長城軸承潤滑防銹油產(chǎn)品配方優(yōu)化和技術(shù)服務(wù)案例

張志東

中國石化潤滑油有限公司上海研究院

當(dāng)前機(jī)械和電子行業(yè)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了我國汽車軸承、紡機(jī)軸承、鐵路軸承、家電用軸承等軸承行業(yè)的快速發(fā)展。軸承產(chǎn)品一般是由套圈（內(nèi)圈、外圈）、滾動(dòng)體（如鋼球）和保持架等配件組成，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件中?，F(xiàn)今除一些特殊用途的軸承是由非金屬材料滾動(dòng)體和保持架組成外，絕大多數(shù)軸承都是由金屬材料制成，而金屬材料在大氣環(huán)境中產(chǎn)生銹蝕是普遍存在的問題。軸承生銹會(huì)影響其精度等級(jí)，縮短其使用壽命甚至導(dǎo)致報(bào)廢，或在使用過程中引發(fā)事故，因此，軸承防銹是軸承的生產(chǎn)和使用單位都應(yīng)十分關(guān)注的一個(gè)重要問題。

根據(jù)軸承行業(yè)各規(guī)格開式深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承等產(chǎn)品及其配件對(duì)所用軸承防銹油產(chǎn)品的潤滑、減振降噪、防銹、清凈度等實(shí)際使用性能的要求。中國石化潤滑油有限公司近年來陸續(xù)研發(fā)的長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品分別適用于鋼球、精密微型和小、中、大型軸承的中、長期封存防銹工藝，并能有效保持涂油產(chǎn)品的清潔度、潤滑和減振降噪要求。與此同時(shí)為進(jìn)一步開拓長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品的市場，滿足客戶對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際使用性能的要求，適時(shí)開展了該系列產(chǎn)品的配方優(yōu)化、使用性能改進(jìn)和專項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)服務(wù)工作。

長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品技術(shù)要求

長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品的定位是兼具潤滑、減振降噪、防銹、清凈度等多功效于一體的軸承專用潤滑防銹油，分為R5322、R5322A、R5322B、R5322C、R5322D、R5322E和 R5322F共7個(gè)牌號(hào)，分別適用于各種光亮、潔凈金屬制品（如開式軸承、鋼球、傳動(dòng)軸）的中、長期封存防銹，并能有效保持涂油產(chǎn)品的清凈度和潤滑要求。其中，R5322適合鋼球和精密微型軸承的防銹工藝；R5322A、R5322B適合小型軸承和齒輪、傳動(dòng)軸等汽配件產(chǎn)品的防銹工藝；R5322C、R5322D適合中型、大型軸承的防銹工藝；R5322E、R5322F適合特大型鐵路冶金軸承的防銹工藝。長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品技術(shù)要求見表1。

表1 長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品技術(shù)要求

產(chǎn)品配方優(yōu)化及其使用性能改進(jìn)

2013—2018年，長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品已在50多家生產(chǎn)各規(guī)格鋼球、深溝球軸承、圓錐滾子軸承及曲軸、十字頭-連桿等軸承及其零部件的廠家進(jìn)行批量工業(yè)應(yīng)用，涂覆軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品的軸承等相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)歷了高溫、高濕倉儲(chǔ)及海運(yùn)出口等各種苛刻氣候條件和環(huán)境的考驗(yàn)，其對(duì)軸承及其零部件的中長期封存防護(hù)效果得到了客戶的認(rèn)可。但也有客戶在該系列防銹油產(chǎn)品的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的過程中，對(duì)油品的部分使用性能提出了改進(jìn)需求：

◇某些需防護(hù)的軸承配件含有色金屬材質(zhì)（如銅合金材料），建議提高防銹油品對(duì)銅合金材質(zhì)的防護(hù)能力；

◇對(duì)用于高檔精密低噪音電機(jī)軸承的防銹油產(chǎn)品，提出進(jìn)一步改善防銹油品的減振降噪的性能；

◇車間操作工人經(jīng)常習(xí)慣裸手拿取涂油軸承零部件，因此防銹油品對(duì)人體皮膚的抗刺激性也是客戶相當(dāng)關(guān)注的。

針對(duì)客戶的需求，擬在保持該系列產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)不變的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品配方體系所用的某些類別的添加劑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品的抗銅片腐蝕性能和減振降噪性能，并改善油品對(duì)人體皮膚的抗刺激性，從而達(dá)到拓寬該系列防銹油的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，提高產(chǎn)品的市場占有率的目的。

