特許 6168495 潤滑油および潤滑システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6168495

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】潤滑油および潤滑システム

(51)【国際特許分類】

   C10M 137/04 20060101AFI20170713BHJP

   C10M 129/68 20060101ALI20170713BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20170713BHJP

   C10N 40/02 20060101ALN20170713BHJP

   C10N 40/04 20060101ALN20170713BHJP

   C10N 40/25 20060101ALN20170713BHJP

【ＦＩ】

   C10M137/04

   C10M129/68

   C10N30:06

   C10N40:02

   C10N40:04

   C10N40:25

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-183481(P2013-183481)

(22)【出願日】2013年9月4日

(65)【公開番号】特開2015-48474(P2015-48474A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年7月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183646

【氏名又は名称】出光興産株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304027349

【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】市橋 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】池田 利樹

(72)【発明者】

【氏名】戸高 義一

(72)【発明者】

【氏名】梅本 実

(72)【発明者】

【氏名】戸田 健一

【審査官】 牟田 博一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２９１４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４６７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３９３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０７０６１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１０５９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 戸田 健一 外5名，潤滑油中における表層ナノ結晶粒化SUJ2鋼の摩擦・摩耗特性，材料とプロセス(CD-ROM)，２０１３年 ９月 １日，Vol.26, No.2，PS-55

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｍ １０１／００〜１７７／００

Ｃ１０Ｎ １０／００〜 ８０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分の潤滑に適用される潤滑油であって、
極性を有する有機化合物を配合してなり、
前記ナノ結晶粒層が金属からなり
前記極性を有する有機化合物が、エステル類およびリン酸エステル類のうち少なくともいずれかであり、
前記有機化合物の配合量が潤滑油全量基準で０．０５質量％以上である
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項2】

請求項１に記載の潤滑油において、
当該潤滑油が非水系である
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の潤滑油において、
前記ナノ結晶粒層の厚みが１０ｎｍ以上である
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の潤滑油において、
前記表面にナノ結晶粒層を有する金属材料が熱誘起相変態をする材料である
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項5】

請求項４に記載の潤滑油において、
前記表面にナノ結晶粒層を有する金属材料が高炭素クロム鋼である
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の潤滑油において、
前記鉄系金属材料が純鉄、炭素鋼、鋳鉄、合金鋼、およびステンレス鋼のいずれかである
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の潤滑油において、
基油として鉱油あるいは合成油の少なくともいずれかを配合してなる
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の潤滑油において、
前記金属材料は、前記ナノ結晶粒層より内層に焼き入れ組織を有する
ことを特徴とする潤滑油。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の潤滑油を用いる
ことを特徴とする潤滑システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分に適用される潤滑油、およびこれを用いた潤滑システムに関する。

【背景技術】

【0002】

金属材料表面への強加工により、結晶粒径が１μｍ未満であるナノ結晶組織が形成された材料を得る方法が知られている。このようなナノ結晶組織を持つ金属材料は、非常に高い強度や優れた靭性を有している。それ故、金属材料表面に強加工を施し、金属部品表層の硬化や圧縮残留応力の付与による疲労強度の向上を図ることが可能である。
これまで、ナノ結晶組織を得るための様々な強加工方法が考案されており、高圧下でねじり応力を与える方法や、ショットピーニングによる方法、すべり摩擦による方法などが知られている。たとえば、すべり摩擦による方法の一形態として、超硬チップを高速回転する試料の表面に押し当てることにより、表面にナノ結晶組織を形成する表層ナノ結晶粒化摩擦加工方法が知られている。この加工方法によれば、簡便かつ安価に金属表面の硬度を上げることが可能であり、加工処理後の金属材料は強度、疲労特性および耐摩耗性にも優れている（特許文献１、２参照）。また、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料に対して熱処理を行うことで、さらに表面硬度を上げた金属材料も知られている（特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−３９３９８号公報

