L-CKE680蝸輪蝸桿油的研制

張向英 劉燕 喬琦 王儲

中海油氣（泰州）石化有限公司

以泰州石化自產潤滑油基礎油及外購高黏度基礎油為原料，實驗室對黏度指數改進劑、蝸輪蝸桿油復合劑、多元醇酯及抗泡劑與基礎油進行配伍性研究，研制出符合SH/T 0094—91 質量標準的L-CKE680 蝸輪蝸桿油，產品具有優異的氧化安定性、耐腐蝕性能和剪切安定性等性能，可滿足蝸輪蝸桿的工況要求。

蝸輪蝸桿主要用于兩交錯軸間的動力傳遞，具有傳動速比大、結構緊湊、蝸輪輸出轉矩大等特點。蝸輪蝸桿的傳動方式以滑動為主，且相對滑動速度大，滑動距離大，不易實現良好的潤滑。隨著新材料科技及潤滑油技術的發展，蝸桿傳動技術得到提高[1～4]，新一代蝸輪蝸桿機結構更緊湊，承載能力更強，潤滑條件更加苛刻，對蝸輪蝸桿油要求更高[5～7]。優良的油品性能包括：優異的黏溫性能和低溫流動性、良好的氧化安定性、優異的抗磨性能、優異的防銹防腐蝕能力等[8]。

本文以中海油氣( 泰州) 石化有限公司自產的石蠟基高壓加氫潤滑油基礎油及外購基礎油為原料，通過對高性能蝸輪蝸桿油復合添加劑及補強劑的考察，研制出具有優異的氧化安定性、優異的抗磨性能、優異的防銹防腐蝕能力的蝸輪蝸桿油。

研制標準

按照石化標準 SH /T 0094—91的技術要求進行L-CKE680 蝸輪蝸桿油的研制，其質量指標見表1。

從表1 可以看出，L-CKE680蝸輪蝸桿油質量標準對黏度指數、傾點、皂化值、防銹抗腐等都有要求，因此實驗室從關鍵指標出發對L-CKE680 基礎油和不同功能劑進行評選，從而使其低溫性能、黏溫性能、氧化安定性、剪切安定性、抗乳化性、防銹性及抗泡沫性能滿足石化標準SH/T0094—91 的質量要求，以保持油品良好的潤滑性能，防止油品氧化變質。

試驗部分

基礎油的選擇

基礎油為潤滑油的主要組成，直接影響潤滑油產品的性能。根據L-CKE680 的黏度要求，實驗室重點考察了泰州石化自產的50 號工業白油及外購680 白油的性質，其主要性質見表2。

由表2 可以看出，外購680 白油的黏度指數較低，自產的50 號白油的黏度指數達到120 以上，因此可以將這兩種基礎油組分作為原料，再添加適宜的黏度指數改進劑，使其滿足L-CKE680 的黏度和黏度指數的要求。

黏度指數改進劑的選擇

根據蝸輪與蝸桿副的承載能力和轉速，要求潤滑油具有合適的黏度范圍。黏度太小，不易形成油膜，造成磨損；黏度太大，增加動力消耗。故油品對黏度指數及剪切安定性要求較高，尤其當前行業對蝸輪蝸桿油的黏溫性能要求更高[9]。本文選用聚甲基丙烯酸酯類黏度指數改進劑A、B，重點考察兩種黏度指數改進劑對基礎油的黏度指數及剪切安定性的影響，并評選出合適的黏度指數改進劑。試驗結果見表3。

由表3 可以看出，

◇當黏度指數改進劑A 加劑量為10.8%（質量分數）時，油品可以滿足L-CKE680 黏度與黏度指數的要求；

◇當黏度指數改進劑B 的加劑量為15.5%（質量分數）時，油品可以滿足L-CKE680 黏度與黏度指數的要求；

◇由于加入黏度指數改進劑B的基礎油剪切安定性較加黏度指數改進劑A 的油品更差，并且黏度指數改進劑A 的加劑量較少，經濟成本較低，因此選擇黏度指數改進劑A 作為L-CKE680 黏度指數改進劑。

復合添加劑的評選

蝸輪蝸桿油的關鍵性能是抗磨損性能、抗氧化性能及防腐防銹性能等，其關鍵性能主要影響油品的潤滑效果及使用壽命，從而影響蝸輪蝸桿設備的使用壽命。因此需選擇高性能復合添加劑與優質基礎油進行復配研制高性能的蝸輪蝸桿油[10]。

表1 L-CKE680蝸輪蝸桿油質量標準

表2 基礎油理化指標

本文選用主流高性能復合添加劑C（由主劑C1 和補強劑C2 組成）和D，飽和多元醇酯Q 及抗泡劑P分別與優選出的4 號方案基礎油復配調制出L-CKE680 蝸輪蝸桿油，并對關鍵性能進行對比分析，以篩選出復合劑與基礎油的最優配伍方案。試驗結果見表4、5。

由表4 和表5 可以看出：

◇添加劑C 的最優方案為配方3，添加劑D 的最優方案為配方7。2 種復合劑調制的蝸輪蝸桿油性質差異主要體現在中和值、硫含量及氧化安定性中，其中復合劑D 方案研制的L-CKE680 具有更佳的氧化安定性、更低的硫含量及中和值。由此可見，復合劑D 與基礎油的配伍性優于復合劑C。

表3 L-CKE680基礎油的調合方案及性質分析

表4 L-CKE680性質分析-復合劑C方案

表5 L-CKE680性質分析-復合劑D方案

◇2 種復合劑方案調和的L-CKE680 油品皂化值較低、抗泡沫性能差，需加入適量飽和多元醇酯及抗泡劑來提高皂化值與抗泡性。

綜上，優選復合劑D作為L-CKE680 蝸輪蝸桿油的復合劑，加劑量為1.75%（質量分數），從皂化值指標要求及經濟角度考慮，選擇飽和多元醇酯Q 的加劑量為3%（質量分數）。

結論

以泰州石化自產的的石蠟基高壓加氫潤滑油基礎油及外購優質基礎油為原料，添加合適的黏度指數改進劑、復合型添加劑、抗泡劑及多元醇酯，研制出符合SH/T 0094—91 質量標準的 L-CKE680蝸輪蝸桿油。本產品具有優異的極壓性能及抗磨性能，與同類產品相比，適應性明顯提高。