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工业润滑油之 防锈油


一、防锈油的机理
防止生锈的关键是金属的表面不要直接接触到水和氧气。尤其是金属表面涂敷保护膜以便其表面与水、氧气、以及其他产生锈蚀物质隔离,同时防止渗入引起锈的物体,如盐,手指印痕和环境气体。电镀、涂层,表面处理(氧化,磷酸酯类和氮化物)这些处理目的是有一个半永久的防锈效果。相反,使用防锈油的目的是提供临时保护,以防止机器,钢板,和其他物体在储存或运输或生产过程中生锈。防锈油以小量也可以发挥作用,因此在金属表面所引起的作用不是可视的变化。另外,防锈油可以通过石油基浴液轻易除去。
当金属表面涂敷一般的油,油层也能将水份和空气隔离在外面。然而该油开始少量地溶于水,终于因大量地散发到空气里,所以仅仅涂敷一般油是不足防止生锈的。因此含有特殊添加剂的防锈油作为完整的防锈措施是必要的。防锈剂的分子含有极压性分子组。极压性分子组贴附在金属的表面并且以大多数的单分子形成分子层。该层不吸收水份,以起到防止生锈的作用。另外,如果水份渗透到了防锈油的油层,在油层中就会形成极小的泡子将水份包住,以防止水份被金属表面吸收。
这些添加物在防锈作用的机理大致如下。
- 添加物分子贴附在金属表面以防止水和氧的渗透作用。
- 油层的水份被添加剂溶解,从而防止其和金属的直接接触。
- 由于添加剂有水合效应,在金属表面粘附的任何水份都被添加剂取代。
二、防锈油应具备的性能
(a) 一般性能
- 良好的防锈性
防锈的性能因油的种类不同而不同。有必要选择一种合适于使用的条件和目的的油种。
- 低污染趋向
油的污染能阻抗涂层的成形和电镀过程,并且比通常的锈更难处理。因此选择的油不应该有污染的留存。
- 良好的去除油性能
- 良好的工作特性
该油必须具备安全和有效的工作性,其工作特长有高闪点,无气味,快速去除。
(b) 特殊性能
- 置换水份的能力
置换水份的能力是指在表面和水份之间的油通过自身介入以使从金属表面除去水份的能力。这是在高潮湿的环境下要采取防锈措施时,或在产生露的空间储存材料时的防锈处理。
- 指印除去能力
这是指通过溶解或中和来在金属表面脱除指印中的盐和其他成分的能力。
- 润滑油应具备的性能
出口的发动机等可能在运输和储藏过程中生锈。在这种情况下所用的防锈油是不仅能防止生锈,还做为发动机油起到良好的作用。
三、防锈油的分类
根据性能和不同的用途,防锈油脂在国内可分为以下几类:
1、置换型防锈油。置换型防锈油一般以具有强烈吸附性的磺酸盐为主要防腐剂,能置换金属表面上沾附的水分和汗液,防止人汗造成生锈,同时本身则吸附于金属表面并生成牢固的保护膜,防止外来生锈介质的浸入。因此,大量用于工序间防锈和长期防锈前的表面预处理。还有很多置换型防锈油可直接用于封存防锈。使用时由于溶剂挥发,应注意防火通风等问题。
根据国内置换型防锈油标准SH0367-92规定,此类油品分为1号、2号、3号、4号。其中1号、2号、3号油,主要用于各类金属产品及零部件包装封存,并有一定的人汗置换性。1号油用于黑色金属,2号油用于黑色金属和铜,3号油用于黑色金属和有色金属。1号、2号、3号油用石油溶剂稀释后可作为工序间封存用油,4号油是汗液洗净油,用于工序间清洗防锈。
2、溶剂稀释型防锈油。这类防锈油含有挥发性石油溶剂,在常温下使用可用溶剂稀释型硬膜防锈油、溶剂稀释型软膜防锈油、溶剂稀释型置换性防锈油等。这类防锈油涂布于金属表面后,溶剂便自然挥发掉,形成一层均匀的保护膜。若成膜材料为沥青、树脂,则溶剂挥发后形成的膜为硬膜,一般不粘手,不粘尘埃杂质,使抹、擦不掉的透明薄膜,在石油溶剂如汽油中和容易清洗掉。一般用在大型机械设备表面的防锈,有的甚至可用于露天条件下存放的原材料、设备的封存。但它的缺点是必须待溶剂挥发后,才允许相互接触和包装,不然会粘在一起。故只适用于结构简单的工件。对于大批量生产的中、小件和结构复杂带有小孔的工件则不适用,也不易用作内部封存。