【特許文献2】再公表特許２００５−０７０６１４号公報

【特許文献3】特開２０１１-１０５９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方、特許文献１〜３に記載された金属材料は、安定して良好な摩擦特性（摩擦係数）を得ることが困難であった。特に、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分に適用される潤滑油として十分な摩擦特性を有する潤滑油は未だ知られていない。

【0005】

本発明は、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分に適用した場合に、安定して良好な摩擦特性を与えることのできる潤滑油、およびこれを用いた潤滑システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分に各種の潤滑油を塗布し、初期摩擦特性と経時後の摩擦特性を鋭意検討した。その結果、摩擦開始から経時後において摩擦係数を大きく変化させず、さらに経時後において摩擦係数の変動が少ない潤滑油を見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、以下に示すような潤滑油および潤滑システムを提供するものである。
（１）表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分の潤滑に適用される潤滑油であって、極性を有する有機化合物を配合してなることを特徴とする潤滑油。
（２）上述の（１）に記載の潤滑油において、当該潤滑油が非水系であることを特徴とする潤滑油。
（３）上述の（１）または（２）に記載の潤滑油において、前記ナノ結晶粒層の厚みが１０ｎｍ以上であることを特徴とする潤滑油。
（４）上述の（１）から（３）までのいいずれか一つに記載の潤滑油において、前記表面にナノ結晶粒層を有する金属材料が熱誘起相変態をする材料であることを特徴とする潤滑油。
（５）上述の（４）に記載の潤滑油において、前記表面にナノ結晶粒層を有する金属材料が高炭素クロム鋼であることを特徴とする潤滑油。
（６）上述の（１）から（５）までのいずれか１つに記載の潤滑油において、前記鉄系金属材料が純鉄、炭素鋼、鋳鉄、合金鋼、およびステンレス鋼のいずれかであることを特徴とする潤滑油。
（７）上述の（１）から（６）までのいずれか１つに記載の潤滑油において、前記極性を有する有機化合物が、ヘテロ原子および不飽和結合の少なくともいずれかを含む極性基を有することを特徴とする潤滑油。
（８）上述の（７）に記載の潤滑油において、前記極性基が、カルボニル基、カルボキシル基、チオカルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、ホスホリル基、チオホスホリル基、アミノ基、アミド基、イミド基、水酸基およびアルケニル基のうち少なくともいずれかである
ことを特徴とする潤滑油。
（９）上述の（８）に記載の潤滑油において、前記極性を有する有機化合物が、エステル、アミドおよびα−オレフィンのうち少なくともいずれかであることを特徴とする潤滑油。
（１０）上述の（１）から（９）までのいずれか１つに記載の潤滑油において、基油として鉱油あるいは合成油の少なくともいずれかを配合してなることを特徴とする潤滑油。
（１１）上述の（１）から（１０）までのいずれか１つに記載の潤滑油において、前記金属材料は、前記ナノ結晶粒層より内層に焼き入れ組織を有することを特徴とする潤滑油。
（１２）上述の（１）から（１１）までのいずれか１つに記載の潤滑油を用いることを特徴とする潤滑システム。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と鉄系金属材料との摺動部分に適用した場合に、安定して良好な摩擦特性を与えることのできる潤滑油、およびこれを用いた潤滑システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明において、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料を製造する方法の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料（以下、「ナノ結晶粒化材」ともいう。）と、鉄系金属材料との摺動部分の潤滑に適用される潤滑油であって、極性を有する有機化合物を配合してなることを特徴とする。以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0010】

