CN110408463A - 一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及润滑技术领域，具体地说是一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法。一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的润滑脂由基础油、稠化剂、固态烃类化合物、高温改进剂、抗磨极压剂、抗氧剂、固体填料组合而成；基础油占润滑脂总重量的70～85%；稠化剂占润滑脂总重量的7~10%；固态烃类化合物占润滑脂总重量的1~3%；高温改进剂占润滑脂总重量的1~2%；抗磨极压剂占润滑脂总重量的2~4%；抗氧剂占润滑脂总重量的0.5~2%；固体填料占润滑脂总重量的5~15%。同现有技术相比，提供一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，所得油脂性能优良，并且具有滴点高、耐剪切、抗磨性能好、抗微动磨损性能优良、胶体安定性好、热稳定性高及抗老化性等优点。

Description

一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及润滑技术领域，具体地说是一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法。

背景技术

在机械工业中，蜗轮蜗杆机构在传递两交错轴之间的运动和动力方面具有广泛的应用。在其中间平面内，蜗轮与蜗杆的工作相当于齿轮与齿条，同时，蜗杆的形状又与螺杆相似。蜗轮与蜗杆的配合使用可以获得较大的齿轮减速比，其减速比一般为20:1，有时甚至能达到300:1或更大。相较于其它齿轮组蜗轮蜗杆具有其独特的特性，因为螺杆上的突角很浅，在齿轮尝试旋转螺杆时，齿轮与螺杆之间的摩擦力会让螺杆保持原位；这就使涡轮和蜗杆的配合是只有涡轮动时蜗杆才会动，所以不需要另外的制动停止装置，运行也能很平稳。并且其大的传动比能够增加机械动力，获得更高的马力。蜗轮蜗杆所具有的的减速比大，具有机构自锁功能，改变传动方向的三大特点使其具有广阔的应用范围。例如大型的蜗轮蜗杆的使用涵盖化工，制药，有色冶金，建筑，环保等领域；RV系列的蜗轮减速机的用处更多，诸如流水线，轻工，食品，包装等都可以用到。比较典型的在汽车转向系统上的应用，使用蜗轮蜗杆减速机构，可以保证车辆在任何工况下转动转向盘时,都有较理想的操纵稳定性，在停车情况下转动转向盘时也能够轻松自如,在高速行驶时又不会感到轻飘不稳。

随着当代汽车技术的迅猛发展，对转向器，尤其是电子助力转向器(ElectricPowerSystem，EPS)的要求也将越来越高，在运转过程中，要求对蜗轮蜗杆减速机构的力矩更低，运行更平稳，噪音更低，低温性能优异，使用寿命更长等等要求，这些特性方面的要求与运转机构所选择的润滑脂的性能有很大的关系。对于减速机构，蜗轮材料一般选择用的是尼龙材料，为了提高尼龙材料的强度，生产厂家会在尼龙材料中加入一定比例的玻璃纤维，蜗杆材料一般是金属材质，摩擦副为塑料材料与金属材料之间的摩擦。所以蜗轮蜗杆减速机构所使用的润滑脂要考虑是否和塑料材料相容，是否会对塑料材料造成腐蚀,或者是影响到塑料材料的原本特性。还需要满足汽车行驶中工作温度-40到120℃的要求，甚至更高的温度。为兼顾低温要求，保持非常好的低温启动力矩和运行力矩,减少在低温时电机的负载，需要基础油油较低的粘度；同时为了满足磨损要求，又要求润滑脂能够在接触位点能够有足够的油膜厚度；同时，由于减速机构作用在转向管柱上,离驾驶员比较近,也需要能够有效的减低在蜗轮蜗杆运转时的噪音。因此用于汽车转向系统的蜗轮蜗杆的润滑脂具有很高的要求。目前，国内市场上用于汽车转向器蜗轮蜗杆减速机构的润滑产品的品牌主要以西班牙品牌的为主，另有部分为美国和日本品牌的产品，而国内品牌的产品占量微乎及微。国外产品虽然具有较高的性能，但高昂的价格，以及较长的供货周期，对相关应用企业来说也是一个不得不考虑的问题。作为制造业大国，尤其是汽车大国，我们亟需质高价优的国产蜗轮蜗杆润滑脂以满足市场的需要。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，所得油脂性能优良，并且具有滴点高、耐剪切、抗磨性能好、抗微动磨损性能优良、胶体安定性好、热稳定性高及抗老化性等优点。

为实现上述目的，设计一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的润滑脂由基础油、稠化剂、固态烃类化合物、高温改进剂、抗磨极压剂、抗氧剂、固体填料组合而成；基础油占润滑脂总重量的70～85%；稠化剂占润滑脂总重量的7~10%；固态烃类化合物占润滑脂总重量的1~3%；高温改进剂占润滑脂总重量的1~2%；抗磨极压剂占润滑脂总重量的2~4%；抗氧剂占润滑脂总重量的0.5~2%；固体填料占润滑脂总重量的5~15%。

