、异戊酸、新戊酸等)、己酸(己酸等)、庚酸、辛酸(辛酸等)、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸(月桂酸等)、十三烷酸、十四烷酸(肉豆蔻酸等)、十五烷酸、十六烷酸(棕榈酸等)、十七烷酸、十八烷酸(硬脂酸等)、十九烷酸、二十烷酸、二十一烷酸、二十二烷酸、二十三烷酸、二十四烷酸、二十五烷酸、二十六烷酸、二十七烷酸、二十八烷酸、二十九烷酸、三十烷酸；具有1-40个碳原子的不饱和脂族一元羧酸(其中不饱和脂族结构可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处)，如丙烯酸(丙烯酸等)、丙炔酸(丙炔酸等)、丁烯酸(甲基丙烯酸、巴豆酸、异巴豆酸等)、戊烯酸、己烯酸、庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、十三碳烯酸、十四碳烯酸、十五碳烯酸、十六碳烯酸、十七碳烯酸、十八碳烯酸(油酸等)、十九碳烯酸、二十碳烯酸、二十一碳烯酸、二十二碳烯酸、二十三碳烯酸、二十四碳烯酸、二十五碳烯酸、二十六碳烯酸、二十七碳烯酸、二十八碳烯酸、二十九碳烯酸、三十碳烯酸。
脂族多元羧酸包括具有2-40个碳原子的饱和或不饱和脂族二元羧酸(其中饱和或不饱和脂族结构可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处)，如乙烷二酸(草酸)、丙烷二酸(丙二酸等)、丁烷二酸(丁二酸、甲基丙二酸等)、戊烷二酸(戊二酸、乙基丙二酸等)、己烷二酸(己二酸等)、庚烷二酸(庚二酸等)、辛烷二酸(辛二酸等)、壬烷二酸(壬二酸等)、癸烷二酸(癸二酸等)、丙烯二酸、丁烯二酸(马来酸、富马酸等)、戊烯二酸(柠康酸、中康酸等)、己烯二酸、庚烯二酸、辛烯二酸、壬烯二酸、癸烯二酸；饱和或不饱和三元羧酸(其中饱和或不饱和脂族结构可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处)，如丙烷三羧酸、丁烷三羧酸、戊烷三羧酸、己烷三羧酸、庚烷三羧酸、辛烷三羧酸、壬烷三羧酸、癸烷三羧酸；饱和或不饱和四元羧酸(其中饱和或不饱和脂族结构可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处)。
具体来说，碳环羧酸是碳环分子中有一个或多个羧基的羧酸，例如其包括具有含3-40个碳原子的一、二、三或四羧酸的环烷环(其中如果有烷基或烯基，则烷基或烯基可以是直链或支链，如果有双键，则双键可以在任何所需位置处，对取代基的数目和位置没有限制)，例如环己烷一羧酸、甲基环己烷一羧酸、乙基环己烷一羧酸、丙基环己烷一羧酸、丁基环己烷一羧酸、戊基环己烷一羧酸、己基环己烷一羧酸、庚基环己烷一羧酸、辛基环己烷一羧酸、环庚烷一羧酸、环辛烷一羧酸、三甲基环戊烷二羧酸(樟脑酸等)；具有7-40个碳原子的芳族一羧酸如苯羧酸(苯甲酸)、甲基苯羧酸(甲苯甲酸等)、乙基苯羧酸、丙基苯羧酸、苯二羧酸(邻苯二酸、间苯二酸、对苯二酸等)、苯三羧酸(偏苯三酸等)、苯四羧酸(1，2，4，5-苯四酸等)；萘羧酸(萘甲酸等)；具有带7-40个碳原子的芳基的一、二、三或四羧酸(其中如果有烷基或烯基作为取代基，则烷基或烯基可以是直链或支链，如果有双键，则双键可以在任何所需位置处，对取代基的数目和位置没有限制)，例如苯基丙酸(氢化阿托酸)、苯基丙烯酸(阿托酸、肉桂酸等)、水杨酸、具有带1-30个碳原子的一个或多个烷基的烷基水杨酸。
具体来说，杂环羧酸是在分子中有一个或多个羧基的羧酸，例如其包括具有5-40个碳原子的羧酸，如呋喃羧酸、噻吩羧酸、吡啶羧酸(烟酸、异烟酸等)。
上述醚是如下通式(3)表示的化合物R-(O-R’)n(3)例如含一个或多个醚键的化合物。
醚的例子如下。
3.1饱和或不饱和脂族醚。
3.2芳族醚。
3.3环醚。
3.4选自上述3.1-3.3的两种或多种醚的混合物。
具体来说，脂族单醚(饱和或不饱和脂族醚)是具有1-40个碳原子的饱和或不饱和脂族醚(其中饱和或不饱和脂族结构可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处)，例如二甲基醚、二乙基醚、二正丙基醚、二异丙基醚、二丁基醚、二异丁基醚、二正戊基醚、二异戊基醚、二己基醚、二庚基醚、二辛基醚、二壬基醚、二癸基醚、二(十一烷基)醚、二(十二烷基)醚、二(十三烷基)醚、二(十四烷基)醚、二(十五烷基)醚、二(十六烷基)醚、二(十七烷基)醚、二(十八烷基)醚、二(十九烷基)醚、二(二十烷基)醚、甲基乙基醚、甲基正丙基醚、甲基异丙基醚、甲基异丁基醚、甲基叔丁基醚、甲基正戊基醚、甲基异戊基醚、乙基正丙基醚、乙基异丙基醚、乙基异丁基醚、乙基叔丁基醚、乙基正戊基醚、乙基异戊基醚、二乙烯基醚、二烯丙基醚、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、乙基乙烯基醚、乙基烯丙基醚。
具体来说，芳族醚的例子包括苯甲醚、苯乙醚、苯基醚、二苄醚、苯基苄基醚、α-萘基醚、β-萘基醚、聚苯基醚、全氟乙醚；这些醚可以具有饱和或不饱和基团(其中饱和或不饱和基团可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处，对取代基的数目和位置没有限制)。优选地，这些醚在使用条件下，特别是在室温下是液体。
具体来说，环醚是具有2-40个碳原子的醚，例如其包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、四氢呋喃、四氢吡喃、二氧杂环己烷、缩水甘油醚；这些醚可以具有饱和或不饱和基团、碳环、或者具有碳环的饱和或不饱和脂族基团(其中饱和或不饱和基团可以是直链或支链，不饱和键可以在任何所需位置处，对取代基的数目和位置没有限制)。
上述酯是如下通式(4)表示的化合物R-(COO-R’)n(4)例如含一个或多个酯键的化合物。
酯的例子如下。
4.1脂族一元羧酸(脂肪酸)的酯。
4.2脂族多元羧酸的酯。
4.3碳环羧酸的酯。
4.4杂环羧酸的酯。
4.5醇或酯的环氧烷加成物。
4.6选自上述4.1-4.5的任何化合物的混合物。
上述4.1-4.5的酯可以是羟基和羧基都被酯化的全酯，也可以是部分羟基或羧基保持原样的偏酯。
上述4.1的组分是一种或多种选自上述脂族一元羧酸(脂肪酸)的酸和一种或多种选自上述一、二、三或更高级多元醇的醇的酯，其包括脂肪酸酯无灰摩擦改进剂。脂肪酸酯无灰摩擦改进剂是具有带6-30个，优选8-24个，更优选10-20个碳原子的直链或支链烃基的脂肪酸酯，其包括具有这样的烃基的脂肪酸和脂族一元醇或脂族多元醇的酯。脂肪酸在本发明中指的是脂族一元羧酸。具体来说，酯的优选例子是甘油一油酸酯、甘油二油酸酯、山梨聚糖一油酸酯、山梨聚糖二油酸酯等。在本发明中，可以不使用脂肪酸酯无灰摩擦改进剂。
除脂肪酸酯无灰摩擦改进剂之外的4.1组分包括具有带1-5个或31-40个碳原子的直链或支链烃基的脂肪酸酯。它们的例子是具有这样的烃基的脂肪酸和脂族一元醇或脂族多元醇的酯。
在上述组分中，100℃下的运动粘度为1-100mm2/sec的那些酯可以用于润滑油的基础油，一般来说，它们不同于上述脂肪酸酯无灰摩擦改进剂。它们的例子是多元醇酯如单酯或复合酯，它们是由具有3-40、优选4-18、更优选4-12个碳原子的三元或更高级多元醇，特别是具有新戊基结构的三元或更高级多元醇与选自具有1-40、优选4-18、更优选6-12个碳原子的一元羧酸的一种或多种羧酸形成，它们的混合物或其上加成有环氧烷的加成物，如三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯。这些酯可以是羟基和羧基都被酯化的全酯，也可以是部分羟基或羧基保持原样的偏酯。但优选是全酯。这些酯的羟基值通常至多是100mgKOH/g，优选至多是50mgKOH/g，更优选至多是10mgKOH/g。
用于润滑油的基础油在100℃下的运动粘度优选是2-60mm2/sec，更优选3-50mm2/sec。
4.2组分是一种或多种选自上述脂族多元羧酸的酸和一种或多种选自上述一、二、三或更高级多元醇的醇的酯，优选的例子是一种或多种选自具有2-40，优选4-18，更优选6-12个碳原子的二元羧酸的多元羧酸和一种或多种选自具有4-40个，优选4-18个，更优选6-14个碳原子的一元醇的酯，例如马来酸二丁酯、谷氨酸二(十三烷基)酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二异癸酯、己二酸二(十三烷基)酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、这些二酯(如马来酸二丁酯)的共聚物、具有4-16个碳原子的聚α-烯烃；乙酸酐等的α-烯烃加成物和具有1-40个碳原子的醇的酯。在这些化合物中，100℃下的运动粘度为1-100mm2/sec的那些酯可以用于润滑油的基础油。
