王燦輝，侯萬(wàn)果，田前進(jìn)，楊益農(nóng)

(1.洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司 化工材料開(kāi)發(fā)部，河南 洛陽(yáng) 471039；2.常熟長(zhǎng)城軸承有限公司，江蘇 常熟 215500)

為提高軸承質(zhì)量、節(jié)約能源和減少對(duì)人體的傷害，普遍采用水基清洗液代替汽油、煤油等清洗軸承零件[1]。但美中不足的是，水基清洗液清洗后的軸承零件表面會(huì)殘留一層水膜。此外，軸承零件在車(chē)削和磨削過(guò)程中不可避免地會(huì)接觸到水或水溶液，這將在零件的表面形成一層乳化液水膜，如不及時(shí)去除或去除工藝不合理都會(huì)使軸承零件產(chǎn)生銹蝕。

傳統(tǒng)去除軸承零件表面水分的方法是烘箱烤或熱風(fēng)吹，需加熱設(shè)備，耗電耗時(shí)，且只適合于帶鍍層的金屬零件，對(duì)于裸露的軸承零件不適用。因?yàn)樵诤婵竞痛蹈蛇^(guò)程中，隨著水膜的蒸發(fā)和金屬表面溫度的升高，會(huì)產(chǎn)生銹蝕[2]。因此，研究一種工藝簡(jiǎn)單，操作方便、脫水速度快和有一定防銹能力的脫水防銹油成為一種必然的趨勢(shì)。

1 脫水防銹機(jī)理

脫水防銹油由脫水劑、防銹劑及中輕質(zhì)石油餾分配制而成。金屬表面水膜的脫除主要靠基礎(chǔ)油中脫水劑的作用實(shí)現(xiàn)。其機(jī)理是脫水劑與金屬表面的界面張力比自來(lái)水或清洗劑水溶液與金屬的界面張力要小，也就是說(shuō)前者與金屬的親和力要比后者與金屬的親和力強(qiáng)。故脫水防銹油與金屬接觸后，首先從金屬表面上的水膜薄弱處突破，滲透到金屬表面，然后貼著金屬面向原金屬-水界面間擴(kuò)散，將水膜擠壓，卷縮成水珠使其離開(kāi)金屬表面附在油膜上而脫落，脫落的水沉入脫水槽底部排出；到達(dá)金屬表面的這層油膜中含有緩蝕劑，緩蝕劑又是基礎(chǔ)油的表面活性劑，緩蝕劑分子的極性集團(tuán)有吸附到金屬表面的趨勢(shì)，使得緩蝕劑分子在基礎(chǔ)油/金屬界面上定向吸附，其極性頭牢固吸附在金屬表面上，而非極性尾垂直向外，形成一層排列的單分子憎水吸附膜，并對(duì)極性分子有較強(qiáng)的包溶作用，從而阻礙腐蝕介質(zhì)的滲入，起到緩蝕作用。

脫水防銹油是傳統(tǒng)防銹油(機(jī)油加熱脫水)的最佳替代品。同時(shí)由于其水乳化能力較弱，使油水混合后很快產(chǎn)生分層，水沉積在油層的底部，因此，只要能排出積水，不影響脫水油的使用效果。

2 配方設(shè)計(jì)及選擇依據(jù)

2.1 基礎(chǔ)油的選擇

基礎(chǔ)油是防銹油的主要成分，是防銹劑的載體，可使防銹劑在油中均勻分散。同時(shí)，基礎(chǔ)油的烴基深入到定向吸附的防銹劑分子之間，借助范德華吸引力與防銹劑分子共同堵塞孔隙，使金屬表面上的吸附膜更加緊密完整，使吸附不牢的極性分子不易脫落，從而更有效地保護(hù)金屬[3]。此外，基礎(chǔ)油還可以在極性分子吸附少的金屬表面進(jìn)行物理吸附，發(fā)揮組合效應(yīng)。作為脫水性防銹油的基礎(chǔ)油，黏度較低為好，以便有良好的滲透性和清洗性。為降低基礎(chǔ)油的黏度，改善低溫下的流動(dòng)性，故選用流動(dòng)性好、黏度低及滲透性強(qiáng)的煤油作為基礎(chǔ)油。

2.2 防銹劑的選擇

防銹劑有一個(gè)較強(qiáng)的極性基團(tuán)，作用機(jī)理是吸附。防銹劑最大的優(yōu)點(diǎn)是抗鹽水和鹽霧，抗潮濕，酸中和及水置換性能好。對(duì)多種金屬有較好的防銹性能，兼有水膜和汗液置換功能，隨著其濃度增大作用增強(qiáng)。其可溶解于熱的基礎(chǔ)油中，不能單獨(dú)使用，必須與其他緩蝕劑復(fù)合使用。十二烯丁二酸為橙黃色黏稠液體，有較好的油溶性和抗乳化性，具有極強(qiáng)的吸附能力，加入油中可在金屬表面形成牢固的油膜，從而保護(hù)金屬表面不被銹蝕和腐蝕；對(duì)抗氧化劑無(wú)抑制作用，能延長(zhǎng)油品的抗氧壽命[4]，所以選擇十二烯丁二酸作為防銹劑。

