中性盐雾试验中不同基础油对防锈油抗盐雾性能的影响

苏倩倩 邓象贤

中国石化润滑油有限公司上海研究院

基础油是防锈油的主要组成部分，占防锈油质量分数的60%～90%，起到载体作用和油效应作用[1]。载体作用使得防锈剂在油中均匀分散，减少防锈剂分子的聚集；油效应作用即基础油分子在防锈剂吸附较少的部位进行物理吸附，深入到防锈剂中间，借助油分子的范德华力与防锈剂共同堵塞孔隙，使金属表面的吸附膜更加致密[2～5]。

油效应因所选基础油的黏度、精制程度的不同对防锈效果有不同的体现[6]。姜建卫等[7]通过比较150 SN 和500 SN 两种不同黏度的API I 类基础油抗盐雾效果发现，防锈油用黏度小的基础油（即150 SN）比用黏度较大的基础油的抗盐雾效果更好；杨奔奔等[8,9]研究了典型防锈剂在不同运动黏度的PAO基础油中的防锈性能，结果表明，TW742 防锈剂与基础油配合时，一般情况下，基础油的运动黏度越小，防锈油的防锈性能越好，T704 和司本-80 与基础油配合时，基础油的运动黏度对防锈油的防锈性能没有太大影响。已有研究表明[10]，不同黏度等级的基础油复配后在湿热试验中的抗锈蚀能力优于单一基础油。

现有文献报道的多为单一防锈添加剂加入合成基础油PAO 及矿物基础油对防锈油防锈性能的影响，对于多种防锈添加剂在单一基础油、复合基础油中对防锈油防锈性能的影响，报道较少。在溶剂稀释型软膜防锈油中，溶剂油作为基础油是最主要组分[11]。本文在多种防锈添加剂复配的条件下，选取6 种不同精制程度、不同黏度的基础油，添加防锈剂A，通过盐雾试验探究单一基础油、复合基础油、基础油配比对防锈油抗盐雾性能的影响。

试验部分

主要材料及仪器

试验试片：45 号钢片（天津第一试片厂），规格：50 mm × 50 mm × 2 mm。盐雾试验箱（上海利宝真环境试验设备有限公司），型号：ST-BZ-12。

防锈油制备

以单一基础油配制防锈油时，将防锈剂A（由磺酸盐、羧酸酯等多种防锈剂复合而成）以a%（质量分数）的加剂量溶解于6 种运动黏度不同的基础油中，室温保存，待用。

以复合基础油配制防锈油时，防锈剂的加剂量同上，基础油由两种不同黏度基础油按一定比例混合制得。

试验方法及评定

盐雾试验：根据SH/T 0081—2006《防锈油脂盐雾试验法》进行盐雾试验。

试验中试片的锈蚀等级按照SH/T 0217—1998《防锈油脂试验试片锈蚀度试验法》评定。

结果与讨论

单一基础油对防锈油抗盐雾性能的影响

所选基础油的典型数据见表1，单一基础油调配防锈油的方案及盐雾试验结果见表2。

从表2 可以看出，3 种较低黏度的基础油中，黏度相对较小的W1-60、W1-80 配制的防锈油的抗盐雾能力较强；3 种较高黏度的基础油中，黏度相对较小的5 号白油配制的防锈油的抗盐雾能力较强，黏度相对较大的HVI 75 和HVI 150配制的防锈油的抗盐雾能力较弱。试验结果表明，在相同防锈剂种类及加剂量的情况下，黏度越小的基础油防锈能力越好。这是因为黏度越小的基础油相对分子质量越小，即分子几何体积越小，容易填补防锈剂与金属表面的吸附层，使得吸附层更加致密，而且防锈剂分子在低黏度基础油中扩散阻力小，更容易在金属表面富集，吸附在金属表面形成保护膜，防锈性能更好。

复合基础油对防锈油抗盐雾性能的影响

为探究两种不同黏度基础油复合对防锈性能的影响，将3 种较低黏度的基础油分别与黏度相对较大的5 号白油、HVI 75、HVI 150 基础油复合，防锈油调配方案及盐雾试验结果如表3 和图1 所示。