4.3组分是一种或多种选自上述碳环羧酸的酸和一种或多种选自上述一、二、三或更高级多元醇的醇的酯，优选的例子是芳族羧酸酯，例如苯二酸酯、偏苯三酸酯、1，2，4，5-苯四酸酯、水杨酸酯。在这些酯中，100℃下的运动粘度为1-100mm2/sec的那些酯可以用于润滑油的基础油。
4.4组分是一种或多种选自上述杂环羧酸的酸和一种或多种选自上述一、二、三或更高级多元醇的醇的酯。在这些酯中，100℃下的运动粘度为1-100mm2/sec的那些酯可以用于润滑油的基础油。
4.5组分包括向一种或多种选自上述一、二、三或更高级多元醇的醇上加成环氧烷然后将其酯化制备的酯；以及向选自上述4.1-4.4组分的酯上加成环氧烷制备的加成物。在这些化合物中，100℃下的运动粘度为1-100mm2/sec的那些酯可以用于润滑油的基础油。
酮是如下通式(5)表示的化合物R-(CO-R’)n(5)例如含一个或多个羰基的化合物。
上述酮的具体例子包括5.1饱和或不饱和脂族酮；5.2碳环酮；5.3杂环酮；5.4酮醇；5.5酮酸；5.6两种或多种选自上述五类酮的混合物。
具体来说，饱和或不饱和脂族酮(5.1)可以是具有1-40个碳原子的饱和或不饱和脂族酮(可以是直链或支链，在任意位置处可以有不饱和键)，例如丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丙基酮、甲基丁基酮、甲基异丁基酮、叔酮、二乙基酮、二丙基甲酮、二异丙基酮、甲基乙烯基酮、异亚丙基丙酮或5-庚烯-2-酮。
具体来说，碳环酮(5.2)同样可以是具有1-40个碳原子的碳环酮，例如环丁酮、环戊酮、环己酮、苯乙酮、苯基乙基酮、丙基苯基甲酮、异丁基苯基甲酮、苯酮、二苄基甲酮或2-萘乙酮，它们可以具有饱和或不饱和脂族基团(可以是直链或支链，可以在不饱和键的任意位置处，取代基的位置和数目也是任意的)。
具体来说，杂环酮(5.3)同样可以是具有1-40个碳原子的碳环酮，例如噻嗯基乙酮或2-乙酰呋喃酮，它们可以具有饱和或不饱和脂族基团(可以是直链或支链，可以在不饱和键的任意位置处，取代基的位置和数目也是任意的)。
具体来说，酮醇(5.4)同样可以是具有1-40个碳原子的酮醇，例如丙酮醇、乙偶姻、乙酰乙基醇、二丙酮醇、苯甲酰甲醇或苯偶姻，它们可以具有碳环或杂环，也可以具有带饱和或不饱和脂族基团的碳环或杂环(脂族基团可以是直链或支链，可以在不饱和键的任意位置处，取代基的位置和数目也是任意的)。
具体来说，酮酸(5.5)同样可以是具有1-40个碳原子的酮酸，例如α-酮酸如piruvic acid、苯甲酰甲酸或phenylpiruvic acid，β-酮酸如乙酰乙酸、丙酰乙酸或苯甲酰乙酸，或者γ-酮酸如乙酰丙酸或β-苯甲酰丙酸。
醛是如下通式(6)表示的有机含氧化合物R(CHO)n(6)例如具有一个或两个醛基的化合物。
上述醛的具体例子包括6.1饱和或不饱和脂族醛；6.2碳环醛；6.3杂环醛；6.4选自上述三类醛的两种或多种的混合物。
具体来说，饱和或不饱和脂族醛(6.1)可以是具有1-40个碳原子的饱和或不饱和脂族醛(这样的饱和或不饱和脂族结构可以是直链或支链，不饱和键可以在任意位置处)，例如甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、异丁醛、戊醛、异戊醛、新戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛、十一烷醛、月桂醛、十三烷醛、肉豆蔻醛、十五烷醛、棕榈醛、十七烷醛、硬脂醛、丙烯醛、巴豆醛、丙醛、乙二醛或丁二醛。
具体来说，碳环醛(6.2)可以是具有1-40个碳原子的碳环醛，例如苯甲醛、邻甲苯甲醛、间甲苯甲醛、对甲苯甲醛、水杨醛、肉桂醛、α-萘甲醛或β-萘甲醛，它们可以具有饱和或不饱和脂族基团(可以是直链或支链，可以在不饱和键的任意位置处，取代基的位置和数目也是任意的)。
具体来说，杂环醛(6.3)可以是具有1-40个碳原子的杂环醛，例如糠醛，它们可以具有饱和或不饱和脂族基团(可以是直链或支链，可以在不饱和键的任意位置处，取代基的位置和数目也是任意的)。
碳酸酯是如下通式(7)表示的有机含氧化合物R-(O-COO-R’)n(7)例如具有一个或两个碳酸酯键的化合物。
具体来说，碳酸酯可以是具有1-40个碳原子的碳酸酯，其具有饱和或不饱和脂族基团、碳环基团、具有饱和或不饱和脂族基团的碳环基团或具有碳环基团的饱和或不饱和脂族基团(这样的饱和或不饱和脂族基团可以是直链或支链，可以在不饱和键的任意位置处，取代基的位置和数目也是任意的)，例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸二正丁酯、碳酸二异丁酯、碳酸二叔丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二己酯、碳酸二庚酯、碳酸二辛酯、碳酸二壬酯、碳酸二癸酯、碳酸二(十一烷)酯、碳酸二(十二烷)酯、碳酸二(十三烷)酯、碳酸二(十四烷)酯、碳酸二(十五烷)酯、碳酸二(十六烷)酯、碳酸二(十七烷)酯、碳酸二(十八烷)酯、或碳酸二苯酯、或在这些碳酸酯上加成环氧烷的羟基(聚)氧烷碳酸酯。
同样，上述有机含氧化合物(醇、羧酸、酯、醚、酮、醛和碳酸酯)的衍生物的例子是上述有机含氧化合物与如下化合物反应得到的化合物含氮化合物、含磷化合物、硫或含硫化合物、含硼化合物、卤素或含卤素化合物、金属元素、含金属化合物(有机或无机化合物)，但是不限于这些例子。用于得到衍生物的上述化合物一般用作添加剂，当将其用在基础油中时，对其作用没有特别限制。
另一方面，通式(1)-(7)中的R和R’各自独立地表示烃基如烷基、烯基、亚烷基、环烷基、烷基环烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基(这些烃基还可以含有选自羟基、羧基、羰基、酯键和醚键的一种或多种基团或键，还可以含有不是碳、氢和氧的元素如氮或硫(如杂环化合物)、卤素(如氟或氯)、磷、硼或金属)。
对烃基的碳原子数目没有特别限制，但是优选1-40个碳原子，更优选2-30个碳原子，特别优选3-20个碳原子。
烷基的例子包括具有1-40个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、直链或支链戊基、直链或支链己基、直链或支链庚基、直链或支链辛基、直链或支链壬基、直链或支链癸基、直链或支链十一烷基、直链或支链十二烷基、直链或支链十三烷基、直链或支链十四烷基、直链或支链十五烷基、直链或支链十六烷基、直链或支链十七烷基、直链或支链十八烷基、直链或支链十九烷基、直链或支链二十烷基、直链或支链二十一烷基、直链或支链二十二烷基、直链或支链二十三烷基或直链或支链二十四烷基，优选具有2-30个碳原子的烷基，特别优选具有3-20个碳原子的烷基。
烯基的例子包括具有2-40个碳原子的烯基，例如乙烯基、直链或支链丙烯基、直链或支链丁烯基、直链或支链戊烯基、直链或支链己烯基、直链或支链庚烯基、直链或支链辛烯基、直链或支链壬烯基、直链或支链癸烯基、直链或支链十一碳烯基、直链或支链十二碳烯基、直链或支链十三碳烯基、直链或支链十四碳烯基、直链或支链十五碳烯基、直链或支链十六碳烯基、直链或支链十七碳烯基、直链或支链十八碳烯基、直链或支链十九碳烯基、直链或支链二十碳烯基、直链或支链二十一碳烯基、直链或支链二十二碳烯基、直链或支链二十三碳烯基、直链或支链二十四碳烯基，优选具有2-30个碳原子的烯基，特别优选具有3-20个碳原子的烯基。
环烷基的例子包括具有3-40个碳原子的环烷基，例如环戊基、环己基、环庚基或环辛基，优选具有3-20个碳原子的环烷基，特别优选具有5-8个碳原子的环烷基。
烷基环烷基的例子包括具有4-40个碳原子的烷基环烷基，例如甲基环戊基、二甲基环戊基(包括所有结构异构体)、甲基乙基环戊基(包括所有结构异构体)、二乙基环戊基(包括所有结构异构体)、甲基环己基、二甲基环己基(包括所有结构异构体)、甲基乙基环己基(包括所有结构异构体)、二乙基环己基(包括所有结构异构体)、甲基环庚基、二甲基环庚基(包括所有结构异构体)、甲基乙基环庚基(包括所有结构异构体)或二乙基环庚基(包括所有结构异构体)，优选具有5-20个碳原子的烷基环烷基，特别优选具有6-12个碳原子的烷基环烷基。
芳基的例子包括具有6-20个碳原子的芳基，例如苯基或萘基，优选具有6-10个碳原子的芳基。
