CN103897794A - 一种水基十六醇润滑剂、其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种水基十六醇润滑剂、其制备方法及其应用，采用水作为十六醇的溶剂，通过向十六醇和水的混合溶液中加入月桂基硫酸钠，形成三者混合的均匀稳定的乳状液，所述十六醇的浓度为10g/L～90g/L，所述月桂基硫酸钠的浓度为0.1g/L～0.9g/L，并将水基十六醇润滑剂涂覆到紧固件的表面以调节紧固件的安装力和预紧力。与现有的石油基润滑剂相比，水基十六醇润滑剂更加安全，对人体、环境无危害；且溶液的稳定性高，外观和性能保持不变，可长时间使用和存放；原料来源广，价格低廉，具有更好的经济价值；制备过程简单，按照本发明创造提供的涂覆方法可实现润滑剂在紧固件表面的均匀涂覆，保证了紧固件的安装力和预紧力满足HB6508等标准的要求。

Description

一种水基十六醇润滑剂、其制备方法及其应用

技术领域

本发明创造涉及一种水基润滑剂，尤其涉及一种水基十六醇润滑剂、其制备方法及其在航空航天紧固件中应用。

背景技术

高锁螺栓和高锁螺母是一种特殊结构的紧固件，俗称为高锁紧固件。它们所组成的高锁连接在确保优良的机械性能和工作性能的前提下，具有重量轻、体积小、防松能力高、抗疲劳性能好、装配效率高的特点，并可实现高效的单面拧紧操作，大量应用于航空航天领域。

安装力和预紧力是高锁螺栓、高锁螺母在装配过程中非常重要的性能指标。安装力过大，则有可能导致被连接件因瞬时应力过大而崩断，安装力过小，则有可能导致被连接件装配不到位，工作过程中存在潜在失效危险；预紧力过大，则有可能导致螺栓或螺纹断裂，导致连接失效，预紧力过小，则同样有可能导致被连接件装配不到位，工作过程中存在潜在失效的危险。

因此波音、空客、庞巴迪、商飞等飞机总装厂对高锁螺栓的安装力、高锁螺母的预紧力性能均有严格的要求。国内外相关紧固件标准如HB6508《抗剪型MJ螺纹高锁螺母》、GJB2892《高锁螺母通用规范》、EN4473《紧固件铝涂层技术规范》、CMT-CT-402《紧固件的有色铝涂层》也将安装力、预紧力作为紧固件的性能指标列入标准之中。

目前，紧固件行业普遍以石油醚或三氯乙烯作为十六醇的溶剂，通过涂覆十六醇润滑剂的方式来调节螺栓的安装力和螺母的预紧力以满足标准的要求。然而石油醚和三氯乙烯具有易挥发，闪点低，有毒性等缺点，对操作者的身体健康和环境均有一定的危害，在使用过程存在产品性能不稳定、工艺控制困难等问题，且经过涂覆后的零件在长期存在过程中，也存在石油醚或三氯乙烯不断挥发、十六醇结晶析出的现象，严重影响着紧固件的外观、润滑性能，甚至造成安装事故。因此，开发一种安全可靠，性能稳定的十六醇润滑剂涂覆方法是非常有必要的。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种安全、环保、稳定性好且经济实用的水基润滑剂，其应用于航空航天紧固件润滑并使紧固件的安装力和预紧力能够满足HB6508、GJB2892、EN4473及CMT-CT-402的标准要求。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种水基十六醇润滑剂，为乳液状，采用水作为十六醇的溶剂，还包括月桂基硫酸钠，所述十六醇的浓度为10g/L～90g/L，所述月桂基硫酸钠的浓度为0.1g/L～0.9g/L，其中，所述溶剂的电阻率不小于1×10⁶欧姆米。

为实现更好的混合效果，水基十六醇润滑剂中所述十六醇与所述月桂基硫酸钠的质量比为10:1。

水基十六醇润滑剂通过以下步骤制备：

第一步，根据欲配制处理液的体积，按照十六醇和月桂基硫酸钠的浓度分别计算出待加入的十六醇和月桂基硫酸钠的质量；

第二步，在容器中加入体积为欲配制处理液体积1/3～1/2的水，然后加热至50℃～71℃，并保温；

第三步，在第二步所述的温度下，按照第一步中计算出的十六醇的质量，将十六醇加入容器里的水中，待十六醇溶解为糊状平铺于水面时，加入按第一步中计算所得质量的月桂基硫酸钠，并搅拌30～60分钟；

