一种耐高温铜基防紧蚀剂的制作方法

1.本发明涉及金属防护领域，尤其是涉及一种耐高温铜基防紧蚀剂。


背景技术：

2.防紧蚀产品在金属表面可以形成一种可承受极高温、不易洗掉和烧毁的保护涂层，对金属零件具有极好的防水、防锈、防腐蚀、防微动磨损特性，需要在高于200℃以上的环境形成固体干膜润滑，在高达1400℃的温度下发挥润滑和防止金属烧结卡死的作用。例如，螺栓的公差直径不配套，造成绝大部分的螺栓在装配时被蛮力“焊结”，法兰和阀门的密封材料在物料腐蚀和高温腐蚀的作用下，被溶解或开裂造成拆卸困难等情况都可以用防紧蚀产品来解决。
3.以螺栓为例，螺栓虽小，但是一项工程中螺栓的使用量是很庞大的。例如，青藏铁路全长1956公里，1958年-2006年历时 46年时间完工；是世界上海拔最高、冻土路程最长的高原铁路，被誉为天路；2013年09月入选全球百年工程，是世界铁路史上的一座丰碑；青藏铁路800万余颗螺栓，专业工具拧固需要6秒；使用防卡剂有助力、防滑丝的效果；每节约1秒，就可以节约93天。如果没有专业的保养，拧紧一个螺栓，50%的扭矩力用以克服螺栓头与地面的摩擦，40%的扭矩力用以克服螺纹副的摩擦，只有10%的扭矩转化为夹紧力。
4.普通的防卡剂采用锌、铅、铝、石墨粉、二硫化钼等物质，温度大于300℃时此类材料会发生熔合、氧化、结焦、腐蚀的现象，不耐高温，因此限制了防紧蚀产品的使用场景和性能，难以满足日益复杂的工作环境。因此，有待进一步改善。


