潤滑管理基礎,潤滑劑,潤滑專家王大中
1、什么是抗泡劑？
內燃機油及工業(yè)用油在發(fā)動機等設備中使用時，往往要噴散成霧狀，這樣就使?jié)櫥椭谢爝M一部分空氣，而形成比較穩(wěn)定的泡沫流入曲軸箱內和潤滑油箱內，結果就會使發(fā)動機不能正常操作。加入抗泡劑便可破壞潤滑油與空氣所形成的泡沫，降低泡沫吸附膜的穩(wěn)定性，縮短泡沫存在的時間，從而保證設備的正常運轉。
2、什么是降凝劑？
潤滑油中一般均含有少量的石蠟，當油品溫度下降到一定程度后，由于 石蠟結晶析出，油就要失去流動性面凝固。降凝劑的作用主要是降低油品的凝點。
3、什么是防銹劑？
防銹劑能在金屬表面形成牢固的吸附膜，以抑制氧及水、特別是水對金屬表面的接觸、使金屬不致銹蝕。防銹劑的分子結構應對金屬有充分的吸附性，并對油的溶解性也好。
4、什么是抗氧劑和金屬減活劑？
潤滑油在使用過程中，在氧的存在下，受熱、光、金屬的催化作用，油品分子中結構最不牢的碳氫鍵受到破壞，發(fā)生自由基連鎖反應，生成氧化物、過氧化物、水等。而后進一步聚合、縮合，形成膠質、油泥、漆膜等，使?jié)櫥偷氖褂眯阅茏儔?，使用壽命縮短。
5、什么是粘度指數改進劑？
粘度指數改進劑亦稱增粘劑，是油溶性的鏈狀高分子聚合物，其分子量由幾萬到幾百萬。在不同溫度下具有不同形態(tài)，并對粘度產生不同影響，以增加粘度和改進沾溫性能，即具有高的粘度指數。
6、什么是油性劑和摩擦改進劑？
凡是能使?jié)櫥驮谀Σ帘砻嫔闲纬啥ㄏ蛭侥?，從而改善摩擦性能，降低運動部件之間的摩擦和磨損的添加劑都叫油性劑和摩擦改進劑。
7、什么是極壓抗磨劑？
極壓抗磨劑主要是含硫、磷、氯的有機極性化合物，這類化合物在高的壓力下能在金屬表面形成比較牢固的化合物膜，它比金屬的熔點低，當金屬因為摩擦結點受壓而溫度升高時，這層化合物膜就熔化，生成光滑的表面，減少金屬表面的摩擦和磨損。
8、什么叫抗氧抗腐劑？
抗氧抗腐劑具有抗氧化、抗腐蝕性能，并兼有抗磨作用，主要用于內燃機油，其次用于齒輪油、液壓油等工業(yè)潤滑油。
9、清靜分散劑有哪些類型？
清靜劑和分散劑可統稱為清靜分散劑，它是發(fā)動機潤滑油中用量最大的一種添加劑。按其化合物的類型分為：石油碳酸鹽、合成磺酸鹽、硫磷化聚異丁烯鹽、烷基水楊酸鹽、環(huán)烷酸鹽、烯基丁二酰亞胺、硫化烷基酚鹽。
10、粘度指數改進劑的生產及應用
上煉研究所分別用自產的粘度指數改進劑分析數據如下表－
表1 SF/CC15W/40配方分析對比數據
|
項目 |
指標 |
ZHB-1103 |
99-1-1 |
99-1-2 |
99-1-3 |
99-1-4 |
99-1-5 |
試驗方法 |
|
復合添加劑 |
|
LZ4970S |
|
|||||
|
稠化劑% |
|
9 |
|
|||||
|
運動粘度100℃mm2/s |
≮14.50 |
15.02 |
14.60 |
14.80 |
14.58 |
14.76 |
14.66 |
GB/T265 |
|
CCS(-15℃) mpa·s |
≯3500 |
3500 |
3370 |
3360 |
3280 |
3300 |
3250 |
GB/T6538 |
|
傾點℃ |
≯-23 |
-24 |
-24 |
-24 |
-24 |
-24 |
-24 |
GB/T3535 |
表2 SF/CD15W/40配方分析對比數據
|
項目 |
指標 |
ZHB-1103 |
2-1 |
2-2 |
試驗方法 |
|
復合添加劑 |
|
LZ4970S |
|
||
|
稠化劑% |
|
9 |
- |
||
|
運動粘度100℃ mm2/s |
≮14.50 |
15.29 |
15.48 |
15.37 |
GB/T265 |
|
CCS(-15℃) mpa·s |
≯3500 |
3500 |
3400 |
3430 |
GB/T6538 |
|
傾點℃ |
-24 |
-24 |
-24 |
-24 |
GB/T3535 |