图1 复合基础油配制防锈油盐雾试验结果

对比样品3-1、3-2、3-3 和2-1、2-2、2-3、2-4 试验结果可知，W1-60、W1-80 与5 号白油复合后均未能明显改善防锈油防锈性能，反而有降低趋势。这可归因于5 号白油的40 ℃运动黏度与W1-60、W1-80 的黏度相差较小，意味着相对分子质量相差不大，即分子大小差别不大，复合基础油未能发挥出不同大小分子相互错综吸附填补保护膜的优势，反而削弱了W1-60、W1-80 本身因黏度小带来的优良效果，故复合后的基础油防锈性能反而不如单一W1-60、W1-80 基础油的防锈性能。W1-100 与5 号白油复合后的抗盐雾性能虽相对于W1-100略有提高，但与5 号白油相比防锈性能基本相当。

表1 基础油典型数据

表2 单一基础油配制防锈油方案及盐雾试验结果

表3 复合基础油配制防锈油方案及盐雾试验结果

对比样品3-4、3-5、3-6 和2-1、2-2、2-3、2-5 试验结果可知，3 种较低黏度的基础油与HVI 75 复合后取得的防锈效果与单一较低黏度的基础油取得的效果基本相当，并无明显提升效果。但与单一HVI 75 基础油配制的防锈油相比，复合基础油的防锈性能有明显提升。

对比样品3-7、3-8、3-9 和2-1、2-2、2-3、2-6 试验结果可知，3 种较低黏度的基础油与HVI 150复合后取得的防锈效果均明显优于HVI 150 取得的效果，与单一较低黏度的基础油相比效果基本相当。其中W1-60 与HVI 150 复合后取得最佳效果。这是因为HVI 150 的40℃运动黏度与3 种较低黏度的基础油相差较大，其中与W1-60 相差最大，组成这两种基础油的烃分子在结构和大小上差异均较大，这一差异有利于油分子更好地填补防锈剂成膜产生的大小各异的孔隙，使金属表面上的吸附膜更加紧密、完整、牢固。

综上所述，在所选的6 种基础油中，黏度最小的W1-60 与黏度最大的HVI 150 复合后配制的防锈油取得最佳抗盐雾性能。

基础油复合比例对防锈油抗盐雾性能的影响

在上述试验结果的基础上，选择W1-60 和HVI 150 组合，探究基础油复合比例对所配制防锈油抗盐雾性能的影响。防锈油调配方案及试验结果见表4。

表4 不同基础油复合比例盐雾试验结果

从表4 中可以看出， 随着W1-60 加入比例的降低，防锈油抗盐雾能力呈现先增强后降低再增强的趋势。当W1-60 加入比例从(105-w)%降低到(95-w)%时，这时与HVI 150 复合发挥出越来越好的协同配合作用，抗盐雾能力增强；当W1-60 的加入比例从(95-w)%继续降低到(85-w)%时，防锈油抗盐雾能力逐渐降低；当W1-60 的加入比例继续降低到(80-w)%时，防锈油抗盐雾能力明显提升，这是由于HVI 150 加入量的增加使得油膜强度增强，此时油膜增强对提升防锈性能产生的正面作用大于因黏度提高对防锈剂分子吸附过程产生的负面作用，总体上表现为防锈油的抗盐雾能力提升。

HVI 150 的加入量过大时，虽然会一定程度提升防锈性能，但黏度也会随之增加，可能会导致防锈油后续除膜难度加大，工件涂油带出量增加，造成成本增加等后果。故在溶剂稀释型软膜防锈油配方研发及优化过程中，(w+5)%的HVI 150 加入量是最佳选择。

结论

☆种类及加剂量相同的条件下，所选防锈剂在不同黏度的基础油中表现出不同的防锈效果。基础油的运动黏度越小，防锈油的防锈性能越好的趋势。

☆在所选择的6 种基础油中，当两种黏度不同的基础油复合配制防锈油时，黏度最小的W1-60 基础油与黏度最大的HVI 150 基础油复合后配制的防锈油取得最佳抗盐雾性能。

☆两种黏度不同的基础油复合使用时，两者的比例对防锈油防锈性能也有一定的影响。随着W1-60基础油加入比例的降低，防锈油抗盐雾能力呈现先增强后降低再增强的趋势。本文探究的最佳搭配组合为：W1-60 与HVI 150，其中HVI 150 加入量为(w+5)%时（在基础油中的比例），取得最佳防锈效果。