烷基芳基的例子包括具有7-40个碳原子的烷基芳基，例如单取代苯基如甲苯基(包括所有结构异构体)、乙苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链丙苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链丁苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链戊苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链己苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链庚苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链辛苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链壬苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链癸苯基(包括所有结构异构体)、直链或支链十一烷基苯基(包括所有结构异构体)或直链或支链十二烷基苯基(包括所有结构异构体)；或者具有两个或多个相同或不同的直链或支链烷基的芳基如二甲苯基(包括所有结构异构体)、二乙苯基、二丙苯基、2-甲基-6-叔丁基苯基、2，6-二叔丁基-4-甲苯基或2，6-二叔丁基-4-(3，5-二叔丁基-4-苯甲基)苯基(烷基还可以包括芳基、烷基芳基或芳基烷基，还包括所有结构异构体)，优选具有7-20个碳原子的烷基芳基，特别优选具有7-12个碳原子的烷基芳基。
同样，芳基烷基的例子包括具有7-40个碳原子的芳基烷基，例如苯甲基、苯乙基、苯丙基(包括丙基的异构体)、苯丁基(包括丁基的异构体)、苯戊基(包括戊基的异构体)或苯己基(包括己基的异构体)，优选具有7-20个碳原子的芳基烷基，特别优选具有7-12个碳原子的芳基烷基。
上述含有机氧有机化合物的衍生物可以和含有机氧有机化合物一样使用。具体来说，衍生物的例子包括将选自上述醇、羧酸、酯、醚、酮、醛和碳酸酯中的一种硫化制备的化合物；将其卤化(氟化、氯化)制备的化合物；它们与酸如硫酸、硝酸、硼酸、磷酸或其酯或金属盐的反应产物；它们与金属、含金属化合物或胺化合物的反应产物。
其中优选选自醇、羧酸及其衍生物的一种或多种物质与胺化合物的反应产物(如曼尼烯(Mannich)反应产物、酰化产物、酰胺)。
本申请中优选的胺化合物包括氨、单胺、二胺和多胺。更具体地说，它们的例子是氨；具有碳原子数为1-30的烷基的烷基胺(其中烷基可以是直链或支链)，例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一烷基胺、十二烷基胺、十三烷基胺、十四烷基胺、十五烷基胺、十六烷基胺、十七烷基胺、十八烷基胺、硬脂胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、二(十一烷基)胺、二(十二烷基)胺、二(十三烷基)胺、二(十四烷基)胺、二(十五烷基)胺、二(十六烷基)胺、二(十七烷基)胺、二(十八烷基)胺、甲乙胺、甲丙胺、甲丁胺、乙丙胺、乙丁胺和丙丁胺；具有碳原子数为2-30的烯基的烯基胺(其中烯基可以是直链或支链)，例如乙烯基胺、丙烯基胺、丁烯基胺、辛烯基胺和油基胺；具有碳原子数为1-30的烷醇基团的烷醇胺(其中烷醇基团可以是直链或支链)，例如甲醇胺、乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、戊醇胺、己醇胺、庚醇胺、辛醇胺、壬醇胺、甲醇乙醇胺、甲醇丙醇胺、甲醇丁醇胺、乙醇丙醇胺、乙醇丁醇胺和丙醇丁醇胺；具有碳原子数为1-30的亚烷基的亚烷基二胺如亚甲基二胺、亚乙基二胺、亚丙基二胺和亚丁基二胺；多胺如二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺；衍生自上述单胺、二胺或多胺且还具有碳原子数为8-20的烷基或烯基的化合物，如十一烷基二乙胺、十一烷基二乙醇胺、十二烷基二丙胺、油基二乙醇胺、油基亚丙基二胺、硬脂基四亚乙基五胺；杂环化合物如N-羟乙基油基咪唑啉；这些化合物的环氧烷加成物；及其混合物。
在这些含氮化合物中，优选具有碳原子数为10-20的烷基或烯基的脂族胺(这些烷基或烯基可以是直链或支链)，例如癸胺、十二烷基胺、十三烷基胺、十七烷基胺、十八烷基胺、油基胺和硬脂胺。
在这些含氧有机化合物的衍生物中，优选具有8-20个碳原子的碳酰胺如油酰胺。
脂族胺化合物的例子是每个都具有C6-C30直链或支链烃链或基团，优选C8-C24直链或支链烃链或基团，更优选C10-C20直链或支链烃链或基团的脂族胺化合物。当烃链的碳原子数不在6-30范围内时，润滑油可能不会产生预期的充分降低摩擦的作用。
C6-C30直链或支链烃链的具体例子包括烷基如己基、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；烯基如己烯基、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异构体。另外，烯基的位置是任意的。
脂族胺化合物的例子有脂族单胺及其环氧烷加成物、脂族多胺、咪唑啉化合物及其衍生物。这些脂族胺的具体例子包括脂族胺化合物如月桂胺、月桂基二乙胺、月桂基二乙醇胺、十二烷基二丙醇胺、棕榈胺、硬脂胺、硬脂基四亚乙基五胺、油基胺、油基亚丙基二胺、油基二乙醇胺和N-羟乙基油基咪唑啉；上述脂族胺(C6-C28烷基或烯基胺)和环氧烷的加成物如N，N-二聚氧化烯-N-烷基胺；上述脂族胺与C2-C30一元羧酸(如脂肪酸)或C2-C30多元羧酸(如草酸、苯二酸、偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸)反应以将全部或部分剩余的氨基和/或亚氨基中和或酰胺化而制备的酸改性化合物。本发明优选使用N，N-二聚氧乙烯-N-油基胺。
在用于手动传动装置的润滑油中，对脂族胺化合物的含量没有特别限制，以润滑油的总质量计，其含量优选是0.05-3.0％，更优选0.1-2.0％，最优选0.5-1.4％。当脂肪酸酯摩擦改进剂和/或脂族胺摩擦改进剂的量低于0.05％时，润滑油可能不会产生充分降低摩擦的作用。当脂肪酸酯摩擦改进剂和/或脂族胺摩擦改进剂的量高于3.0％时，润滑油会产生良好的降低摩擦作用，但是会不利地破坏储存稳定性和相容性，从而导致沉积。
另外，本发明中使用的用于手动传动装置的润滑油优选包括聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物作为无灰分散剂。可用于本发明的聚丁烯基琥珀酰亚胺的具体例子包括下面通式(1)和(2)表示的化合物。
在通式(1)和(2)中，n表示1-5的整数，优选2-4的整数，以得到良好的清洁作用。另外，PIB表示衍生自聚丁烯的聚丁烯基。可以用如下方法制备聚丁烯在氟化硼催化剂或氯化铝催化剂的存在下将高纯度异丁烯或1-丁烯和异丁烯的混合物聚合，使聚丁烯的数均分子量达到900-3500，优选1000-2000。当聚丁烯的数均分子量低于900时，有可能起不到充分清洁的作用。当聚丁烯的数均分子量高于3500时，聚丁烯可能会破坏低温流动性。在生产聚丁烯基琥珀酰亚胺时，可以用任意合适的处理方法(如吸附法或洗涤法)将来自上述聚丁烯生产催化剂的痕量氟和氯残余物除去，以此在提纯后使用聚丁烯。优选将氟和氯残余物的含量控制为50ppm或更低，更优选10ppm或更低，最优选1ppm或更低。
对聚丁烯基琥珀酰亚胺的生产方法没有特别限制。例如可以用如下方法制备聚丁烯基琥珀酰亚胺使上述聚丁烯或除去氟和氯残余物的聚丁烯的氯化物与马来酸酐在100-200℃下反应，形成聚丁烯基琥珀酸酯，然后使如此形成的聚丁烯基琥珀酸酯与多胺(如二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺)反应。
聚丁烯基琥珀酰亚胺衍生物的例子是式(1)和(2)的聚丁烯基琥珀酰亚胺与硼化合物或含氧有机化合物反应以将全部或部分剩余的氨基和/或亚氨基中和或酰胺化而得到的硼和酸改性化合物。其中优选使用含硼聚丁烯基琥珀酰亚胺，特别是含硼双(聚丁烯基)琥珀酰亚胺。
上述硼化合物可以是硼酸、硼酸盐或硼酸酯。硼酸的具体例子包括原硼酸、偏硼酸和对硼酸。硼酸盐的具体例子包括硼酸铵的铵盐如偏硼酸铵、四硼酸铵、五硼酸铵和八硼酸铵。硼酸酯的具体例子包括硼酸和烷醇(优选C1-C6烷醇)的酯，如硼酸一甲酯、硼酸二甲酯、硼酸三甲酯、硼酸一乙酯、硼酸二乙酯、硼酸三乙酯、硼酸一丙酯、硼酸二丙酯、硼酸三丙酯、硼酸一丁酯、硼酸二丁酯和硼酸三丁酯。在本发明的含硼聚丁烯基琥珀酰亚胺中，氮与硼的质量含量比(B/N)通常是0.1-3，优选0.2-1。
上述含氧有机化合物的例子有C1-C30一元羧酸如甲酸、乙酸、乙二醇酸、丙酸、乳酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、十九烷酸和二十烷酸；C2-C30多元羧酸如草酸、苯二酸、偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸，其酸酐和酯；C2-C6环氧烷；羟基(聚)氧亚烷基碳酸酯。
对聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物在润滑油中的加入量没有特别限制，以润滑油的总质量计，其加入量优选是0.1-15％，更优选1.0-12％。当聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物在润滑油中的加入量低于0.1％时，可能达不到充分的清洁作用。当聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物在润滑油中的加入量高于15％时，则很不经济。另外，这么大量的聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物会导致反乳化性能的劣化。