表2 R5322C防銹油添加銅腐蝕抑制劑復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果

抗銅片腐蝕性能的改進(jìn)

為滿足軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品具有一定的潤滑性能的要求，該系列產(chǎn)品配方中含有一定量的含非活性硫的極壓潤滑劑，但鑒于硫元素對(duì)有色金屬銅材質(zhì)具有一定的腐蝕性，所以在該系列產(chǎn)品配方優(yōu)化過程中輔以一定量的銅腐蝕抑制劑（金屬鈍化劑A）加以復(fù)配。以系列產(chǎn)品中的長城R5322C軸承潤滑防銹油為例（其他產(chǎn)品均有優(yōu)化，下不贅述），復(fù)配試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可以看出，長城R5322C軸承潤滑防銹油經(jīng)過產(chǎn)品配方優(yōu)化，其銅片腐蝕由2級(jí)提高到1級(jí)，可滿足含有銅合金材質(zhì)軸承配件封存防護(hù)的工藝要求。

減振降噪性能的改進(jìn)

長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品選擇了不同黏度等級(jí)的精制礦物油作為基礎(chǔ)油，其減振降噪的效果除了與防銹油本身的清潔度控制有關(guān)外，在很大程度上也取決于所選用的油性減摩劑潤滑性和高分子成膜劑附著性的優(yōu)劣。因此，考慮在防銹油中添加一定量的油性減摩劑來降低油品的摩擦系數(shù)，增強(qiáng)其減摩性能，并復(fù)配一定量的高分子成膜劑來增加油膜的附著性，以提高減振效果，延長軸承的使用壽命。

對(duì)長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品，以降噪音難度最大的低黏度的長城R5322軸承潤滑防銹油為例，在添加一定量防銹劑的基礎(chǔ)上，與2種油性減摩劑（A、B）和高分子成膜劑進(jìn)行復(fù)配后，分別在S0910-2A軸承振動(dòng)測試儀上進(jìn)行減振性能和抗磨性能的對(duì)比測試，測試結(jié)果見表3。

從表3可以看出，6、7、8號(hào)油樣均具有較好的潤滑減振性能，振動(dòng)值較1號(hào)油樣下降了約8%，其中6號(hào)油樣的綜合性價(jià)比更佳。

抗皮膚刺激性能的改進(jìn)

軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品配方體系中含有一定比例的防銹劑和潤滑劑，為了協(xié)調(diào)彼此間的相溶性，需加入一定量的增溶劑。目前防銹油產(chǎn)品中常用的增溶劑有醇類、羧酸類、酯類等，其中以酯類產(chǎn)品應(yīng)用更為普遍，尤其是含有芳烴基的酯類增溶劑的溶解性更佳，與此同時(shí)由于其芳烴含量較高，會(huì)對(duì)操作者的皮膚產(chǎn)生一定程度的刺激，從而影響操作者的身體健康。因此，該系列產(chǎn)品配方優(yōu)化時(shí)，需要選擇一種增溶效果較好且芳烴含量較低的增溶劑。

以系列產(chǎn)品中長城R5322C軸承潤滑防銹油為例，對(duì)所選增溶劑進(jìn)行復(fù)合配伍，在考察其增溶效果（即儲(chǔ)存穩(wěn)定性）的基礎(chǔ)上，再利用紅外光譜測試對(duì)相關(guān)增溶劑進(jìn)行芳烴含量的進(jìn)一步篩選比較。增溶劑篩選試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可以看出，添加0.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）芳烴酯類和1.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）油酸酯類的4號(hào)油樣的儲(chǔ)存穩(wěn)定性良好，且抗鹽霧等防銹性能也達(dá)標(biāo)，故選擇其作為優(yōu)化配方。長城R5322C軸承潤滑防銹油配方經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后，其芳烴含量總體下降約為42%，可明顯改善油品對(duì)人體皮膚的抗刺激性。

