一种长寿命新能源汽车减速箱专用油及其制备方法与流程

本发明属于润滑油，更具体地说，涉及一种长寿命新能源汽车减速箱专用油及其制备方法。

背景技术：

1、化石燃料提供了世界能源需求的80％，大部分化石燃料使用会对环境产生污染并且都是不可再生资源。发展新能源汽车是实现双碳目标的重要途径。

2、新能源汽车的电动车的驱动力由传统的内燃机变为电机，内燃机将不再被使用，但变速箱(减速箱)仍然普遍存在。与传统手动变速箱相比，电驱动减速器结构简单，档位数量减少，在结构上不需要换挡机构，不需要同步器机构，没有档位切换等产生动力终断的消耗，因此效率更高。纯电动车传动系统按照电机冷却方式的不同，主要包括水冷电机+单级减速箱，油冷电机+单级减速箱以及油冷电机+多级减速箱。目前在新能源汽车减速箱用油上，针对单级减速箱结构多采用传统75w黏度级别gl-4、gl-5油品，此类油品为齿轮油，氧化特性、承载能力、剪切安定性较好，但使用一段时间就会出现油泥较多的情况，需要经常换油，使用寿命短。而针对多级减速箱结构，油品既要兼顾油冷电机的铜腐、电化学性能，又要满足高负载、高转速下的齿轮保护及同步器摩擦性能。

3、与燃油汽车相比，目前国内电动车用油市场复杂，新能源汽车减速箱所用油种类繁杂，很多油品在使用一段时间或行驶4万公里左右就会出现油泥、冷却效果差、噪声大等问题，需要频繁换油，否则就会加快机械部件磨损，影响行驶。因此，有必要设计一款电动汽车减速箱专用润滑油以满足电动汽车减速箱的使用需求。

4、经检索，中国专利授权公告号为cn114317068b中均公开了一种用于汽车发动机的润滑油及其制备方法和应用，该润滑油按重量份数计，包括以下原料制备而成：基础油80～85份、复合纳米颗粒0.5～2份、第一抗磨剂1～5份、第二抗磨剂1～20份、极压剂0.5～3份、黏度指数改进剂6～10份、降凝剂0.2～0.4份、抗氧化剂0.5～1份和抗泡剂0.1～1份；极压剂包括2,5—二巯基噻二唑锌盐和环烷酸氧钒；复合纳米颗粒由4—乙氧基苯基乙酸、纳米铜、纳米氧化铜和纳米硫化铜制备而成。该润滑油通过配方调整可以满足发动机在短时间低温状态下间断运行的润滑需求，不仅能够适配燃油车使用，也能适配部分新能源汽车使用，但其适用车面较窄，且其使用寿命仍有待进一步提高，难以满足长里程的使用需求。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、本发明的目的在于克服新能源汽车减速箱用油寿命短，综合性能不佳的问题，提供了一种长寿命新能源汽车减速箱专用油及其制备方法。采用本发明的技术方案制备所得的润滑油专用于新能源汽车减速箱使用，综合性能优异，并且延长了油品的使用周期，实现了20万公里以内不换油的目标。

3、2.技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、本发明的目的之一在于，提供了一种长寿命新能源汽车减速箱专用油，专门针对新能源汽车进行研究设计的，由于目前国内很少有专门针对新能源汽车减速箱做出润滑油产品，相应的技术方案也很少见到。本发明的润滑油，其包括以下质量百分比的组分：金属减活剂1.5％-4％，抗氧剂3％-5％，极压抗磨剂3％-5％，清净分散剂4％-7％，降凝剂0.3％-1％，消泡剂0.1％-0.3％，余量为基础油。通过对润滑油的组分种类及其配比进行优化设计，能够有效根据新能源汽车减速箱的特性提供适宜的方案，延长减速箱油的使用周期。

6、本发明通过对基础油、添加剂等原料的选择，同时研究组分之间的配伍性以及产生的协同效应，在延长所得润滑油产品的使用周期，满足20万公里换油目标的基础上，还能够提升所得润滑油的低温启动新，推动新能源汽车在北方寒冷地区的广泛使用。同时，本发明的润滑油还具有优异的综合性能，从而有效满足了新能源汽车减速箱的使用需求。

