高温润滑脂

        高温对润滑脂的性能要求较高,因此选用高温润滑脂时,要充分考虑设备润滑所涉及的各方面因素。

 

        选择润滑脂时,要看润滑脂的NLGI稠度是否合适,基础油的粘度是否符合要求,润滑脂的类型是否符合要求。选择高温润滑脂时,要考虑的因素就更多,除了选择合适的NLGI稠度等级,以及合适的基础油粘度,还要考虑基础油是哪种类型,基础油的粘度指数(粘温性)、稠化剂的种类、润滑脂胶体结构在高温下的稳定性、基础油在高温下的氧化稳定性、蒸发损耗、添加剂类型、环境温度、润滑脂使用时的温度、使用中是否接触水分杂质等污染物、设备运转中的负荷、速度、要求多久换一次润滑脂、与其它润滑脂是否相容、成本等等。可见,选择高温润滑脂,需要充分考虑各方面的细节,让润滑脂最大限度的满足各方面的要求。

 

1.高温:

市面上许多润滑脂都标为“高温润滑脂”,用户需要注意,由于配方不同,高温润滑脂的性能也有差别。再加上“高温”本身就是一个相对的概念,多高的温度才能算是高温呢?65度以上算是高温,100多度也是高温,几百度也是高温,因此,用户必须从自己实际的使用温度出发,再结合其它方面的要求,才能选到合适的高温润滑脂。

 

        例如,钢铁厂轧钢床轴承周围的温度可以达到几百度,轴承运行时的温度一般保持在120℃~150℃。汽车装配中,烘干流水线上的温度也很高,烘干炉的运行温度大约为205度。这两种情况,选择高温润滑脂的要求是不一样的。相比汽车烘干线上用的润滑脂,轧床轴承润滑脂不但要考虑润滑脂的耐热性,还要求润滑脂满足其它方面的性能要求,包括:

  • 良好的极压性能:因为负荷较重,需要润滑脂具有良好的承载能力

  • 良好的泵送性:因为使用集中润滑,要求润滑脂在集中供脂系统中具备良好的流动性,并保持一定的稠度,便于油泵输送

  • 良好的抗水性:钢铁厂的使用条件要求润滑脂具有良好的抗水性,不易因为水冲刷而流失

  • 良好的氧化稳定性:高温很容易导致润滑脂变质,因此要求润滑脂在高温下具有良好的抗氧化能力

  • 良好的剪切稳定性:在机械碾压和剪切下,再加上高温,要求润滑脂能保持一定稠度(不会变稀)

  • 成本:钢铁厂润滑脂用量大,因此还要考虑成本

 

2.高温润滑脂的成分:

要选对高温润滑脂,我们首先来看一下润滑脂的成分:


润滑脂的成分:基础油(70%~95%)+稠化剂(3%~30%)+添加剂(0%~10%)

高温润滑脂就是在高温下使用的润滑脂,生产高温润滑脂时,选用了耐高温的基础油、稠化剂和添加剂,各成分按照合理的比例调配而成,满足高温下的一系列性能要求。对于高温润滑脂来说,要保证基础油、稠化剂、添加剂都能经受住实际使用中遇到的高温。

 

1)基础油:

基础油就是润滑脂里含有的油,润滑脂里大部分都是基础油,起润滑作用的主要也是基础油。


润滑脂的性能与基础油的档次有很大关系。基础油有很多种类,粗略的说可以分为两大类:矿物油、合成油。


矿物油:石油里提取的油分,大约95%的润滑油、润滑脂都使用矿物油作为基础油生产而成。


合成油:人造油,通过人工化学合成,具有优于合成油的性能,或者在某方面具有特别的性能,例如抗燃。

如果对基础油进行细分,一般按照API(美国石油学会)的分类标准,把基础油归为五类:API-I类油,API-II类油,API-III类油,API-IV类油,API-V类油,具体如下:

矿物油:

