螺栓防咬死药水及其制备方法
阅读说明：本技术 螺栓防咬死药水及其制备方法 (Anti-seizing liquid medicine for bolt and preparation method thereof ) 是由 赵磊 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本申请涉及螺栓药水的技术领域,具体公开了一种螺栓防咬死药水及其制备方法。一种螺栓防咬死药水,原料包括以下质量份的组分：乙基纤维素5-10份、溶剂44-90份、润湿剂0.5-2份、分散剂1-3份、铬酸1.3-4.6份、硅烷偶联剂1-4份和改性剂0.2-1份。其中溶剂为乙醇、四氢呋喃和甲苯混合得到的溶液。在提高药水对螺栓防咬死效果的同时减少药水对设备的污染。(The application relates to the technical field of bolt liquid medicine, and particularly discloses bolt anti-seize liquid medicine and a preparation method thereof. The bolt anti-seizing liquid medicine comprises the following raw materials in parts by mass: 5-10 parts of ethyl cellulose, 44-90 parts of solvent, 0.5-2 parts of wetting agent, 1-3 parts of dispersing agent, 1.3-4.6 parts of chromic acid, 1-4 parts of silane coupling agent and 0.2-1 part of modifying agent. Wherein the solvent is a solution obtained by mixing ethanol, tetrahydrofuran and toluene. The pollution of the liquid medicine to the equipment is reduced while the anti-seizing effect of the liquid medicine to the bolt is improved.)
技术领域
本申请涉及螺栓药水的技术领域，更具体地说，它涉及一种螺栓防咬死药水及其制备方法。
背景技术
螺栓是配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。由于螺栓安装及拆卸均较为方便，因此在机械装置中各结构间的紧固方式多为螺栓连接。
但是螺栓连接的过程中容易出现螺纹咬死的情况，使得螺栓很难转动，导致螺栓存在松动或难以拆卸的情况。螺栓咬死主要是因为螺栓锁入的过程中，螺纹发生的摩擦产生瞬间高温，容易导致金属熔合而产生粘粘现象。同时当螺栓拧紧时，相接触的螺纹表面间产生的压力容易破坏氧化膜，从而使得金属接触点发生剥落，进而导致螺栓咬死的情况。
当下主要是通过在螺栓上涂覆药水来防止螺栓出现咬死情况，常用的药水是润滑油脂，由于润滑油脂较为粘稠，杂物和灰尘容易附着在润滑油脂上，从而容易对设备造成污染。
发明内容
为了提高药水对螺栓防咬死效果的同时，减少药水对设备的污染，本申请提供一种螺栓防咬死药水及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种螺栓防咬死药水，采用如下的技术方案：
一种螺栓防咬死药水，所述防咬死药水的原料包括以下质量份的组分：乙基纤维素5-10份、溶剂44-90份、润湿剂0.5-2份、分散剂1-3份、铬酸1.3-4.6份、硅烷偶联剂1-4份和改性剂0.2-1份；
其中溶剂为乙醇、四氢呋喃和甲苯混合得到的溶液。
通过采用上述技术方案，乙基纤维素是一种水不溶性纤维素衍生物，乙基纤维素在溶剂中溶解后会形成具有一定黏度的溶液，并且该溶液的润滑效果较好。用该溶液浸泡螺栓，浸泡后的螺栓干燥处理后，可以在螺栓表面形成有机膜，从而提高螺栓表面的润滑和耐磨效果，进而减小螺栓拧紧过程中产生的摩擦力，提高药水对螺栓防咬死的效果。同时铬酸可以氧化螺栓表面的金属原子，使得螺栓表面沉积氢氧化铬胶体，氢氧化铬胶体吸附游离的六价铬离子形成钝化膜，钝化膜具有较好的耐磨和润滑性能，从而减小螺栓拧紧过程中产生的摩擦力，提高药水对螺栓防咬死的效果。在有机膜和钝化膜形成的过程中，硅烷偶联剂可以与有机膜中的乙氧基和钝化膜中的金属离子发生偶联作用，从而使得有机膜和钝化膜发生一定程度的交联，从而形成耐磨和润滑性能更为优异的复合膜，进一步提高药水对螺栓防咬死的效果。同时该药水不直接涂覆在螺栓或设备上，而是通过药水浸泡螺栓一段时间后再将螺栓干燥，从而在螺栓表面形成耐磨且光滑的膜，达到减少螺栓咬死的效果，因此该药水对螺栓及设备的污染较小，适用范围较广。