7、首先，对于新能源汽车减速箱润滑油来说，需要解决润滑油的润滑和冷却问题。由于传统技术润滑和冷却无法兼容，目前大部分电动车采用两套独立的系统，不利于电动车的集成、控制、一体化、轻便化、智能化，制约了电动车整体降本和整体效率的提升，对电动车的快速发展极为不利。而将减速箱、差速器润滑液和电机、电子器件冷却液合二为一共用一个整体系统，可以实现电动车的一体紧凑设计，达到安全、节能降耗、长寿命的目的，为此，需要一种特定的润滑油可以同时满足润滑和冷却的需求。

8、油品的润滑性是指油品能在齿轮等机械部件上产生保护油膜，粘度大的油品润滑性较好，但粘度大的油品较稠，其冷却性能差。因此油品的粘度要偏低，同时具备一定的润滑性，高温下粘度衰减要小。为此，作为本发明的进一步改进，本发明中基础油的选择，对最终所得润滑油是否能兼顾润滑和冷却性能有着直接关系，申请人通过大量实验研究发现，选择高含氧的合成烃类基础油作为调和油的主要组分，进一步优选为聚α烯烃pao4。采用此种类基础油具有高粘度指数、低挥发性的特点，同时具有出色的低温性能和优异的氧化安定性，能够保证新能源汽车减速箱专用油的基本性能。

9、更进一步的，本发明的调和基础油中还创造性地加入了合成酯类基础油和150n，控制聚α烯烃pao4、合成酯型基础油与150n按照质量比为4:(1～2):(1～2)进行复配调和使用，一方面，不仅有效提高了复配后基础油的溶解性能，且对于其余添加剂有更强的包容性，从而显著提升配方体系的稳定性，在汽车实际使用过程中能够减少油泥的产生，延长了润滑油产品的使用寿命，实现了20万公里不换油的目标。另一方面，本发明中特定种类基础油复配后作为调和基础油使用，其击穿电压相比单一基础油的击穿电压要高，能够达到68kv以上，具有较好的绝缘性。

10、作为本发明的进一步改进，所述的合成酯类基础油选择标准为：40℃运动粘度在18-22mm2/s之间，100℃运动粘度在4-5.5mm2/s之间，倾点不高于-51℃。通过采用此种合成酯类基础油可以有效满足本发明的配方要求，协同另外两种基础油发挥作用，延长油品使用寿命。

11、作为本发明的进一步改进，在金属减活剂的选择上，本发明通过采用二烷基二硫代氨基甲酸钼，加强油品的抗腐蚀性能，对于铜片、钢片等金属不产生腐蚀。传统的金属减活剂中，苯三唑型金属减活剂难溶于润滑油中。而本发明中使用的二烷基二硫代氨基甲酸钼制成的润滑油，其在使用过程中可以通过在金属表面形成钝化层来达到减活效果，并且油品在高温下具有很强的稳定性，能够长期持续的起到对金属的保护作用。同时，一方面，该特定种类的金属减活剂还能与抗氧剂产生协同作用，起到增强抗氧效果；另一方面，能够使所得油品击穿电压进一步提高，加入本发明的金属减活剂与基础油进行复配以后，检测所得油品的击穿电压数据比未加入时进一步提高，可以达到75kv，进一步提升了新能源汽车减速箱专用油的绝缘性。

12、作为本发明的进一步改进，抗氧剂方面选择n-苯基邻氨基苯甲酸、二异辛基二硫代磷酸辛、二烷基二硫代磷酸锌按照质量比2:(2～3):(1～2)复配而成。这三种添加剂一般在齿轮油中会作为抗磨剂使用，在本发明中则主要起到抗氧化的作用。三者之间相互配合，n-苯基邻氨基苯甲酸通过捕捉油品使用中产生的自由基作为主抗氧剂使用。另外两种物质作为助抗氧剂，起到将过氧化物分解的作用，配合金属减活剂进行多路径抑制油品氧化，从而延长油品的使用周期，使所得油品具有长寿命，最终实现20万公里不换油的目标。