另外优选地，润滑油包括下面通式(3)表示的二硫代磷酸锌作为抗氧化剂和耐磨剂。
在通式(3)中，R4、R5、R6和R7各自表示C1-C24烃基。C1-C24烃基优选是C1-C24直链或支链烷基、C3-C24直链或支链烯基、C5-C13环烷基或直链或支链烷基环烷基、C6-C18芳基或直链或支链烷基芳基、或C7-C19芳基烷基。上述烷基或烯基可以是伯、仲或叔烷基或烯基。R4、R5、R6和R7的具体例子包括烷基，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、异丙烯基、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；环烷基，例如环戊基、环己基和环庚基；烷基环烷基，例如甲基环戊基、二甲基环戊基、乙基环戊基、丙基环戊基、乙基甲基环戊基、三甲基环戊基、二乙基环戊基、乙基二甲基环戊基、丙基甲基环戊基、丙基乙基环戊基、二丙基环戊基、丙基乙基甲基环戊基、甲基环己基、二甲基环己基、乙基环己基、丙基环己基、乙基甲基环己基、三甲基环己基、二乙基环己基、乙基二甲基环己基、丙基甲基环己基、丙基乙基环己基、二丙基环己基、丙基乙基甲基环己基、甲基环庚基、二甲基环庚基、乙基环庚基、丙基环庚基、乙基甲基环庚基、三甲基环庚基、二乙基环庚基、乙基二甲基环庚基、丙基甲基环庚基、丙基乙基环庚基、二丙基环庚基和丙基乙基甲基环庚基；芳基，例如苯基和萘基；烷基芳基，例如甲苯基、二甲苯基、乙苯基、丙苯基、乙基甲基苯基、三甲基苯基、丁苯基、丙基甲基苯基、二乙苯基、乙基二甲基苯基、四甲基苯基、戊苯基、己苯基、庚苯基、辛苯基、壬苯基、癸苯基、十一烷基苯基和十二烷基苯基；芳基烷基，例如苯甲基、甲基苯甲基、二甲基苯甲基、苯乙基、甲基苯乙基和二甲基苯乙基。上述烃基包括所有可能的异构体。
可以用R4、R5、R6和R7形成的烃基包括所有可以考虑的直链或支链结构。烯基双键的位置、烷基与环烷基的键联位置及烷基与芳基的键联位置都是任意的。在上述烃基中，特别优选具有1-18个碳原子的直链或支链烷基、具有6-18个碳原子的芳基、直链或支链烷基芳基。可用于本发明的二硫代磷酸锌的具体例子包括二异丙基二硫代磷酸锌、二异丁基二硫代磷酸锌、二仲丁基二硫代磷酸锌、二仲戊基二硫代磷酸锌、二正己基二硫代磷酸锌、二仲己基二硫代磷酸锌、二辛基二硫代磷酸锌、二-2-乙基己基二硫代磷酸锌、二正癸基二硫代磷酸锌、二正十二烷基二硫代磷酸锌、二异十三烷基二硫代磷酸锌及其混合物。
对二硫代磷酸锌在润滑油中的加入量没有特别限制。为了产生更高的降低摩擦的作用，以润滑油的总质量计，用磷元素表示的二硫代磷酸锌含量优选是0.1％或更低，更优选0.06％或更低，最优选是其最低有效量。当二硫代磷酸锌含量大于0.1％时，可能抑制无灰脂肪酸酯摩擦改进剂和/或无灰脂族胺摩擦改进剂的作用，特别是在DLC薄膜和由铁基材料制成的相对部件之间的滑动表面(平面)处。
可以用任何已知的方法制备二硫代磷酸锌。例如可以用如下方法制备二硫代磷酸锌使具有上述R4、R5、R6和R7烃基的醇或酚与五硫化磷反应，形成二硫代磷酸，然后用氧化锌将如此形成的二硫代磷酸中和。在本申请中，二硫代磷酸锌生产原料使用醇或酚时，二硫代磷酸锌的分子结构是不同的。应当理解的是，用上述通式(3)表示的至少两种二硫代磷酸锌可以以合适比例混合后使用。
如上所述，在本发明中，在硬碳薄膜如DLC膜的滑动表面和相对部件使用润滑油的情况下，润滑油具有极其优异的降低摩擦性能。当用在内燃机中时，为了提高用于手动传动装置的润滑油(组合物)所需的性能，润滑油可以含有其它添加剂，例如金属清洁剂、抗氧化剂、粘度指数改进剂、除上述脂肪酸酯摩擦改进剂和/或脂族胺摩擦改进剂外的摩擦改进剂、除上述聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物外的无灰分散剂、耐磨剂或极压添加剂、防锈剂、非离子表面活性剂、破乳剂、金属钝化剂和/或消泡剂。为了满足所要求的润滑油性能，这些添加剂可以单独使用，也可以以两种或多种的混合物形式使用。
金属清洁剂可以是一般用于润滑油的任何金属清洁剂化合物。可用于本发明的金属清洁剂的具体例子包括碱金属或碱土金属的磺酸盐、酚盐和水杨酸盐；及其两种或多种的混合物。碱金属的例子包括钠(Na)和钾(K)，碱土金属的例子包括钙(Ca)和镁(Mg)。在本发明中可以适当使用钠和钙的磺酸盐、钠和钙的酚盐、钠和钙的水杨酸盐。可以根据润滑油需要的性能选择金属清洁剂的总碱值和含量。根据ISO3771“高氯酸电位滴定法确定碱值(Determination of basenumber-Perchloric acid potentiometric titration method)”的高氯酸法测定的金属清洁剂的总碱值通常是0-500mgKOH/g，优选150-400mgKOH/g。以润滑油的总质量计，金属清洁剂的含量通常是0.1-10％。
抗氧化剂可以是一般用于润滑油的任何抗氧化剂化合物。可用于本发明的抗氧化剂的具体例子包括酚类抗氧化剂，如4，4’-亚甲基双(2，6-二叔丁基苯酚)和十八烷基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯；氨基抗氧化剂，如苯基-α-萘胺、烷基苯基-α-萘胺和烷基二苯胺；及其两种或多种的混合物。以润滑油的总质量计，抗氧化剂的含量通常是0.01-5％。
粘度指数改进剂的例子有非分散型粘度指数改进剂，如选自各种甲基丙烯酸的一种或两种单体的共聚物和该共聚物的氢化物；分散型粘度指数改进剂，如甲基丙烯酸酯(包括氮化合物)的共聚物。如下物质也可以用作粘度指数改进剂乙烯和α-烯烃(如丙烯、1-丁烯和1-戊烯)的共聚物及其氢化物、聚异丁烯及其氢化物、苯乙烯和二烯的氢化共聚物、苯乙烯和马来酸酐的共聚物和聚烷基苯乙烯。
粘度指数改进剂的分子量要根据剪切稳定性选择。例如用于分散型或非分散型聚甲基丙烯酸酯时，粘度指数改进剂的数均分子量要求是5000-1000000，更需要是100000-800000；用于聚异丁烯及其氢化物时，要求是800-5000；用于乙烯/α-烯烃共聚物及其氢化物时，要求是800-300000，更需要是10000-200000。上述粘度指数改进剂可以单独使用，也可以以两种或多种的混合物形式使用。以润滑油的总质量计，粘度指数改进剂的量优选为0.1-40.0％。
除上述脂族胺化合物外的摩擦改进剂的例子有无灰摩擦改进剂如硼酸酯、高级醇和脂族醚，金属摩擦改进剂如二硫代磷酸钼、二硫代氨基甲酸钼和二硫化钼。
除上述聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物外的无灰分散剂的例子有都具有数均分子量为900-3500的聚丁烯基的聚丁烯基苯甲胺和聚丁烯基胺，具有数均分子量小于900的聚丁烯基的聚丁烯基琥珀酰亚胺及其衍生物。
耐磨剂或极压添加剂的例子有二硫化物、硫化油脂、烯烃硫化物、具有1-3个C2-C20烃基的磷酸酯、硫代磷酸酯、亚磷酸酯、硫代亚磷酸酯以及这些酯的胺盐。
防锈剂的例子有烷基苯磺酸盐、二壬基萘磺酸盐、烯基琥珀酸酯和多元醇酯。
非离子表面活性剂和破乳剂的例子有非离子聚亚烷基乙二醇表面活性剂如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基萘基醚。
金属钝化剂的例子有咪唑啉化合物、嘧啶衍生物、噻唑和苯并三唑。
消泡剂的例子有硅酮、氟硅酮和氟烷基醚。
以润滑油的总质量计，除上述脂肪酸酯摩擦改进剂和/或脂族胺摩擦改进剂外的摩擦改进剂、除聚丁烯基琥珀酰亚胺和/或其衍生物外的无灰分散剂、耐磨剂或极压添加剂、防锈剂和破乳剂中的每一种的含量通常都是0.01-5％，以润滑油的总质量计，金属钝化剂的含量是0.0005-1％。
试验1下面参考实施例和对比例更具体地描述该实施方案，但这些实施例不限定本发明的保护范围。
为了测定摩擦系数，进行盘上圆柱体单元往复式磨损试验。
如图2所示，将作为滑动侧测试件的圆柱状测试件10A放置和压在作为相对侧测试件的圆盘状测试件10B上。然后使圆柱状测试件10A以图2中所示的两个粗箭头方向进行往复运动，以在如下磨损试验条件下进行盘上圆柱体单元往复式磨损试验。
磨损试验条件试验装置盘上圆柱体单元往复式磨损试验机；滑动侧测试件15(直径)×22mm圆柱状测试件；相对侧测试件24(直径)×7.9mm圆盘状测试件；负荷400N(压在滑动侧测试件上的负荷)；滑动侧测试件往复运动的幅度3.0mm；往复运动的频率50Hz；试验温度80℃；
试验时间30分钟；应用润滑油的方式在试验开始时，在滑动侧测试件和相对侧测试件之间的滑动表面上滴加润滑油。
制造圆柱状测试件(滑动侧)将JIS G4805中描述为高碳铬轴承钢材料的SUJ2钢加工成具有上述尺寸的作为滑动侧测试件的圆柱状测试件10A，然后将其修整，使其表面粗糙度Ra为0.04μm。将如此制造的圆柱状测试件汇总在表1中。