〔ナノ結晶粒化材〕
ナノ結晶とは、その結晶粒の大きさ（長さ）が１００ｎｍ以下の結晶をいい、ナノ結晶粒層とは、その結晶組織の少なくとも５０％以上に前記したナノ結晶が含まれている組織をいう。ただし、ナノ結晶は、その結晶粒の大きさ（長さ）がいずれの方向においても１００ｎｍ以下である必要はなく、少なくとも一方向において１００ｎｍ以下であれば足りる趣旨である。すなわち、ナノ結晶は、必ずしも断面円形の結晶である必要はなく、断面偏平形状の結晶であってもよい。
また、ナノ結晶粒層は、前記したナノ結晶を少なくとも５０％以上含むものであれば、混粒組織であることも可能であり、ナノ結晶以外の残部がどのような態様の結晶から構成されていてもよい。ナノ結晶粒の大きさは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察することで測定できる。

【0011】

このようなナノ結晶粒化材は、特開２００３−３９３９８号公報や再公表特許２００５−０７０６１４号公報に開示された方法によって製造することができる。例えば、図１に示すような装置を用いて、高速回転する供試材（金属材料）の表面に硬い工具（超硬チップ等）を押し当てて摩擦加工を行えばよい。
ベースとなる金属材料としては、熱誘起相変態をする材料であることが好ましく、高炭素クロム鋼であることがより好ましい。ナノ結晶粒化材の具体的な製造方法については、後述する。
なお、ナノ結晶粒化材に対し、さらに焼入れを行ってもよい（特開２０１１-１０５９９１号公報参照）。

【0012】

〔鉄系金属材料〕
本発明の潤滑油は、ナノ結晶粒化材と鉄系金属材料とが摺動する部分に適用される。ここで、鉄系金属材料としては特に制限されないが、例えば、純鉄、炭素鋼、鋳鉄、合金鋼、およびステンレス鋼等が挙げられる。また、上述したナノ結晶粒層を設ける前の鉄系金属材料を用いてもよい。このような金属材料としては高炭素クロム鋼が挙げられる。

【0013】

〔極性を有する有機化合物〕
本潤滑油に用いられる極性を有する有機化合物は、酸素、硫黄、リン、窒素、ケイ素、亜鉛、カルシウム、およびマグネシウムなどのヘテロ原子や、二重結合などの不飽和結合を含む極性基を有するものが好ましく挙げられる。また、分子内に３級炭素を有し、電子の偏りを持つ構造を備えた化合物も好適である。
ナノ結晶粒化材は、高炭素クロム鋼のような熱誘起相変態をする金属材料の表層をナノ結晶粒化することで得られるが、表面には転位、空孔などの格子欠陥ができ、電子の偏りが存在していると考えられる。この電子の偏りに対応した上記極性を有する有機化合物を配合することにより低摩擦で、かつ摩擦係数の変化の少ない潤滑油が得られるものと推定される。
上記した極性を有する有機化合物の配合量は、潤滑性の観点より潤滑油全量基準で０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましい。

【0014】

極性基の具体例としては、カルボニル基、チオカルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、ホスホリル基、チオホスホリル基、アミノ基、イミド基、水酸基およびアルケニル基などが好ましく挙げられる。
このような極性基を備えることで化合物全体として極性を有することになる。極性を有する有機化合物の具体例としては、エステル類、脂肪酸類、リン酸エステル類（リン酸トリエステル、酸性リン酸エステル（リン酸モノエステル、リン酸ジエステル）、亜リン酸エステル、および酸性亜リン酸エステルなど）、スルホネート類、アミン類、アミド類、イミド類、アルコール類、およびオレフィン類などが好ましく用いられる。
また、スルフィド類（スルフィド、ジスルフィド等）や複素環式化合物も好適である。硫黄を有する複素環式化合物としては、チオフェン類などが挙げられ、窒素を有する複素環式化合物としては、ピリジン類、キノリン類、インドール類、およびカルバゾール類などが挙げられる。