13、作为本发明的进一步改进，清净分散剂选择双烯基丁二酰亚胺或聚异丁烯双丁二酰亚胺。加入清净分散剂后，能够防止油泥、磨屑等物质粘结在机械部件上从而影响减速箱油的润滑抗磨性能。同时，申请人在实验中意外发现，向本发明的润滑油组分中加入此特定种类的清净分散剂，其能够与抗氧剂产生协同作用，延缓油品的老化速率，进一步减少了油泥的产生。申请人推测，可能是此配方下的油品在使用过程中，成分相互作用生成了烷基钼氨络合物，增强了油品的清净分散效果，同时也进一步改善了油品的抗氧化性能。

14、作为本发明的进一步改进，改善新能源汽车减速箱专用润滑油的极压抗磨性，尤其是保证其在长期使用后仍然保证良好的极压抗磨性，在进行设计时，起初申请人通过增加二异辛基二硫代磷酸辛、二烷基二硫代磷酸锌的量来解决油品的极压抗磨性，除此以外还向组分中添加了磷酸二丁酯、磷酸三丁酯等物质，结果发现油品经过一段时间的氧化等操作以后，极压抗磨性难以到达预期。同时，配方中如果选择含硫的添加剂，则对电机线圈中铜材料产生腐蚀，出现了极压与腐蚀之间的矛盾，极压添加剂含量的增多会加速油品对金属部件的腐蚀。

15、此外，申请人还发现常规的极压抗磨剂添加在本发明的成分体系中，抗磨和绝缘之间也存在矛盾，齿轮和轴承的抗磨通过在润滑体系中引入抗磨剂加以实现，通过其特有的极性，在摩擦副表面形成物理和化学吸附膜，从而起到抗磨作用。但抗磨剂极性会对润滑冷却液的绝缘性能产生不利影响，甚至会引起绝缘失效，发生安全问题。为此，申请人继续进行研究，最终采用非常规的极压抗磨剂，具体的，本发明的极压抗磨剂采用n,p掺杂的碳量子点溶液与纳米碳酸钙或纳米二氧化锆按照摩尔质量比为2：(1～2)复合而成。

16、其中，所述n,p掺杂的碳量子点溶液的原料包括柠檬酸钠和氨基三亚甲基膦酸，其制备过程如下：

17、步骤1：柠檬酸钠和氨基三亚甲基膦酸按照质量比(2～3):1加入水中搅拌均匀，按照水热合成法190～210℃反应4～6h，最终得到淡黄色液体；

18、步骤2：将上述淡黄色液体超声0.8～1.2h，使用0.2～0.24μm的滤膜过滤，得到过滤后的液体；

19、步骤3：将过滤后的液体与二乙二醇甲醚按照质量比1：(2～3)混合，超声0.8～1.2h，最终使用蒸馏法110～130℃进行脱水处理，最终得到待使用的n,p掺杂的碳量子点溶液。

20、添加了本发明的极压抗磨剂的润滑油，其在使用时，兼具优异的抗腐蚀性和绝缘性，且其长期使用后，仍然保持良好的极压抗磨性。

21、作为本发明的进一步改进，降凝剂选择聚甲基丙烯酸酯602hb。考虑到新能源汽车减速箱专用油的低温流动性，即在北方地区-30℃的情况下依然具有良好的流动性，选择了粘度低，低温性好的基础油，实际上油品的倾点能够达到-57℃。考虑到随着行驶里程的增加，油品的各方面性能不可避免地会有所衰减，行驶中产生的杂质废物会影响油品的低温流动性，因此加入降凝剂进行提前储备，保证新能源汽车减速箱油的超长寿命。经测试，本发明的润滑油，随着汽车行驶了20万公里以后，40℃运动粘度增长至28mm2/s，增长较少，油泥含量较少，酸值增加量为3.41mgkoh/g，汽车仍然能够正常行驶。