技术实现要素：

5.为了提高防紧蚀产品的耐温性，本技术提供一种耐高温铜基防紧蚀剂。
6.第一方面，本技术提供一种耐高温铜基防紧蚀剂，由以下质量百分比的组分制备而成：极压减摩剂10-30%；特制的元素金属微滚珠5-15%；抗高温氧化剂10-18%；防腐锈剂2-8%；润滑剂1-5%；添加合成基础油至100%；所述极压抗磨剂由抗磨剂和减摩剂以1：（0.2-0.5）的重量比组成；所述防腐锈剂选自十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐中的一种或多种；所述金属微滚珠由黄铜、红铜和镍粉以1：（0.5-0.9）：（1.5-2.0）的质量比组成。
7.合成基础油在高温下不会结焦、炭化、粘固金属，含合成基础油完全挥发后形成不与铁融合的金属铜粉末，防止工件烧结、腐蚀、紧蚀、生锈和磨损。
8.普通的防卡剂采用锌、铅、铝、石墨粉、二硫化钼等物质，＞300℃时此类材料会发生熔合、氧化、结焦、腐蚀的现象，含特制的铜素金属微滚珠，能够在1300℃极高温条件下提供固体隔离润滑作用，有效保护金属部件不会烧结卡死。尤其是法兰和阀门的密封材料在物料腐蚀和高温腐蚀的作用下，被溶解或开裂造成拆卸困难，装配时涂抹，可提供永久性的防腐密封润滑保护优选的，所述润滑剂为极压复合锂基脂或膨润土锂基脂。
9.优选的，所述金属微滚珠采用气雾化工艺加工而成，熔融金属铜材，通入高压惰性气体，采用喷射对金属材料进行球形雾化，之后冷却。
10.优选的，所述防腐锈剂由十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐以1：（2-7）：（0.5-4）的重量比组成。
11.优选的，所述十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐的重量比为1：（3-5）：（2.5-3）。
12.松懈锈死的阀门、螺栓可能产生火源、遇到病入膏肓的螺栓，治病不如防病，达到治疗和预防一体。能够防止潮湿、蒸汽、盐水喷淋、水分冲刷造成的锈蚀。
13.合成基础油完全挥发后沉积不与铁融合的金属铜珠，防止工件烧结、腐蚀、紧蚀、生锈和磨损。含特制的铜素金属微滚珠配合上述各组分能够在1300℃极温条件下提供固体隔离润滑作用，有效保护金属部件不会烧结卡死；有利于石油化工法兰盘和铁路轨道螺栓的集中装配工作，喷射螺孔内再装配螺栓即可。螺栓的公差直径不配套，造成绝大部分的螺栓在装配时被蛮力“焊结”，可减少摩擦防止丝扣滑丝，使连接件更紧固，能节约30%的螺栓装配总时间。
14.优选的，所述抗磨剂选自磷酸三甲酚酯、硫代磷酸胺盐和异辛基酸性磷酸酯十八胺盐中的一种或多种。
15.优选的，所述抗磨剂是由磷酸三甲酚酯、硫代磷酸胺盐和异辛基酸性磷酸酯十八胺盐以10：（1-3）：（6-10）的质量比组成。
16.优选的，所述减摩剂为油酸环氧酯或有机钼。
17.优选的，所述有机钼为二烷基二硫代磷酸钼或二烷基二硫代氨基甲酸钼。
18.如果极压抗磨剂添加量少于上述的添加量，较少极压抗磨剂的组分无法有效地抵御工作过程中载荷带来的极压磨损；如果极压抗磨剂添加量多于本发明所述的添加量，由于大多极压抗磨剂含有部分硫，添加过多的极压抗磨剂不会有效提升防紧蚀剂的极压抗磨性能，并且过多的硫也会对金属产生腐蚀损害。因此采用上述的极压抗磨剂和添加量能够使得防紧蚀剂很好地起到抗磨作用。
19.优选的，所述抗氧化剂选自二烷基二苯胺、二烷基二硫代氨基甲酸盐zdtc和 zddp中的任一种。
20.优选的，所述抗氧剂由二烷基二苯胺、二烷基二硫代氨基甲酸盐zdtc和二烷基二硫代磷酸锌zddp以10：（0.3-0.8）：（1-2.8）的质量比组成。
21.综上所述，含特制的铜素金属微滚珠配合上述各组分能够在1300℃极温条件下提供固体隔离润滑作用，有效保护金属部件不会烧结卡死；有利于石油化工法兰盘和铁路轨道螺栓的集中装配工作，喷射螺孔内再装配螺栓即可。螺栓的公差直径不配套，造成绝大部分的螺栓在装配时被蛮力“焊结”，可减少摩擦防止丝扣滑丝，使连接件更紧固，能节约30%
的螺栓装配总时间。
具体实施方式
22.制备例制备例1本制备例公开一种特制的元素金属微滚珠的制备方法：在惰性气氛中用熔炼炉将黄铜、红铜和镍粉（质量比为1：0.5：1.5）熔化成液态金属，（使物料处于10-2
～100pa的真空状态下，再向熔炼室和雾化罐体内充入氮气，气体压力为1atm，用电阻加热或感应加热方式将物料熔化，使熔体达到100-300k的过热度），将金属熔体从熔炼坩埚转移至保温坩埚，在正压驱动下金属熔体通过保温坩埚底部的导流嘴形成射流；金属熔体射流与环绕导流嘴的超音速气体射流相遇，在超音速气流的撞击下，雾散成金属液滴；金属液滴在雾化罐体中飞行时与高速气流发生剧烈的热量交换，快速凝固冷却成粉，在粉末收集器与中进一步冷却至室温；利用振动筛等筛分设备将粉末分级得到平均粒径为50μm的特制的元素金属微滚珠。
23.制备例2与制备例的区别在于将黄铜、红铜和镍粉的质量比为1： 0.9：2.0。
实施例
24.实施例1本实施例公开一种耐高温铜基防紧蚀剂，制备方法如下：步骤1），向搅拌釜中加入基础油（液体石蜡487.7g和三乙醇胺硼酸酯271g）和润滑剂（nobein的极压复合锂基脂10g），边搅拌边加热至160℃，搅拌均匀后，降至60℃得到基础油。
25.步骤2），将极压减磨剂（抗磨剂磷酸三甲酚酯83.3g和减磨剂二烷基二硫代磷酸钼16.7g）、制备例1制备的特制元素金属微滚珠（黄铜50g、红铜25g和镍粉75g）、抗高温氧化剂（二烷基二苯胺159.3g、二烷基二硫代氨基甲酸盐5.9g和二烷基二硫代磷酸锌20.6g）和防腐锈剂（十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐20g）加入基础油中，升温至60℃以公转搅拌速度40rpm、分散搅拌速度1500rpm，搅拌分散30min。