從表-1結果表明，五批SHL-615產品用于調合的SF/CC15W/40油品中的各項質量指標合格，具有較好的增稠能力，表現出良好的低溫性能，且產品質量穩(wěn)定；選用批號為99-1-2的產品用來考察添加劑在SF/CD15W/40的使用情況也具有一定的代表性。由于SF/CD油品中功能劑的加入量較大，對稠化劑的配伍性能要求更高，在低溫泵送性能方面顯示出較為苛刻的要求。而表-8說明改進后生產的SHL-615產品調制SF/CD15W/40低溫性能得到了顯著改善；與ZHB-1103相比，現生產的SHL-615產品可達到與之相當的水平；在使用過程中反映SHL-615產品中部分外觀顏色較深，影響了調合后油品外觀。今后生產中應控制好通氧時間與速度。從99年三月份開始，煉興潤滑油廠生產多級內燃機油開始全面以SHL－615替代ZHB－1103，并已生產出合格的15W/40SF/CC產品。
11、復合添加劑有哪些類型？
我國目前生產的復合添加劑品種還很少，按其使用場合，可分為：
汽油機油復合劑、柴油機油復合劑、通用汽車發(fā)動機油復合劑、二沖程汽油機油復合劑、鐵路機車油復合劑、船用發(fā)動機油復合劑、工業(yè)齒輪油復合劑、車輛齒輪油復合劑、通用齒輪油復合劑、液壓油復合劑、工業(yè)潤滑油復合劑、防銹油復合劑等共十二類。
12、潤滑油添加劑有哪些類型
潤滑劑添加劑按其作用的不同分為清靜劑和分散劑、抗氧抗腐劑、極壓抗磨劑、油性劑和摩擦改進劑、抗氧劑和金屬減活劑、粘度指數改進劑、降凝劑、防銹劑、抗泡劑和其它潤滑劑添加劑等共十大類。
13、高堿磺酸鹽型極壓劑的性能及應用
在金屬加工中經常需要加入含有硫、磷、氯等元素的極壓劑以延長刀具（模具）的使用壽命和改善加工部件的表面光潔度。這類添加劑大多對金屬有腐蝕、氣味大并有一定毒性。例如氯化蠟在歐洲一些國家已將其列為致癌物質而被禁用。隨著人們衛(wèi)生及環(huán)境意識的增強，各種工業(yè)衛(wèi)生及環(huán)保法規(guī)的發(fā)布，人們急需尋找新的符合環(huán)保要求的極壓劑以滿足金屬加工油的技術進步。
在八十年代發(fā)現某些特殊結構的磺酸鹽（主要是鈉鹽和鈣鹽），在金屬加工油中有非常好的極壓潤滑性能。此類磺酸鹽的極壓性與其磺酸的分子量及結構有關，也與其成鹽的陽離子及膠束的粒徑有關，更為重要的是與其成鹽的金屬比有關。所謂金屬比其含義是其金屬含量與該磺酸正鹽金屬含量的比值。
由上圖可以看出〖1〗磺酸鈉的攻絲效率，隨其金屬的比的增大而提高，也就是說只有金屬比較大（即堿值TBN較高）的磺酸鹽方能呈現出好的極壓性。眾所周知，高堿磺酸鹽的高堿值是因其膠溶和（或）絡合了過量的碳酸鹽而獲得的。即高堿磺酸鈉膠溶有過量的無機碳酸鈉，高堿磺酸鈣則膠溶有過量的無機碳酸鈣?；撬猁}的堿值大小即與其膠溶的無機碳酸鹽的數量多少有關。經研究發(fā)現，這類高堿磺酸鹽之所以表現出良好的載荷性，是因在金屬加工過程的摩擦條件下，磺酸鹽可促使其膠溶的無機碳酸鹽與金屬表面的氧化鐵反應生成多種金屬氧化物及鐵酸鹽，同時磺酸部分也參與反應形成硫化鐵FeS。這種氧化物硫化物的膜阻止了金屬基體的直接接觸從而起到了極壓潤滑的作用。研究中還發(fā)現當高堿磺酸鹽與硫化烯烴復合使用時，摩擦面上形成的氯化膜與硫化膜都較二者單獨使用時要厚，表明高堿磺酸鹽與含硫極壓劑有較強的協同效應。
根據上述的基礎研究結果，Lubrizol開發(fā)了三種高堿磺酸鹽極壓劑：
LZ5318 鈉鹽
LZ5347 鈣鹽
LZ5283 鈣鹽 分散膠體
與傳統極壓劑相比，高堿磺酸鹽的優(yōu)點是：
1. 有更好的潤滑性能，可進一步延長刀具（模具）的使用壽命和更好的工件表面質量。
2. 對大多數金屬不腐蝕并且具有很好的防銹性。
3. 對人和環(huán)境基本無害。
由于這些優(yōu)點，磺酸鹽型極壓劑在金屬加工油中已得到廣泛應用，以下對高堿磺酸鹽極壓劑的性能及應用做一簡介。二、實驗室性能評價
1. 攻絲試驗
在1020鋼材上攻絲時以加有5％硫烯（含S40%）的油為參比油；在304不銹鋼上攻絲時以加有2.5%硫烯，2.5%氯化石蠟（含Cl40%）的油為參比油。各樣品的組成及攻絲結果如下：
