酸碱工况下的润滑剂选择

张　滨

（顺益体系（集团），广东　珠海　519020）

·润滑与密封·

酸碱工况下的润滑剂选择

张滨

（顺益体系（集团），广东珠海519020）

针对大多数的润滑产品无法耐受酸碱工况，造成油脂快速失效、轴承卡死、设备停机的问题，对抗腐蚀能力较好的复合钡基脂、聚脲脂、复合磺酸钙基脂、硅脂和复合锂基脂5款油脂进行对比分析，为酸碱工况下选择润滑产品提供依据。

润滑脂；抗酸碱能力；附着力

一、轴承失效情况

涉及食品的生产设备和包装食品的容器都需要进行定期清洗，为了能够快速完成清洗，经常需要使用酸碱溶液进行冲淋和浸泡：清理管道中的水垢（主要成分为CaCO3的)会采用酸性溶液；清理食物残渣和脂肪会采用碱性溶液。而许多传动部件，如：齿轮、链条和轴承等，经常暴露在这种环境中会受到腐蚀，甚至造成润滑剂失效流失，导致部件损坏，引发设备故障停机。

在纺织印染行业，布匹的染色所采用的工艺也和碱液分不开，如：PTT纤维布染色定型工艺所用碱液配比中碱量率18%时，苛性钠（NaOH纯度98%）添加比例3～5g/L，使用的染色设备碱量机同样存在轴承寿命短，油脂流失严重的问题。

1.案例一 ：某食品厂洗瓶机轴承失效。

轴承工况：90℃左右运行、低速、重载、受洗瓶碱液（NaOH溶液）和水蒸汽影响。

2.案例二 ：某纺织厂碱量机轴承失效。

轴承工况：80℃左右运行、中高速、负荷较轻、有水汽和少量碱液。

以上两个案例都具有典型性和广泛性，但是在许多润滑剂的书籍描述中，对润滑剂的抗酸碱能力都是只言片语，较少出现系统性的研究报告，而从知名润滑剂公司的产品介绍中能写出抗腐蚀能力较好的产品基本上集中在：复合钡基脂、聚脲脂、复合磺酸钙基脂、硅脂和氟脂，考虑氟脂的价格较高，而且也有国际公司对其进行验证，因此笔者仅将前4款产品加上复合锂基脂进行对比分析。

二、酸性测试

选取知名品牌西班牙老鹰特种润滑脂进行对比测试（表1）。

在玻璃容器的侧壁适量涂抹5款油脂，并加入酸性溶液浸没5款油脂（选用的酸性溶液为市售清理下水管道产品——pH值=1的浓盐酸）。经过3天时间的浸泡，观察5款油脂均无明显变化，证明这5款油脂对强酸的抵抗力较强。

三、碱性测试

在玻璃容器的侧壁如图1所示适量涂抹5款油脂，并加入碱性溶液浸没5款油脂（选用强碱性溶液为市售pH值=14的《安润康》重度油污清洗剂）。

经观察，复合锂基是第一个失效的油脂，并完全溶解；硅脂虽然没有分解，但是从玻璃壁上剥离并悬浮，外观无明显变化；第三个失去附着力悬浮的是聚脲，并出现变色，估计为染色剂渗入油脂中，还保持一定的润滑性。

在3款油脂失效后，由于液面漂浮太多油点影响观察，因此将碱性清洗剂用试验滤纸过滤掉油污，并用PH试纸再次检测，碱性无明显改变（pH值=14）。观察复合钡基脂和复合磺酸钙基脂，发现油脂外部出现发白情况，油脂仍保持一定的润滑性，且能较好的附着在玻璃壁上（图2）。

表1

通过测试，初步判断这两款油脂都适合洗瓶机和碱量机的润滑要求，考虑复合钡基的稠化剂含量要略高于复合磺酸钙基脂，先推荐复合钡基脂到设备中试用，实际试用效果与测试结果相符。

四、现场测试

测试一：对某啤酒企业洗瓶机轴承进行复合钡基脂润滑脂试用测试。

测试选取该企业包装二车间3#洗瓶机轴承，清洗干净，加入西班牙老鹰牌复合钡基脂，经过20天试用测试，油脂状态良好，未见乳化变稀流失，效果良好（原用通用锂基脂，平均每2～3天油脂变稀流失，需加脂1次），寿命提升7倍以上。

定义表示第i颗故障卫星引起的水平定位误差，其中A=(HTH)-1HT，A1i、A2i分别为误差矢量的前两个分量。则有：

测试二：对某纺织企业碱量机轴承进行复合钡基脂润滑脂试用测试。

经过2个月零20天的试用测试，油脂外观及润滑性良好，轴承内无积碳、油泥，完全满足该设备的润滑要求。

通过以上测试，总结出油脂抗酸碱能力排序：复合钡=复合磺酸钙>聚脲>硅脂>复合锂。

图1　

图2　

对于复合钡与复合磺酸钙这两款油脂抗酸碱能力突出的原因，笔者认为与以下两点有关：一是钡和钙金属同属于碱土族金属，他们的化合物均被用于防腐防锈添加剂（石油磺酸钡和石油磺酸钙）；二是复合钡基的稠化能力较弱，因此稠化剂的比例较一般的锂基脂要高，一般高出约20%，而钡的化合物不溶于水和酸碱液（硫酸钡BaSO4水中的溶解性仅为0.00024），而复合磺酸钙其稠化剂分布呈鳞片状，能阻止酸碱液进一步侵蚀内部的稠化剂胶体，如图3所示。

图3　

五、润滑性能测试

一款好的油脂一般还需要有极压抗磨能力，恰巧这也是复合钡基与复合磺酸钙基的优点。通过四球测试（室温、1500r/min），对几种润滑脂润滑性能进行对比（表2）

从表2可以看出复合钡基脂挤压抗磨性能较优。另外复合磺酸钙基脂中也包含中性钡，对以钡为主的复合磺酸钙基脂与钙为主的复合磺酸钙基脂进行电镜扫描，发现二者都具有较好的抗磨能力。

六、结论

2.附着力从强到弱依次为：复合钡=复合磺酸钙>聚脲>硅脂（由于复合锂基脂完全溶解于碱性清洗剂中，因此没有考虑其附着力）。

表2

3.从润滑性能方面考虑，从强到弱的依次为：复合钡>复合磺酸钙>聚脲>复合锂>硅脂

将复合钡排到复合磺酸钙之前，是由于在微动摩擦状态下，使用复合磺酸钙油脂的金属表面往往会呈现黑色状态。

［1］周彬.PTT形态记忆织物的染整工艺[J].染整技术，2010.4.

［2］蔡家成.复合钡稠化剂的研究[J].合成润滑材料，1989.4.

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