制造圆盘状测试件(相对侧)将与上述相同的SUJ2钢加工成具有上述尺寸的作为相对侧测试件的圆盘状测试件10B，然后将其上滑动面修整，使其表面粗糙度Ra为0.05μm，用电弧离子型离子电镀法(PVD)在该表面上涂覆厚度为0.5μm的DLC薄膜。DLC薄膜中的氢原子含量不大于0.5原子％，努普(Knoop)硬度HK为2170kg/mm2，表面粗糙度(最大高度)Ry为0.03μm，厚度为0.5μm。最大高度Ry解释为JIS(日本工业标准)B0601(2001)中的Rz。用于对比例的圆盘状测试件上不涂覆DLC薄膜。如此制造的圆盘状测试件汇总在表1中。
制备用于手动传动装置的润滑油将作为基础油的矿物油或合成油(PAO，聚α-烯烃(1-辛烯低聚物))与如下物质组合制备用于手动传动装置的润滑油SP基(含S和P的化合物，其中有0.5质量％的硫代磷酸胺盐)和/或ZnDTP(二硫代磷酸锌)基极压剂或耐磨剂(化合物的量为1.5质量％)和脂肪酸酯或脂族胺摩擦改进剂。如此制备的润滑油汇总在表1中。
试验结果如表1所示，将上述圆柱状测试件、圆盘测试件和用于手动传动装置的润滑油组合在一起，根据上述方法测定样品的摩擦系数。结果示于图3中。
表1

从图3中的数据可以清楚地看出在使用其上滑动表面上涂覆有DLC薄膜的圆盘测试件的实施例中，与使用不涂覆DLC薄膜的圆盘测试件的对比例相比，试验样品的摩擦系数大幅下降。
如上所述，在该实施方案中，在用于手动传动装置的润滑油存在下滑动的手动传动装置的滑动位置的至少一个滑动表面上涂覆氢含量降低的硬碳薄膜。因此，该实施方案提供了极其优异的耐磨性，可以改善手动传动装置的滑动位置的耐卡死性能，另外还可以降低其摩擦系数和滑动阻力，从而改善自动车的燃料效率。
第二种实施方案下面参考图4和5描述本发明的低摩擦滑动机构的第二种实施方案。
现在参考图4，11表示用于自动车的最终减速齿轮装置，该图示出滑动位置的例子。本发明的最终减速齿轮装置11在其差速器壳(减速齿轮箱)12内具有其顶端有传动小齿轮13a的主动轴13。固定在与传动小齿轮13a啮合的环形齿轮15a上的差速器箱15通过侧轴承14被差速器壳12可旋转地支撑。两个侧齿轮16可旋转地固定在差速器箱15中。两个与相应的侧齿轮16啮合的小齿轮啮合齿轮18被差速器箱15中的小齿轮啮合轴17可旋转地支撑，其中主动轴13通过两个滚柱轴承19可旋转地固定在差速器壳12上，并且与传动轴连接。
在最终减速齿轮装置11中，当传动轴转动时，这种转动通过传动小齿轮13a和环形齿轮15a传送到差速器箱15。当自动车向前驱动时，差速器箱15和侧齿轮16及小齿轮啮合齿轮18一体转动，左右传动轮轴以相同的速度转动。
另一方面，当自动车转弯时，其内侧轴阻力增加，因此，侧齿轮16和小齿轮啮合齿轮18在差速器箱15内各自转动，结果，自动车的内侧轴转速下降，而外侧轴转速以相应的量提升。驱动机构能够平滑地使自动车转向。
最终减速齿轮装置11中的滑动件包括侧轴承14的滚柱14a和内座圈14b、差速器箱15、侧齿轮16、小齿轮啮合轴17、小齿轮啮合齿轮18及位于差速器箱15和侧齿轮16之间以控制其间间隙的垫圈20。侧轴承14的滚柱14a的端面和内座圈14b之间的位置；差速器箱15的内面和侧齿轮16之间的位置；差速器箱15的内面和垫圈20之间的位置；侧齿轮16的背面和垫圈20之间的位置；小齿轮啮合轴17的外周面和小齿轮啮合齿轮18之间的位置；以及小齿轮啮合齿轮18的背面和差速器箱15的内面之间的位置均是在用于最终减速齿轮装置的润滑油存在下相互滑动的滑动位置。在这些滑动位置中的任何滑动件的滑动面，例如侧轴承14的滚柱14a的端面、差速器箱15的内面、小齿轮啮合轴17的外周面、小齿轮啮合齿轮18的背面和垫圈20的两个面都可以用硬碳薄膜覆盖或涂覆，或者这些滑动面的两侧都用形成在其上的硬碳薄膜覆盖或涂覆。
另外，上述滑动面以外的其它任何滑动面，例如支撑主动轴13的滚柱轴承19的滚柱19a的一个或两个端面和内座圈19b的外周面也可以用形成在其上的硬碳薄膜覆盖或涂覆。
碳薄膜例如是由主要由碳原子和无定形碳构成的DLC(类金刚石碳)材料形成的。DLC材料在碳原子之间的键模式中呈现金刚石结构(SP3键)和/或石墨结构(SP2键)。更具体地说，硬碳(DLC)薄膜是由如下材料形成的由碳组成的无氢无定形碳(a-C)、含氢的无定形碳(a-CH)或者含有钛(Ti)或钼(Mo)金属元素作为其一部分的金属碳化物或金属碳(MeC)。
随着硬碳薄膜中氢含量的增加，摩擦系数增加。因此，在本发明中，必须使硬碳薄膜中的氢含量上限为20原子％。为了在滑动过程中充分降低润滑油中的摩擦系数及得到稳定的滑动性能，硬碳薄膜中的氢含量优选不大于10原子％，更优选不大于0.5原子％。
利用基本不使用氢和/或含氢化合物的PVD法如溅射法或离子电镀法可以得到氢含量如此低的硬碳薄膜。在这种情况下，在进行用于硬碳薄膜的成膜操作时，除了在成膜操作过程中使用不含氢的气体外，还优选将反应器和用于支撑基底材料的工具烘焙，将基底材料表面充分清洁，以降低硬碳薄膜中的氢含量。硬碳薄膜也可以通过CVD法得到。
在基底材料表面上形成硬碳薄膜。因为硬碳薄膜的膜厚度很小，所以形成硬碳薄膜前的基底材料的表面粗糙度对形成在基底材料表面上的硬碳薄膜的表面粗糙度影响很大。因此，在涂覆硬碳薄膜之前基底材料的表面粗糙度(中线平均粗糙度)Ra优选不大于0.1μm。如果基底材料的表面粗糙度大于0.1μm，则硬碳薄膜的表面粗糙度造成的突起部分会增加对相对部件的局部赫兹(Hertz)接触压力，从而导致在硬碳薄膜中形成裂纹。表面粗糙度Ra解释为JIS(日本工业标准)B0601(2001)中的Ra75。
下面讨论用于本发明最终减速齿轮装置的润滑油(组合物)。
润滑油(组合物)优选包括基础油和作为无灰摩擦改进剂的有机含氧化合物与脂族胺化合物中的至少一种。值得注意的是，在涂覆在基底材料上的硬碳薄膜的滑动表面上在润滑油存在下能够显示出极其优异的低摩擦性能。
如上所述，润滑油(组合物)是与本发明的用于自动车的最终减速齿轮装置结合使用的。用在该最终减速齿轮装置中的润滑油(组合物)与上面讨论的第一种实施方案中的相同。
应当理解的是，用于最终减速齿轮装置的润滑油的基础油、有机含氧化合物、脂族胺化合物及其它组分(添加剂)与第一种实施方案中用于手动传动装置的润滑油中使用的组分相同。换句话说，对第一种实施方案中润滑油的相关说明通用或选择性适用于第二种实施方案中的润滑油。
试验2下面参考实施例和对比例更具体地描述该实施方案，但这些实施例不限定本发明的保护范围。
为了测定摩擦系数，进行盘上圆柱体单元往复式磨损试验，使用与第一种实施方案相关的试验1中相同的方法。如图2所示，将作为滑动侧测试件的圆柱状测试件10A放置和压在作为相对侧测试件的圆盘状测试件10B上。然后使圆柱状测试件10A以图2中所示的两个粗箭头方向进行往复运动，以在如下磨损试验条件下进行盘上圆柱体单元往复式磨损试验。
磨损试验条件试验装置盘上圆柱体单元往复式磨损试验机；滑动侧测试件15(直径)×22mm圆柱状测试件；相对侧测试件24(直径)×7.9mm圆盘状测试件；负荷400N(压在滑动侧测试件上的负荷)；滑动侧测试件往复运动的幅度3.0mm；往复运动的频率50Hz；试验温度80℃；试验时间30分钟；应用润滑油的方式在试验开始时，在滑动侧测试件和相对侧测试件之间的滑动表面上滴加润滑油。
制造圆柱状测试件(滑动侧)将JIS G4805中描述为高碳铬轴承钢材料的SUJ2钢加工成具有上述尺寸的作为滑动侧测试件的圆柱状测试件10A，然后将其修整，使其表面粗糙度Ra为0.04μm。将如此制造的圆柱状测试件汇总在表1中。
制造圆盘状测试件(相对侧)将与上述相同的SUJ2钢加工成具有上述尺寸的作为相对侧测试件的圆盘状测试件10B，然后将其上滑动面修整，使其表面粗糙度Ra为0.05μm，用电弧离子型离子电镀法(PVD)在该表面上涂覆厚度为0.5μm的DLC薄膜。DLC薄膜中的氢原子含量不大于0.5原子％，努普(Knoop)硬度HK为2170kg/mm2，表面粗糙度(最大高度)Ry为0.03μm，厚度为0.5μm。最大高度Ry解释为JIS(日本工业标准)B0601(2001)中的Rz。用于对比例的圆盘状测试件上不涂覆DLC薄膜。如此制造的圆盘状测试件汇总在表1中。
制备用于最终减速齿轮装置的润滑油将作为基础油的矿物油或合成油(PAO，聚α-烯烃(1-辛烯低聚物))与如下物质组合制备用于最终减速齿轮装置的润滑油S基(4质量％)、SP基(含S和P的化合物，其中有1.5质量％的硫代磷酸胺盐)或硼酸盐基(3质量％)极压剂(添加剂)或耐磨剂(化合物的量为1.5质量％)和脂肪酸酯摩擦改进剂。如此制备的润滑油汇总在表2A和2B中。
试验结果如表2A和2B所示，将上述圆柱状测试件、圆盘测试件和用于最终减速齿轮装置的润滑油组合在一起，根据上述方法测定样品的摩擦系数。结果示于图5中。
表2A

表2B

从图5中的数据可以清楚地看出在使用其上滑动表面上涂覆有DLC薄膜的圆盘测试件的实施例中，与使用不涂覆DLC薄膜的圆盘测试件的对比例相比，试验样品的摩擦系数大幅下降。