【0015】

エステル類としては、モノエステル、ジエステル、芳香族系および脂肪族系のいずれでもよい。
エステルを構成する脂肪酸としては、例えば、炭素原子数６以上６０以下のモノカルボン酸やジカルボン酸が好ましく挙げられる。具体的には、カプロン酸、カプリル酸、ノナン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノレイン酸、ヒドロキシ脂肪酸（例えば、リシノール酸、１２−ヒドロキシステアリン酸等）、アラキン酸、ベヘン酸、メリシン酸、イソノナン酸、ネオデカン酸、イソステアリン酸、ナフテン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、モノまたはジヒドロキシアラキン酸、オレイン酸、リシノール酸、リシノレイン酸、およびヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。

【0016】

エステルを構成するアルコールとしては、直鎖状または分岐状のいずれでもよく、また飽和または不飽和のいずれでもよい。飽和アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、へプタデシルアルコール、およびオクタデシルアルコールが挙げられる。不飽和アルコールの具体例としては、エテニルアルコール、プロペニルアルコール、ブテニルアルコール、ペンチニルアルコール、ヘキセニルアルコール、ペプテニルアルコール、ノネニルアルコール、デセニルアルコール、ウンデセニルアルコール、ドデセニルアルコール、トリデセニルアルコール、テトラデセニルアルコール、ペンタデセニルアルコール、ヘキサデセニルアルコール、ヘプタデセニルアルコール、オクタデセニルアルコールが挙げられる。

【0017】

上記したエステルは、必ずしも上記したカルボン酸とアルコールから製造する必要はなく、エステル交換法など他の方法で製造してもよい。
上記エステルの具体例としては、ステアリン酸メチル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸２−エチルヘキシル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸イソノニル、ステアリン酸イソデシル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸ブチル、オレイン酸ヘキシル、オレイン酸２−エチルヘキシル、オレイン酸オクチル、オレイン酸イソノニル、オレイン酸イソデシル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジヘキシル、アジピン酸ビス(２−エチルヘキシル)、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、セバシン酸ビス（２−エチルヘキシル）、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジイソノニル、およびセバシン酸ジイソデシルなどが挙げられる。
以上、モノエステルとジエステルのみ例示したが、他の構造のエステルでもよい。
脂肪酸類としては、上記したエステルを構成する脂肪酸として挙げたものが好適に用いられる。

【0018】

リン酸エステル類のうちリン酸トリエステルとしては、トリアリールホスフェート、トリアルキルホスフェート、トリアルキルアリールホスフェート、トリアリールアルキルホスフルキルホスフェート、トリアルケニルホスフェートなどがあり、具体的には、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ベンジルジフェニルホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、トリブチルホスフェート、エチルジブチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、エチルフェニルジフェニルホスフェート、ジ（エチルフェニル）フェニルホスフェート、プロピルフェニルジフェニルホスフェート、ジ（プロピルフェニル）フェニルホスフェート、トリエチルフェニルホスフェート、トリプロピルフェニルホスフェート、ブチルフェニルジフェニルホスフェート、ジ（ブチルフェニル）フェニルホスフェート、トリブチルフェニルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリデシルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリミリスチルホスフェート、トリパルミチルホスフェート、トリステアリルホスフェート、およびトリオレイルホスフェートなどを挙げることができる。

【0019】

酸性リン酸エステルとしては、２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、およびイソステアリルアシッドホスフェートなどを挙げることができる。
亜リン酸エステルとしては、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリ（ノニルフェニル）ホスファイト、トリ（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、およびトリオレイルホスファイトなどを挙げることができる。
酸性亜リン酸エステルとしては、ジブチルハイドロゲンホスファイト、ジラウリルハイドロゲンホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、ジステアリルハイドロゲンホスファイト、およびジフェニルハイドロゲンホスファイトなどを挙げることができる。
リン酸エステル類の中で、トリクレジルホスフェート、およびトリフェニルホスフェートが潤滑性の観点より好適である。

【0020】

スルホネート類としては、アルカリ土類金属スルホネートが好ましく用いられる。アルカリ土類金属スルホネートとしては、過塩基性のものが好ましい。具体的には、全塩基価（ＴＢＮ）が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることが好ましく、３００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることがより好ましい。アルカリ土類金属としては、ＣａやＭｇが好適である。