若成膜材料为油脂,如一般的羊毛脂及其衍生物、蜡、凡士林、氧化石油脂及其钡皂,则溶剂挥发后形成的膜为软膜,即油膜。它比较软,能擦、抹掉。这类油品可用作长期封存用油,要求有一定的厚度,防锈性能好,但解封比较困难。目前国内封存用的置换型防锈油,如204-1、664、901等牌号,使用时大都用石油溶剂稀释,在金属表面上大都形成软膜,因而,实际上也可以把它看作是溶剂稀释型软膜油。为了克服软膜油附着里较牢、启封较难的缺点,目前在朝薄层油的方向发展,即以适当的树脂为成膜剂,使之成为薄膜、透明、高效的软膜防锈油。
    溶剂稀释型防锈油石油化工行业标准为SH0366-92,国家标准为GB4879-85B2,分为1号——硬膜,适于室内和室外长期封存;2号——软膜,适用于室内长期封存;3号——水置换型软膜,可置换水,适用于室内金属制品的防锈;4号——为透明不粘性膜。
3、封存防锈油。封存防锈油具有常温涂覆、不用溶剂、油膜薄、可用于工序间防锈和长期封存、与润滑油有良好的混溶性、启封时不必清洗等特点。通常可分为浸泡型和涂覆型两种。
  (1) 浸泡型。可将制品全部浸入盛满防锈油的塑料瓶内密封,油中加入质量分为2%或更低的缓腐剂即可,但需要经常添加抗氧化剂,以使油料不至氧化变质。
  ( 2) 涂覆剂。可直接用于涂覆的薄层油种。油中需加入较多的缓腐剂,并需数种缓腐剂复合使用,有时还需加入增粘剂,如聚异丁烯等,以提高油膜粘性。若配合外包装,可用于室内长期封存,防锈效果良好。
封存防锈油国家标准为GB4879-85B3。根据国家标准规定,该油品分为三类:第一类是用于黑色金属;第二类是用于黑色金属和铜合金;第三类是用于黑色金属、铜合金、镁合金及其铝合金。根据油品的粘度不同,各类中又可分为轻质、中质和重质三种。轻质防锈油主要用于航空机械零件以及电子仪器、精密仪表、小型武器、航海罗盘等小型精密仪表设备,同时起防锈和润滑作用。这类防锈油一般是冬夏通用的,因此有较低的凝固。中质防锈油中型以上的机械零件的封存,也兼有防锈、润滑双重作用。其使用温度一般为常温,也可以在-20摄氏度左右低温下使用。重质防锈油主要用于大型设备的润滑、防锈,一般只适用于常温。
  4、乳化型防锈油。这是一种含有防腐剂、润滑剂的油品。使用时用水稀释成为乳状液,故称为乳化型防锈油。它具有成本低、使用安全、减少环境污染、节约能源等特点。将它涂布于金属表面上,待水蒸发后便形成一层保护油膜,目前多用于工序间防锈,也可作为长期封存用。国内乳化型防锈油的标准为GB4879-85B4。
  5、防锈润滑两用油。这是具有润滑和防锈双重性能的所谓两用油,要求启封后,可以不必先清除封存有而直接安装使用。或试车后,不必另换油料即以试车油封存产品,一般用于需要润滑或密封的系统。故根据用途,又可分为内燃机防锈油、液压机防锈油、齿轮油、空气压缩机油、仪器仪表和防锈试车油等。内燃机防锈油主要用于飞机、汽车和各类发动机的防锈;液压防锈油主要用于机床等设备的液压系统及液压桶的封存防锈;仪器仪表油品种较多,并都兼有一定润滑性。一般要求基础油粘度低、精制程度高、防锈油添加剂加入量在3%~5%、有较好的低温安定性、低挥发度和油膜除锈性好等特点,适用于多种金属。目前,我国防锈、润滑油国家标准中,防锈润滑油标准为:GB4879-85B5,防锈润滑脂标准为:GB4879-85B6,液压防锈油标准为:GB4879-85B7,防锈内燃机油标准为:GB4879-85B8。
  6、防锈脂。在国内工业凡士林或石蜡等石油蜡为基础有中加入防锈添加剂而制成软膏状物。一般以热涂方式进行封存。其特点是油膜厚,油膜强度高,不易流失和挥发,防锈期可达两年以上,广泛应用于机械产品、大型设备的长期封存。其缺点是油封、启封时都需要加热,要求有较好的热安定性和抗氧化安定性。为了克服上述缺点,目前已试制出冷涂脂。其特点是常温下比较软,针入度一般在20mm以上,使用时无须加热,可直接涂刷,防锈性也相当好,使用较安全方便,是很有发展前途的品种。石化部石油脂型防锈脂标准为:SH0366-92。该防锈脂分为1号、2号、3号。1号即为冷涂脂,适用于黑色金属,可用作一般精密机械部件库存长期防锈,它可以室温涂覆或加热涂覆;2号适用于黑色金属机械部件在室外的短期防锈及室内防锈,需要加热涂覆;3号适用于黑色金属及铜件的室外短期防锈和室内长期防锈,需要加热涂覆。
