高压抗磨液压油的研制.pdf

2 0 1 0年 2月 第 3 5卷 第 2期 润滑与密封 L UBRI C AT I ON ENGI NEERI NG Fe b ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 5 No ． 2 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 0 2 5 40 1 5 0 ． 2 0 1 0 ． 0 2 ． 0 2 3 高压抗磨液压油的研 制 鱼鲲李云鹏 中国石化石油化工科学研究院北京 1 0 0 0 8 3 摘要研制 了一种由极压抗磨剂、油性剂、抗氧剂、防锈剂以及金属钝化剂等组分组成的复合添加剂。以 H V I 1 5 0 S N和 H V I 5 0 0 S N为基础油 ，加入质量分数0 ． 8 ％的复合添加剂 ，调制出一种 N 4 6高压抗磨液压油。该抗磨液压油 通过 了 D e n i s o n 公司的 T 6 D高压叶片泵和 P 4 6高压柱塞泵台架试验 。 关键词 基础油 ；复合添加剂 ；液压油 中图分类号V 3 1 7 ． 2 文献标识码 A文章编号 0 2 5 4 0 1 5 0 2 0 1 0 2 0 9 0 4 Pr e p a r a t i o n o f Hi g h Pr e s s ur e a n d An t i - we a r Hy d r a u l i c Oi l Yu K u n L i Yu n p e n R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m P r o c e s s i n g ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t A h y d r a u l i c o i l c o mp o u n d a d d i t i v e wa s p r e p a r e d， wh i c h wa s c o n s i s t e d o f e x t r e me p r e s s u r e a n d a n t i we a r a d d i t i v e s ， o i l i n e s s a d d i t i v e s ， a n t i o x i d a n t s ， a n t i r u s t a g e n t a n d c o r r o s i o n i n h i b i t o r s ． W i t h HVI 1 5 O S N a n d HVI S0 0 S N a s h y d r a u l i c b a s e o i l ． a HM4 6 h i g h p r e s s u r e a n t i we a r h y d r a u l i c o i l wa s p r e p a r e d b y a d d i n g 0． 8％ c o mp o u n d a d d i t i v e ． Th e h y d r a u l i c o i l p a s s e d t h e b e n c h t e s t o f De n i s o n’ S T 6D h i g h p r e s s u r e v a n e p u mp a n d P 4 6 h i g h p r e s s u r e p i s t o n p u mp ． Ke y wo r d s b a s e o i l ； c o mp o u n d a d d i t i v e； h y d r a u l i c o i l 抗磨液压油具有优 良的抗磨 性 、热安定性和氧化 安定 性 、抗泡性 、过滤性 以及抗乳化性等 。一般情况 下 ，抗磨液压油分为含锌型和无 灰型 2种 。