【0021】

アミン類としては、モノ置換アミンの例として、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ベンジルアミンなどを挙げることができ、ジ置換アミンの例として、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジラウリルアミン、ジステアリルアミン、ジオレイルアミン、ジベンジルアミン、ステアリル・モノエタノールアミン、デシル・モノエタノールアミン、ヘキシル・モノプロパノールアミン、ベンジル・モノエタノールアミン、フェニル・モノエタノールアミン、トリル・モノプロパノールアミンなどを挙げることができ、トリ置換アミンの例として、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、トリステアリルアミン、トリオレイルアミン、トリベンジルアミン、ジオレイル・モノエタノールアミン、ジラウリル・モノプロパノールアミン、ジオクチル・モノエタノールアミン、ジヘキシル・モノプロパノールアミン、ジブチル・モノプロパノールアミン、オレイル・ジエタノールアミン、ステアリル・ジプロパノールアミン、ラウリル・ジエタノールアミン、オクチル・ジプロパノールアミン、ブチル・ジエタノールアミン、ベンジル・ジエタノールアミン、フェニル・ジエタノールアミン、トリル・ジプロパノールアミン、キシリル・ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミンなどを挙げることができる。

【0022】

アミド類としては、上記した脂肪酸類と上記したアミン類とから得られるものが挙げられる。
イミド類としては、モノタイプ及びビスタイプのアルキルコハク酸イミド、アルケニルコハク酸イミドが好適に用いられる。アルケニル基としては、ポリブテニル基、ポリイソブテニル基、エチレン−プロピレン共重合体を挙げることができ、アルキル基としてはこれらを水添したものである。好適なアルケニル基としては、ポリブテニル基又はポリイソブテニル基が挙げられる。
アルコール類としては、上記したエステルを構成するものが好適に用いられる。

【0023】

オレフィン類としては、α−オレフィンが例示できる。α−オレフィンとしては、炭素数６以上１８以下のものが好ましく、炭素数８以上１６以下のものがより好ましく、炭素数１０以上１６以下のものがさらに好ましく、炭素数１２以上１６以下ものが最も好ましい。このようなα−オレフィンとしては直鎖状のものが潤滑性の観点より好ましい。
炭素数が５以下のα−オレフィンを用いると、成分が揮発しやすく、一方、炭素数が１９以上のα−オレフィンは、潤滑油としたときに固体状となるおそれがあり、安定性の点で使用が困難である。
α−オレフィンの具体例としては、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンあるいはこれらの混合物などを挙げることができる。これらのα−オレフィンは、様々な製法によって得たものを用いることができる、例えばエチレンを通常の手段で重合させて得たエチレンオリゴマーを使用することができる。

【0024】

本発明においては、必要に応じて所定の基油を配合してもよい。ただし、本発明における潤滑油は、長期的な安定性および防錆性保持の観点より非水系であることが好ましく、基油としては潤滑油分野で通常使用される鉱油や合成油が、単独またはそれぞれより選ばれる２種以上の混合物として用いられる。例えば、１種以上の鉱油、１種以上の合成油、１種以上の鉱油と１種以上の合成油との混合油等を挙げることができる。鉱油としては、例えば原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、および水素化精製等の処理を１つ以上行って精製したもの、あるいは鉱油系ワックスやフィッシャ−トロプシュプロセス等により製造されるワックス（ガストゥリキッドワックス）を異性化することによって製造される基油等が挙げられる。鉱油のなかでも、ＡＰＩ分類のグループIIまたはグループIIIが好ましい。グループIIまたはグループIIIの鉱油を用いることで、潤滑油の酸化安定性を良好に保つとともに、良好な潤滑特性を得ることができる。鉱油としては、グループIIよりグループIIIのほうが好ましい。