四、防锈油的发展趋势
  防锈油的防锈效果与整个紧固件生产的生产工艺、清洗、包装及温度、湿度、大气污染等条件密切相关,把防锈油当作万能的是不切实际的。
  近年来,市场上出现的WD-40等国外品牌,除具有良好的防锈作用外,还具有一定的清洁润滑作用。国内TZ通用防护油,湿热试验超过了960h,盐雾试验超过了48h。
  多功能、超薄膜,有利于环保,质量上乘的防锈油今后将受到更多的重视和得到更快的发展。紧固件企业只有加强生产过程各个环节的防锈管理,配合选用合理的清洁剂、包装材料等,防锈油才能发挥应有的作用,否则即使最好的防锈油,也不能达到预期效果。
  目前由于环境限制,许多以前常用的油溶性防锈剂都被限制使用了,如黑色金属防锈效果较好的磺酸钡等,钡离子是重金属离子,长期排放在环境中会造成重金属聚集引起恶性事件,所以目前世界各国都在推行不含钡甚至不含磺酸盐的新型添加剂。如美国ADDITIVES INTERNATIONAL公司的EZ Mulz 系列产品,完全无毒害作用,是金属加工用防锈油的突破。
五、防锈油的选用
鉴于防锈油的品种较繁杂,在选用时建议采取如下原则:
  ① 按金属品种,不同的防锈油对不同金属材质的防锈效果不同,有的对黑色金属防锈效果很好,但对铜则效果一般,这些往往在防锈油的产品说明资料中会作说明,应注意选择。
  ② 按金属产品的结构和大小,结构简单和表面积大的可选用溶剂稀释型或脂型,而结构复杂有孔或内腔的用油型的较好,因为还要考虑启封时防锈膜可除性。
  ③ 按金属产品所处的环境和用途,分清是短期的工序防锈,还是同时带有短期润滑的长期防锈,是对潮湿环境的长期封存防锈,还是可能存放在沿海库房或甚至有一定时间的海上运输因而要好的抗盐雾性能。选用时要有这方面的针对性。
当然,首先选用质量可靠的防锈油。由于防锈油目前在我国的用量不大,很多防锈油脂为地方小厂生产甚至用户自制,而目前一些主要国产防锈添加剂质量不够稳定或油溶性不好,因而使用前首先目测,从外观、颜色及有无分层或不均匀等方面,与前几批对比。若目测几批外观相差较大,应对其质量产生怀疑,对防锈油用量大的用户,应备有潮湿箱试验设备,对防锈油的防锈效果进行验证。
六、防锈油涂抹方法
  对不同的防锈油脂,应采取不同的涂抹方法:
  1、浸涂,把金属制品浸入液态防锈油中,取出沥干,有的防锈油太稠时需要加热到一定温度。
  2、刷涂,用刷子把防锈油涂于金属制品表面,对大件制品及形状复杂的制品更宜用此法。
  3、喷涂,对大型金属制品用此法比较快捷,均匀。
  4、浸入,小型金属制品可用此法。
  一般短期或工序防锈,采用上述涂抹防锈油后即完成防锈工作,但对长期封存防锈,还要进行包装,保护防锈膜在运输库存中不受破坏及减少腐蚀介质的入侵,一般选用而时油、密封性好、软膜性材料,如塑料薄膜、铝塑薄膜、蜡纸等都常用
  关于防锈油的选用,和环境也有非常大的关系,加上防锈时间的长短,我们应选择不同型号的具备某些特殊功能需求的防锈油。
七、防锈油的清洗
  加工好的金属制品表面会附有许多污物,如酸、水、盐、灰尘、切削液、手汗等,它们本身可能腐蚀金属,也使防锈油不能均匀紧密地吸附在金属表面隔绝环境腐蚀物,因而首先要进行清洗。一般清洗材料有石油溶剂(汽油、煤油、溶剂油等)、化学溶剂、碱溶液、水等。石油溶剂对清洗油污及有些有机物效果好,但对无机物及水溶性物效果不佳,使用时应对操作者的皮肤及呼吸有保护措施,有良好的通风,因这类物品属易燃物,应防环境明火和高温。化学溶剂如三氯甲烷等,除了去油脂能力高于石油溶剂外,对沥青、树脂和蜡等也有好的溶解力,但价格高,挥发性强,有毒性,应慎重使用。对油污、盐、无机物、手汗等,用碱性清洗剂、蒸汽或水溶液清洗的效果也很好,它们价廉,危险性低。总之,针对金属表面的污物选用不同的清洗介质,同时还要注意这些清洗介质的清洁,不能为了节省而用已有很多污物的清洗介质去清洗,使金属表面存有更多污物。
