買楠楠，王子君，王燦輝，陳蓉

（1.洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039；2.河南省高性能軸承技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471039；3.滾動(dòng)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 河南 洛陽(yáng) 471039）

為避免軸承及零件生銹，軸承行業(yè)多采用防銹油進(jìn)行防護(hù)。軸承防銹油由基礎(chǔ)油和緩蝕劑調(diào)配而成，通過(guò)浸泡、噴淋、刷涂等方法在金屬表面形成一層致密、均勻的油膜，使金屬表面與環(huán)境隔離，避免受環(huán)境中腐蝕介質(zhì)的影響。

評(píng)定軸承防銹油性能的項(xiàng)目主要有理化指標(biāo)（如閃點(diǎn)、黏度、傾點(diǎn)、色度等）和防護(hù)性能測(cè)試。評(píng)定防護(hù)性能指標(biāo)的試驗(yàn)主要有3類：自然條件試驗(yàn)、室內(nèi)加速試驗(yàn)、防銹油防銹性能試驗(yàn)，其中室內(nèi)加速試驗(yàn)為常見(jiàn)的試驗(yàn)方法，其通過(guò)人工模擬自然氣候條件設(shè)計(jì)專用的設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，如濕熱試驗(yàn)?zāi)M高溫高濕氣候條件、鹽霧試驗(yàn)?zāi)M海邊和海上儲(chǔ)運(yùn)條件等。防銹油防銹性能試驗(yàn)也可利用電化學(xué)法［1］，該方法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型防銹油性能評(píng)價(jià)方法，結(jié)合電化學(xué)理論與近代物理表面分析技術(shù)，測(cè)試速度快、靈敏度高，可應(yīng)用在金屬腐蝕的基礎(chǔ)性研究、腐蝕試驗(yàn)和腐蝕速度的測(cè)定等方面。

高溫及光照會(huì)促使軸承防銹油氧化變質(zhì)結(jié)膠，在金屬表面產(chǎn)生干性油膜，特別是陽(yáng)光直射或用透明聚乙烯薄膜包裝與金屬接觸的地方更為嚴(yán)重。因此提高軸承防銹油的抗氧化性，避免油膜發(fā)生結(jié)膠，延長(zhǎng)軸承防銹油的防銹期是行業(yè)對(duì)防銹油的基本要求。為此，對(duì)幾類基礎(chǔ)油及緩蝕劑的選擇與影響其組成的防銹油的抗氧化及結(jié)膠性的相關(guān)性開(kāi)展測(cè)試分析及探討。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器

采用YWX／Q-150B型鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)；采用DSL-060型防銹油脂濕熱試驗(yàn)儀進(jìn)行濕熱試驗(yàn)和疊片試驗(yàn)；采用潤(rùn)滑油熱氧化安定性測(cè)定儀進(jìn)行抗氧化試驗(yàn)；采用TSY-1225型石油產(chǎn)品色度測(cè)定儀進(jìn)行色度試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)材料

干燥器，底部盛有2／3體積的5%甘油水溶液制成濕潤(rùn)槽；10＃鋼片，規(guī)格100 mm×50 mm；聚乙烯塑料薄膜，厚0.05～0.08 mm；不銹鋼塊，規(guī)格25 mm×25 mm×75 mm；載玻片，規(guī)格25 mm×75 mm×2 mm。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 防銹試驗(yàn)

軸承防銹油防銹性能試驗(yàn)包括鹽霧試驗(yàn)、疊片試驗(yàn)及濕熱試驗(yàn)。

油鹽霧試驗(yàn)參照SH／T 0081—1991《防銹油脂鹽霧試驗(yàn)法》，將打磨、清洗好的鋼片浸涂待測(cè)油樣，將鋼片瀝干后放置于溫度（35±1）℃的鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi)48 h，鋼片銹蝕度不大于A級(jí)為合格。

油濕熱試驗(yàn)參照 GB／T 2361—1992《防銹油脂濕熱試驗(yàn)法》，將涂有油樣的鋼片放置于溫度（49±1）℃、相對(duì)濕度95%以上的濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，試驗(yàn)240 h后，鋼片銹蝕度不大于A級(jí)為合格。