表3 R5322防銹油復(fù)配后潤滑減振、抗磨性能試驗(yàn)結(jié)果

表4 增溶劑對(duì)R5322C防銹油儲(chǔ)存穩(wěn)定性和芳烴含量的影響

產(chǎn)品市場應(yīng)用技術(shù)服務(wù)案例分析

案例分析1：杭州某軸承有限公司深溝球軸承內(nèi)外套圈溝道出現(xiàn)黏稠物質(zhì)

背景概述

2014年3月，杭州某軸承有限公司原用的某品牌某款防銹油出現(xiàn)質(zhì)量異議，生產(chǎn)的深溝球軸承產(chǎn)品涂覆該防銹油，經(jīng)約3個(gè)月倉儲(chǔ)之后，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)外套圈的溝道內(nèi)出現(xiàn)黏稠樹脂狀凝結(jié)物，且難以清洗去除，嚴(yán)重影響軸承產(chǎn)品在后序使用過程中的潤滑效果。

了解上述情況后，長城技術(shù)人員主動(dòng)聯(lián)系廠家并迅速到達(dá)現(xiàn)場，提供相關(guān)應(yīng)用技術(shù)服務(wù)。

原因分析

首先對(duì)現(xiàn)場取樣原用的防銹油樣品進(jìn)行了理化和防銹指標(biāo)的檢測分析，其與長城R5322C軸承潤滑防銹油的主要性能測試結(jié)果對(duì)比見表5。

由表5可知，原用防銹油的長期抗重疊性能不佳，這是造成軸承內(nèi)外套圈溝道出現(xiàn)黏稠物質(zhì)的主要原因。

改進(jìn)效果

經(jīng)過多次技術(shù)溝通和探討，確認(rèn)了長城R5322C軸承潤滑防銹油的工業(yè)試用技術(shù)方案。杭州某軸承有限公司提供一條深溝球軸承產(chǎn)品的清洗防銹生產(chǎn)線，進(jìn)行了為期6個(gè)月的工業(yè)試用，期間長城技術(shù)人員多次去現(xiàn)場跟蹤試驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)客戶的應(yīng)用反饋信息，對(duì)產(chǎn)品的抗銅片腐蝕性能和減振降噪性等性能改進(jìn)開展配方優(yōu)化工作，以不斷滿足客戶的實(shí)際使用需求。

工業(yè)試用過程中，涂覆深溝球軸承的R5322C防銹油經(jīng)歷了高溫高濕梅雨季節(jié)及海運(yùn)出口等情況的考驗(yàn)，最終防銹效果良好，得到廠家肯定和好評(píng)，取得了杭州某軸承有限公司出具的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)報(bào)告，該報(bào)告認(rèn)為，R5322C軸承潤滑防銹油外觀清澈透明，無沉淀，無結(jié)膜現(xiàn)象，具有優(yōu)良的防銹性，涂油封存軸承經(jīng)長期儲(chǔ)存后表面無黃斑銹蝕、內(nèi)外套圈的溝道內(nèi)未見黏稠樹脂狀凝結(jié)物；具有良好的潤滑性，對(duì)軸承可起到減振降噪的效果；具有良好的抗重疊性，適合一定數(shù)量的軸承產(chǎn)品疊加后塑封包裝的方式。

表5 R5322C與原用防銹油的主要性能測試結(jié)果

為進(jìn)一步規(guī)范軸承成品清洗防銹線上工人的操作行為和簡化清洗防銹線流程，長城技術(shù)人員和杭州某軸承有限公司密切合作，根據(jù)該公司生產(chǎn)軸承的實(shí)際清洗防銹線的工況條件，編制了軸承成品清洗及防銹作業(yè)指導(dǎo)書，將長城R5322C軸承潤滑防銹油規(guī)定為該公司生產(chǎn)的低噪音中型電機(jī)軸承、深溝球軸承成品的中長期封存防銹工藝指定用油，并取得了該企業(yè)防護(hù)包裝材料的技術(shù)認(rèn)可。

案例分析2：山東某鋼球集團(tuán)有限公司鋼球產(chǎn)品表面銹蝕

背景概述

山東某鋼球集團(tuán)有限公司自2016年5月開始選用長城R5322A軸承潤滑防銹油用于GCr15鋼球產(chǎn)品（Φ3.0 mm -Φ25.4 mm）的封存防銹。2016年7月，該公司反映涂覆防銹油的鋼球產(chǎn)品在塑封儲(chǔ)存2個(gè)月后，部分光亮鋼球表面有很細(xì)小的銹點(diǎn)產(chǎn)生。