2.3 緩蝕劑的選擇

緩蝕劑對(duì)金屬的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水分對(duì)金屬的吸附力，選用合適的緩蝕劑能夠把水分從金屬表面置換出來(lái)，并在重力作用下，沉積在脫水油的底部。采用多種緩蝕劑，利用緩蝕劑之間的加合效應(yīng)，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，形成多層次分子吸附膜，共同堵塞相互之間的空隙，使吸附膜更加完整，水置換能力更強(qiáng)，起到更好的防銹效果。

緩蝕劑因與油共存，對(duì)防銹和脫水作用影響極大。若緩蝕劑分子的親油基與基油分子的長(zhǎng)度相同，可顯著提高防銹和脫水作用。石油磺酸鋇是具有極性基團(tuán)及較長(zhǎng)碳鏈的有機(jī)化合物，一端是極性基團(tuán)，一端是憎水的碳鏈，其中碳鏈和油類(lèi)分子相似，易溶于油，極性基團(tuán)通過(guò)化學(xué)鍵緊密地吸附在金屬表面，使緩蝕劑分子定向排列在金屬表面形成疏水致密層，所形成的吸附保護(hù)膜可阻止水、氧和腐蝕性物質(zhì)穿透到金屬表面。

一般極性分子對(duì)金屬的吸附力大于水對(duì)金屬的吸附力，當(dāng)金屬表面有水時(shí)，極性愈強(qiáng)的緩蝕劑置換水的能力也愈強(qiáng)，其抗水特性隨著濃度的增大而加強(qiáng)。只用石油磺酸鋇一種緩蝕劑，因其濃度較低，在金屬表面不能形成稠密的排列膜，分子間空隙較大，水分子較易侵入到金屬表面。因此，需要加入油溶性較強(qiáng)的氧化石油脂鋇皂作為另一種緩蝕劑，通過(guò)兩者的協(xié)同作用，形成多層分子吸附膜，共同堵塞孔隙，使吸附膜更加完整，并且吸附物相互作用還能提高吸附層的穩(wěn)定性。石油磺酸鋇與氧化石油脂鋇皂在其協(xié)同作用機(jī)理中還存在下述情況：若金屬表面存在微量水，石油磺酸鋇雖有能力置換水分子，但油膜中還會(huì)有水存在，這必定會(huì)嚴(yán)重破壞單分子吸附層的保護(hù)作用。氧化石油脂鋇皂在油中可形成膠束，若在油中有水存在，則氧化石油脂鋇皂可將水包在中間形成膠束，從而有效地防止了水的侵入。石油磺酸鋇和氧化石油脂鋇皂組合使用，緩蝕劑具有更強(qiáng)的抗水性，用少量的緩蝕劑即可獲得較好的保護(hù)效果。

2.4 復(fù)合配方的確定

通過(guò)一系列配方調(diào)配和性能試驗(yàn)，最終確定的脫水防銹油配方的基本組成見(jiàn)表1。

表1 脫水防銹油的配方

3 性能檢測(cè)

3.1 水膜置換性試驗(yàn)

參照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將試片垂直浸入0.05%的NaCl水溶液中1 s,取出檢查試片的工作面是否全部浸濕或有無(wú)銹點(diǎn)(如未完全浸潤(rùn)或有銹點(diǎn)，棄之不用)。用濾紙吸取試片上部和下部余液(不得超過(guò)5 s)，將試片浸入脫水防銹油中15 s，取出瀝干15 min后，放入20～30 ℃的濕潤(rùn)槽中1 h，取出檢驗(yàn)試片工作面有無(wú)銹蝕，若3片工作面均無(wú)銹，判定為合格。

3.2 濕熱性能試驗(yàn)

參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2361，將涂有脫水防銹油的銅片、鋼片及鋁片各3個(gè)試片置于溫度(49±1)℃、相對(duì)濕度95%以上的濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，經(jīng)5天后，若3個(gè)試片均沒(méi)有銹蝕，則為合格。

3.3 腐蝕性能試驗(yàn)

參照標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0080，將符合規(guī)格要求的銅片、鋼片及鋁片各3個(gè)試片浸入脫水防銹油中，在(55±2) ℃下保持5天，若3個(gè)試片顏色沒(méi)有變化，則為合格。

3.4 重疊性能試驗(yàn)

參照標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0692，將5個(gè)同種金屬的鋼片和銅片重疊，置于溫度(49±1)℃、相對(duì)濕度95%以上的濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，5天后取出觀(guān)察試片，若5片都無(wú)銹蝕或無(wú)明顯疊印，判定為合格。

3.5 性能試驗(yàn)結(jié)果

表2是研制的脫水防銹油的各項(xiàng)指標(biāo)，從表2中可以看出，研制的脫水防銹油各項(xiàng)性能良好。

表2 產(chǎn)品性能指標(biāo)

4 結(jié)束語(yǔ)

研制的脫水防銹油ZYS-T20是一種棕褐色的透明液體，具有良好的脫水和防銹性能，在使用過(guò)程中，軸承表面的水進(jìn)入脫水防銹油之后，分層速度快，對(duì)脫水防銹油無(wú)不良影響。在軸承加工的工序間防銹穩(wěn)定可靠，尤其是用水及清洗劑清洗后的零件或成品，經(jīng)脫水后可去除表面水膜，清理出溝槽內(nèi)殘留的水分，為零件短期防銹和成品封存防銹創(chuàng)造了有利條件。該脫水防銹油在軸承行業(yè)有廣泛的推廣應(yīng)用前景。