润滑剂中的添加剂可以抵抗氧化和油粘度的变化，减少摩擦和磨损，从而提高任何润滑系统的使用寿命。油分子与添加剂之间的协同作用对于润滑油的作用至关重要。
根据润滑系统的要求，应通过协同效应选择性地实现添加剂的活化和吸附。例如，通过系统要求抗抗抗耐旱性吸附，以稳定摩擦，抗磨损添加剂以减少磨损和极压（EP）添加剂活化以抵抗癫痫发作的抗毛刺。
这也是这种协同作用的一个关键要求，它可以防止消耗添加剂，以延长润滑剂的寿命。在完全配方的润滑剂中实现这种协同作用是一项巧妙的工作。此外，它是由表面能、介电常数官能团、分子量和分子结构控制的“极性”函数。
虽然分子模型被用来研究通过物理和化学吸附作用形成保护层的分子物种之间的竞争，但当存在机械剪切(或机械化学)时，这些模型太弱，无法预测。
为了克服分子模型的这一局限性，我们依赖于通过摩擦计的实验室规模测试的补充实验观察。
DUCOM四球测试仪（FBT-3）是由自动化提供动力的台式摩特计，以及用于润滑剂表征的精密测量系统。FBT-3使数据再现性能够在科学研究中提供生产力和效率。
四个球测试仪(FBT-3，一个上球和三个下球之间的接触)是一个工作台式摩擦计，经常用于摩擦学实验室，研究润滑剂中分子物种之间的竞争和协同作用。
只需点击5次点击即可在DUCOM FBT-3中开始测试。
在这项研究中,FBT-3用矿物基础油对三种不同的润滑剂进行了测试。
润滑剂A型是无添加剂的矿物基础油。B型在矿物基础油中具有锌二烷基二硫代磷酸盐 - ZDDP添加剂（5至10％），C型在矿物基础油中具有多硫化硫添加剂（10至25％）。
ZDDP作为抗磨添加剂、缓蚀剂和抗氧化剂用于液压油和机油(以及润滑脂)。聚硫化物被用作金属加工液中的极压添加剂，用于挤压、冲压、切割等。
使用ASTM D2783测试方法
中的测试方法列表FBT-3，选用ASTM D2783试验方法。运行参数如温度、测试持续时间、速度、负载按D2783的要求自动设定。每次测试持续10秒。在这10秒钟里FBT-3软件存储和显示摩擦，温度，速度和负载的实时变化。
每次测试结束后，使用图像采集系统测量底部三个球在自然状态下的磨痕直径。然后计算平均磨痕直径(MWSD)。
采用D2783图和MWSD -载荷(kg)图来识别焊缝载荷、载荷磨损指数和初始卡紧载荷。
早期抓取载荷区域是指在机械剪切过程中，由于化学反应而形成的保护层发生破坏的载荷范围。焊接负荷是指在极端压力下，表面层忽略保护系统的负荷。
负载磨损指数决定了表面保护层的能力，以减少由于应用负载造成的磨损。载荷磨损指数是修正后的平均载荷，换句话说就是:(赫兹直径/MWSD) x外加载荷。
图1。根据ASTM D2783测试方法对基础油(不含添加剂)的FBT-3结果。将平均球磨痕直径(MWSD，千分尺)和摩擦系数(CoF)与试验载荷(Kg)进行对比。对于每个测试负载，存在MWSD值，磨损图像和摩擦系数。
图像信用：DUCOM
图1示出了在矿物型油的施加载荷的增加期间摩擦系数，MWSD和球磨损地形改变。
初期癫痫发作区域（40kg至63千克的负载范围）由摩擦系数和MWSD突然上升来表示。63kg以上的负载区域被称为立即癫痫发作，并且在126kg的施加负载下，润滑剂由于焊球确定的极压而失效。
延缓发作初期
在测试期间，最大偏振剪切应力和接触压力分别为350MPa和2.5GPa。对于矿物基础油，负荷磨损指数为25公斤。
以ZDDP添加剂配方的基础油为例(见图2)，初期发作被延迟(负载范围为100kg至163kg)，当负载为400kg时，润滑剂失效。负载磨损指数为80 kg，是基础油的3.5倍。剪切应力和赫兹应力的最大值分别为600 MPa和2.75 GPa。
图2。根据ASTM D2783测试方法对基础油中的ZDDP进行FBT-3测试。将平均球磨痕直径(MWSD，千分尺)和摩擦系数(CoF)与试验载荷(Kg)进行对比。对于每个测试负载，存在MWSD值，磨损图像和摩擦系数。
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如果在基础油中添加聚硫添加剂(见图3)，初期发作会进一步延迟(负载范围为250公斤至400公斤)，即使在900公斤的极端负载下，润滑剂也没有失效。剪切应力和赫兹应力的最大值分别为400 MPa和4 GPa。负载磨损指数为202kg(含ZDDP基础油的2.5倍)。
图3。根据ASTM D2783测试方法对基础油中聚硫化物的FBT-3结果。将平均球磨痕直径(MWSD，千分尺)和摩擦系数(CoF)与试验载荷(Kg)进行对比。对于每个测试负载，存在MWSD值，磨损图像和摩擦系数。
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提高基础油的承载能力和耐磨性
在这个FBT-3研究表明，添加剂形成的保护层提高了基础油的承载能力和耐磨性。
在多硫化物中，硫在极端压力下活化与钢表面发生化学反应，形成硫化铁，能够保护接触点不立即卡住和焊接。在ZDDP中，由于ZDDP在高压下的化学反应，形成了磷酸基薄膜(例如磷酸锌和磷酸铁)。
然而，这些磷酸薄膜在极压下抵抗癫痫发作是不成功的。锌阳离子允许磨损率更高的膜形成速率。因此，ZDDP具有更好的适用性作为抗磨损添加剂。
注:如本文所示FBT-3摩擦研究中，ZDDP的摩擦系数大于聚硫醚。这是由于片状和粗糙的磷酸盐薄膜，这已经在使用球对盘、AFM和MTM对ZDDP进行的其他摩擦学研究中显示。
为了研究在极压的机械剪切期间由于物理和化学吸附而形成的保护层的性能，需要600秒。FBT-3是一种经济和快速的测试方法，用于补充理论分子模型，用于预测润滑剂中分子物种之间的竞争和协同作用。
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