【0025】

一方、合成油としては、α−オレフィンの重合体（ＰＡＯ）、その水素添加物、ポリオールエステル、アルキルベンゼンやアルキルナフタレン等の芳香族系合成油、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらの合成油のうち、極性を有するものは、前記極性化合物としての効果をも奏する。

【0026】

ＰＡＯとしては、α−オレフィンの低分子量重合体（オリゴマー）が好ましく用いられる。モノマーであるα−オレフィンの炭素数としては、粘度指数や蒸発性の観点より６から２０までが好ましいが、８から１６までがより好ましく、特に１０から１４までがさらに好ましい。具体的には、１−オクテンや１−デセンなどが挙げられる。
また、ＰＡＯとしては、低蒸発性の観点よりα−オレフィンの３量体が好ましいが、目的とする性状にあわせ、α−オレフィンの炭素数とその配合比、重合度を適宜調節すればよい。α−オレフィンの重合触媒としては、ＢＦ_３触媒、ＡｌＣｌ_３触媒、チーグラー型触媒、メタロセン触媒などが使用可能である。

【0027】

本潤滑油の好ましい４０℃動粘度は、５ｍｍ^２／ｓ以上４０００ｍｍ^２／ｓ以下であり、より好ましくは７ｍｍ^２／ｓ以上２０００ｍｍ^２／ｓ以下であり、さらに好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以上５００ｍｍ^２／ｓ以下である。

【0028】

〔添加剤〕
本潤滑油には、本発明の目的を損なわない範囲で各種の添加剤を配合することができる。
これらの添加剤としては、酸化防止剤、油性剤、極圧剤、清浄分散剤、防錆剤、金属不活性化剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、および消泡剤などを挙げることができる．これらは一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。

【0029】

酸化防止剤としては、従来の炭化水素系合成潤滑油に使用されているアミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤および硫黄系酸化防止剤を使用することができる。これらの酸化防止剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
アミン系酸化防止剤としては、例えば、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミンなどのモノアルキルジフェニルアミン系化合物、４，４’−ジブチルジフェニルアミン、４，４’−ジペンチルジフェニルアミン、４，４’−ジヘキシルジフェニルアミン、４，４’−ジヘプチルジフェニルアミン、４，４’−ジオクチルジフェニルアミン、４，４’−ジノニルジフェニルアミンなどのジアルキルジフェニルアミン系化合物、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミンなどのポリアルキルジフェニルアミン系化合物、α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ブチルフェニル−α−ナフチルアミン、ペンチルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘプチルフェニル−α−ナフチルアミン、オクチルフェニル−α−ナフチルアミン、ノニルフェニル−α−ナフチルアミンなどのナフチルアミン系化合物が挙げられる。

【0030】

フェノール系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノールなどのモノフェノール系化合物、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）などのジフェノール系化合物が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−（４，６−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン−２−イルアミノ）フェノール、五硫化リンとピネンとの反応物などのチオテルペン系化合物、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネートなどのジアルキルチオジプロピオネートなどが挙げられる。
これらの酸化防止剤の配合量は、潤滑油全量基準で、０．０１質量％以上１０質量％以下程度であり、好ましくは０．０３質量％以上５質量％以下である。

【0031】

油性剤としては、脂肪族アルコール、脂肪酸や脂肪酸金属塩などの脂肪酸化合物、ポリオールエステル、ソルビタンエステル、グリセライドなどのエステル化合物、脂肪族アミンなどのアミン化合物などを挙げることができる。油性剤の配合量は、配合効果の点から、潤滑油全量基準で、０．１質量％以上３０質量％以下程度であり、好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下である。

