攻克锈蚀难题

2016-08-12   来源:润滑油情报 网友评论 0

摘要:在整个工业领域,锈蚀是设备运营商面临的大难题之一。这种自然发生的现象会损害轴承、齿轮箱等设备的金属表面,缩短机械和润滑油的使用寿命。

 

\

在整个工业领域,锈蚀是设备运营商面临的大难题之一。这种自然发生的现象会损害轴承、齿轮箱等设备的金属表面,缩短机械和润滑油的使用寿命。

然而,要研制有效的和具有成本效益含有防锈蚀添加剂的润滑油,却并非容易的事。

添加剂功能

在润滑油行业中,防腐是重中之重。ASTM国际标准G193条(锈蚀相关的标准术语和缩写词)把锈蚀定义为“材料之间的化学或电化学锈蚀反应,通常是金属,由于环境影响促使材料及其性能改变。例如,一般的锈蚀蚀刻金属表面和重塑的部分,而局部锈蚀则引发的微观凹坑和针孔。

有各种各样的锈蚀抑制剂可以对特定的金属起到保护作用。锈是铁及其合金的电化学氧化的共同名称,防锈剂可延缓铁金属的锈蚀。生锈,是因为润滑油、润滑脂和金属加工液经常与铁金属接触,而锈蚀是最具破坏性的。其他缓蚀剂保护有色金属,如“黄色”金属(铜及其合金)和铝合金。大部分润滑油配方中锈蚀抑制剂的含量约为0.1%或更低,而润滑脂的含量约在0.5%到3%。

润滑油、润滑脂和金属加工液的配方通常很少含有少于3种增强性能的添加剂。许多防锈和锈蚀抑制剂都是表面活性分子,它们吸附于金属表面粘附在一层薄薄的膜层中,并保护金属免受锈蚀性化学物质、水和氧的攻击,避免锈蚀的产生。

然后金属还需要吸附抗磨和极压添加剂以减少摩擦,这样以来不同的添加剂就会在金属表面争夺“土地”。因此,润滑油配方必须找到兼容或有积极作用(协同增效)的添加剂组合,避免那些负面的相互作用(拮抗)。下面图表列出了常见的正、负相加作用。例如,某些化学物质能够有效抑制生锈,但对水敏感性有负面影响,从而影响润滑油在含有水分环境中的抗乳化性、水解稳定性和过滤性。有些配方中含有多种抑制剂,用来提高润滑油化学性能和/或成本效益。例如,磺酸盐和羧酸盐多功能协同防锈。

\

相互间作用

目前市场上可用的缓蚀剂众多。对齿轮油和润滑脂来说,缓蚀剂一般是很有效的。然而,当环境变得更恶劣时润滑油生产商可能会增加缓蚀剂的份量,而锈蚀抑制剂则可能通过争夺金属表面影响抗磨剂、极压添加剂、抗乳化性、增泡沫等其他添加剂的性能发挥。对润滑脂的稠化剂系统来说,选择时锈蚀抑制剂的兼容性尤为重要。锈蚀抑制剂会影响润滑脂稠化剂结构的稳定性和润滑脂的稠度。某些抑制剂提供有效的防锈蚀性能,但在标准化平台测试中却被发现会缩短润滑脂的使用寿命,如FE9角接触球轴承试验机。这可能是由于多种因素,包括缓蚀剂对润滑脂的机械稳定性和氧化稳定性的影响,或者锈蚀抑制剂对抗磨/极压添加剂的性能产生了干扰作用。

缓蚀剂对齿轮油尤为重要,因为钢齿轮很容易锈蚀。例如,在某项实验中,在常温下浸泡在去离子水几个月后,52100合金钢球发生严重锈蚀。与此相反,被含0.1%配比无灰锈蚀抑制剂齿轮油涂层覆盖的钢球在相同的实验中成功抵抗了锈蚀侵害。

润滑油配方需要特定的润滑化学实验以找到合适的缓蚀剂。例如,粘土颗粒造成润滑脂增稠提出了特殊的挑战。许多缓蚀剂会吸附在粘土颗粒上,而润滑油生产者可能会提高添加剂分量以作补偿。但是,如果添加剂干扰提供油脂结构的粘土颗粒化学结构,这可能相当于制造了“一个流变定时炸弹”。在贮藏好几个月后,粘土润滑脂的稠度可能会逐渐从NLGI 2级降到1级或更低级别。

其他添加剂的相互作用似乎是不利的。某种缓蚀剂,造成含一定配比的硫极压添加剂的齿轮油出现变色。这种颜色变化对性能没有影响,虽然它与氧化和化学故障的变色表现非常相似。

某类有色金属缓蚀剂的重要性也不可忽视。金属钝化剂,如苯并三氮唑,对俗称的黄色或铜基合金起保护作用。此外,锈蚀会释放出铜离子,可以催化基础油的氧化和缩短润滑剂的有效使用寿命。虽然市场上已有许多有效的锈蚀抑制剂,但还是有一些欠缺。市场渴求更经济的全氟聚醚润滑脂缓蚀剂。全氟聚醚润滑脂通常在超高温条件下使用,而高温环境会减弱传统的锈蚀抑制剂性能。

除此以外,还不乏其他挑战。如果美国环境保护署像它此前提出的那样,禁止金属加工液采用中链和长链氯化石蜡,用硫化物质取代极压添加剂,那么就需要更为重视活性硫对黄金属的锈蚀。据观察,环烷酸的供应也成为问题。炼油厂的副产品金属盐,主要是锌盐-环烷酸,在一些应用(主要是油脂)中是有效和廉价的防锈剂。但是,适用于润滑油的环烷酸的产量在减少,而它们的替代品仍在评估中,同时生产成本也将增加。雅士顿公司指出:由于有关法规对钡的管控,某些添加剂在润滑油市场失宠,甚至在某些国家和地区不再被使用,如钡盐。金属加工液、硼酸及其衍生物,以及某些胺,也面临着监管问题。但是,它们并没有消失,人们正在寻找替代方法。

未来之发展

英威达公司宣布于3月31日关闭其在德克萨斯州维多利亚市的炼油厂。该炼油厂生产C12中间产品,包括被广泛应用于金属加工液锈蚀抑制剂的二甲酸。

市场上有很多的替代品,但是可以预见,如果这种广泛使用的添加剂变得不可用,那么金属加工液锈蚀抑制剂的成本将会变得不那么经济。

行业一致认为,监管障碍促使添加剂供应商不积极为润滑油产业研发新的锈蚀抑制剂。新化合物注册所需要付出的大量努力和成本投入,抑制了新的添加剂类型的发展,甚至在一定程度上妨碍了现有化合物新用途的发展。目前的挑战仍然是优化现有的化学组合以满足日益严格的要求。同时,有害物质标签也造成某些终端用户停止使用一些性能表现良好且未被禁止的化学物质。

美国、欧盟、中国和日本等地区的法规监管和检测要求各不相同。因此,许多企业不研发新型缓蚀剂设计新的分子。相反,润滑油行业是希望通过调整现有的添加剂组合发现新的协同效应。人们总是愿意测试新的缓蚀剂,看看它们的优点。

\

 

 


将本文分享到:
关键词:难题

[错误报告] [推荐] [收藏] [打印] [关闭] [返回顶部]

网友评论:通行证: 密 码:
  • 验证码:

最新图片文章

最新文章