对于叶片 泵而言 ，含有添加剂 Z D D P的锌型抗磨液压 油具有 优 良的极压抗磨性、氧化安定性和防腐蚀性能，但锌型 抗磨液压油会造成柱塞泵铜部件的腐蚀，且 Z D D P会 造成环境的污染，使其应用受到限制。无灰抗磨液压 油更适宜 于柱塞泵 的液压系统 ，在柱塞泵液压系统 中 应用 日益扩 大。 高 压 抗 磨 液 压 油 适 用 于 含 高 压 泵 的 液 压 系 统 ，在满 足 G B 1 1 1 1 8 ． 1 _ 9 4中 H M 液 压 油优 级 品 基础 上 ，还要通过 D e n i s o n公司 的 T 6 D叶片泵 和 P 4 6 柱塞 泵 2种 高压泵 台架试 验。叶片泵 为钢一 钢摩擦副 ， 柱塞泵为钢一 铜摩擦副，2种泵对油品的抗磨性能和 润滑性能特点要求不尽相 同，在某种程度上还互相矛 盾，一般质量品质的液压油难以满足要求。 本文作者以 H V I 1 5 O S N和 H V I S 0 0 S N为基础油组 分，通过优化组合添加剂配方，使得主要组分如极压 抗磨剂、抗氧剂以及防锈防腐剂等达到最佳的匹配， 充分发挥各添加剂之间的协同效应，成功研制了添加 收稿 日期2 0 0 9 0 8 1 8 作者简介鱼鲲 1 9 7 7 一 ，女 ，硕士 ，从事 润滑油的研发工 作．E m a i l y u k u n k u n 9 7 3 9 1 2 6 ． c o m ． 量为 0 ． 8 ％ 质量分数的高压抗磨液压油复合剂， 调配出了质量达到 G B 1 1 1 1 8 ． 1 要求的抗磨液压油。 1 高压抗磨液压油的研 制 1 ． 1 基础油 选择 H V I 1 5 0 S N和 H V I 5 0 0 S N为基 础油组 分 ，调 配成黏度牌号为 4 6的基 础油进 行实验 ，以考察油 品 以及添加剂的性能。其具体组成见表 1 。表 2给出了 调配 的 4 6 基础油的基本 性能。 表 1 4 6 基础油组成 T a b l e 1 Co mp o s i t i o n o f 4 6 b a s e o i l 组分名称 体积分数／ ％ HVI 1 5 0 SN HVI 5 0 0 SN 3 2 6 8 表 2 4 6 基础油基本性能参数 Ta b l e 2 P a mme t e r s o f 4 6 b a s e o i l 由表 1 ，2可知，利用溶剂精制的 H V I 基础油组 2 0 1 0年第 2期 鱼鲲等高压抗磨液压油的研制 9 1 分 ，不加任 何增 黏 或 降凝 剂 的情 况下 ，即 可调 配 出 合格的液压油基础油。 1 ． 2复合 添加 剂的组成及性能 1 ． 2 ． 1 复合 添加 剂的组成 研制的高压抗磨液压油的复合添加剂，其主要组 分有极压抗磨剂、抗氧剂以及防锈防腐剂等。 1 ． 2 ． 1 ． 1 极压抗磨 剂 极压抗磨剂是抗磨液压油复合剂的主要成分。随 着机械设备制造技术的发展 ，液压系统的工作条件愈 加苛刻，在较高的温度和压力下 ，仅由基础油形成的 物理吸附膜已不能保证液压设备的安全润滑，必须借 助添加剂在金属部件 表面生成吸附力更强 的化学吸附 膜来满足液压设备对润滑的苛刻要求。 在无灰抗磨液压油中，极压抗磨添加剂的类型通 常为含有硫 、磷 、氮等元素 的化合 物 ，如国内常用 的 T 3 0 6 、T 3 0 8 B、T 3 0 9等等 。最新 的发展趋势是添加 剂 除具 有极 压抗 磨 性 能外 ， 还应 具 备 防腐 、抗 氧 等性 能。如含有不对称基团的二硫化物液压油抗磨剂 ， 结构 如下 ≥ P ／、／ x 一 一 、j R s 或 ≥ 、／／ x 一 、 。 O R 3 或 ≥ 一 ～ 一 最近 ，国外 公 开 了一 种 用于 液 压油 的极 压抗 磨 剂 ，分子结构通式 如下 CH2 一CH CH2 一SR I o H 该化合物不仅能改善液压油的极压抗磨性能 ，而 且具有抗氧化 和抗腐蚀 的性能 ，在 润滑油 中加 入 0 ． 0 5 ％ ～ 3 ％ 质量分数 ，效果就非常显著。 作者选用几 种极压抗磨剂进行复 配 ，利 用四球 试 验机考察复配效果 ，结果见表 3 。可以看出，当抗磨 组分 I 加剂量为 0 ． 