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常用塑性加工润滑剂:液体润滑剂

作者:广西立铖钢业有限公司 浏览:

常用塑性加工润滑剂可根据其形态分为液体润滑剂和固体润滑剂。


液体润滑剂

液体润滑剂种类丰富,根据组成成分的不同可分为矿物油、合成油、动植物油和乳液等,多数液体润滑剂的成本较低,因此应用最为广泛。下面按照主要成分的不同,分述如下。


(1)矿物油

矿物油产量丰富、成本低廉,在塑性加工润滑方面得到了极为广泛的应用,是塑性加工中使用的主流润滑剂。

矿物油的主要组成为链烷烃、环烷烃、芳香烃及少量烯烃,此外,还有少量的非烃类化合物。矿物油主要由非极性分子组成,具有良好的氧化安定性和润滑性能,对金属的腐蚀也较小。但是,由于矿物油在金属表面形成润滑油膜主要靠非极性分子和金属表面瞬时偶极的互相吸引,属于物理吸附,吸附力较弱,所以油膜的强度较低,在高温和高压下容易破裂。矿物油的不同成分会表现出不同的使用性能。矿物油使用性能优缺点见表1。实际上矿物油是表1中各种成分的混合物,且对于相同分子结构的矿物油来说,其烃类相对分子质量或碳链长度会对矿物油的润滑性能产生较大影响。分子链越长,矿物油的黏度越高,闪点越高,同时也有较强的油膜强度和较小的摩擦因数,但是,退火清净性会较差。

表1  矿物油使用性能优缺点

矿物油成分

特点

优点缺点

链烷烃

直链分子结构,分子比较稳定

良好的氧化安定性;较低的摩擦因数;良好的润滑性能;良好的退火清净性

溶解能力较差;凝固点较高

环烷烃

环状饱和烃,相对也较为稳定

溶解能力较链烷烃强;凝固点比链烷烃低;分子结构也相对稳定

若带有侧链则容易被氧化

芳香烃

环状不饱和烃

密度大,有一定耐压性能;油膜强度较高;润滑性能良好;溶解能力较强

退火后表面易有油斑残留

烯烃

含有碳双键的不饱和烃,双键不稳定,易断裂

油膜强度较高;润滑性能良好;溶解能力较强

退火后表面易有油斑残留;加

工后金属表面光泽度较差

各类添加剂的加入可以提高矿物油的使用性能,如改善其油膜强度,优化其极压性能、抗磨性能、耐蚀性等,但所使用的添加剂必须溶于基础油,且在高温下性质稳定不易发生分解。常见的塑性加工润滑油添加剂有油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂等。添加剂的种类、作用及常用成分见表2。

表2   添加剂的种类, 作用及常用成分

添加剂种类

作用

常用成分

油性剂

形成吸附膜,增强润滑性

高级脂肪酸、脂肪酸酯、高级醇等

抗磨剂

减少金属表面摩擦磨损

有机磷化物、氧化物、硫化物、石墨等

抗氧剂

抑制油品氧化,延长寿命

硫磷酸锌盐类

防锈剂

抑制金属锈蚀

磺酸盐类、硼酸胺、段酸胺等

极压剂

防止极压条件下金属烧结

有机磷化物、氧化物、氮化物等

清净剂

吸附氧化产物

磺酸盐类、硫磷酸钡盐、硫化烷基酚钙

增黏剂

增加油品黏度,改善黏温性能

油溶性高分子聚合物

降凝剂

降低油品凝固点,改善低温流动性

聚α烯烃、聚丙烯酸酯

抗泡剂抑泡、消泡甲基硅油类

(2)动植物油

动植物油是从动物脂肪或植物种子中提炼出来的油脂,是最早使用的加工润滑剂。随着矿物油的发展,动植物油的使用范围逐渐变小,但在某些特定的情况下,动植物油依然有着不可替代的作用。常用动植物油的理化性能见表3,主要成分有油酸、硬脂酸、棕榈酸等,其碳原子个数在12~18。其中,油酸为不饱和脂肪酸,常温状态下为液体,棉籽油、蓖麻油、猪油和牛油为饱和脂肪酸,常温状态下均为固体。与矿物油不同,动植物油为极性分子,其优点是在金属表面吸附性较强,因此润滑性能较好,油膜强度较高;缺点是氧化安定性及退火清净性较差,因此,动植物油不适用于对工件表面质量要求高的金属加工。


表3   常用动植物油的理化性能

性能

成分
棕榈油

棉籽油

蓖麻油猪油牛油

密度(15℃)/(g/cm3)

0.9230.9250.9620.9250.939

黏度(50℃ )/(mm2/s)

——3.015.023.523.3

凝固点 /℃

0-6 ~ 0-6 ~ -822 ~ 3230 ~ 38

酸值 /(mgKOH/g)

2 ~ 102 ~ 63 ~ 102.2——

羟值 /(mgKOH/g)

4 ~ 247.5 ~ 12.5161 ~ 169————

皂化值 /(mgKOH/g)

196 ~ 210189 ~ 199176 ~191193 ~ 200190 ~ 200

碘值 /(gI2/100g)

48 ~ 58100 ~ 11681 ~ 8242 ~ 6632 ~ 47

硬脂酸(% )

2.0 ~ 6.52.0438 ~ 1624 ~ 26

棕榈酸(% )

32 ~ 4720 ~ 22224 ~ 33227 ~ 29

油酸(%)

39 ~ 5130 ~ 353 ~ 943 ~ 4443 ~ 44
亚油酸(% )5 ~ 1133 ~ 5002 ~ 52 ~ 5

(3)   合成酯类

合成酯类润滑剂是为达到某种润滑效果而人工合成的具有特定分子结构的化合物,可以通过分子设计使其具有矿物油和动植物油所不具备的性能,在塑性加工领域得到了越来越广泛的应用。

在合成酯类添加剂中,最常用的是脂肪酸酯。脂肪酸酯由脂肪酸和脂肪醇发生酯化反应而成,合成脂肪酸酯的酸或醇的碳链越长,酯的相对分子质量越大,其润滑性能越好。不饱和脂肪酸合成的脂肪酸酯在常温下一般为液体,可以直接使用。如果合成酯在常温下为固态,则一般作为添加剂加入到基础油中使用。


(4)   乳化液

乳化液类润滑剂是通过加入表面活性剂(乳化剂),使其在 水-油 界面定向吸附,使油相以颗粒的形式分布于水中。乳化液具有油性润滑剂的优良润滑性能,同时又有水性润滑剂的良好冷却性和清洁性,因此,在金属塑性加工领城的应用日趋广泛。

乳化液的使用一般是在制备好的浓缩液中加入一定量的水形成稀释液作为使用液,根据含油量和乳液粒径的分布状态,可将乳化液分为乳化油、半合成液、微乳液、全合成液。实际乳化液配方中,可以根据需要,加入相应的添加剂以改善其防锈性、耐蚀性、生物稳定性等,使其具有更加优异的综合性能。


常用塑性加工润滑剂:液体润滑剂
液体润滑剂种类丰富,根据组成成分的不同可分为矿物油、合成油、动植物油和乳液等,多数液体润滑剂的成本较低,因此应用最为广泛。下面按照主要成分的不同,分述如下
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