表1 磺酸鹽與常規(guī)極壓劑攻絲結果比較
|
添加劑 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
硫化烯烴（含S40%） |
5.0 |
/ |
/ |
/ |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
|
氯化石蠟（含Cl40%） |
/ |
5.0 |
/ |
/ |
2.5 |
/ |
/ |
|
高堿磺酸鈉（Lz5318） |
/ |
/ |
5.0 |
/ |
/ |
2.5 |
/ |
|
高堿磺酸鈣（Lz5347） |
/ |
/ |
/ |
5.0 |
/ |
/ |
2.5 |
|
對1020鋼的攻絲效率 |
100 |
89 |
103 |
93 |
101 |
130 |
120 |
|
對304不銹鋼的攻絲效率 |
80 |
絲錐折斷 |
/ |
|
100 |
136 |
121 |
注：基油為HVI ISO VG22 圖2是在加有2.5%硫烯的油中，增加磺酸鹽加劑量時的攻絲效果，圖中同時給出了不同氯化石蠟含量與2.5%硫烯復配的攻絲效果。
由表1及圖2可以看出，高堿磺酸鈉具有很好的極壓潤滑性能，在加劑量相同時其效果與硫烯相當。高堿磺酸鈣的攻絲效果優(yōu)于氯化石蠟，但遜于硫烯。在與硫烯復合時，兩種高堿磺酸鹽都表現出極強的協同效應。在圖2中還可看出在與少量硫烯復配時，加大磺酸鹽的用量，可使攻絲效率達到很高的水平。
2. Falex試驗
用與圖2中相同的油樣進行了Falex試驗，結果見圖3。圖3再次證明了高堿磺酸鹽與硫烯復合時具有很高的極壓性能。
3. 關于刀具壽命的評價
攻絲是較苛刻的切削加工過程，試驗采用一小型鉆床。主要試驗條件如下：
１ 絲錐：1/4－20NC高速鋼
２ 工件材質：4340鋼
３ 孔徑：0.201－英寸 5.1054mm
４ 孔深：1/2’ 12.77mm
５ 切削速度：120f+/分 36.576m/分
|
試驗用油的組成： |
A |
B |
|
ISOVG22 |
88.5 |
88.5 |
|
硫化烯烴（40%，S） |
2.5 |
2.5 |
|
*硫化脂肪（10%，S） |
5.0 |
5.0 |
|
氯化石蠟（40%，Cl） |
4.0 |
/ |
|
高堿磺酸鈣（Lz5347） |
/ |
4.0 |
|
*非活性硫 |
|
|
|
絲錐壽命（可攻絲的孔數）： |
216 |
379 |
用4%高堿磺酸鈣取代4%氯化石蠟，絲錐的使用壽命在原有基礎上延長了75%。4. 加工件的表面光潔度用不同的油品配方進行304不銹鋼鋼管的管端套扣，然后用光學顯微鏡檢查絲扣的表面，（見圖4）。其中a、b、c、d四種油樣所得螺紋表面都有嚴重的燒結傷痕。硫、氯及硫氯復合都不見有明顯效果。只加有磺酸鈉一種劑時（e）加工表面非常均勻，當其與硫復合后（f）表面質量獲得進一步改善。高堿磺酸鈣單獨使用時，工件表面質量未見明顯改善，但其與硫復合后（h），也可獲得非常均勻的加工表面。5. 水基液的評價水基液的評價以膠體分散型的鈣鹽LZ5283配成微乳液進行。
|
|
A |
B |
C |
|
高堿磺酸鈣Lz5283% |
14 |
16 |
23.5 |
|
乳化劑% |
12 |
14 |
20.5 |
|
自來水% |
74 |
70 |
56.0 |
表2 水基液試驗樣品的組成及評定結果
|
|
A |
B |
C |
F 參比油/可溶油 |
|
高堿磺酸鈣Lz5283% |
14 |
16 |
23.5 |
|
|
復合乳化劑% |
12 |
14 |
20.5 |
|
|
自來水% |
74 |
70 |
56.0 |
|
|
氯含量% |
/ |
/ |
/ |
10.6 |
稀釋比后10:1的工作液評定結果
|
Falex失效負荷Lb |
4000 |
3500 |
4000 |
4250 |
|
四球試驗 |