【0032】

極圧剤としては、硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、硫黄および金属を含む極圧剤、リンおよび金属を含む極圧剤が挙げられる。これらの極圧剤は一種を単独でまたは二種以上組み合わせて用いることができる。極圧剤としては、分子中に硫黄原子やリン原子を含むものが極圧性の観点より好ましい。分子中に硫黄を含む極圧剤としては、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チアジアゾール化合物、アルキルチオカルバモイル化合物、トリアジン化合物、チオテルペン化合物、ジアルキルチオジプロピオネート化合物などを挙げることができる。
これら極圧剤の配合量は、配合効果および経済性の点から、潤滑油全量基準で、０．０１質量％以上３０質量％以下程度であり、より好ましくは０．０１質量％以上１０質量％以下である。

【0033】

清浄分散剤としては、金属系清浄剤と無灰分散剤が挙げられる。
無灰分散剤としては、数平均分子量が９００から３，５００までのポリブテニル基を有するポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニルベンジルアミン、ポリブテニルアミン、及びこれらのホウ酸変性物等の誘導体等が挙げられる。これらの無灰分散剤は、単独でまたは複数種を任意に組合せて含有させることができるが、その好ましい配合量は、潤滑油全量基準で０．１質量％以上２０質量％以下の範囲である。
金属系清浄剤としては、例えば、アルカリ金属（ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等）又はアルカリ土類金属（カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）等）のスルホネート、フェネート、サリシレートおよびナフテネート等が挙げられる。これらは単独でまたは複数種を組合せて使用できる。これらの金属系清浄剤の全塩基価及び添加量は、要求される潤滑油の性能に応じて任意に選択でき、全塩基価は、過塩素酸法で通常０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、望ましくは２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、その好ましい配合量は、潤滑油全量基準で０．１質量％以上１０質量％以下の範囲である。

【0034】

防錆剤としては、金属系スルホネート、コハク酸エステルなどを挙げることができる。これら防錆剤の配合量は、配合効果の点から、潤滑油全量基準で、０．０１質量％以上１０質量％以下程度であり、好ましくは０．０５質量％以上５質量％以下である。
粘度指数向上剤としては、例えば、非分散型ポリメタクリレート、分散型ポリメタクリレート、オレフィン系共重合体（例えば、エチレン−プロピレン共重合体など）、分散型オレフィン系共重合体、スチレン系共重合体（例えば、スチレン−ジエン水素化共重合体など）などが挙げられる。これら粘度指数向上剤の質量平均分子量は、例えば分散型及び非分散型ポリメタクリレートでは５，０００以上１，０００，０００以下が好ましく、１００，０００以上８００，０００以下がさらに好ましい。また、オレフィン系共重合体では８００以上３００，０００以下が好ましく、１０，０００以上２００，０００以下がさらに好ましい。これらの粘度指数向上剤は、単独でまたは複数種を任意に組み合わせて配合することができるが、好ましい配合量は、潤滑油全量基準で０．１質量％以上２０質量％以下の範囲である。

【0035】

流動点降下剤としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン等が挙げられ、特に、ポリメタクリレートが好ましく用いられる。これらの好ましい配合量は、潤滑油全量基準で０．０１質量％以上５質量％以下の範囲である。
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、チアジアゾールなどを挙げることができる。これら金属不活性化剤の好ましい配合量は、配合効果の点から、潤滑油全量基準で、通常０．０１質量％以上１０質量％以下程度であり、好ましくは０．０１質量％以上１質量％以下である。
消泡剤としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ポリアクリレートなどを挙げることができる。これらの消泡剤の配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、通常０．０００５質量％以上０．０１質量％以下程度である。

【0036】

本発明の潤滑油を用いた潤滑システムは、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料と、鉄系金属材料とが摺動する部分に対し、安定して良好な摩擦特性を与えることができ、耐摩耗性および耐久性にも優れている。それ故、本発明は、各種軸受部品、エンジン動弁系部品、エンジンピストンリング／ライナー摺動部、工作機械摺動部、大型歯車部品などにおける潤滑システムとして極めて優れている。

