高清净静电喷涂防锈油研制及工业应用

高清净静电喷涂防锈油研制及工业应用

张 旭 张志东 邓象贤

中国石油化工股份有限公司润滑油研发（上海）中心

摘要：本文阐述了静电喷涂工艺对防锈油的要求。通过实验室评价，筛选了合适的基础油、防锈剂、雾化性能改进剂，开发的静电喷涂防锈油雾化性能好，涂油均匀，防锈效果优异，清净性好易于除去。满足现代钢铁冷轧企业工业应用要求。

关键词：静电喷涂 防锈油 脱脂 雾化 工业应用

R&D and commercialization of electrostatic spray antirust oil

Zhang xu Zhang zhidong Deng xiangxian

Shanghai R&D center, lubricant company, Sinopec CORP.

Abstract: This thesis introduced the requirement of electrostatic spray process on anti-rust oil. The base oils and antirust agents and spraying improvement are selected by laboratory evaluation. The spraying performance and the antirust performance of the electrostatic spray antirust oil is excellent. It can be coated equably, and can be removed easily.

Key words: electrostatic spray antirust oil degrease fogging commercialization 0 前言

从二十世纪九十年代末期开始，钢铁公司冷轧厂的精整工序普遍安装了静电涂油机，开始使用静电涂油技术来代替辊式涂油。静电涂油机利用高压静电场使防锈油雾化并均匀涂覆在钢板表面，静电涂油具有涂油质量高、涂油均匀、节油效果显著、能改善生产环境等优点。这种静电喷涂防锈油与普通的辊涂防锈油有着很大的差异，静电喷涂防锈油的雾化效果好，对钢板的防护作用好。 2007年我国冷轧板带材总产能在6000 万吨左右,预计2008 -2010 年冷轧产能增加3400万吨 ,2010年底冷轧总产能将达到9400万吨。静电喷涂防锈油的涂油量为0.2～0.4kg/吨钢，年需求量可达20000～30000吨，市场潜力巨大。 1 静电涂油机工作原理及用油要求

静电涂油是近年刚刚发展起来并得到快速应用的一种先进涂油方式。静电涂油是靠高压静电的作用，将防锈油匀地喷涂在板带表面上的先进技术。其工作原理为：从高压静电源输出100KV左右的负直流高压，加在静电涂油机水平安装的上下涂油刀梁上，使刀梁和作为接地端的钢板之间产生高压静电场。从刀口夹缝中均匀流出的带有负电荷的防锈油，在高压静电场中雾化并被吸附在钢板表面上，形成均薄的油膜。

静电涂油技术要求所使用防锈油雾化性能好；水分含量低，在使用中不打

火花，保证静电涂油机的安全正常工作；杂质少，不堵塞供油系统和喷射刀梁；粘度适中，保证在钢板表面形成均匀的油膜。

防锈油在完成防锈使命后，在后序加工之前，往往需要除去，传统的防锈油在钢板的后序加工处理工艺中难以去除，因此要求静电喷涂防锈油在保证防锈性能的前提下，确保在钢板的后加工处理过程中易于去除。

2 静电喷涂防锈油研制

静电喷涂防锈油是与静电涂油机配套使用的专用防锈油，根据静电涂油机的要求，静电喷涂防锈油应具有适当的击穿电压、使用时雾化性能好，涂油均匀。同时要求静电喷涂防锈油应具有优良的防锈性能、脱脂性能。

2.1 基础油的选择

防锈油较多以矿物油作为基础油，基础油在防锈油中起到载体作用，防锈剂在基础油中分散，并在钢板表面作定向吸附，同时基础油的分子可深入到定向吸附的防锈剂分子之间，在吸附少的地方进行物理吸附，借范德华引力与添加剂分子共同堵塞孔隙，使吸附膜更紧密，有效地保护了金属表面。

静电喷涂防锈油对基础油要求较严格，基础油各项指标的要求如下：

1）氧化安定性好，喷油刀梁不能产生油泥。

2）闪点不低于150℃，以保证使用过程中的安全。

3）倾点不高于-10℃，满足冬季或寒冬地区使用时对油品流动性的要求。

4）水分小于50μ －１，确保成品油的水分较低。

5）合适的粘度，易于喷涂，并有适当的油膜厚度。

根据防锈油喷涂工艺、防锈对象以及用户要求一般选择 40℃运动粘度为２－１10-20㎜ ｓ的精制矿物油作基础油。根据使用要求，选用高桥石化生产的二次加氢精制的HVIⅡ2作为基础油。基础油的具体性能指标见表1。

表1 基础油性能指标 项目 性能指标

运动粘度/㎜２ ｓ－１～16

外观 透明

色度/号 ≤闪点（开口）/℃ ≥

酸值/mgKOH g-1 ≤倾点/℃ ≤水分/μ －１ ≤氧化安定性（旋转氧弹法）150℃/min ≥

2.2 防锈添加剂的防锈性能考察与脱脂性能比较

防锈添加剂是防锈油中最关键的组分，防锈剂在金属表面形成排列整齐致密的吸附层，阻止水分和腐蚀介质的穿透，有效地抵制各种腐蚀介质的侵入，起到保护钢板的作用。优良的防锈性能要求防锈剂有很好的粘附性能，防锈油的易于去除又要求所用的防锈剂粘附性能不能太强，因此如何筛选防锈性能与脱脂性能兼备的防锈添加剂是研制本产品的的关键。

