關于潤滑節能與排放治理的專用復合固體潤滑劑研究

張 軍

（鄂爾多斯市云新技術研究有限公司，內蒙古鄂爾多斯 017000）

0 引言

機械泄漏磨耗，是伴隨機械發明至今的一對矛盾。磨耗導致泄漏，泄漏造成磨耗，一直在機械運行中的相關部件摩擦副精度失效中發生，在造成資源消耗中污染環境，同時在機械維修中頻發人員傷亡事故。從《固體潤滑工程學研究》的理論入手，以復合固體潤滑工程技術為基礎，研發復合固體潤滑材料的協同功能，分類針對潤滑節能和機械排放不同的問題表現形式，開發應對的匹配復合固體潤滑劑，以期機械潤滑節能和排放，在減少使用潤滑材料的過程中實現節能和排放。

1 研究方案

制定以下4 種機械潤滑節能和排放治理的專用復合固體潤滑劑方案。

（1）基礎方案設計。該方案包括基礎油、稠化劑、抗氧化劑、增黏劑和復合固體潤滑材料，其特征基礎油為聚醚（PAG），采用稠化劑為硬脂酸鋰皂，復合抗氧化劑為二戊基二硫代氨基甲鹽，添加增黏劑為雙酚F 二縮水甘油醚（BPF），捏合復合固體潤滑材料為六方氮化硼、膠體二硫化鉬粉末、聚四氟乙烯粉末和二硫代鉬酸鋅粉末的復合物。

（2）權重試制方案。根據設計方案1 基礎的機械潤滑節能和排放治理的專用復合固體潤滑劑方案，其特點在于，各組分按質量比計為：稠化劑硬脂酸鋰皂占10.0%～40.0%、抗氧化劑二戊基二硫代氨基甲鹽占0.2%～1.6%、增黏劑雙酚F 二縮水甘油醚（BPF）占4.0%～12.0%、六方氮化硼占8.0%～25.0%；膠體二硫化鉬占0.5%～5.0%；聚四氟乙烯占0.5%～2.0%；二硫代鉬酸鋅占0.5%～2.0%，余量為基礎油。

（3）潤滑節能與排放治理專用復合固體潤滑劑，采用的稠化劑硬脂酸鋰皂具體為12-羥基硬脂酸鋰皂，抗氧化劑為二戊基二硫代氨基甲酸銻（SbDDC）和二丁基二硫代氨基甲酸鉍（BiDDC）的混合物，其比例為按質量計為40∶60。

（4）滑節能與排放治理專用復合固體潤滑劑，采用復合固體潤滑材料中，六方氮化硼的粒度為87 μm、60μm、48 μm，比例為1∶1∶1 的復合體、膠體二硫化鉬的粒度為1～10 μm、聚四氟乙烯粉末的粒度為小于40 μm、二硫代鉬酸鋅的粒度為2～10 μm。

2 樣品復配

按照研究方案的1、2、3、4 要求，復配10 kg 復合固體潤滑劑樣品進行以下油溫平衡、荷載實驗。

（1）復配工藝。機械潤滑節能和排放治理的專用復合固體潤滑劑方案具體復配工藝為：將嚙合機定速450 r/min，然后開機運行，待嚙合容器中的復合固體潤滑劑溫度達到65 ℃時，或捏合時間約為39 min。

（2）待停機后立即用液體取樣器取樣200 g，樣品靜置到與室溫相等時，在量杯中充分搖勻后加入摩擦試驗機試樣盒中備用。

3 樣品實驗

（1）實驗儀器。實驗采用的是油品測試的通用設備——杠桿原理抗磨實驗機。其主工作原理是由一個隨主軸旋轉的磨環以及壓在磨環上的固定磨柱構成，實驗時在不同壓力條件下，磨環與磨柱之間產生滑動摩擦，從而測定潤滑劑抗磨減磨性能，測試出潤滑油的油膜強度以及由抗磨劑在金屬磨擦接觸表面所形成的抗磨保護層的強度（定量反映），以及壓力；同時通過儀表盤上的電機負荷電流表，可以反映出摩擦表面的磨擦力變化情況。

（2）油溫試驗操作步驟如下：①抽出油盒托架，取下油盒，使電機重新啟動，用油石仔細打磨磨輪，并擦拭干凈，然后關閉電源開關；②把磨擦塊轉動新位置后固定，把短力臂及長力臂壓好；③把適量抗磨劑加入油盒中，使油面接觸到磨擦輪下部；④把磨擦塊橫放，在長桿上放2 個砝碼，現將油溫加熱到50 ℃，然后開始計時，觀察所測的機油從50 ℃加熱到120 ℃的時間，升溫時間越長，油的品質越好。