  金属制品清洗后要进行干燥,一般有烘干、吹干、沥干等。
  除指纹型防锈油的组成金属零件在加工或储存过程中,特别是在高温多雨的潮湿季节,其间往往容易生锈。除指纹防锈油也称量换型防锈油,是能够置换或中和残留于加工零件、半成品、或制成品表面上的汗迹和少量水分的防锈油。其特点是带油操作,不必清洗,可用任何比例稀释,主要做工序间或中间库的防锈,其浓缩品也可用长期封存防锈。
  一般去除指纹防锈油是由轻质润滑油加防锈剂并配合醇、酮等“水和剂”在与表面活性剂调制而成。可以刷涂或喷涂在金属表面上,首先能把促进生锈作用的水分、盐分、指纹痕迹等置换并除去后,才能发挥作用。这种防锈油主要用于金属部件加工工序中的中间处理,或室内周转期3个月左右的短期防锈。
八、防锈油使用过程中的几点建议
  20世纪70年代,我国曾掀起防锈工作的高潮,除了石油系统外,机械工业的很多单位也积极参与,成立了很多的攻关组、协会等,研制了很多新产品,防锈油的水平与国外先进水平的差距逐渐缩小。但20世纪80年代至今,防锈油脂的研究处于低潮,所用的防锈油产品基本仍是20世纪70年代的成果,那里打下的基础沿用至今,进展不大。
  建议一:设备制造行业应把金属防锈的位置提高,从加强防锈工业上提高效益。由于金属产品的生产厂,尤其地处潮湿高气温的厂,其产品或半成品由于生锈而造成的损失相当可观,有的只能花昂贵的费用购买进口的防锈油脂,有的又回到20世纪70年代前采用蜡或凡士林等涂上厚厚的一层作防锈,花费大量人力,也给使用前卸脂造成困难。
  建议二:防锈油脂的选用及使用一定要慎重,很多小厂的防锈添加剂和防锈油脂产品的质量不够稳定,应加强选择,甚至自备简易的评定手段,严把质量关。
九、防锈油脂的防锈性实验方法
  防锈油脂防锈性的试验方法很多,但总起来说可以分为两大类:一类是大气暴露试验,其中包括大气曝晒、百叶箱和室内储存等试验。一类是室内加速试验,即在实验室内,用各种装置来模拟实际使用条件,或人为制造恶劣条件,如高温、高温、盐雾、有害气体腐蚀过程加速。
  第一类方法简单,可用试片、零件甚至整合产品放在室内、室外或百叶箱中进行。这是实际考查各种防锈油脂在自然条件下防锈性能最可靠的方法。因为它最符合当地的实际大气条件,而这种条件又是实验室内的加速试验所无法模拟的。因此尽管试验周期太长,但在实际中却经常采用,有时甚至是十分必要的。
  第二类方法的优点是时间快、周期短,能精确的控制腐蚀条件,能得到重现性较好的试验结果但由于大气腐蚀的条件相当复杂,所特定的某一试验方法只能强调其中一项或几项因素,所以其试验结果就有相当的局限性,每一个试验方法的结果只能从某一方面来反映防锈油脂的性能,因此同一种防锈油脂的评定,一般都要做几个项目的加速试验,就是为了能从各个角度综合的反映这一防锈油脂的防护性能,以保证使用。即使这样也不能完全代表实际的使用情况。
  由于各项加速试验都以特定的腐蚀条件来进行,所以它们与第一类试验如储存试验、百味箱试验的结果很难得出平行关系,即得不出所谓的“换算系数”,这是为很多实践所证明的。如在进行薄层油的评定中,好的薄层油在动态潮显箱中的锈蚀情况经常比相同时间的百叶箱试验为好。
  防锈油脂的室内试验方法又大致可分直接与间接两种方法。直接法是将涂油的金属试片处于特定的腐蚀介质中,加速腐蚀,最后以金属的表面情况或重量变化来评定。间接法则测定试验前后某种物理性能、电化学性能的弯化或在试验过程中的变化。


工业润滑油之 防锈油 2017-9-15 本文被阅读 891 次
 
 
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