【実施例】

【0037】

次に、本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

【0038】

〔ナノ結晶粒化材の製造〕
図１に示す装置を用い、高速回転する供試材に対して超硬チップを押し当てることで、供試材表面に均一にナノ結晶粒層を有する金属材料（ナノ結晶粒化材）を製造した。用いた供試材、装置および摩擦加工条件は以下の通りである。組織観察はＳＥＭ、ＴＥＭにより行い、表面層がナノ結晶粒層であることを確認した。
供試材：軸受鋼として用いられるＳＵＪ２鋼（高炭素クロム鋼 ＨＶ ７．４ＧＰａ）
供試材の組成（質量％）：Ｃ（１．００）、Ｓｉ（０．２０）、Ｍｎ（０．４１）、Ｐ（０．０１４）、Ｓ（０．００９）、Ｎｉ（０．０８）、Ｃｒ（１．３７）、Ｍｏ（０．０３）
装置：ＮＣ旋盤
押当荷重Ｆ：５００Ｎ
送り速度Ｖ：０．０１ｍｍ／ｒｅｖ
回転速度ω：１６００ｒｐｍ
保持時間：２０ｓ
潤滑油：水溶性エマルジョン

【0039】

〔摩擦試験〕
上記で得られたナノ結晶粒化材および未加工の供試材に対し、所定の潤滑油を塗布してピン・オン・ディスク試験法によりピン材（鉄系金属材料）との摩擦係数を測定した。測定は、摩擦開始後１００ｍ摩擦時の摩擦係数（初期摩擦係数）、および、摩擦開始後１８００ｍ〜２０００ｍ摩擦時点の摩擦係数（平均値：耐久時摩擦係数）の２通りについて実施した。また、耐久時摩擦係数測定における摩擦係数の振れ幅を耐久時摩擦係数で割った値を耐久時振れ幅（％表示）とした。試験条件は、以下の通りである。
荷重：２００ｇ（１．９６Ｎ）
摺動速度：１０ｍｍ／ｓ
摺動半径：５ｍｍ
ピン材：ＳＵＪ２鋼

【0040】

〔実施例１〜３、比較例１〜４〕
上記の摩擦試験の結果を表１に示す。

【0041】

【表1】

【0042】

表１で用いた潤滑油の詳細は以下の通りである。
潤滑油１：ポリα−オレフィンにトリクレジルフォスフェートを０．３質量％配合して４０℃動粘度を１７．４ｍｍ^２／ｓとしたもの。
潤滑油２：高度精製鉱油（グループIII）にオレイン酸メチルを２０質量％配合して４０℃動粘度を２０．２ｍｍ^２／ｓとしたもの。
潤滑油３：アジピン酸ジイソデシル
潤滑油４：ポリα−オレフィン（４０℃動粘度 １７．３ｍｍ^２／ｓ）

【0043】

〔評価結果〕
実施例１〜３に示すように、表面にナノ結晶粒層を有する金属材料（ナノ結晶粒化材）と鉄系金属材料（ＳＵＪ２）との摺動部分の潤滑に、極性を有する有機化合物を配合してなる潤滑油を適用することで、摩擦係数を大きく変化させず耐久時に摩擦係数の振れ幅を小さくすることができる（２％以下）。
すなわち、本発明の潤滑油によれば、ナノ結晶粒化材と鉄系金属材料とからなる摺動系に対し、安定して良好な摩擦特性を付与できることが理解される。

【0044】

比較例１、２は、ナノ結晶粒化材を使用しない摺動系における潤滑油の効果を確認したものであるが、いずれも耐久時の摩擦係数の振れ幅が大きい。
また、比較例３、４は、極性を有する有機化合物を配合していない潤滑油（無極性のＰＡＯ）を用いた場合であるが、ＳＵＪ２に対し摺動させる相手が、クロム鋼であってもナノ結晶粒化材であっても摩擦係数は高く、また耐久時の摩擦係数の振れ幅も大きい。

【図1】