所述的基础油为合成基础油，基础油为聚α烯烃，烷基萘，酯类油中的两种或两种以上组合；基础油的整体粘度在40℃为50~100mm²/s，倾点在-60~-50℃之间。

所述的稠化剂为锂皂，或者复合锂皂；皂含量以脂肪酸的量计；使用接触釜设备生产稠化剂含量为13~17%，稠度介于3~4#之间的基础脂进行使用。

所述的固态烃类化合物为不同型号的微晶蜡、地蜡、聚乙烯蜡中的一种或者多种组合。

所述的高温改进剂为硼酸酯，硅醇类化合物。

所述的抗磨极压剂极压抗磨剂为含磷极压抗磨剂、含氯极压抗磨剂或含硫极压抗磨剂；具体为氯化石蜡、硫化烯烃、硫化猪油、磷酸盐及烷基硫代磷酸盐，二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323），磷酸三甲苯酯（TCP）中的一种及几种组合。

所述的抗氧剂为胺类，酚类抗氧剂或者其它特殊抗氧剂中的一种或者多种组合；具体为2, 6- 二叔丁基对甲酚（T501），酯类酚（L135），硫代双酚（L115），N-苯基-α-萘胺（T531），二异辛基二苯胺（TZ516），范德比尔特复合抗氧剂Vanlube 407。

所述的固体填料为二(二丁基二硫代氨基甲酸)氧化钼（Molyvan A），三聚氰胺氰尿酸盐（MCA），聚四氟乙烯（PTFE）中的一种或者多种组合。

一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：

（1）使用接触器，制备稠化剂含量为13~17%，稠度介于3~4#之间的基础润滑脂，使用三辊磨进行分散后处理；

（2）混合基础脂，余下的基础油，固态烃类化合物，在固态烃类化合物熔点以上5~10℃的温度下搅拌混合均匀；

（3）控制温度在90~100℃，加入高温改进剂，持续搅拌混合，至滴点不再变化；

（4）加入余下的添加剂，包括抗磨极压剂、抗氧剂，搅拌混合均匀；

（5）加入固体填料，搅拌混合均匀，然后进行后处理得到成品。

后处理的具体方法如下：

（1）使用三辊磨将混合物研磨三遍；

（2）将混合物倒入真空反应釜内，控制温度在40~50℃，搅拌速率为50rpm，真空控制釜内压力在-0.3~-0.4MPa之间，保持5~10min；

（3）装入物料罐，放置在重力搅拌器上在700rpm，运转60秒，得到最终产品。

本发明同现有技术相比，提供一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，所得油脂性能优良，并且具有滴点高、耐剪切、抗磨性能好、抗微动磨损性能优良、胶体安定性好、热稳定性高及抗老化性等优点。

本发明具有滴点高、耐剪切、抗磨性能好、抗微动磨损性能优良、胶体安定性好、热稳定性高及抗老化性等优点。优异的高低温性能，能够满足-40℃~180℃的使用要求，具有非常好的低温启动力矩和运行力矩,能够减少在低温时电机的负载。 3、对塑料材料相容好，不腐蚀塑料材料；具有足够的油膜厚度，能够满足磨损要求；同时具有良好的减噪音效果。已通过客户汽车EPS台架试验，其优异的性能可以满足汽车转向系统的润滑需要。本方法制备方法简单，易于生产，生产一致性高。

具体实施方式

一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，润滑脂由基础油、稠化剂、固态烃类化合物、高温改进剂、抗磨极压剂、抗氧剂、固体填料组合而成；基础油占润滑脂总重量的70～85%；稠化剂占润滑脂总重量的7~10%；固态烃类化合物占润滑脂总重量的1~3%；高温改进剂占润滑脂总重量的1~2%；抗磨极压剂占润滑脂总重量的2~4%；抗氧剂占润滑脂总重量的0.5~2%；固体填料占润滑脂总重量的5~15%。

基础油为合成基础油，基础油为聚α烯烃，烷基萘，酯类油中的两种或两种以上组合；基础油的整体粘度在40℃为50~100mm²/s，倾点在-60~-50℃之间。

稠化剂为锂皂，或者复合锂皂；皂含量以脂肪酸的量计；使用接触釜设备生产稠化剂含量为13~17%，稠度介于3~4#之间的基础脂进行使用。稠化剂为锂皂时，以十二羟基硬脂酸锂为例，预先制备稠化剂含量为13~17%的基础脂，氢氧化锂和脂肪酸的摩尔比例在遵循化学配比的前提下，氢氧化锂的相应比例略微增加1.5~3%。使用时调整为稠化剂含量为7~10%的产品。所述稠化剂为复合锂皂时，以十二羟基硬脂酸锂与癸二酸锂为例，对应脂肪酸的比例为10:3，预先制备稠化剂含量为13~17%的基础脂，氢氧化锂和脂肪酸的摩尔比例在遵循化学配比的前提下，氢氧化锂的相应比例略微增加1.5~3%。使用时调整为稠化剂含量为7~10%的产品。