如上所述，在该实施方案中，在用于最终减速齿轮装置的润滑油存在下滑动的最终减速齿轮装置的滑动位置的至少一个滑动表面上涂覆氢含量很低的硬碳薄膜。因此，该实施方案提供了极其优异的耐磨性，可以改善最终减速齿轮装置的滑动位置的耐卡死性能，另外还可以降低其摩擦系数和滑动阻力，从而改善自动车的燃料效率。
第三种实施方案下面参考图6描述本发明的低摩擦滑动机构的第三种实施方案。下面将详细解释本发明的低摩擦滑动机构和低摩擦试剂组合物。
根据第三种实施方案，低摩擦滑动机构包括第一滑动件(A)，其包括具有滑动表面的基底材料和涂覆在基底材料的滑动表面上形成涂层的类金刚石碳薄膜；第二滑动件(B)，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。另外，在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间存在有机含氧化合物(C)和低摩擦试剂组合物(D)中的至少一种。有机含氧化合物在分子中含有氧。低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
换句话说，低摩擦滑动机构是通过在DLC涂覆的滑动件(A)和滑动件(B)之间的滑动位置中提供有机含氧化合物(C)或含有机含氧化合物(C)的低摩擦试剂组合物(D)构成的。因此，DLC涂覆的滑动件和其它滑动件能够以比现有技术低得多的摩擦力滑动。
上述DLC涂覆的滑动件(A)中使用的DLC(类金刚石碳)材料是主要由碳元素形成的无定形材料，其中的碳-碳键包括金刚石结构(SP3键)和石墨键(SP2键)。其具体的例子包括只由碳形成的a-C(无定形碳)、含氢的a-CH(氢化无定形碳)、含有部分金属元素如钛(Ti)或钼(Mo)的MeC。在本发明的低摩擦滑动机构中，为了使其具有非常大的降低摩擦作用，DLC材料优选由不含氢的a-C材料构成。
另外，上述DLC涂覆的滑动件(A)中使用的基底材料可以是非铁金属如渗碳钢、硬化钢、铝等。应当理解的是，在基底材料的表面上形成DLC薄膜涂层，从而形成DLC涂覆的滑动件(A)。
对构成上述滑动件(B)的材料没有特别限制，可以是金属材料如含铁材料、铝基材料、镁基材料或钛基材料。特别优选含铁材料、铝基材料或镁基材料，因为这些材料易于应用在现有机器或设备的滑动件或滑动部位上，并且在各种领域中有助于节能。
对于构成上述滑动件(B)的材料，还可以使用非金属材料，如树脂、塑料、碳等。
另外，在这些金属或非金属材料上涂覆各种薄膜涂层形成的材料也可以用作构成上述滑动件(B)的材料。
对含铁材料没有特别限制，不仅可以是高纯度的铁，而且还可以是各种铁合金(与镍、铜、锌、铬、钴、钼、铅、硅或钛或其任意组合的合金)。其具体例子包括根据日本工业标准(JIS)的渗碳钢SCM 420和SCr 420。
对铝基材料没有特别限制，不仅可以是高纯度的铝，而且还可以是各种铝基合金。具体来说，含如4-20％硅(Si)和1.0-5.0％铜(Cu)的亚低共熔或过低共熔铝合金是需要的。铝合金的优选例子包括根据JIS的AC2A、AC8A、ADC12和ADC14。
另外，对用作上述滑动件(B)的具有各种涂层的金属材料没有特别限制，具体来说可以是具有薄膜(表面)涂层如TiN、CrN或上述DLC材料涂层的金属材料如上述含铁材料、铝基材料、镁基材料或钛基材料，其中优选涂覆有DLC材料的金属材料。更优选地，DLC材料是a-C型类金刚石碳并且基本上不含氢。
考虑到滑动稳定性，DLC涂覆的滑动件(A)和滑动件(B)(例如金属材料或具有各种薄膜涂层的金属材料)的表面粗糙度Ra均为0.1μm或更小，优选0.08μm或更小。当表面粗糙度大于0.1μm时，会形成局部划伤，从而明显增加摩擦系数。
另外优选地，用显微维氏(Vicker)硬度(在10g负荷下)表示的DLC涂覆的滑动件(A)的表面硬度(DLC薄膜涂层的表面硬度)Hv是1000-3500，DLC薄膜厚度是0.3-2.0μm。在DLC涂覆的滑动件(A)的表面硬度和厚度不在上述范围内的情况下，当Hv小于1000或厚度小于0.3μm时，磨损加速，当Hv大于3500或厚度大于2.0μm时，将发生剥离。同样在铁基材料的表面硬度HRC(洛氏(Rockwell)硬度C分级)小于45的情况下，高赫兹接触压会导致皱缩，从而加速其剥离。
同样在用含铁材料作为滑动件(B)的情况下，用洛氏硬度C分级表示的表面硬度HRC优选是45-60。这种条件是有效的，因为即使在凸轮随动件中的约700MPa的高赫兹接触压条件下也能够保持薄膜的耐久性。
同样在用铝基材料作为滑动件(B)的情况下，其表面硬度或布氏(Brinell)硬度HB优选是80-130。在铝基材料的表面硬度不在上述范围内的情况下，HB小于80时铝基材料易于磨损。
同样在滑动件(B)是由具有薄膜涂层的金属材料，特别是涂覆有DLC材料的金属材料构成的情况下，用显微维氏(Vicker)硬度(在10g负荷下)表示的表面硬度Hv优选是1000-3500，DLC薄膜厚度是0.3-2.0μm。在DLC涂覆的滑动件(A)的表面硬度和厚度不在上述范围内的情况下，当Hv小于1000或厚度小于0.3μm时，磨损加速，当Hv大于3500或厚度大于2.0μm时，将发生剥离。
定义在DLC涂覆的滑动件(A)的滑动表面和滑动件(B)的滑动表面之间的滑动表面位置可以是在存在有机含氧化合物(C)或含有化合物(C)的低摩擦试剂组合物(D)的条件下部件(A)和部件(B)的滑动表面相互接触处的滑动表面位置。例如滑动表面位置形成在4冲程或2冲程型内燃机的滑动零件或部件中，例如阀驱动系统、活塞、活塞环、活塞裙、汽缸衬筒、连杆、曲轴、轴承、轴承金属、齿轮、链、带、油泵等中的零件，也可以是驱动传送系统(如齿轮)中的零件、硬盘驱动中的滑动零件、以及要经受严酷的摩擦条件从而需要低摩擦的其它各种滑动零件。在这些滑动表面位置中，仅仅通过在至少一个滑动件上涂覆DLC涂层和应用有机含氧化合物，就可以达到与传统技术相比更高的润滑性和极其优异的低摩擦性能。
例如在内燃机的阀驱动系统中，一个优选实施方案是由升降杆的顶部表面形成的滑动表面位置或通过在铁(钢)基材料上形成DLC涂层而形成的圆盘状垫片以及由低合金冷铸铁、渗碳钢、精炼碳钢或由其任意组合构成的材料形成的凸轮袍。
应当理解的是，用于低摩擦滑动机构的润滑油的基础油、有机含氧化合物及其它组分(添加剂)与第一种实施方案中用于手动传动装置的润滑油中使用的组分相同。换句话说，对第一种实施方案中润滑油的相关说明通用或选择性适用于第三种实施方案中的润滑油。
虽然上述有机含氧化合物(C)单独(即100％)用在由DLC涂覆的滑动件(A)和滑动件(B)构成的滑动表面位置中时即可具有极其优异的低摩擦性能，但是通过在这些滑动表面位置处提供用如下方法形成的低摩擦试剂组合物(D)也可以达到润滑性向有机含氧化合物(C)中加入各种润滑剂或者将有机含氧化合物(C)加入各种介质中。
可以用如下方法得到这种低摩擦试剂组合物(D)向各种介质中按任意比例加入有机含氧化合物(C)，各种介质如矿物油、合成油、天然油脂、稀释油、润滑脂、蜡、具有3-40个碳原子的烃、烃溶剂、非烃有机溶剂、水或其混合物，特别是在滑动条件下或常温下是液态、脂态或蜡态的介质。对有机含氧化合物(C)在这些介质的含量没有特别限制，但是其下限值通常是0.001％，优选0.05％，更优选0.1％，其含量可以超过3.0％。另外如上所述，其上限值可以是100％，但是优选50％，更优选20％，进一步优选10％，特别优选5％，其加入量即使很少如0.1-2％也能够达到优异的低摩擦性能。
作为低摩擦试剂组合物(D)所含有的介质，特别优选使用润滑油基础油(润滑油的基础油)，对这类润滑油基础油没有特别限制，可以使用任何常用的用于润滑剂组合物的矿物油型或合成型基础油。
矿物油型润滑油基础油的例子包括用如下方法制备的产品用常压或减压蒸馏原油得到润滑剂馏分，然后对润滑剂馏分进行至少一种如下处理方法溶剂脱沥青、溶剂提取、加氢分解、溶剂脱蜡、加氢提纯和蜡异构化，特别是经过加氢分解、加氢提纯或蜡异构化的基础油。在这些产品中，优选通过加氢提纯或加氢分解得到的矿物油或通过将费托法得到的GTL(气至液)蜡或在润滑油脱蜡步骤中得到的富含正链烷烃的蜡异构化得到的异链烷烃矿物油。
合成型润滑油基础油的例子包括在前面解释组分(C)中所述烷基萘、烷基苯、聚丁烯及其氢化产品；聚α-烯烃，如1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物或其氢化产品；100℃的运动粘度为1-100mm2/s的酯；及其混合物。除这些酯外，合成型润滑油基础油的优选例子包括聚α-烯烃，如1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物及其氢化产品。另外对于酯，特别优选多元醇酯。
除了单独或作为混合物使用矿物油型润滑油基础油或合成型润滑油基础油外，还可以使用两种或多种矿物油型基础油或合成型基础油的混合物。同样在这些混合物中，对两种或多种基础油的混合比没有特别限制，可以任意选择。