長城技術(shù)人員獲悉后第一時(shí)間趕赴該公司，在聽取了該公司技術(shù)主管就鋼球產(chǎn)品清洗、防銹工藝對(duì)防銹油產(chǎn)品的具體性能要求的同時(shí)，也深入車間實(shí)地調(diào)研了鋼球產(chǎn)品清洗防銹的流程。鋼球清洗防銹流程見圖1。

原因分析

通過工藝調(diào)研及與現(xiàn)場人員的溝通，分析造成此次鋼球產(chǎn)品的銹蝕質(zhì)量問題的原因如下：

◇鋼球產(chǎn)品的溶劑油清洗過濾系統(tǒng)等級(jí)偏低（僅要求不小于10 μm），造成清洗過程中產(chǎn)生的較大顆粒雜質(zhì)不易被濾去，而被更多地殘留在鋼球表面。

圖1 鋼球清洗防銹流程示意

◇清洗后鋼球表面殘留的溶劑油不能在短時(shí)間內(nèi)被完全吹干，而后隨涂覆防銹油的過程被帶入防銹油中，使得封存防銹油被不斷稀釋(注1：長城R5322A軸承潤滑防銹油正常40 ℃運(yùn)動(dòng)黏度約為25 mm2/s，而現(xiàn)場油槽中在用該防銹油黏度只有17.32 mm2/s)，相應(yīng)油品的防銹能力也將持續(xù)下降（注2：長城R5322A軸承潤滑防銹油鹽霧試驗(yàn)實(shí)測值也由20 h下降到12 h）。

改進(jìn)措施和效果

根據(jù)上述原因分析，提出了相應(yīng)的清洗防銹工藝的改進(jìn)建議：

◇適當(dāng)提高鋼球產(chǎn)品清洗溶劑油的洗凈過濾系統(tǒng)等級(jí)，如調(diào)整為3～5 μm；

◇改進(jìn)鋼球產(chǎn)品清洗干燥、瀝干工藝參數(shù)（如溫度、時(shí)間等），盡量減少鋼球表面殘留清洗溶劑油被帶入防銹油的數(shù)量，并建議其根據(jù)在用防銹油黏度的實(shí)時(shí)下降程度（一般要求當(dāng)在用防銹油品黏度下降率達(dá)到約15%～20%），應(yīng)在油槽中及時(shí)補(bǔ)充新的防銹油。

通過此次及時(shí)有效的油品技術(shù)服務(wù)，使山東某鋼球集團(tuán)有限公司的鋼球產(chǎn)品的清洗防銹工藝存在的缺陷得以彌補(bǔ)。目前該公司已將長城R5322A軸承潤滑防銹油作為各類鋼球產(chǎn)品封存防銹工藝的指定用油，并出具了長城R5322A軸承潤滑防銹油的工業(yè)應(yīng)用認(rèn)可報(bào)告。該報(bào)告指出，長城R5322A軸承潤滑防銹油具有極佳的清潔度和良好的抗重疊性、人汗置換性，可用于各類鋼球產(chǎn)品的中、長期封存防銹工藝。

結(jié)論

☆針對(duì)長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品的抗銅片腐蝕性能、減振降噪性、抗皮膚刺激性等性能開展了相關(guān)配方優(yōu)化工作。

☆改進(jìn)后的長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品具有優(yōu)良的抗鹽霧性、抗重疊性、人汗置換性和減振降噪性，可用于光亮、潔凈金屬制品（如軸承、鋼球等）的中、長期封存防銹，并能滿足涂油產(chǎn)品的清凈度和潤滑要求。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，改進(jìn)后產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足了客戶使用需求。

☆長城軸承潤滑防銹油系列產(chǎn)品已在50多家國內(nèi)骨干軸承及其配套零部件生產(chǎn)企業(yè)得到工業(yè)應(yīng)用認(rèn)可，產(chǎn)品性價(jià)比高，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比具有較強(qiáng)的市場競爭力，且在軸承行業(yè)已有一定的知名度，具有良好的市場應(yīng)用前景。