固态烃类化合物为不同型号的微晶蜡、地蜡、聚乙烯蜡中的一种或者多种组合。

高温改进剂为硼酸酯，硅醇类化合物。

抗磨极压剂极压抗磨剂为含磷极压抗磨剂、含氯极压抗磨剂或含硫极压抗磨剂；具体为氯化石蜡、硫化烯烃、硫化猪油、磷酸盐及烷基硫代磷酸盐，二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323），磷酸三甲苯酯（TCP）中的一种及几种组合。

抗氧剂为胺类，酚类抗氧剂或者其它特殊抗氧剂中的一种或者多种组合；具体为2, 6- 二叔丁基对甲酚（T501），酯类酚（L135），硫代双酚（L115），N-苯基-α-萘胺（T531），二异辛基二苯胺（TZ516），范德比尔特复合抗氧剂Vanlube 407。

固体填料为二(二丁基二硫代氨基甲酸)氧化钼（Molyvan A），三聚氰胺氰尿酸盐（MCA），聚四氟乙烯（PTFE）中的一种或者多种组合。

一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，具体制备方法如下：

（1）使用接触器，制备稠化剂含量为13~17%，稠度介于3~4#之间的基础润滑脂，使用三辊磨进行分散后处理；

（2）混合基础脂，余下的基础油，固态烃类化合物，在固态烃类化合物熔点以上5~10℃的温度下搅拌混合均匀；

（3）控制温度在90~100℃，加入高温改进剂，持续搅拌混合，至滴点不再变化；

（4）加入余下的添加剂，包括抗磨极压剂、抗氧剂，搅拌混合均匀；

（5）加入固体填料，搅拌混合均匀，然后进行后处理得到成品。

后处理的具体方法如下：

（1）使用三辊磨将混合物研磨三遍；

（2）将混合物倒入真空反应釜内，控制温度在40~50℃，搅拌速率为50rpm，真空控制釜内压力在-0.3~-0.4MPa之间，保持5~10min；

（3）装入物料罐，放置在重力搅拌器上在700rpm，运转60秒，得到最终产品。

本发明制造出的用于拉杆球头的润滑脂的技术特征如下：

（1）遵循GB/T 269，不工作锥入度为280～330（25℃，0.1mm）；

（2）遵循GB/T 3498，滴点≥260 ℃；

（3）遵循SH/T 0324，钢网分油量≤6.0%（100℃，24h）；

（4）遵循GB/T 7325，蒸发损失≤1.5%（120℃，24h）；

（5）遵循SH/T 0048，低温相似粘度≤900 Pa·s（-40℃，D=10s^-1）；

（6）遵循SH/T 0203，四球极压性能最大无卡咬负荷PB≥1186N，烧结负荷PD≥3089N；

（7）遵循SH/T 0204，四球磨斑直径≤0.5（392N，60min）；

（8）遵循ASTM D8206，RSSOT抗氧化时间≥400min（160℃，700kPa）。

实施例1-2：制备基础脂：使用接触釜分别生产皂含量13%的锂基脂基础脂和复合锂基基础脂。使用聚α烯烃（PAO8）作为基础油。具体配比和结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	执行标准
				PAO8，%	85.15	84.2
12-羟基硬脂酸，%	13	10
				癸二酸，%		3
氢氧化锂，%	1.85	2.8
锥入度（25℃），0.1mm	240	236	GB/T 269
				滴点，℃	210	280	GB/T 3498

实施例3：以实施列1为基础，使用其作为基础脂，制备产品。

所用的原料如下：基础油为聚α烯烃（PAO8），中等粘度的烷基萘（AN15），低粘度酯类油（PriEco2006）；固态烃类化合物使用聚乙烯蜡；高温改进剂使用硼酸酯；抗磨极压剂为二烷基二硫代磷酸锌和二烷基二硫代氨基甲酸酯，抗氧剂使用范德比尔特复合抗氧剂Vanlube 407，固体填料为聚四氟乙烯。具体配比如表2所示，使用本发明要求的制备方法制备。