疊片試驗(yàn)參照 SH／T 0692—2000附錄 A《防銹油長(zhǎng)期疊片腐蝕試驗(yàn)》，將涂有油樣的鋼片夾在2個(gè)不銹鋼塊之間，放置于相對(duì)濕度95%以上、溫度（49±1）℃的濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，試驗(yàn)7 d后取出觀察，鋼片無(wú)疊印為合格。

1.3.2 抗氧化及結(jié)膠性能試驗(yàn)

軸承防銹油抗氧化及結(jié)膠性試驗(yàn)分為2步［2］：

1）將裝有油樣的氧化管置于潤(rùn)滑油抗氧化安定性測(cè)定儀的油浴中，油浴溫度為（125±0.5）℃，以200 mL／min的流速連續(xù)通氧16 h，記錄油樣試驗(yàn)前后色度變化。軸承防銹油的色度試驗(yàn)參照SH／T 0168—1992《石油產(chǎn)品色度測(cè)定法》，將油樣注入比色管內(nèi)，與標(biāo)準(zhǔn)色片相比較，以其相當(dāng)?shù)纳?hào)作為該油樣的色度。

2）將抗氧化試驗(yàn)后的油樣涂覆在鋼片和塑料薄膜之間，將重疊好的油樣移入干燥器中，分別在50，80℃下保持24 h，檢查塑料薄膜下油膜的狀態(tài)。防銹油膜無(wú)明顯干結(jié)、結(jié)膠現(xiàn)象，說(shuō)明防銹油抗氧化結(jié)膠性能合格。

2 結(jié)果與分析

2.1 基礎(chǔ)油

選擇2種類型的基礎(chǔ)油，按照如下比例調(diào)配成軸承防銹油：磺酸鋇12%，成膜劑2%，助劑1%，基礎(chǔ)油余量，按基礎(chǔ)油廠家編號(hào)為1-1～1-10，其中1-9和1-10試樣另添加0.2%酚類抗氧劑。分別測(cè)試防銹油試樣的防銹、抗氧化及結(jié)膠性，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 軸承防銹油（基礎(chǔ)油）試樣試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Test results of bearing anti-rust oil sample

由表1可知，在低溫下（50℃），試樣1-6和試樣1-7的防銹油膜發(fā)生結(jié)膠，軸承防銹油氧化前后色度變化不小于9。在較高溫度下（80℃），試樣1-1，1-2，1-5，1-8和1-9的防銹油膜發(fā)生結(jié)膠，軸承防銹油氧化前后色度變化不小于7，防銹油膜結(jié)膠狀態(tài)如圖1a所示，油膜不連續(xù)，呈斷裂、黃斑狀，手觸干硬，擦除困難。試樣1-3，1-4和1-10的防銹油膜在低溫和較高溫下，油膜均無(wú)結(jié)膠現(xiàn)象，其中試樣1-4和試樣1-10氧化前后色度變化不大于5，防銹油膜狀態(tài)如圖1b所示，油膜連續(xù)，手觸呈油狀，易于擦除，擦除后如圖1c所示，鋼片光亮如初，表面無(wú)油印。抗氧化及結(jié)膠性越好的軸承防銹油，其氧化前后色度變化越小［3］。

圖1 防銹油膜形態(tài)Fig.1 Morphology of anti-rust oil film

對(duì)比試樣1-1～1-8低溫及較高溫下油膜的結(jié)膠情況。在低溫條件下，使用API Ⅱ類基礎(chǔ)油的試樣1-6和試樣1-7油膜發(fā)生結(jié)膠，而使用API Ⅰ類基礎(chǔ)油的試樣油膜未發(fā)生結(jié)膠，其中試樣1-3和試樣1-4在較高溫下，油膜也未發(fā)生結(jié)膠，說(shuō)明在不添加酚類抗氧劑的條件下，API Ⅰ類基礎(chǔ)油的抗氧化及結(jié)膠性能略好于API Ⅱ類的基礎(chǔ)油［4］。