第四步，在保持第二步所述温度的前提下，补充水至欲配制处理液的体积，再搅拌60～120分钟，然后自然冷却至室温。

其中，第一步中计算待加入的十六醇和月桂基硫酸钠的质量时，采用的十六醇的浓度按照：用于内螺纹的紧固件时，所述十六醇的浓度为10g/L～30g/L，而用于外螺纹的紧固件时，所述十六醇的浓度为30g/L～90g/L。

上述制备方法，采用水作为十六醇的溶剂，通过向十六醇和水的混合溶液中加入一定量的月桂基硫酸钠，从而形成均匀稳定的乳状液。

进一步，本发明创造还提供了水基十六醇润滑剂的应用，即涂覆到航空航天紧固件的表面，包含以下步骤：

S1.将表面处理后的紧固件浸泡在丙酮溶液中30S～60S，达到水膜不破，然后取出风干；

S2.将S1中风干后的紧固件完全浸没于温度为50℃～70℃的水基十六醇润滑剂中，期间每隔30S抖动一次紧固件，浸泡5～10分钟后取出，沥干至少60S；

S3.干燥紧固件。

其中，S3中的干燥方式为：将零件平铺于干净的纱布网上晾干或用不大于38℃的热风吹干。

其中，S1中的对紧固件的表面处理包括：涂铝、涂二硫化钼、阳极化等。通过丙酮溶液的浸泡可除去紧固件表面油脂及污染物，有助于后续步骤中水基十六醇润滑剂更好地涂覆于紧固件表面。

进一步，螺纹位置不同的紧固件需要不同浓度的水基十六醇润滑剂，内螺纹的紧固件所需的十六醇浓度较低，而外螺纹的紧固件所需的十六醇浓度较高，即：用于内螺纹的紧固件时，所述十六醇的浓度为10g/L～30g/L，而用于外螺纹的紧固件时，所述十六醇的浓度为30g/L～90g/L。

由于十六醇的溶点为50℃，因此在水基十六醇润滑剂的制备过程中以及水基十六醇润滑剂的涂覆过程中，水基十六醇润滑剂的温度需保持在50℃以上，防止十六醇结晶析出。

本发明创造具有的优点和积极效果是：与现有的石油基十六醇润滑剂相比，水基十六醇润滑剂更加安全，对人体、环境无危害；且溶液的稳定性高，外观和性能保持不变，可长时间使用和存放；十六醇、月桂基硫酸钠及水作为原料，来源广，价格低廉，具有更好的经济价值；制备过程简单，未要求苛刻的制备条件，按照本发明创造提供的涂覆方法可实现润滑剂在紧固件表面的均匀涂覆，保证了紧固件的安装力和预紧力满足HB6508等标准的要求。

具体实施方式

本发明创造的设计思路为提供一种水基十六醇润滑剂，以水作为十六醇的溶剂，通过向十六醇和水的混合溶液中加入一定量的月桂基硫酸钠，形成三者混合的均匀稳定的乳状液，并将水基十六醇润滑剂应用于航空航天紧固件的润滑，通过涂覆水基十六醇润滑剂来调节紧固件的安装力和预紧力来满足标准的要求。

其中，十六醇的浓度为10g/L～90g/L，月桂基硫酸钠的浓度为0.1g/L～0.9g/L，优选地，水基十六醇润滑剂中十六醇与月桂基硫酸钠的质量比为10:1。且螺纹位置不同的紧固件需要不同浓度的水基十六醇润滑剂，内螺纹的紧固件所需的十六醇浓度较低，而外螺纹的紧固件所需的十六醇浓度较高。

