中性鹽霧試驗中不同基礎油對防銹油抗鹽霧性能的影響

蘇倩倩 鄧象賢

中國石化潤滑油有限公司上海研究院

基礎油是防銹油的主要組成部分，占防銹油質量分數(shù)的60%～90%，起到載體作用和油效應作用[1]。載體作用使得防銹劑在油中均勻分散，減少防銹劑分子的聚集；油效應作用即基礎油分子在防銹劑吸附較少的部位進行物理吸附，深入到防銹劑中間，借助油分子的范德華力與防銹劑共同堵塞孔隙，使金屬表面的吸附膜更加致密[2～5]。

油效應因所選基礎油的黏度、精制程度的不同對防銹效果有不同的體現(xiàn)[6]。姜建衛(wèi)等[7]通過比較150 SN 和500 SN 兩種不同黏度的API I 類基礎油抗鹽霧效果發(fā)現(xiàn)，防銹油用黏度小的基礎油（即150 SN）比用黏度較大的基礎油的抗鹽霧效果更好；楊奔奔等[8,9]研究了典型防銹劑在不同運動黏度的PAO基礎油中的防銹性能，結果表明，TW742 防銹劑與基礎油配合時，一般情況下，基礎油的運動黏度越小，防銹油的防銹性能越好，T704 和司本-80 與基礎油配合時，基礎油的運動黏度對防銹油的防銹性能沒有太大影響。已有研究表明[10]，不同黏度等級的基礎油復配后在濕熱試驗中的抗銹蝕能力優(yōu)于單一基礎油。

現(xiàn)有文獻報道的多為單一防銹添加劑加入合成基礎油PAO 及礦物基礎油對防銹油防銹性能的影響，對于多種防銹添加劑在單一基礎油、復合基礎油中對防銹油防銹性能的影響，報道較少。在溶劑稀釋型軟膜防銹油中，溶劑油作為基礎油是最主要組分[11]。本文在多種防銹添加劑復配的條件下，選取6 種不同精制程度、不同黏度的基礎油，添加防銹劑A，通過鹽霧試驗探究單一基礎油、復合基礎油、基礎油配比對防銹油抗鹽霧性能的影響。

試驗部分

主要材料及儀器

試驗試片：45 號鋼片（天津第一試片廠），規(guī)格：50 mm × 50 mm × 2 mm。鹽霧試驗箱（上海利寶真環(huán)境試驗設備有限公司），型號：ST-BZ-12。

防銹油制備

以單一基礎油配制防銹油時，將防銹劑A（由磺酸鹽、羧酸酯等多種防銹劑復合而成）以a%（質量分數(shù)）的加劑量溶解于6 種運動黏度不同的基礎油中，室溫保存，待用。

以復合基礎油配制防銹油時，防銹劑的加劑量同上，基礎油由兩種不同黏度基礎油按一定比例混合制得。

試驗方法及評定

鹽霧試驗：根據SH/T 0081—2006《防銹油脂鹽霧試驗法》進行鹽霧試驗。

試驗中試片的銹蝕等級按照SH/T 0217—1998《防銹油脂試驗試片銹蝕度試驗法》評定。

結果與討論

單一基礎油對防銹油抗鹽霧性能的影響

所選基礎油的典型數(shù)據見表1，單一基礎油調配防銹油的方案及鹽霧試驗結果見表2。

從表2 可以看出，3 種較低黏度的基礎油中，黏度相對較小的W1-60、W1-80 配制的防銹油的抗鹽霧能力較強；3 種較高黏度的基礎油中，黏度相對較小的5 號白油配制的防銹油的抗鹽霧能力較強，黏度相對較大的HVI 75 和HVI 150配制的防銹油的抗鹽霧能力較弱。試驗結果表明，在相同防銹劑種類及加劑量的情況下，黏度越小的基礎油防銹能力越好。這是因為黏度越小的基礎油相對分子質量越小，即分子幾何體積越小，容易填補防銹劑與金屬表面的吸附層，使得吸附層更加致密，而且防銹劑分子在低黏度基礎油中擴散阻力小，更容易在金屬表面富集，吸附在金屬表面形成保護膜，防銹性能更好。

復合基礎油對防銹油抗鹽霧性能的影響

為探究兩種不同黏度基礎油復合對防銹性能的影響，將3 種較低黏度的基礎油分別與黏度相對較大的5 號白油、HVI 75、HVI 150 基礎油復合，防銹油調配方案及鹽霧試驗結果如表3 和圖1 所示。