表2

原料名称	配比(%)
		实施例1	55
PAO8	14
		AN15	12
PriEco 2006	5
		聚乙烯蜡	1
硼酸酯	1
		二烷基二硫代磷酸锌	1
二烷基二硫代氨基甲酸酯	1
		Vanlube 407	1
聚四氟乙烯	9

产品的性能测定数据见表3。

表3

	实施例3	执行标准
			锥入度，（25℃），0.1mm	310	GB/T 269
滴点，℃	305	GB/T 3498
			钢网分油（100℃，24h），%	3.2	SH/T 0324
蒸发损失（120℃，24h），%	1.1	GB/T 7325
			低温相似粘度（-40℃，D=10s<sup>-1</sup>）， Pa·s	780	SH/T 0048
极压性能（四球法）		SH/T 0202
			最大无卡咬负荷PB，N	1578
烧结负荷PD，N	4903
			四球磨斑（392N，60min），mm	0.463	SH/T 0204
RSSOT抗氧化时间，（160℃，700kPa），min	480	ASTM D8206
			基础油粘度（40℃），mm2/s	65	GB/T 265

实施例1、2、3的结果表明本发明的产品制备方法简单，易于生产和品质管控，一致性较高。实施例3的结果表明本发明的产品具有滴点高、抗磨性能好，热稳定性高的特点，并且具有优异的高低温性能，能够满足蜗轮蜗杆的工况的使用，尤其能达到汽车转向器系统的蜗轮蜗杆齿轮组件的润滑要求。本产品已通过客户汽车EPS台架试验，其优异的性能可以满足汽车转向系统蜗轮蜗杆的润滑需要。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的润滑脂由基础油、稠化剂、固态烃类化合物、高温改进剂、抗磨极压剂、抗氧剂、固体填料组合而成；基础油占润滑脂总重量的70～85%；稠化剂占润滑脂总重量的7~10%；固态烃类化合物占润滑脂总重量的1~3%；高温改进剂占润滑脂总重量的1~2%；抗磨极压剂占润滑脂总重量的2~4%；抗氧剂占润滑脂总重量的0.5~2%；固体填料占润滑脂总重量的5~15%。

2.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的基础油为合成基础油，基础油为聚α烯烃，烷基萘，酯类油中的两种或两种以上组合；基础油的整体粘度在40℃为50~100mm²/s，倾点在-60~-50℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的稠化剂为锂皂，或者复合锂皂；皂含量以脂肪酸的量计；使用接触釜设备生产稠化剂含量为13~17%，稠度介于3~4#之间的基础脂进行使用。

4.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的固态烃类化合物为不同型号的微晶蜡、地蜡、聚乙烯蜡中的一种或者多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的高温改进剂为硼酸酯，硅醇类化合物。

6.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的抗磨极压剂极压抗磨剂为含磷极压抗磨剂、含氯极压抗磨剂或含硫极压抗磨剂；具体为氯化石蜡、硫化烯烃、硫化猪油、磷酸盐及烷基硫代磷酸盐，二烷基二硫代氨基甲酸酯（T323），磷酸三甲苯酯（TCP）中的一种及几种组合。

7.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的抗氧剂为胺类，酚类抗氧剂或者其它特殊抗氧剂中的一种或者多种组合；具体为2, 6- 二叔丁基对甲酚（T501），酯类酚（L135），硫代双酚（L115），N-苯基-α-萘胺（T531），二异辛基二苯胺（TZ516），范德比尔特复合抗氧剂Vanlube 407。

8.根据权利要求1所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂，其特征在于：所述的固体填料为二(二丁基二硫代氨基甲酸)氧化钼（Molyvan A），三聚氰胺氰尿酸盐（MCA），聚四氟乙烯（PTFE）中的一种或者多种组合。

9.一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：

（1）使用接触器，制备稠化剂含量为13~17%，稠度介于3~4#之间的基础润滑脂，使用三辊磨进行分散后处理；

（2）混合基础脂，余下的基础油，固态烃类化合物，在固态烃类化合物熔点以上5~10℃的温度下搅拌混合均匀；

（3）控制温度在90~100℃，加入高温改进剂，持续搅拌混合，至滴点不再变化；

（4）加入余下的添加剂，包括抗磨极压剂、抗氧剂，搅拌混合均匀；

（5）加入固体填料，搅拌混合均匀，然后进行后处理得到成品。

10.根据利要求9所述的一种用于蜗轮蜗杆的润滑脂及其制备方法，其特征在于：后处理的具体方法如下：

（1）使用三辊磨将混合物研磨三遍；

（2）将混合物倒入真空反应釜内，控制温度在40~50℃，搅拌速率为50rpm，真空控制釜内压力在-0.3~-0.4MPa之间，保持5~10min；

（3）装入物料罐，放置在重力搅拌器上在700rpm，运转60秒，得到最终产品。