下面结合实施例对本发明创造做详细说明。

实施例1

将经过硫酸阳极化的高锁螺母（内螺纹）浸泡在丙酮溶液中清洗40S，达到水膜不破，风干后，将高锁螺母浸入装有水基十六醇润滑剂的容器中，该水基十六醇润滑剂每单位体积(每升)中含有十六醇30g、月桂基硫酸钠0.2g，高锁螺母在50℃的水基十六醇润滑剂中浸泡10分钟，然后取出，并沥干60秒，最后，平铺于纱布网中晾干。

实施例2

将涂覆铝粉的高锁螺栓（外螺纹）浸泡在丙酮溶液中清洗50S，达到水膜不破，风干后，将高锁螺栓浸入装有水基十六醇润滑剂的容器中，该水基十六醇润滑剂每单位体积(每升)中含有十六醇90g、月桂基硫酸钠0.1g，高锁螺栓在70℃的水基十六醇润滑剂中浸泡5分钟，然后取出，并沥干60秒，最后，平铺于纱布网中，并用不大于38℃的热风吹干。

为验证本发明技术方案的效果，分别选取不同材料和规格的高锁螺栓、高锁螺母类紧固件各3～5个，按照实施例1和实施例2的方法进行涂覆十六醇润滑剂处理，对涂层性能是否满足HB6508、GJB2892、EN4473、CMT-CT-402标准要求进行验证，如表2所示。

表2不同材料和规格的紧固件的标准检验结果

其中，上述验证过程中，对不同材料和规格的紧固件判定“满足”HB6508、GJB2892、EN4473、CMS-CT-402标准的指标要求如下表3、表4所示。

表3判定满足HB6508、GJB2892标准的预紧力指标要求

表4判定满足EN4473、CMS-CT-402标准的安装力指标要求

以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种水基十六醇润滑剂，其特征在于：为乳液状，采用水作为十六醇的溶剂，还包括月桂基硫酸钠，所述十六醇的浓度为10g/L～90g/L，所述月桂基硫酸钠的浓度为0.1g/L～0.9g/L。

2.根据权利要求1所述的水基十六醇润滑剂，其特征在于：所述溶剂的电阻率不小于1×10⁶欧姆米。

3.根据权利要求1所述的水基十六醇润滑剂，其特征在于：所述十六醇与所述月桂基硫酸钠的质量比为10:1。

4.如权利要求1所述的水基十六醇润滑剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，根据欲配制处理液的体积，按照十六醇和月桂基硫酸钠的浓度分别计算出待加入的十六醇和月桂基硫酸钠的质量；

第二步，在容器中加入体积为欲配制处理液体积1/3～1/2的水，然后加热至50℃～71℃，并保温；

第三步，在第二步所述的温度下，按照第一步中计算出的十六醇的质量，将十六醇加入容器里的水中，待十六醇溶解为糊状平铺于水面时，加入按第一步中计算所得质量的月桂基硫酸钠，并搅拌30～60分钟；

第四步，在保持第二步所述温度的前提下，补充水至欲配制处理液的体积，再搅拌60～120分钟，然后自然冷却至室温。

5.如权利要求1所述的水基十六醇润滑剂的应用，其特征在于：包含以下步骤：

S1.将表面处理后的紧固件浸泡在丙酮溶液中30S～60S，达到水膜不破，然后取出风干；

S2.将S1中风干后的紧固件完全浸没于温度为50℃～70℃的水基十六醇润滑剂中，期间每隔30S抖动一次紧固件，浸泡5～10分钟后取出，沥干至少60S；

S3.干燥紧固件。

6.根据权利要求5所述的水基十六醇润滑剂的应用，其特征在于：S3中的干燥方式为：将零件平铺于干净的纱布网上晾干或用不大于38℃的热风吹干。

7.根据权利要求5所述的水基十六醇润滑剂的应用，其特征在于：S1中的对紧固件的表面处理包括：涂铝、涂二硫化钼或阳极化。

8.根据权利要求5所述的水基十六醇润滑剂的应用，其特征在于，用于内螺纹的紧固件时，所述十六醇的浓度为10g/L～30g/L。

9.根据权利要求5所述的水基十六醇润滑剂的应用，其特征在于，用于外螺纹的紧固件时，所述十六醇的浓度为30g/L～90g/L。