2 ％ 质量分数时，其磨斑直径 最小，当剂量继续增加时，磨斑直径并未有明显的变 化，但是P 值由7 3 5 N提高到 9 3 1 N；而当将抗磨组 分 I 与抗 磨组 分 I I 复 配后 ，P 值得 到大 幅提 高 ，但 是磨斑直径却在提高了抗磨组分 I 的加剂量后反而增 加了 ，这说 明并非极 压抗磨 组 分 的加 入量 越多 越好 。 因此 ，应选择适 当的极压 抗磨剂进 行复配 ，并配以复 合防锈剂、金属钝化剂，以解决配方的有色金属和黑 色金 属的腐 蚀问题 。 表 3 极压抗磨性能 T a b l e 3 P e r f o r ma n c e s o f e x t r e me -p r e s s u r e a n d a n t i -- we a r 1 5 0 o C 旋转氧弹诱导期／ m i n B A D D E R氧化前 4 0℃运动黏度／ m m S B A D D E R氧化后 4 0℃运动黏度／ m m s 4 O℃运动黏度下降率／ ％ 1 1 8 45 ． 0 4 45 ． 4 9 1 ． 0 o 1 2 4 4 4 ． 9 2 4 5 ． 2 5 0． 73 l 2 6 4 5． 2 O 4 5． 4 3 0 ． 5l 2 2 6 45 ． 06 45 ． 49 O ． 9 5 3 0 6 45 ． 6 3 4 5 ． 8 2 0． 4 2 3 2 2 4 5 ． 6 O 4 5 ． 6 5 O． 11 l 3 8 4 5 ． 5 6 4 5 ． 6 3 O ．1 5 S 一 ● c 一 R 粥 一 一 润滑与密封 第 3 5卷 利用旋转氧弹的诱导期实验法和 B A D D E R氧化 实验法对酚型和胺 型抗 氧化剂进行考察 。在添加有抗 磨剂的N 4 6油 中，分别加入不同剂量和种类的抗氧 剂 ，分别测试其抗 氧化性能 。结果如表 4所示 。 可 以看出 ，酚型和胺型抗氧剂均具有 良好 的抗 氧 化效果，加入抗氧剂后旋转氧弹的诱导期与含有抗磨 剂的N 4 6基础油相比有较大增长。并且随着抗氧剂 添加量的增加，抗氧化效果也趋好。但固体的胺型抗 氧剂与液体胺 型抗 氧剂相 比，并无优势。因此 ，选用 液体的酚型和胺型抗氧剂进行配比，既解决配方的抗 氧化性能，又简化调配程序，达到配方的良好的经济 竞争性 。 1 ． 2 ． 1 ． 3防锈 剂 采 用 G B 1 1 1 4 5锈 蚀试 验 方法 ，分别 使用 蒸 馏水 和合成海水 ，进行锈蚀实验，以考察配方对黑色金属 的腐蚀情况。采用 G B 5 0 9 6铜片腐蚀试验方法，考察 配方对 有色金属 的腐蚀情况 。结果见表 5 。 表 5 腐蚀抑制试验结果 T a b l e 5 Re s u h s o f c o r r o s i o n i n h i b i t i o n t e s t 可以看 出，对于防锈剂和金属钝化剂 而言 ，有多 个组合可以进行选择，它们都能使配方的防锈性能和 防腐性能达到指标要求。考虑到配方的经济性 ，选用 防锈剂一 1 和金属钝化剂_ 2即可 。 1 ． 2 ． 2复合添加剂的性能 通过优化组合配方 ，使得各主要添加剂达到最佳 的匹配，充分发挥各添加剂之间的协同效应 ，研制成 功了一种复合添加剂。对研制的复合添加剂进行理化 性能分析 ，结果见表 6 。 表 6 复合添加剂的理化性能 T a b l e 6 P e r f o r ma n c e o f c o mp o u n d a d d i t i v e s 表 7列出了研制的复合剂与国外复合剂部分性能 的对比实验结果 ，可以看出，研制的复合剂质量水平 相 当或优于 国外复合剂 。 表 7 对比实验结果 T a b l e 7 Re s u hs o f c o n t r a s t t e s t 2 全配方抗磨液压油的分析评定 将研制的复合添加剂按质量分数 0 ． 8 ％的剂量加 人 4 6 基础油中，调配出一种质量达到 G B 1 1 1 1 8 ． 1 - 9 4 标准的 N 4 6无灰高压抗磨液压油 抗泡剂需另加 ， 其理化性能分析结果见表 8 。 