以乙醇、四氢呋喃和甲苯复配制得的溶液作为溶剂，由于乙醇和甲苯对乙氧基含量大于46％的乙基纤维素溶解效果较好，而四氢呋喃对乙氧基含量小于46％的乙基纤维素溶解效果较好，因此三者复配后可以有效提高乙基纤维素的溶解效果。同时通过分散剂进一步提高乙基纤维素的溶解效果，并通过加入润湿剂改善制得成品药水对螺栓的润湿效果，提高成膜效率。同时通过改性剂提高钝化膜的成膜质量和成膜效率。
优选的，所述乙基纤维素中乙氧基含量为44％-49％。
通过采用上述技术方案，乙氧基含量为44％-49％的乙基纤维素的黏度适中且成膜效果较好。
优选的，所述乙基纤维素的聚合度为n＝(7～12)。
通过采用上述技术方案，聚合度为n＝(7～12)的乙基纤维素的黏度始中且成膜效果较好，并且该聚合度的乙基纤维素在溶剂中的溶解性较好。
优选的，所述溶剂中乙醇、四氢呋喃、甲苯的质量比为5:1:3。
通过采用上述技术方案，由于乙醇和甲苯对乙氧基含量高于46％的乙基纤维素具有较好的溶解效果，且四氢呋喃对乙氧基含量低于46％的乙基纤维素具有较好的溶解效果；同时按照质量比5:1:3复配乙醇、四氢呋喃和甲苯制得的溶剂可以使得原料中的乙基纤维素的溶解效果更佳。
优选的，所述润湿剂为磷酸酯、大豆卵凝脂、磺化油中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，磷酸酯是磷酸的酯衍生物，大豆卵凝脂是是精制大豆油过程中的副产品，磺化油是由优质天然矿物油经三氧化硫气相膜式磺化而成。三者均属于表面活性剂，且均具有润湿、分散和润滑的作用，可以通过降低固体表面张力或界面张力，使得溶剂能更好地展开或透入在固体物料表面上，达到把固体润湿的效果。
优选的，所述分散剂为己烯基双硬脂酰胺、硬脂酰胺、聚乙二醇中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，己烯基双硬脂酰胺的粉状物滑腻感较强，可以提高各组分的分散效果，同时可以与其他润滑剂产生协同效果，从而提高体系的润滑效果。硬脂酰胺可以提高各种助剂的分散效果，同时具有优良的外部润滑效果，可以提高体系的润滑效果。聚乙二醇具有优良的润滑性、保湿性和分散性，在提高其他助剂分散性的同时可以提高体系的润滑效果。
优选的，所述改性剂为胶态二氧化硅和氟化钠按照质量比2:1组成的混合物。
通过采用上述技术方案，胶态二氧化硅在自身羟基的影响下具有良好的吸附性，可以有效提高钝化膜的附着力，使得钝化膜更加稳定。氟化钠可以降低钝化液的表面张力，从而提高钝化膜的成膜效率，同时促使钝化膜更加均匀。两者按照质量比2:1混合后，对钝化膜的改性效果更佳。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂是分子中具有两种以上不同反应基的有机硅单体，KH-550、KH-560和KH-570均可以使得有机膜和钝化膜在成膜过程中发生一定程度的交联，从而形成润滑和耐磨效果更佳的复合膜。
第二方面，本申请提供一种螺栓防咬死药水的制备方法，采用如下的技术方案：一种螺栓防咬死药水的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
制溶剂：按一定比例混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到溶剂；
溶解：将乙基纤维素、分散剂和润湿剂加入溶剂中，充分搅拌溶解，制得混合液备用；
混合：将混合液、铬酸、改性剂和偶联剂混合搅拌均匀，制得成品。
通过采用上述技术方案，将乙基纤维素、分散剂和润湿剂加入复配得到的溶剂中混合搅拌，可以有效提高乙基纤维素的溶解效果，最后再与铬酸、改性剂和硅烷偶联剂混合搅拌均匀，制得的成品溶液中不溶物较少。在使用该成品溶液的时候，可以减少附着在螺栓表面的不溶物，从而减少不溶物影响螺栓转动的情况，并且可以使得螺栓表面形成的膜光滑度更佳，进而达到减少螺栓咬死的效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过将乙基纤维素溶于复配得到的溶剂中，得到具有黏度和润滑度的混合液，该混合液可以在螺栓表面形成有机膜，且该有机膜的润滑和耐磨效果较好；同时通过加入铬酸，可以氧化螺栓表层的金属原子，从而在螺栓表面形成钝化膜，进一步提高螺栓表面的润滑和耐磨效果；并且在有机膜和钝化膜的成膜过程中，硅烷偶联剂的偶联作用可以使得有机膜和钝化膜发生一定程度的交联，从而得到耐磨和润滑效果更佳的复合膜，从而提高药水对螺栓防咬死的效果，同时减少药水对设备的污染。