对润滑油基础油中的芳烃总含量也没有特别限制，但优选是15％或更低，更优选10％或更低，进一步更优选8％。当润滑油基础油中的芳烃总含量大于15％时，将导致氧化稳定性变差，因此是不可取的。即使润滑油基础油中的芳烃总含量为2％或更低，甚至是0％时，也能够得到具有高的降低摩擦作用的组合物，例如在酯润滑油基础油如高度氢化分解的矿物油、蜡异构化矿物油、聚α-烯烃或氢化产物、1-癸烯低聚物的氢化产物、多元醇酯或其混合物中。在有机含氧化合物(C)(不包括用作润滑油基础油的酯)含量大于2％的情况下，因为储存稳定性可能受到破坏，所以如果需要，可以通过混合溶剂提纯矿物油或烷基苯，或者使用酯用作润滑油基础油来调节润滑油基础油中的芳烃总含量(例如2％或更高)。“芳烃总含量”表示根据ASTM D2549测定的芳烃馏分含量，这些芳烃馏分通常含有烷基苯、烷基萘、蒽、菲、其烷基化产品、其中四个或多个苯环稠合的化合物和含有杂环芳香结构的化合物如嘧啶、喹啉、苯酚和萘酚。
同样对润滑油基础油的运动粘度没有特别限制，但是在用作内燃机的润滑剂组合物的情况下，100℃下的运动粘度优选是2mm2/s或更高，更优选3mm2/s或更高，而其上限优选是20mm2/s或更低，更优选10mm2/s或更低，特别优选8mm2/s或更低。当润滑油基础油在100℃下的运动粘度是2mm2/s或更高时，可以得到能够充分形成油膜的组合物，基础油在高温条件下也具有优异的润滑性能和较小的蒸发损失。而另一方面，当100℃下的运动粘度是20mm2/s或更低时，能够降低流体阻力，从而能够得到在润滑位置处具有较小摩擦阻力的组合物。
另外，对润滑油基础油的粘度指数没有特别限制，但是优选是80或更高，并且在用作内燃机的润滑剂组合物的情况下，优选是100或更高，更优选120或更高，可以在140-250范围内。高粘度指数的润滑油基础油能够得到不仅低温粘度性能优异而且降低摩擦的性能优异的组合物。
为了改善所需性能，低摩擦试剂组合物(D)还可以包括单独或多种组合使用的无灰分散剂、耐磨剂或极压剂、金属基清洁剂、抗氧化剂、粘度指数改进剂、无灰摩擦调节剂、防锈剂、非离子表面活性剂、破乳剂、金属钝化剂或消泡剂。
作为无灰分散剂，可以使用各种已知的无灰分散剂。例如可以有利地使用聚丁烯基琥珀酰亚胺或其衍生物。
下面将详细解释本发明的降低摩擦的方法。
在机构中降低摩擦的方法，该机构包括第一滑动件(A)，其包括具有滑动表面的基底材料和涂覆在基底材料的滑动表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件(B)，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。在本发明中，降低摩擦的方法包括在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间的位置处供应有机含氧化合物(C)和低摩擦试剂组合物(D)中的至少一种。有机含氧化合物在分子中含有氧。低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
换句话说，这种降低摩擦的方法是对由涂覆有金刚石类碳的DLC涂覆的滑动件(A)和用金属材料、非金属材料或在其表面上形成膜而得到的涂覆材料或其任意组合的滑动件(B)构成的滑动表面位置进行润滑。降低摩擦的方法的特征是提供给滑动表面以分子中含有氧的有机含氧化合物(C)或含有机含氧化合物(C)的低摩擦试剂组合物(D)。通过该方法，可以极大地改善各种滑动表面的低摩擦性能。
试验3下面参考实施例和对比例更清楚地描述本发明，但本发明不限于这些实施例。
制备用于盘上销钉(单体)摩擦试验的滑动件(销钉和圆盘)样品。用其基本部件示于图6的试验仪进行盘上销钉摩擦试验，其中每个试验使用三个销钉和一个圆盘。
<销钉的基底材料>
通过磨削将热处理的SUJ2材料(根据JIS G 4805)制成一定的销钉形状，然后通过用研磨带抛光将销钉形状的材料修整成各种表面粗糙度(Ra为0.2μm或更小)。从而生产出销钉的基底材料。
<圆盘的基底材料>
将热处理的SUJ2材料或AC2A材料的圆盘状材料进行一定的时效硬化处理，然后通过抛光将与销钉接触的滑动表面修整为各种表面粗糙度。从而生产出圆盘的基底材料。
<表面处理>
用石墨作为靶体，用PVD法或CVD法在如此修整的销钉基底材料或圆盘基底材料的表面上涂覆各种厚度的如下涂层材料(a)、(b)和(c)，从而在基底材料的表面上形成涂层。通过用研磨带抛光将涂层表面修整成各种表面粗糙度(Ra为0.1μm或更小)(a)a-C(用PVD法)(b)DLC(a-CH)(用CVD法)
(C)CrN从而制备出用于盘上销钉摩擦试验的销钉和圆盘样品。
测量销钉和圆盘，得到如表3所示的涂层厚度(表示为“膜厚度”)、表面硬度(Hv)和表面粗糙度(Ra)。
滑动件规格和测量结果示于表3中。在表3中，“Ex.”表示实施例；“Comp.Ex.”表示对比例；“Ref.Ex.”表示参考例。
表3
<样品油(1)>
用氢化1-癸烯低聚物(100℃下的运动粘度3.9mm2/s，粘度指数124，芳烃总含量0.0％)作为润滑油基础油制备样品油(1)，具体通过向基础油中混入1.0％的作为有机含氧化合物的油醇和13.0％的其它添加剂[无灰分散剂聚丁烯基琥珀酰亚胺(氮含量1.2％)，5.0％；金属基清洁剂磺酸钙(总碱值300mg KOH/g，钙含量12.0％)，0.5％，酚钙(总碱值255mg KOH/g，钙含量9.2％)，0.9％；及粘度指数提高剂、抗氧化剂、极压剂、防锈剂、破乳剂、非离子表面活性剂、金属钝化剂、消泡剂等]。
<样品油(2)>
用与样品油(1)同样的方法制备样品油(2)，只是不混入13.0％的其它添加剂。
<样品油(3)>
用与样品油(1)同样的方法制备样品油(3)，只是用油酸作为有机含氧化合物。
<样品油(4)>
用与样品油(1)同样的方法制备样品油(4)，只是用0.5％的油醇和0.5％的油酸一起作为有机含氧化合物。
<样品油(5)>
用与样品油(1)同样的方法制备样品油(5)，只是用氢化矿物油(100℃下的运动粘度5.0mm2/s，粘度指数120，芳烃总含量5.5％)作为润滑油基础油，用1.0％的油酰胺作为有机含氧化合物。
<样品油(6)>
使用商购的机油，其在100℃下的运动粘度是10.2mm2/s。
<样品油(7)>
用与样品油(5)同样的方法制备样品油(7)，只是加入1.0％的二硫代氨基甲酸钼代替油酰胺。
<样品油(8)>
单独使用(100％)甘油(无水甘油1，2，3-丙三醇，Sigma-AldrichJapan Co.生产的“Fluka 49767”)。
<样品油(9)>
单独使用(100％)三羟甲基丙烷和异C8(碳原子数为8)、正C8、C10和C11脂肪酸的脂肪酸混合物的三酯(Kao Corporation生产的“KAOLUBE KSL-268”)。
这些低摩擦试剂组合物的组成及性能示于表4。
表4

1)PAO(聚α-烯烃)100℃下的运动粘度3.9mm2/S，粘度指数124，芳烃含量0.0质量％；2)氢化分解基础油100℃下的运动粘度5.0mm2/s，粘度指数120，芳烃含量5.5质量％；3)油醇；4)油酸；5)油酰胺；6)硫化氨基甲酸钼(Mo含量9.9质量％)7)其它可能的添加剂包括无灰分散剂、粘度指数改进剂、抗氧化剂、极压剂、防锈剂、破乳剂、非离子表面活性剂、金属钝化剂和消泡剂；8)商购SG级别油；9)甘油(Fluka 49767无水甘油1，2，3-丙三醇)；10)三羟甲基丙烷(三羟甲基丙烷、异C8、正C8、C10和C11酯)。
实施例3-1至3-11将表3所示的滑动件组合并应用表4所示的低摩擦试剂组合物(样品油(1)-(5)、(8)、(9))制备用于每个实施例的低摩擦滑动机构。然后如下所述对每个低摩擦滑动机构进行盘上销钉摩擦试验，测定摩擦系数将销钉和圆盘按照图6放置，其中三个销钉(表示为“啮合销钉(刚性)”)以50Kgf的负荷压在圆盘(表示为“测试件”)上，使最大赫兹接触压力为80MPa。每个销钉的直径是5mm，长度为5mm。将图6所示的销钉和圆盘浸泡在油温为80℃的油浴中的样品油中。圆盘以30rpm的转速旋转60分钟。结果也示于表3中。
对比例3-1至3-4和前面的实施例一样，将表3所示的滑动件组合并应用表4所示的低摩擦试剂组合物(样品油(1)、(2)、(6)、(7))制备用于每个对比例的低摩擦滑动机构。然后用与实施例3-1至3-11同样的方法对每个低摩擦滑动机构进行盘上销钉摩擦试验，测定摩擦系数。结果也示于表3中。
从表3可以看出实施例3-1至3-11中得到的基底材料和样品油的所有组合都能够得到优异的摩擦系数。与在普通汽油发动机中使用基底材料和样品油(6)的对比例3-1相比，这些实施例能够将摩擦降低约50-70％。
同样，实施例3-6至3-8的结果显示低摩擦试剂组合物中的羟基显示出优异的降低摩擦的作用。
同样，实施例3-10和3-11的结果显示当低摩擦试剂组合物中的化合物的氧含量越高，其降低摩擦的效果越好。
实施例3-1至3-11中得到的测试件在试验后还具有令人满意的表面状况，同时还显示出优异的耐磨性和稳定的低摩擦性能。
在参考例3-1中，测试件的基底材料与低摩擦试剂组合物的组合是经过氮化铬处理的钢材料与被认为是对于钢材料之间的滑动表面最有效的低摩擦试剂组合物的有机钼的组合。结果，摩擦系数低至约0.06。根据各个领域研究的机理，这种低摩擦是通过滑动表面上的二硫化钼膜达到的。所达到的这种低摩擦是本发明的指标，应当理解的是，在上述实施例中都达到了这种优异的低摩擦性能。
