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弹簧淬火油的基础油和添加剂知识介绍

基础油是淬火油最主要的成分,按淬火油质量百分含量计算,基础油占淬火油配方的95%以上。因此,基础油的质量优劣直接影响淬火油性能、使用寿命、人体健康和环境保护等。

  基础油分为五类(见表1),其中:Ⅰ类为溶剂精制基础油;Ⅱ类和Ⅲ类为加氢制取基础油,具体工艺包括加氢裂解和加氢异构化等,通过现代加氢技术生产的Ⅱ类和Ⅲ类基础油几乎无色,所含杂?#22987;?#20302;;Ⅳ类为PAO基础油,即聚a-烯烃;Ⅴ类包含不能包括在Ⅰ类~Ⅳ类中的其他基础油。

  表1 基础油分类

  种类硫含量 /PPm饱和烃含量粘度指数

  Ⅰ类基础油300~300065%~85%95~105

  Ⅱ类基础油5~30093%~99%95~118

  Ⅲ类基础油0~3095%~99%123~150

  Ⅳ类基础油<1≥99%120~130

  Ⅴ类基础油无≥99%125~150

  快速淬火油一般选用加氢基础油,具有如下优点:

  ①加氢裂化的基础油其芳烃含量特别低。在天然的润滑油馏分中芳烃是反应性最强的物质,芳烃的氧化将引发链反应。因此,芳烃含量高通常引起低闪点和高的成渣性。成渣将降低热交换效应,转而可能引起弹簧制品淬火硬化不足。油泥的增加,在淬火时使用的冷油在热交换时将降低油的流动性。

②加氢裂化的基础油纯度高。例如:仅含很少量的杂原子(如硫、氮和氯等),这样淬火油不会污染弹簧制品。高质量石腊基础油将使弹簧制品呈亮灰色,但如果基础油中硫成分较高将会使弹簧制品呈现不?#23665;?#21463;的黑色污斑,尤其是真空淬火弹簧制品表面更不允许油中酸性组分、残碳和水份等使钢铁弹簧制品着色的重要因素存在。

  ③加氢裂化基础油将油中大分子破裂成小分子,化学稳定性高,抗氧化和热稳定性高,可使淬火油在保持长时间使?#20204;?#20917;下,性能指标始终保持在合格范围内。

  ④加氢裂化可改善有品色调,去除臭味,改进紫外线稳定性,去除沥青及其他致癌物。因此,快速淬火油“像水一样的油”不仅有益于环境保护,更有利于长期在热处理机一线操作者的身体健康。

  3.2添加剂

  如果不利用现代添加剂技术,淬火油的基础油即使性能再好也满足不了热处理机工艺对淬火的全部要求。这其中包括合理的冷速分布、使用寿命要求以及安全要求等。添加剂是某类化学物质,对淬火油而言可提升其某些已有性能,消除不需要的性能。添加剂之间的某些相互间作用可导致协同效应,采用某些多功能添加剂可减晒添加剂相互间干扰的可能性。

  通常淬火油性能变差并非全部是添加剂消耗或?#21040;?#30340;结果,也可能是由于频繁使用或维护不当使基础油本身发生老化等。?#38382;保?#21152;入添加剂即使短时间部分?#25351;?#20102;使用性能,也可能只是短时的“治标不治本”。另外,如果对淬火油原使用添加剂情况不了解,就更不应该贸然行事。即使是确实需要加入添加剂?#20445;?#20063;最?#20204;?#21407;供应商根据产品特点和实际需要来解决。总之,精心设计和优化的添加剂系?#24120;?#21487;大大改善和提高淬火油使用性能,但优异的、高使用性能的淬火油配方,亦需要高品质的基础油。

  ①抗氧剂

  抗氧剂分为主抗氧剂(?#26434;?#22522;清除剂)和副抗氧剂(过氧化物分解剂)。?#26434;?#22522;清除剂在链成长过程和活性?#26434;?#22522;反应中能成功地与淬火油分子竞争,优先与?#26434;?#22522;氧化产物反应,生成稳定的?#26434;?#22522;,这些稳定的?#26434;?#22522;可终止自动氧化过程的发展。过氧化物分解剂将过氧化物转变成非?#26434;?#22522;产物,因而也就能制止链增长反应,从而可最大程度延缓淬火油的氧化。

  常用的抗氧剂有?#27704;?2.6--二叔丁基对甲酚)、芬香胺(烷基化二苯基胺)抗氧剂以及含硫和磷的各类化合物,如:二硫代磷酸锌、三烷基亚磷酸盐等。胺类和?#27704;?#25239;剂混合使用能产生协同效应。?#27704;?#25239;氧剂(?#26434;?#22522;清除剂)和亚磷酸盐(过氧化物分解剂)相互组合使用能起协同作用,也被认为是高效抗氧剂,特别适用加氢处理的基础油。

  ②增速剂(致冷剂)

  弹簧淬火?#20445;?#23588;其是相对硬化能力较弱的碳素钢会出现珠光体,导致出现不?#23665;?#21463;的低硬?#21462;?#22240;此,在淬火时为避免出现珠光体转变,用一般的普通淬火油就很难满足要求,这就需要在油中加入多种增加冷?#27492;?#24230;的添加剂。

在油中加入增速剂提高了油在钢中的湿润性,而淬火冷?#27492;俁人?#28140;火油的湿润性提高而提高。液体在固体表面铺展开的性能即为湿润性,而其湿润性程度的量度即为接触角。若固体是亲液的则液体的α<90℃,固体憎液则α>90℃。

  增速剂对提高弹簧淬火油冷?#27492;?#24230;有着显著效果。首先是提高了基础油的湿润性,这个效果的大小由加入的添加剂或添加剂的组合和浓?#20154;?#20915;定。同?#20445;?#28155;加剂也可影响淬火油的其他性能,如成渣、着色等。这是因为添加剂的作用原理是提高了油在?#30452;?#38754;的湿润性。在使用过程中由于淬火油不?#31995;?#19982;炽热的弹簧制品接触,所以淬火油中的添加剂将有可能会?#21040;?#25110;减少。因此,要随时监测淬火油在使用过程中的变化。

  ③光亮剂

  光亮的弹簧制品淬火油冷后仍能保持光亮表面。这种淬火油称为光亮淬火油。但要保证弹簧制品表面光亮,必须要保证弹簧制品表面在热处理加热过程中表面不氧化、不脱碳且无污染。因此,光亮淬火油一般被使用在有可控气氛、或真空加热条件下的淬火。

  除此以外,淬火油基础油不被污染。油中酸值、残碳和水份等都是使弹簧制品表面着色的重要因素,应使之降至最低。这样在淬火油中加入光亮剂,弹簧制品热处理后,方能取得满意的光亮效果。

  淬火油光亮剂通常具有洁净(除垢)和分散作用,能使淬火油中不溶性燃烧产物处于悬浮状态,还能预防氧化产物富聚成固体颗粒。添加剂中起分散作用的物质将固体污垢物封裹形?#23665;?#24577;分?#27833;牛?#39044;防烟垢粒子粘附在钢铁弹簧制品表面上以?#26696;?#32858;成大粒子,从而达到清除钢铁表面污垢物,达到光亮淬火目的。

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