  • API-I类油:I类油是溶剂精制出来的矿物油,使用温度范围一般在0~65摄氏度,是市面上最便宜的基础油。

  • API-II类油:II类油是加氢裂化处理制取的基础油,加氢处理之后提高了饱和烃的含量,因此抗氧化性增强。

  • API-III类油:这类油进行了加氢异构化处理,III类油的性能接近PAO,但是低温性能和高温下的抗氧化性与PAO还有一些距离。由于去除了一些杂质,再加上饱和烃含量增加,II类油和III类油的抗氧化和耐热性都优于I类油,但是矿物油的使用高温极限在120℃左右。


合成油:

用于高温润滑脂的合成基础油主要有PAO、酯类油、硅油、PAG。合成油里使用最广泛的是合成烃(SHC),属于API-IV类油,其中的代表是PAO(聚α烯烃)。PAO能适应的高温、低温使用范围大于矿物油,高温下的氧化安定性更好,因此能满足严寒和高温的应用环境。合成烃最高可以在160℃持续使用,短时使用温度最高可达270℃,分解温度大约在280℃~320℃。


        酯类油也是高温润滑脂常用的基础油,酯类油的优点是耐高温:热稳定性好,高温下蒸发损失量低于矿物油。其中,双酯油最高可以在175℃下持续使用,分解温度大约在275℃,聚酯油(POE)高一些,大约在315℃。POE最高可以在200℃持续使用,短时使用最高温度可达到300℃。


        硅油在普通运用中很少用到,硅油的优点就是耐高温,但是会有在高温下的分解产物会引起磨损。


        PAG分为水溶性PAG和油溶性PAG,PAG的分解温度大约在220℃。


        比起前面提到的合成油,全氟聚醚的耐热性更好,但是价格非常高。


2.稠化剂

稠化剂的使用温度上限也必须符合要求,润滑脂是根据稠化剂来命名的,如使用锂皂作为稠化剂,制成的润滑脂就称为锂基脂,同理钙基脂使用的稠化剂就是钙基稠化剂、铝基脂、钠基脂等等。稠化剂则主要是脂肪酸的盐类,也叫做皂类,其作用是将基础油变稠,形成半固体的胶状物,在正常的情况下,稠化剂就像海绵,把基础油吸附在胶体结构里,受到挤压时释放出基础油,起到润滑作用。


        如果温度上升到一定程度,高温就会破坏稠化剂形成的胶体结构,基础油就不能正常的保持在稠化剂胶体结构里,基础油就开始流失。根据ASTM D2265的测定标准,在温度升高到一定程度时,我们把润滑脂开始滴下第一滴油时的温度叫做滴点(dropping point),温度达到滴点时,稠化剂的胶体结构发生了变化,不能正常地吸附保持基础油。


稠化剂的种类主要影响润滑脂的滴点、胶体稳定性。下面是不同润滑脂的滴点:

润滑脂种类

滴点(℃)

最高使用温度(℃)

普通锂基脂

175

120-135

复合锂基脂

≥250

150-180

聚脲脂

≥245

150-180

钙基脂

90

60-70

无水钙基脂

140

90-110

复合钙基脂

≥232

130-150

粘土脂

≥280

190-220

钠基脂

165

90-120

复合钠基脂

≥250

150-180

复合铝基脂

≥250

130-150

复合磺酸钙润滑脂

≥260

190-200


注意,高滴点≠最高使用温度。高温润滑脂确实要求滴点高,但滴点高只是其中的一个必要条件。除了滴点高(稠化剂耐高温),基础油和添加剂也要耐得住高温。例如,有机硅的滴点最高可以到1000多度,粘土脂则没有滴点,只有熔点。粘土脂的熔点也很高,但是基础油却受不了那么高的温度,那么高的温度,基础油造就着火了,因此高滴点≠高温脂。