另外，在对比例3-1中，测试件的基底材料与低摩擦试剂组合物的组合是普通轴承钢与机油的组合。结果，摩擦系数大于0.1，从而导致差的摩擦性能。可以认为这是由于本发明所建议的具有低摩擦行为的机构没有令人满意地实现其功能。
另一方面，对比例3-2是经过类金刚石碳处理的钢材料与混合在样品油中的有机钼化合物的组合，其摩擦系数高至约0.1，没有显示出可以与实施例3-2相比的效果。可以认为这是因为降低摩擦的机理不同于现有钢材料之间的滑动表面中的机理。
另外，对比例3-3和3-4是用在对比例3-2中的基底材料经过氮化铬处理得到的钢材料与实施例中使用的样品油即用于经过类金刚石碳处理的钢材料时能够提供低摩擦性的样品油的组合。结果，摩擦系数大于0.1。可以认为这是由于该组合不同于本发明的金属材料与样品油的组合，因此不能实现低摩擦性。
另外，在参考例3-1中，测试件的基底材料与低摩擦试剂组合物的组合是经过氮化铬处理的钢材料与作为低摩擦试剂组合物的样品油(7)的组合，样品油(7)中含有对于现有钢材料之间的滑动表面最有效的有机钼。结果，摩擦系数低至约0.05。根据传统的研究机理，可以认为这种低摩擦是由滑动表面上的二硫化钼膜达到的。
虽然已经用实施例和对比例描述了该实施方案，但是应当理解的是，本发明不限于此，在本发明的精神和范围内，可以进行多种改进。例如本发明的原理可以用于工业机器中使用的齿轮滑动件等。
如上所述，该实施方案使用了其中的至少一个是由DLC涂覆材料形成的滑动件和特定化合物的组合，在各种应用的滑动表面中都显示出极其优异的低摩擦性能，该实施方案提供的低摩擦滑动机构、低摩擦试剂组合物和降低摩擦的方法与钢材料和有机钼化合物的传统组合相比能够达到更优异的低摩擦性能。
本申请中引入如下日本专利申请的全部内容作为参考2003年8月6日申请的No.2003-206197；2003年8月21日申请的No.2003-208264和2003年8月6日申请的No.2003-206199。
尽管已经参考本发明的某些实施方案和实施例描述了本发明，但本发明不局限于上述实施方案和实施例。对于本领域普通技术人员来说，在上述教导下可以对上述实施方案和实施例进行改动和变化。本发明的保护范围由所附权利要求书定义。
权利要求
1.一种低摩擦滑动机构，其包括第一滑动件，其包括具有表面的基底材料和涂覆在基底材料表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料；在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间存在有机含氧化合物和低摩擦试剂组合物中的至少一种，有机含氧化合物在分子中含有氧，低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
2.权利要求1的低摩擦滑动机构，其中第一滑动件的硬碳薄膜是由DLC形成的。
3.权利要求2的低摩擦滑动机构，其中DLC是用a-C表示的类金刚石碳，其中基本上不含氢。
4.权利要求2的低摩擦滑动机构，其中第二滑动件的金属材料是选自铁基材料、铝合金和镁合金的至少一种，其中薄膜是由选自DLC、TiN和CrN的至少一种形成的。
5.权利要求4的低摩擦滑动机构，其中第二滑动件的DLC是用a-C表示的类金刚石碳，其中基本上不含氢。
6.权利要求1的低摩擦滑动机构，其中有机含氧化合物是选自醇、羧酸、酯、醚、酮、醛、碳酸酯和所述醇、羧酸、酯、醚、酮、醛、碳酸酯的至少一种衍生物的至少一种。
7.权利要求1的低摩擦滑动机构，其中低摩擦试剂组合物包括用在低摩擦滑动机构中时是液态、脂态或蜡态的介质，有机含氧化合物含在所述介质中。
8.权利要求7的低摩擦滑动机构，其中所述介质是润滑剂。
9.一种用在低摩擦滑动机构中的低摩擦试剂组合物，其中低摩擦滑动机构包括第一滑动件，其包括具有表面的基底材料和涂覆在基底材料表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料；所述低摩擦试剂组合物存在于第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间；并且所述低摩擦试剂组合物包括在分子中含有氧的有机含氧化合物。
10.一种在机构中降低摩擦的方法，该机构包括第一滑动件，其包括具有表面的基底材料和涂覆在基底材料表面上形成涂层的硬碳薄膜；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面，第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料，所述降低摩擦的方法包括在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间的位置处供应有机含氧化合物和低摩擦试剂组合物中的至少一种，有机含氧化合物在分子中含有氧，低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
11.权利要求1的低摩擦滑动机构，其中低摩擦滑动机构形成手动传动装置的一部分，硬碳薄膜含有不超过20原子％的氢，低摩擦试剂组合物是润滑油。
12.权利要求11的低摩擦滑动机构，其中硬碳薄膜含有不超过10原子％的氢。
13.权利要求11的低摩擦滑动机构，其中硬碳薄膜含有不超过0.5原子％的氢。
14.权利要求11的低摩擦滑动机构，其中在涂覆硬碳薄膜之前基底材料的滑动表面的表面粗糙度(Ra)不大于0.1μm。
15.权利要求11的低摩擦滑动机构，其中润滑油含有脂族胺化合物。
16.权利要求15的低摩擦滑动机构，其中有机含氧化合物是选自醇、羧酸、酯、醚、酮、醛、碳酸酯和所述醇、羧酸、酯、醚、酮、醛、碳酸酯的至少一种衍生物的至少一种，以润滑油总质量计，有机含氧化合物的含量是0.05-3.0％。
17.权利要求15的低摩擦滑动机构，其中脂族胺化合物具有碳原子数为6-30的烃链，其含量以润滑油总质量计为0.05-3.0％。
18.权利要求15的低摩擦滑动机构，其中润滑油包括基础油，所述基础油是矿物油和合成油中的至少一种。
19.权利要求1的低摩擦滑动机构，其中低摩擦滑动机构形成最终减速齿轮装置的一部分，硬碳薄膜含有不超过20原子％的氢，低摩擦试剂组合物是润滑油。
20.权利要求19的低摩擦滑动机构，其中硬碳薄膜含有不超过10原子％的氢。
21.权利要求19的低摩擦滑动机构，其中硬碳薄膜含有不超过0.5原子％的氢。
22.权利要求19的低摩擦滑动机构，其中在涂覆硬碳薄膜之前基底材料的滑动表面的表面粗糙度(Ra)不大于0.1μm。
23.权利要求19的低摩擦滑动机构，其中润滑油含有有机含氧化合物和脂族胺化合物中的至少一种。
24.权利要求23的低摩擦滑动机构，其中有机含氧化合物是选自醇、羧酸、酯、醚、酮、醛、碳酸酯和所述醇、羧酸、酯、醚、酮、醛、碳酸酯的至少一种衍生物的至少一种，以润滑油总质量计，有机含氧化合物的含量是0.05-3.0％。
25.权利要求23的低摩擦滑动机构，其中脂族胺化合物具有碳原子数为6-30的烃链，其含量以润滑油总质量计为0.05-3.0％。
26.权利要求23的低摩擦滑动机构，其中润滑油包括基础油，所述基础油是矿物油和合成油中的至少一种。
27.一种手动传动装置，其包括具有滑动表面的第一滑动件；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面；和涂覆在第一和第二滑动件的至少一个滑动表面上的硬碳薄膜，所述硬碳薄膜含有不超过20原子％的氢，其中第一和第二滑动件的滑动表面在润滑油的存在下相互之间滑动接触，所述润滑油含有有机含氧化合物和脂族胺化合物中的至少一种。
28.一种最终减速齿轮装置，其包括具有滑动表面的第一滑动件；第二滑动件，其具有与第一滑动件的滑动表面滑动接触的滑动表面；和涂覆在第一和第二滑动件的至少一个滑动表面上的硬碳薄膜，所述硬碳薄膜含有不超过20原子％的氢，其中第一和第二滑动件的滑动表面在润滑油的存在下相互之间滑动接触，所述润滑油含有有机含氧化合物和脂族胺化合物中的至少一种。
全文摘要
一种低摩擦滑动机构，包括第一和第二滑动件。第一滑动件的滑动表面涂有硬碳薄膜作为涂层。第二滑动件的滑动表面与第一滑动件的滑动表面滑动接触。且第二滑动件由选自如下的至少一种材料制成金属材料、非金属材料和包括所述金属和非金属材料之一及涂覆在所述金属和非金属材料之一表面上的薄膜的材料。另外，在第一滑动件的滑动表面和第二滑动件的滑动表面之间存在有机含氧化合物和低摩擦试剂组合物中的至少一种。有机含氧化合物在分子中含有氧。低摩擦试剂组合物含有所述有机含氧化合物。
文档编号F16C33/02GK1730962SQ200410056308
公开日2006年2月8日 申请日期2004年8月6日 优先权日2004年8月6日
发明者上野贵文, 石川贵朗, 浜田孝浩, 加纳真, 让·米歇尔·马丁, 竹岛茂树, 小西正三郎, 马渕丰, 中村清隆 申请人:日产自动车株式会社, 新日本石油株式会社, 让·米歇尔·马丁