（3）耐磨性能試驗操作步驟如下：①抽出油盒托架，取下油盒，使電機重新啟動，用油石仔細打磨磨輪，并擦拭干凈，然后關閉電源開關；②把磨擦塊轉動新位置后固定，把短力臂及長力臂壓好；③把適量抗磨劑加入油盒中，使油面接觸到磨擦輪下部；④起動電機，先運轉一下。然后每隔5 min 左右，在長桿逐個加上砝碼，每個砝碼相當于磨擦副承載100 kg 的壓力。繼續加砝碼，出現聲音時記錄砝碼數量，此時機油油膜破裂，磨擦表面形成干磨擦，電機負荷增大，電機工作電流也會增大，同時磨擦輪處發出刺耳磨擦噪聲。當電流過大時，電機過載保護器將自動斷電，使電機停轉，拿下短力臂觀察磨痕，普通機油磨痕較大約3～6 mm，抗磨機油磨痕約0.5～2.5 mm。

（4）機械潤滑節能和排放治理專用復合固體潤滑劑的荷載（抗磨）實驗具體參數見表1。將磨擦套環沒入復合固體潤滑劑中，記錄室溫后開機實驗，并按照實驗要求，遞增加載配重單體100 kg標塊到磨擦套環暴死，磨擦聲或暴死前的配重綜合就是復合固體潤滑劑的荷載性能參數。

表1 專用復合固體潤滑劑荷載性能實驗

（5）機械潤滑節能和排放治理的專用復合固體潤滑劑方案的機械磨擦溫升平衡測試。機械潤滑節能和排放治理專用復合固體潤滑劑的油溫（平衡）實驗。將磨擦套環沒入復合固體潤滑劑中，記錄室溫后開機實驗，并按照實驗要求，在長桿上放2 個砝碼，現將油溫加熱到50 ℃，然后開始計時，觀察所測的機油從50 ℃加熱到120 ℃的時間，升溫時間越長，油的品質越好。復合固體潤滑劑油溫實驗具體參數見表2。

表2 復合固體潤滑劑油溫實驗

（6）傳統潤滑油對照參數。L-CKC-220 工業閉式齒輪油（抗磨實驗）見表3，L-CKC-220 工業閉式齒輪油（油溫實驗）見表4。

表3 L-CKC-220 工業閉式齒輪油（抗磨實驗）

表4 L-CKC-220 工業閉式齒輪油（油溫實驗）

4 結束語

潤滑節能與排放治理專用復合固體潤滑劑，以聚醚（PAG）為基礎油，以12-羥基硬脂酸鋰皂為稠化劑，以雙酚F 二縮水甘油醚（BPF）為增黏劑，將六方氮化硼、膠體二硫化鉬粉末、聚四氟乙烯粉末和二硫代鉬酸鋅粉末組成的復合固體潤滑材料分布于基礎油中，并添加抗氧化劑二戊基二硫代氨基甲鹽，形成半流體狀自密封復合固體潤滑劑。通過增黏劑雙酚F 二縮水甘油醚（BPF）與復合固體潤滑材料的相互作用，并以12-羥基硬脂酸鋰皂調控黏度，實現齒輪箱漏油縫隙的自動封堵功能。同時，基礎油、硬脂酸鋰皂和復合固體潤滑材料實現協同效應，使得自密封復合固體潤滑劑在齒輪和軸承表面具有極強的黏附性，具有良好的復合固體潤滑膜構建性能和承載能力，同時發揮各種材料的低溫流動和高溫安定優勢，從而實現齒輪箱全季長效自密封并提供有效的潤滑。

該項設計，在過去的25 年研究中，通過港口機械、冶金機械、水泥機械、回轉式煅燒窯爐、鋼廠混料機的18 年的工業應用，驗證了復合固體潤滑工程技術普遍具有潤滑節能、排放治理、自動止漏、低溫流動、高溫安定、超強附著、全季長效、吸振抗磨的效果。按照性能每提高10%，相關材料的使用周期就可延長1 倍的經驗研究統計依據，機械潤滑節能和排放治理專用復合固體潤滑劑，實驗的荷載大于1200 kg，相比普通潤滑油的荷載800 kg，機械潤滑節能和排放治理專用復合固體潤滑劑的性能提高50%，使用周期可以延長5 倍，節約潤滑油80%以上。同時，溫度平衡實驗的傳統潤滑油溫升最高用時23 min，機械潤滑節能和排放治理專用復合固體潤滑劑的溫升最高用時46 min，溫升最高用時相差2 倍的事實，驗證機械潤滑節能和排放治理專用復合固體潤滑劑的復合固體潤滑膜是可靠的。所以，該款復合固體潤滑劑，可以滿足潤滑節能和排放治理的要求，可以實現少用就是節能減排的目的。