同樣的配方和工藝條件下，不同類型的基礎(chǔ)油表現(xiàn)出的添加劑的相容性不同。試樣1-6和試樣1-7防銹性能不合格，由于API Ⅱ類油經(jīng)過(guò)加氫，飽和度大大提高，對(duì)極性緩蝕劑的溶解性較差［5］。使用API Ⅰ類基礎(chǔ)油的試樣在防銹性能上表現(xiàn)出差異，其中試樣1-3，1-5和1-8防銹性能不合格。根據(jù)美國(guó)金氏公司的研究，環(huán)烷基油比石蠟基油具有更好的緩釋劑溶解性，由于本試驗(yàn)所用的API Ⅰ類基礎(chǔ)油的產(chǎn)地與精制程度不同，其含烴基的結(jié)構(gòu)也不同，因而導(dǎo)致防銹油防銹性能有所不同。

2.2 緩蝕劑

分別選擇2種生產(chǎn)工藝的磺酸鋇，使用軸承防銹油1-4所用的基礎(chǔ)油，按照如下比例調(diào)配成軸承防銹油：磺酸鋇12%，成膜劑2%，助劑1%，基礎(chǔ)油余量，按照磺酸鋇廠家編號(hào)為2-1～2-4；另使用軸承防銹油1-2所用的基礎(chǔ)油，按照上述的配方及工藝調(diào)配防銹油，編號(hào)2-5～2-8作為對(duì)比。對(duì)以上油樣進(jìn)行防銹試驗(yàn)、抗氧化及結(jié)膠性試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 軸承防銹油（緩蝕劑）試樣試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Test results of bearing anti-rust oil sample

由表2可知，試樣2-2～2-4，2-6～2-8的防銹試驗(yàn)不合格，由于不同廠家的磺酸鋇中的鋇含量和磺酸鋇含量差別較大，因此表現(xiàn)出的防銹性能不同。試樣2-1～2-4在低溫和較高溫下，防銹油膜均無(wú)結(jié)膠現(xiàn)象，而試樣2-5～2-8在較高溫下，防銹油膜發(fā)生結(jié)膠現(xiàn)象。

目前合成磺酸鋇常采用復(fù)分解法和中和法。中和法制備的磺酸鋇呈黏稠液體試樣，而復(fù)分解法制備的磺酸鋇流動(dòng)性差，常呈現(xiàn)固體狀態(tài)，需要高溫溶解，配制成的防銹油穩(wěn)定性差，室溫存放短期內(nèi)就會(huì)沉淀或凝膠［6］。結(jié)合表2的試驗(yàn)結(jié)果，分析使用復(fù)分解法制備的磺酸鋇調(diào)配防銹油，油膜并沒(méi)發(fā)生結(jié)膠現(xiàn)象，證明油膜發(fā)生結(jié)膠與基礎(chǔ)油的抗氧化性有關(guān)，與磺酸鋇生產(chǎn)工藝沒(méi)有明顯的相關(guān)性。由于空氣中氧的作用，基礎(chǔ)油往往會(huì)生成過(guò)氧化物、醇、酮、羧酸等化合物，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)存放，可能進(jìn)一步形成非油溶性聚合物，呈現(xiàn)不同程度的析出，而涂覆在軸承表面的防銹油膜體系會(huì)因此被破壞?；A(chǔ)油的氧化和緩蝕劑的析出表現(xiàn)在軸承表面就是干結(jié)的黃斑或黃點(diǎn)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致軸承銹蝕。

3 結(jié)論

軸承防銹油膜發(fā)生結(jié)膠與基礎(chǔ)油的種類有關(guān)。在不加酚類抗氧劑的條件下，API Ⅰ類基礎(chǔ)油的抗氧化及結(jié)膠性能略好于API Ⅱ類基礎(chǔ)油，且API Ⅰ類基礎(chǔ)油比API Ⅱ類基礎(chǔ)油具有更好的緩蝕劑感受性，更適合配制防銹油。磺酸鋇作為主要的防銹油緩蝕劑，其生產(chǎn)工藝及有效成分的含量影響防銹油的穩(wěn)定性和防銹性，但與油膜的氧化結(jié)膠沒(méi)有明顯的相關(guān)性。