2 0 1 0年第2期 鱼鲲等高压抗磨液压油的研制 9 3 4 0℃运动黏度／ m m 。 s 黏度指数 倾点／ ℃ 铜片试验 1 0 0℃ ，3 h ／ 级 四球 试验 PB ／N D 3 9 2 N， 6 0 m i n ，1 2 0 0 r ／ m i n ，7 5 o C／ m m 抗乳化性试验 5 4℃／ ra i n 泡沫性 泡沫倾向／ m L 2 4 ℃ 9 3 ℃ 后 2 4℃ 空气释放值 5 0℃／ m i n 水解安定性 铜片失重／ m g c m 铜片外观／ 级 水层 酸度／ mg K OH g 4 8． 8 2 9 6 一 l 1 1 a 7 3 5 0 ． 48 1 4 ． 6 5 2 5 5 9 ． 48 O ． 0 2 1 b 0 ． 8 O 41 ． 4 50 ． 6 不小 于 9 5 不高于 一 9 不大于 1 级 报告 报告 不大 于 3 0 不大于 1 5 0 ／ 1 0 不大于 1 5 0 ／ 1 0 不大于 1 5 0 ／ 1 0 不大于 1 0 不大于 0 ． 2 无灰黑色 不 大 于 4 ． 0 GB／ T 2 65 GB／ T 25 41 GB／ T 3 53 5 GB／ T 5 O9 6 GB／ T 31 42 S H／T 01 8 9 GB／ T 73 0 5 S H／T 1 2 5 7 9 S H／T 0 3 0 8 S H／ T 0 3 01 热安定性 S H ／ T 0 2 0 9 铜棒失重／ m g 2 0 0 m L 0 ． 9 不大于 1 O 铜片外观／ 级 1 b 报告 沉积质量／ m g 1 0 0 m L 1 4 ． 7 不大于 1 0 0 密封适应性能指数 8 ． 6 6 不大于 1 0 S I- I ／ T 0 3 0 5 F Z G试验 l 2 级未失效 失效级不小于 1 0 S I- I ／ T 0 3 0 6 T 6 D高压叶片泵试验 通过 通过D e n i s o n H F - 0 P 4 6高压柱塞泵试验 通过 通过D e n i s o n H F - 0 上接第 6 8页 【 4 】王刚志． 内燃机主轴承弹性流体动力润滑计算分析[ J ] ． 天 津科技大学学报 ， 2 0 0 8 ， 2 3 2 5 5 5 9 ． WANG Ga n g z h i ．El a s t o h y d r o d y n a mi c Lu b r i c a t i o n Ca l c u l a t i o n a n d A n a l y s i s o f M a i n J o u r n a l B e a ri n g s i n I C E n g i n e s [ J ] ． J o u r - n a l o f T i a n j i n Un i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o g y ， 2 0 0 8 ， 2 3 2 5 55 9 ． 【 5 】A V L ．E x c i t e E H D R e f e r e n c e M a n u a l [ M] ． A V L U s e r M a n u a l s， 2 0 0 4． 【 6 】G u y B a y a d a ， S 6 b a s t i e n M a r t i n ， C a r l o s V 6 ．z q u e z ． A n A v e r a g e F l o w Mo d e l o f t h e Re y n o l d s Ro ug h ne s s I n c l u d i n g a Ma s s F l o w P r e s e r v i n g C a v i t a t i o n M o d e l [ J ] ． A S M E J o u r n a l o f T r i b o l o g y ， 2 0 05， 1 2 7 7 9 38 02 ．