油品温度下降到一定程度后,就要失去流动性而凝固,降凝剂的作用主要是降低油品的凝固点,并保证油品在低温下能够流动。油中含有蜡,在低温下,高熔点的石蜡烃,会以针状或片状结晶析出,并相互联结成为立体网状结构,形成结晶骨架,将低熔点油吸附并包围其中,尤如吸水的海绵,致使整个油品丧失流动性。
降凝剂有吸附和共晶两个作用,降凝剂虽不能阻止蜡晶的析出,但可以改变蜡的结构。降凝剂通过在蜡结晶表面的吸附或与其形成共晶,改变蜡结晶的形状和尺寸,防止蜡晶粒联结形成三维网状结构,从而保持油品在低温下的流动性。
降凝剂广泛应用于各类润滑油中,典型代表是烷基萘、聚甲基丙烯酸酯和聚α一烯烃。润滑油降凝剂国内以烷基萘为主,占降凝剂的70%,其次是聚α一烯烃降凝剂(T803A和T803B),少量是聚甲基丙烯酸酯和聚丙烯酸酯降凝剂。目前国内发展了α一烯烃共聚物降凝剂T811。T811与T803复合使用,可提高降凝度和扩大油品的使用范围。
我国石蜡基润滑油比例较大,降凝问题较严重,故降凝剂相对用量大一些,一般为0.37%。 金属加工用油在要求良好的低温性能时需要加人降凝剂。
6、 防腐杀菌剂
水基加工液具备微生物和菌类生长繁殖的条件,容易腐败变质发臭。防腐杀菌剂(或杀菌剂)的作用在于杀灭或抑制细菌和霉菌的生长,以达到延长切削液的使用期限的目的。常用的防腐杀菌剂是酚类化合物、甲醛类、含氯和含苯类化合物,它们虽然有较强的杀菌作用,但同时对操作者也有一定的伤害作用,如刺激眼、鼻、喉等器官,容易引起操作者皮肤和呼吸道病变,`并且污染环境。近年来由于受到环保法规的限制,许多国家对含酚类、苯类及甲醛类的杀菌剂的使用进行了限制,并且积极寻求新型无毒杀菌剂。如日本选用油酸、硬脂酸、月挂酸等羧酸制各的铜盐具有1年以上的抗腐败效果。美国开发的柠檬酸单铜也有较好的抗菌效果。国内利用硼酸酯与表面活性剂等复配成的防腐杀菌剂也具有较强的抗菌能力。
Lubrizol的杀菌剂KT101是可以完全生物降解的杀菌剂,其化学名称为六氢化三嗪
(Hexahydrotriazine),有效成分含量80%,0.1%水溶液pH为9.5,对细菌、真菌、酵母菌都有效,不过在某些配方中对真菌的抑制力不够强。可应用于多种含水的工作介质中,特别是对颜色、气味有严格的要求时此刹具明显优势;KT101除可用在金属加工液中外,还可在乳化油、胶黏剂、乳化剂等含水介质中。推荐浓缩液中加人ld 2%~3%,工作液中浓度0.1%~0.2%。
三丹油[也叫古罗丹,六氢-1,3,5-三(2-羟乙堪)- S-三嗪],三连氮系防腐杀菌剂,为透明液体,具有喊氮臭味,0.15%pH值为8。0~9.0。主要用作切削液,研磨液和轧制液的防腐剂,加人0.15%~0.2%,在2~3个月内不长细菌。
Bactericide SJ850强力杀菌剂,是一种不含甲醛的化学混合物液体,用于抑制水溶性切削液中细菌和真菌的滋生,以及消除切削液的恶臭气味,⒛℃密度为1.18kg/L,开口闪点125℃,pH值10.2,倾点-30℃。适用于独立油箱或集中供液系统。
Grotan系列防腐杀菌剂的品种齐全,用途很广泛,其性能和用途见表1。
国内目前用于水基型金属加工液中的防腐杀菌剂还很少,在切削液使用中加人防腐剂也不多见。这主要是由于加人防腐剂使切削液的成本增加较大和使用不大方便所致,今后的任务是开发和推广价格适宜、使用方便且无毒的防腐剂。
7、 消泡剂
金属加工用油在循环润滑系统的激烈流动和冲击条件下公产生大量泡沫,泡沫不但影响加工用油的泵
送性能,还会减小油膜强度和破坏稳定性,造成严重的磨损,或使机床无法正常运转,甚至发生供油中断和烧结等现象。
消泡剂的作用是抑制泡沫的产生,以免形成稳定的泡沫,它能吸附在泡膜上,破坏膜的均匀性,从而达到消除泡沫的目的。
最常用的抗泡剂是甲基硅油,它不溶于油,通过溶剂稀释或高速分散等方法使之呈高度分散状态而分布在油中,其川量一般为1~100pg/g,另外还有一种非硅抗泡剂,属于聚l叮烯酸酯型的高分子酯。它和硅油相比,能有效地改善油品的空气释放性。