圖1 復合基礎油配制防銹油鹽霧試驗結果

對比樣品3-1、3-2、3-3 和2-1、2-2、2-3、2-4 試驗結果可知，W1-60、W1-80 與5 號白油復合后均未能明顯改善防銹油防銹性能，反而有降低趨勢。這可歸因于5 號白油的40 ℃運動黏度與W1-60、W1-80 的黏度相差較小，意味著相對分子質量相差不大，即分子大小差別不大，復合基礎油未能發(fā)揮出不同大小分子相互錯綜吸附填補保護膜的優(yōu)勢，反而削弱了W1-60、W1-80 本身因黏度小帶來的優(yōu)良效果，故復合后的基礎油防銹性能反而不如單一W1-60、W1-80 基礎油的防銹性能。W1-100 與5 號白油復合后的抗鹽霧性能雖相對于W1-100略有提高，但與5 號白油相比防銹性能基本相當。

表1 基礎油典型數(shù)據

表2 單一基礎油配制防銹油方案及鹽霧試驗結果

表3 復合基礎油配制防銹油方案及鹽霧試驗結果

對比樣品3-4、3-5、3-6 和2-1、2-2、2-3、2-5 試驗結果可知，3 種較低黏度的基礎油與HVI 75 復合后取得的防銹效果與單一較低黏度的基礎油取得的效果基本相當，并無明顯提升效果。但與單一HVI 75 基礎油配制的防銹油相比，復合基礎油的防銹性能有明顯提升。

對比樣品3-7、3-8、3-9 和2-1、2-2、2-3、2-6 試驗結果可知，3 種較低黏度的基礎油與HVI 150復合后取得的防銹效果均明顯優(yōu)于HVI 150 取得的效果，與單一較低黏度的基礎油相比效果基本相當。其中W1-60 與HVI 150 復合后取得最佳效果。這是因為HVI 150 的40℃運動黏度與3 種較低黏度的基礎油相差較大，其中與W1-60 相差最大，組成這兩種基礎油的烴分子在結構和大小上差異均較大，這一差異有利于油分子更好地填補防銹劑成膜產生的大小各異的孔隙，使金屬表面上的吸附膜更加緊密、完整、牢固。

綜上所述，在所選的6 種基礎油中，黏度最小的W1-60 與黏度最大的HVI 150 復合后配制的防銹油取得最佳抗鹽霧性能。

基礎油復合比例對防銹油抗鹽霧性能的影響

在上述試驗結果的基礎上，選擇W1-60 和HVI 150 組合，探究基礎油復合比例對所配制防銹油抗鹽霧性能的影響。防銹油調配方案及試驗結果見表4。

表4 不同基礎油復合比例鹽霧試驗結果

從表4 中可以看出， 隨著W1-60 加入比例的降低，防銹油抗鹽霧能力呈現(xiàn)先增強后降低再增強的趨勢。當W1-60 加入比例從(105-w)%降低到(95-w)%時，這時與HVI 150 復合發(fā)揮出越來越好的協(xié)同配合作用，抗鹽霧能力增強；當W1-60 的加入比例從(95-w)%繼續(xù)降低到(85-w)%時，防銹油抗鹽霧能力逐漸降低；當W1-60 的加入比例繼續(xù)降低到(80-w)%時，防銹油抗鹽霧能力明顯提升，這是由于HVI 150 加入量的增加使得油膜強度增強，此時油膜增強對提升防銹性能產生的正面作用大于因黏度提高對防銹劑分子吸附過程產生的負面作用，總體上表現(xiàn)為防銹油的抗鹽霧能力提升。

HVI 150 的加入量過大時，雖然會一定程度提升防銹性能，但黏度也會隨之增加，可能會導致防銹油后續(xù)除膜難度加大，工件涂油帶出量增加，造成成本增加等后果。故在溶劑稀釋型軟膜防銹油配方研發(fā)及優(yōu)化過程中，(w+5)%的HVI 150 加入量是最佳選擇。

結論

☆種類及加劑量相同的條件下，所選防銹劑在不同黏度的基礎油中表現(xiàn)出不同的防銹效果?；A油的運動黏度越小，防銹油的防銹性能越好的趨勢。

☆在所選擇的6 種基礎油中，當兩種黏度不同的基礎油復合配制防銹油時，黏度最小的W1-60 基礎油與黏度最大的HVI 150 基礎油復合后配制的防銹油取得最佳抗鹽霧性能。

☆兩種黏度不同的基礎油復合使用時，兩者的比例對防銹油防銹性能也有一定的影響。隨著W1-60基礎油加入比例的降低，防銹油抗鹽霧能力呈現(xiàn)先增強后降低再增強的趨勢。本文探究的最佳搭配組合為：W1-60 與HVI 150，其中HVI 150 加入量為(w+5)%時（在基礎油中的比例），取得最佳防銹效果。