防锈剂防锈性能的优劣主要通过抗湿热性能和抗盐雾性能来体现。各类防锈添加剂对油品防锈作用的贡献是不同的，磺酸盐，羧酸盐和酯类防锈剂在抗盐雾性能和抗湿热性能方面都具有良好的作用。对于防锈性能评价本文不再赘述，重点讨论防锈油的脱脂性能和雾化性能。

涂覆有防锈油的钢板在随后的加工过程中，应易于除去，否则可能对后续加工质量产生影响。国内某电子配件厂曾出现的电视框架在黑化工艺中变红的问题，各方技术人员分析原因，在排除其他因素后认为：涂覆钢板用静电喷涂防锈油脱脂性能差，清洗不干净影响了黑化工艺质量。因此，静电喷涂防锈油的脱脂性能非常重要。

脱脂性能评价参考标准JB/T4322.3-1999进行，具体步骤基本类同，换用不同的静电喷涂防锈油来替代人造油污，固定使用同一品牌同一浓度的清洗液。在三个试片所做的平行试验中，应至少有两片的数量相差不超过3%，否则应重新试验，取平均值作为测试结果。用下式进行计算：

M1-M2

δm = ———×100%

M1-M0

式中：

δm — 脱脂性，% 。

M0 — 试片质量，g。

M1 — 试片涂覆油污后的质量，g。

M2 — 涂覆油污试片清洗后的质量，g。

在防锈添加剂中，除磺酸盐类防锈剂外，羧酸盐类防锈剂也是应用较广泛的添加剂，例如羊毛脂镁皂具有良好的抗湿热性能，但是羊毛脂镁皂会导致油品表面起皮，并会对油品起到增粘作用，易使油品产生皂化物和杂质，影响油品的清净性能。另外，羊毛脂镁皂对钢板的附着能力强，在钢板的脱脂过程中不易去除。鉴于此开发过程中考察了几种防锈添加剂的脱脂性能。见表2。

表2 添加剂脱脂性能的比较 项目

羊毛脂皂/%

烷基磺酸钡/%

烷基磺酸钙/%

石油磺酸盐/%

酯类/%

基础油/% 3 1.5 余量

实验结果

盐雾试验 45号钢板湿热试验 45号钢板可洗性/%（m m-1）3 1.5 余量 3 1.5 余量

从上表可看出，本体系中达到相同防锈效果时，烷基磺酸钙的脱脂性能好于羊毛脂皂类和烷基磺酸钡类。

2.3 雾化性能改进剂

静电喷涂防锈油防锈期一般要求在一年以上，涂覆到钢板上的油膜又很薄，因此防锈油必须均匀地涂覆在钢板上，防锈油雾化性能越好油膜越均匀。而普通的防锈油在静电涂油机上的雾化性能达不到要求，对静电喷涂防锈油的雾化性能从两个方面进行考虑，一是调整油品的导电性能，二是调整油品的表面张力，但在实际的测试中添加剂对油品的电导率、表面张力影响不大，而在静电涂油机上的表现却非常明显。

雾化性能的测试在静电涂油机上进行，在刀梁和钢板之间施加不同的电压，防锈油以90 ml/min的流量从刀梁喷涂出，在高压静电场的作用下呈线状喷出，

在移向钢板的过程中颗粒逐渐变小，并最终以雾状吸附在钢板上。雾化性能用每10mm刀梁喷出防锈油的栅格数（根数）的多少来衡量，栅格数越大雾化性能越好。实验室考查了几种防锈添加剂的雾化性能，如表3所示。

表3：雾化改进剂对油品雾化性能的影响 14#15#16#参比样合成磺酸钙磺酸钙/羧酸钙复合物烷基磺酸钡环烷酸盐酯类防锈剂烷基酚聚氧乙烯醚失水山梨糖醇脂肪酸脂

基础油 0.5余量余量余量余量--

分析结果

表面张力5.5 kv

雾化

6.5 kv

性能

7.5 kv 8根8根7.2根7.5根7.5根 6.8根7根5.4根5.5根6根 3.5根5.5根3.5根3.2根5.5根

从上表可以看出，用磺酸钙/羧酸钙复合产品配合烷基酚聚氧乙烯醚可以提高油品的雾化性能。

2.4 含水量的要求

静电喷涂防锈油是在静电涂油机中利用高压静电场使雾化进行喷涂，水分过高会产生火花，造成生产设备的损害。因此油品中的水分必须很小，研制的静电喷涂防锈油采用特殊的生产工艺，使油品中的水分控制在200μg g-1以下。这样，油品在使用过程中击穿电压满足要求，不易产生火花，不损害设备，能保证安全、正常的生产。

2.5 清洁度的要求

油品的清洁度等级也就是油品中不溶性颗粒物的含量。由于添加了脱脂性能较好的防锈添加剂及特殊的生产工艺，使油品的高清净性进一步提高。一般均