用于水基金属加工业液的消泡剂主要是乳化硅油等。
鹰达行有限公司的FOAM SP700是一种应用范围很广的高J性能消泡剂,白色,25℃密度为1.03 kg/L,开口闪点220℃,50%pH值8.2,倾点- 30℃。用于水溶性切削液、乳化液、酸碱水性清洗剂、水/乙二醇液压等。
FOAM BAN MS-5是一种用于乳化加工液的矿物油基消泡剂,用于乳化金属加工液;FOAM BAN MS-455、MS525、 MS-550、 MS-575、 MS-293、 3529B、 HP710、 HP740等消泡剂都可以用作乳化油、半合成微乳化液和化学合成液的消泡剂;FOAM BAN 130B是一种硅基泡沫抑制剂,用于非水性的工业润滑油,常用于工业润滑油中,包括透平油、齿轮油和液压油等。
金属加工油是指金属及其合金在切削、成型等加工过程中所用的润滑剂以及防锈、热处理过程中使用的介质。金属加工油是润滑油中的重品种之一。
目前中国市场金属加工油消费量约为32-40万吨/年。其中,切削油液的消费量为14-16万吨左右,成型油液12万吨左右,防锈油脂3-4万吨,热处理油3万吨左右。
中国市场主要金属加工油生产商中, 市场份额排名在前13位的销量总和仅占总量的1/3,而其他约400-500家中小调和厂共享着全国市场的2/3份额。
第四节 金属加工用油的现状
工艺技术和产品质量、品种发展缓慢
金属加工油(液)档次低,一般为传统的车削、钻、攻丝、拉削、抛光和成型的轻拔、挤压、模冲、轧制、锻压等金属加工工艺用油,工艺技术和产品质量、品种发展缓慢。
质量标准与试验方法滞后
金属加工油(液)的品种繁多,组成差异很大。国内将金属加工油(液)归为工艺用油,已有的国家标准和
行业标准很少,很多金属加工油(液)没有质量技术指标。
模拟试验和台架试验设备、种类和方法缺乏
当前科技人员对所
研究的课题,面临最大的难题就是对中国金属加工油(液)的模拟试验和台架试验设备的缺乏而感到束手无策。一方面国内机械工业发展较慢,与国外技术上有差距,另一方面金属加工油(液)品种多样,性质差异大,工艺不同,在油品的性能评价中存在试验仪器无法通用化,测试结果与实际使用不相符,或是无法获得试验结果等问题。国内有关这类油品的性能评价设备太少,制约了金属加工油(液)的
研究与开发。
金属加工油(液)配方落后
中国在金属加工油(液)中所使用的配方较落后,有不少有毒、危害性大的材料至今仍然在使用。如含硫化物的硫化脂肪、活性硫化物,作为极压剂的氯化物,用于水基型切削液的亚硝酸盐防锈剂,在可溶性油中作为偶合剂和杀菌剂的酚类化合物等添加剂仍然在继续使用。这对环境污染和操作工人的身体健康无疑是一个严重的问题。
第五节 金属加工用油的趋势
环保型金属加工油(液)是发展的大方向 由于人类意识到自身赖以生存的地球环境保护的重要性,将环境保护放在首位。金属加工油(液)的
研究、生产和使用,首先必须符合环境保护法规的要求,必须考虑到保护工人的健康和安全问题,对环境是否造成危害性,以及加工后废液的处理等。因此各种金属加工油液)产品的组成必须具有无毒性、低气味低油雾、长寿命、废液处理费用低,以及生物降解性强等优点。金属加工油(液)金属加工油(液)除了对其基础油的芳烃进行了严格的控制外,所使用的一些含氯化物的极压添加剂将被多硫化物、磷酸脂及聚α烯烃与其它极压剂配合使用并有效果良好的复合剂所取代;用于水基切削液的亚硝酸盐杀菌剂由硼酸胺、磷酸盐、脂肪酸取代,但其效果和用量还须
研究。此外,如聚乙二醇类、合成磺酸盐类、脂类、天然脂肪、硼酸二乙二醇胺盐酰胺、吗啉及其衍生物等,将广泛用于金属加工油(液)的配方中。环保型的金属加工油(液)是近阶段
研究的重要课题。
合成液是金属加工油(液)的发展方向,合成液主要是由水、清洗剂、防锈剂、防腐剂等多种材料组成的,无矿物油。对中国金属加工油(液)的应用现状。