22、本发明的目的之二在于，提供了上述新能源汽车减速箱专用油的制备方法，具体包括以下步骤：

23、步骤1：制备n,p掺杂的碳量子点溶液，将其与纳米碳酸钙或纳米二氧化锆按照摩尔质量比为1:2的比例进行复配，制成极压抗磨剂待用；

24、步骤2：调和基础油；将pao4、合成酯型基础油与150n按照质量比为4:(1～2):(1～2)的比例混合均匀；

25、步骤3：升温至35～45℃后，向步骤2中所得调和基础油中加入金属减活剂、抗氧剂、清净分散剂、降凝剂、消泡剂，维持上述温度搅拌均匀，搅拌时长为0.8～1.2h；

26、步骤4：向步骤3中所得混合物中加入步骤1中制备得到的极压抗磨剂，于50～70℃下搅拌1.5～2.5h后，采用超声处理0.8～1.2h，即得到新能源汽车减速箱专用油。

27、综上所述，本发明通过对基础油和添加剂的选择和配伍性进行研究，并辅以合适的制备工艺参数，制备得到的新能源汽车减速箱专用油，不仅具有较长的使用周期，可以做到20万公里以内不换油的目标，而且其拥有良好的低温启动性，保证车辆在冬季气温达到-25℃，甚至-30℃下能够顺利启动，从而帮助新能源汽车能在北方寒冷地区被广泛使用。

28、此外，本发明的润滑油配方还解决了油品的润滑与冷却问题，极压抗磨与防腐蚀性和绝缘性能的矛盾问题。最终根据新能源洗车的减速箱构造，设计出合适新能源汽车的减速箱油。

29、3.有益效果

30、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

31、(1)本发明针对新能源汽车的减速箱及未来减速箱的发展趋势，根据其特性，长远的设计了一款长寿命新能源汽车减速箱专用油。采用本发明的技术方案能在里程达到20万公里时再考虑换油，而现有技术大多为行驶至4万、6万或10万公里时就需要换油，本发明的润滑油极大的提升了新能源汽车减速箱油的寿命。

32、(2)本发明的新能源汽车减速箱专用油，能够保证汽车在北方地区-30℃的情况下顺利启动，即具有良好的低温流动性和低温启动性。

33、(3)本发明的新能源汽车减速箱专用油，具有优异的综合性能，主要在于：

34、①出色的散热性能。保证油品的100℃粘度不要太高，保持油品高温下的流动性，加速散热，通过实验测得的导热系数较高可以达到0.19w/m/k。

35、②优异的电气特性。即油品的击穿电压越高，绝缘性越好，安全性能能有效提升。本发明通过选择击穿电压高的调和基础油，并通过金属减活剂和抗氧剂的协同效应进一步提高击穿电压。

36、③良好的油品兼容特性。选择二烷基二硫代氨基甲酸钼进行金属表面的钝化，保证油品的化学稳定性，避免线束的腐蚀，保证油品与电机绕组绝缘漆、绝缘纸、密封件、套管等非金属材料的兼容特性。

37、④优异的抗氧化性能。本发明选择多种抗氧剂复配，多途径解决氧化问题，同时与金属减活剂协同作用增强抗氧化性，防止高温氧化，减少油泥漆膜的生成，减少油品氧化后电气性能的变化。

38、⑤优异的抗磨承载性能。本发明并未选择常规极压抗磨剂，而是合成n,p掺杂的碳量子点溶液与其他纳米添加剂复合使用，解决极压性与腐蚀之间的矛盾，也解决了抗磨与电气性能之间的矛盾。

39、⑦良好的高温性能。首先，选择粘度指数较高的基础油，高温下依然能提供适宜的润滑油膜，保护啮合部件。再通过选择高温稳定性很好的抗氧剂保证油品的长期使用。

40、从其综合性能来看，本发明的所述新能源汽车减速箱专用油已经能与进口产品性能相当，可实现进口替代，但其制造成本低，相较于使用进口油，经济效益高。