|
|
|
|
|
Pbkg |
80 |
80 |
80 |
80 |
|
Pdkg |
160 |
160 |
160 |
160 |
|
磨損指數 |
34.1 |
32.4 |
34.3 |
34.2 |
|
攻絲效率% |
102 |
118 |
129 |
102 |
*以不含極壓劑的可溶油為100%
由表2可見，與加有氯化石蠟的乳化液相比，用摩擦試驗機Falex，四球機評定，磺酸鈣未顯示出優(yōu)越性，但其攻絲效率高于含氯樣品都有良好的防銹性。（表中未給出數據）。6. 應注意的幾個問題 高堿磺酸鈉因堿性較強，不適于脂的加工 高堿磺酸鈉易和脂肪酸、酸性磷酯其中和反應，在有水時還可能與酯類反應而凝膠化。但在無水的礦油中與硫化脂肪、脂肪酸酯等不存在配伍問題。高堿磺酸鈣Lz5347 ，不適于于配制加有脂肪酸酯類化物的乳化油。因與水時也可能有凝膠化問題。 加入油中后，透明度有所下降，但仍然穩(wěn)定。Lz5283 在黏度很大的油中（如光亮油）不易溶解。 分散型磺酸鈣適合配制水基產品（可溶油，半合成液），適合切削加工及成型加工。為防止遇水可能產生的凝膠化問題，需要與含硫極壓劑復合時，可優(yōu)先選用硫醚類極壓劑（如Lz5340L ）。 三、使用試驗1. 切削油 試驗油配方
高堿磺酸鈣% 4.0
硫化烯烴% 0.5
硫化脂肪（含S10%） 4.5
基礎油 余量
以上述試驗油進行了多孔鉆削試驗。工件材質為1117鋼，刀具材質為高速鋼。對比油樣后高活性切削油，含硫1.3%。經過一個月的試用結果后：
|
|
試驗油 |
原用油 |
|
鉆頭平均鉆孔數ф |
1450 |
600～800 |
|
表面不平度 μ |
5.5 |
10.2 |
|
切削形態(tài) |
短小易處理 |
帶狀 |
在上述試驗油中再添加2.0%硫烯進行了孔內表面的拉削試用試驗。使用條件是：
|
加工材質 |
8637鍛鋼 |
|
設備 |
水平拉床 |
|
加工量 |
每次切削1.52mm |
刀具使用壽命要求：加工2000個零件。2. 水基液的使用試驗以上述用高堿磺酸鈣Lz5283 調制的半合成液配方正成為試驗用油，進行了多種加工的使用試驗。A. 深孔鉆 深孔鉆削加工的潤滑條件非?？量蹋淝邢饕翰粌H要有良好的極壓潤滑性，而且要能及時沖洗排屑并能防止切屑將已加工的表面劃傷。一般情況下，深孔鉆都采用小黏度的高活性極壓切削油。配方E與原用的高活性極壓切削油進行了對比。
|
試驗的主要條件 |
|
|
加工材質： |
5160合金鋼 |
|
孔的尺寸： |
15.24mm×685.8mm |
|
刀具： |
硬質合金刀具有ф3.18的供油孔 |
|
泵壓： |
21～258kg |
試驗開始時，配方E工作液的稀釋比為10:1，10天后將稀釋比改為20:1。一個月后，經統計表明，配方E的加工效果（刀具壽命，2件表面質量）相當于或優(yōu)于原用的極壓切削油。B. 螺絲加工
|
試驗條件 |
|
|
|
加工材質： |
4140合金鋼 |
|
|
加工方式： |
車削 |
|
|
切削速度： |
154m/分 |
|
|
刀具： |
硬質合金 |
|
|
試驗結果 |
||
|
商品可溶油： （含S、Cl） |
半合成液配方E |
|
|
稀釋比： |
12：1 |
|
|
每次磨刀加工零件個數 |
6 |
24 |
|
表面不平度 μ |
2.54~3.18 |
0.61~1.02 |
此外將不同稀釋比的配方E用于汽車板，1010冷軋板的沖壓，沖洗等成型加工過程都取得了良好效果。四 小結
1. 高堿磺酸鹽型極壓劑在金屬加工中具有優(yōu)異的極壓潤滑性。與含硫極壓劑復合使用有顯著的協同效應。
3. 高堿磺酸鹽型極壓劑對人和環(huán)境基本無害符合工業(yè)衛(wèi)生及環(huán)保要求。
TPM,點檢,班組建設,管理能力咨詢培訓@左明軍老師.微信：13808969873
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