        常见的高温润滑脂主要有这么几类:聚脲脂、粘土脂(膨润土脂)、复合锂基脂、复合铝基脂、复合磺酸钙脂。


        聚脲脂的最高使用温度虽然类似于复合锂基脂,但是聚脲稠化剂属于非金属皂基稠化剂,不含金属离子,避免了皂基稠化剂中金属离子对润滑脂基础油氧化的催化作用,因此聚脲润滑脂具有良好的氧化安定性和热稳定性,尤其当温度超过180℃时,聚脲脂的热稳定性要优于金属皂基稠化剂。。聚脲稠化剂本身就具有抗磨型(哪怕不添加抗磨剂,聚脲稠化剂本身就有一定的抗磨型)。同样的,选择聚脲脂时,要注意基础油的高温性能。聚脲脂的生产过程中会产生一些有毒物质,所以限制了它的推广。

 

        复合磺酸钙稠化剂比聚脲脂更耐高温,热稳定性更好一些。另外,复合磺酸钙稠化剂本身就具有良好的抗氧化性、防锈性、极压性和抗磨性。

 

        有一些金属皂基稠化剂也能耐高温,例如复合锂基脂(使用复合锂基稠化剂)、锂基脂(锂基稠化剂)、复合铝基脂(复合铝基稠化剂)。对于同类金属皂基来说,复合型的性能要好一些,例如复合锂基脂性能上优于锂基脂、复合铝基脂优于铝基脂。

 

        金属皂基稠化剂的高温上限在120℃~220℃不等,同样的,对于这类润滑脂,不能只看滴点,还要看其它成分的素质。

 

3)添加剂:

添加剂含量最少,但同样不可忽视。添加剂的作用是协助基础油,实现更好的抗氧化性、防锈防腐蚀、润滑抗磨性等等。添加剂在高温下也要保持稳定的性能。

 

3.高温润滑脂的相容性:

在选择、使用高温润滑脂时,必须要考虑润滑脂的相容性。不同的润滑脂在混合后,如果不相容,会造成一系列不良后果,而高温会加剧化学反应,所以高温下不同的润滑脂相混,更容易发生不相容问题。

 

原则上,不同的润滑脂不能相混。润滑脂如果不相容,最常见的问题是变稀(有些情况会变干)。在使用中,如果发现润滑脂变稀,可以补加一些新脂,把旧润滑脂逐渐挤出来。如果不行,用户可能得拆开设备,把旧脂清除干净。因此,当改用新润滑脂时,最好先做混兑实验,或者尽量把旧润滑脂清除干净,尤其对于重要的设备。

 

        一般来说,同类皂基的润滑脂如果相混,不相容的风险要小一些,例如锂基脂和复合锂基脂,铝基脂和复合铝基脂。但是,不同种类的聚脲脂不一定相容。

 

4.注意高温润滑脂的防水性:

在工业运用中,润滑脂经常会接触到水分,因此要注意润滑脂的防水性。例如,比较潮湿的环境下,使用水溶性PAG制成的润滑脂就不适用。

 

5.考虑成本:

润滑脂的性能也是一分钱一分货,如果确实需要,那么也不该省钱。高温润滑脂也分档次,选用中,要注意设备所经历的高温是持续性的高温,还是偶尔出现高温。如果是接近200℃或者更高的温度(持续性的高温),那么必须选用高端产品。如果高温只是偶尔出现,那么可以选择一般的高温润滑脂,同时酌情缩短换油周期。具体来说,包括以下几个方面:


  1. 确定润滑脂使用中的温度范围,使用测温仪测定设备运行中润滑脂的温度。确定是否超过200℃。

  2. 高温是持续性的,还是间歇性的、或者偶尔高温。达到200℃的持续高温,对高温润滑脂的品质要求高,要选高端产品。

  3. 设备运转中是否冷热交替、或者容易接触水分,如果是,那么润滑脂的防水性要好。

  4. 换油是否容易?高温会加速油品变质。如果经常换油比较麻烦,要求选用高端的油品。

  5. 运行的环境是否肮脏,如果润滑脂难以避免的经常受到污染,那么要经常换,用量就比较大,可以选择中档产品,增加换油次数。


高温润滑脂


 

   
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发布时间:[ 2016/6/23 ]      浏览量:[ 211 ]



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