26.步骤3），过2次三辊机后，抽真空至-0.4mpa，设置公转搅拌速度20rpm，脱气20min，制得耐高温铜基防紧蚀剂。
27.实施例2本实施例公开一种耐高温铜基防紧蚀剂，制备方法如下：步骤1），向搅拌釜中加入基础油（液体石蜡420.2g和三乙醇胺硼酸酯233.4g）和润滑剂（nobein的极压复合锂基脂50g），边搅拌边加热至160℃，搅拌均匀后，降至60℃得到基础油。
28.步骤2），将极压减磨剂（抗磨剂磷酸三甲酚酯200g和减磨剂二烷基二硫代磷酸钼100g）、制备例1制备的特制元素金属微滚珠（黄铜12.8g、红铜11.5g和镍粉25.6g）、抗高温氧化剂（二烷基二苯胺73.5g、二烷基二硫代氨基甲酸盐11.5g和二烷基二硫代磷酸锌25.6g）和防腐锈剂（十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐80g）加入基础油中，升温至60℃以公转
搅拌速度40rpm、分散搅拌速度1500rpm，搅拌分散30min。
29.步骤3），过2次三辊机后，抽真空至-0.4mpa，设置公转搅拌速度20rpm，脱气20min，制得耐高温铜基防紧蚀剂。
30.实施例3本实施例公开一种耐高温铜基防紧蚀剂，与实施例2的区别在于：防腐锈剂为十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐以1：2：0.5的质量比组成，即十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐22.8g、环烷酸锌45.7g和二壬基萘磺酸钡盐11.4g。
31.实施例4本实施例公开一种耐高温铜基防紧蚀剂，与实施例2的区别在于：防腐锈剂为十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐以1：7：4的质量比组成，即十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐6.7g、环烷酸锌46.7g和二壬基萘磺酸钡盐26.7g。
32.实施例5本实施例公开一种耐高温铜基防紧蚀剂，与实施例2的区别在于：防腐锈剂为十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐以1：3：2.5的质量比组成，即十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐12.3g、环烷酸锌36.9g和二壬基萘磺酸钡盐30.8g。
33.实施例6本实施例公开一种耐高温铜基防紧蚀剂，与实施例2的区别在于：防腐锈剂为十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐、环烷酸锌和二壬基萘磺酸钡盐以1：5：3的质量比组成，即十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐8.9g、环烷酸锌44.4g和二壬基萘磺酸钡盐26.7g。
34.对比例对比例1与实施例2的区别在于，采用等质量的镍粉代替红铜。
35.对比例2与实施例2的区别在于，采用等质量的镍粉代替黄铜。
36.对比例3与实施例2的区别在于，采用等质量的红铜代替镍粉。
37.对比例4与实施例2的区别在于，黄铜、红铜和镍粉的质量比为1：0.4：1.2。
38.性能测试1、测试项目和方法汇总在表1。
39.表1
2、测试结果汇总在表2。
40.表2
测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例1对比例2对比例3对比例4烧结负荷值/kgf100010001200120013001300800800600800钢网分油/%1.11.10.90.90.80.81.41.81.31.4氧化安定性/kpa0.330.320.300.300.290.290.360.370.360.36防锈油脂湿热试验a级a级a级a级a级a级a级a级a级a级启动转矩（-60℃）/mn*m826854964971983985806784800810运动转矩（-60℃）/mn*m2572632722762842802302352372401300℃烧结负荷值/kgf415410435440460460260267270286工作锥入度，0.1mm307306307309310311307308307306滚筒安定性，0.1mm 13 13 13 13 13 13 8 7 8 8滴点/℃＞330＞330＞330＞330＞330＞330＞330＞330＞330＞330
根据表2中的数据可以看出，实施例1-6的防紧蚀剂具有优良的高低温性能、机械安定性、氧化安定性、胶体安定性、极压抗磨性和防锈防腐性能，满足超高温及宽温范围内的防紧蚀要求，相对比于对比例1-4的各项检测数据均处于较优的程度。
41.以上所述实施例仅为本发明优选实施例，用于解释说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明的发明名称已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借
鉴本发明的内容适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。