油圧機器を想定した摺動環境下におけるZnDTP 由来のトライボフィルム形成と潤滑特性

摘要

建機等に用いられる油圧機器は作動圧力が現状でほぼ上限に達していることから，機器の高出力化には油圧ポンプや油圧モータの回転数の高速化の実現が不可欠である．高速化は摩擦発熱により作動油の粘度低下を生じ，境界潤滑（混合潤滑）下では固体接触部の荷重分担割合が増加し更なる発熱を招来し固体接触部の条件は悪化の一途をたどり焼付き等の表面損傷の危険性が増大する．例えば，土砂や砕石の積み下ろしを行うホイールローダが掘削·すくい込みのために土砂に衝突して急停止するとき，油圧モータ内では瞬間的に大きな油圧変動が生じ油圧モータ内のピストン/シリンダブロック間の摺動部に瞬間的に大きな荷重が作用し完全停止までの間に高荷重下で摺動が行われる．このため高速化に伴う摺動条件の過酷化は，摩擦表面に大きな損傷を生じさせる危険性を高める．焼付き耐荷重の上昇には材料の表面改質と作動油中の添加剤から形成される表面保護トライボフィルムの両者の作用により達成されるが，実用条件に近い環境下でのトライボフィルム形成や潤滑性に及ぼす因子の解明には至っていないのが現状である．本研究では一般的に広く用いられているトライボメータとZnDTP 系添加剤配合潤滑油を使用し，ZnDTP から形成されるトライボフィルムに及ぼす材料表面処理と，清浄剤·分散剤の影響を検討し，実用油の挙動との比較検討をトライボロジー会議で報告した[1]．報告内容の概要は以下の通りである．標準材料試験片（Std:SUJ2）を使用した摩擦試験後の表面分析（EPMA）の結果から，ZnDTP から形成されるリン系トライボフィルムの形成は分散剤添加により抑制されるが硫黄含有量には大きな変化は無いこと（結果的にS/P 比が増大）；清浄剤添加によりリン系トライボフィルムの形成が大きく阻害されること；完全調合実用油を用いた試験では分析結果は清浄剤添加油（基油+ZNDTP+清浄剤）と類似していたこと；摩擦表面の窒化処理（ガス軟窒化SCM）により全ての試料油でトライボフィルムの形成が大きく抑制されたこと；実用油と清浄剤添加油では摩擦係数は低く保たれるものの摩擦表面の平滑化と大きな摩耗を示す場合があること；などを報告した．今回の発表では清浄剤添加油および実用油での表面の平滑化や高摩耗に焦点を当て，主に清浄剤の影響について考察を行なうことを目的とする．