2、本申请中优选采用乙氧基含量为44％-49％的乙基纤维素，该乙氧基含量下的乙基纤维素黏度始中且成膜效果较好，制得的成品药水防咬死性能更佳。
3、本申请通过加入胶态二氧化硅，利用其较好的吸附效果提高钝化膜的附着力；同时通过氟化钠降低钝化液的表面张力，提高钝化膜的成膜效率，并使得钝化膜更加均匀，从而使得制得的成品药水防咬死性能更佳。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请制备例、实施例和对比例中所用的原料均可通过市售获得，其中乙基纤维素产自上海赫力思特化工有限公司；
磺化油产自济南居鑫化工有限公司，货号为065；
聚乙二醇产自济南腾博化工有限公司，货号为25322-68-3；
胶态二氧化硅产自上海贺普实业有限公司，货号为200PHARM；
己烯基双硬脂酰胺产自山东创赢化工有限公司，货号为196；
大豆卵凝脂产自武汉秉德生物科技有限公司，货号为022。
制备例
制备例1
准备质量比为5:1:3的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到72kg的溶剂。
其中乙醇的体积分数为99％的乙醇水溶液。
制备例2
准备质量比为5:1:3的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到44kg的溶剂。
制备例3
准备质量比为5:1:3的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到90kg的溶剂。
制备例4
准备质量比为5:1:3的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到35kg的溶剂。
制备例5
准备质量比为5:1:3的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到100kg的溶剂。
制备例6
准备质量比为1:1:1的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到72kg的溶剂。
制备例7
准备质量比为3:1:5的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到72kg的溶剂。
制备例8
准备质量比为3:5:1的乙醇、四氢呋喃和甲苯，然后混合乙醇、四氢呋喃和甲苯，得到72kg的溶剂。
实施例
以下以实施例1-5为例进行说明。
实施例1
一种螺栓防咬死药水，原料包括以下质量份的组分：乙基纤维素5kg、溶剂72kg、润湿剂0.5kg、分散剂1kg、铬酸1.3kg、硅烷偶联剂1kg和改性剂0.2kg。
其中乙基纤维素中乙氧基的含量为45.5％-48％，且聚合度为n＝10；
溶剂为制备例1制得的溶剂；
润湿剂为磺化油；
分散剂为聚乙二醇；
硅烷偶联剂为KH-560；
改性剂为胶态二氧化硅和氟化钠按照质量比2:1混合得到的混合物。
螺栓防咬死药水的制备方法包括以下步骤：
S1、溶解：将乙基纤维素、分散剂和润湿剂加入溶剂中，充分搅拌溶解，搅拌速度为1000rpm，搅拌温度为35℃，制得混合液备用；
S2、混合：将混合液、铬酸、改性剂和硅烷偶联剂混合搅拌均匀，搅拌速度为800rpm，搅拌温度为30℃，制得成品。
如表1所示，实施例1-5的主要区别在于螺栓防咬死药水的各原料的用量不同。
表1药水原料组分表
实施例6
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例2制得的溶剂。
实施例7
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例3制得的溶剂。
实施例8
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例4制得的溶剂。
实施例9
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例5制得的溶剂。
实施例10
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例6制得的溶剂。
实施例11
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例7制得的溶剂。
实施例12
本实施例与实施例3的不同之处在于，溶剂为制备例8制得的溶剂。
实施例13
本实施例与实施例3的不同之处在于，乙基纤维素的乙氧基含量为37％-40％。
实施例14
本实施例与实施例3的不同之处在于，乙基纤维素的乙氧基含量为52％-54％。
实施例15
本实施例与实施例3的不同之处在于，乙基纤维素的聚合度为n＝7。
实施例16
本实施例与实施例3的不同之处在于，乙基纤维素的聚合度为n＝12。
实施例17
本实施例与实施例3的不同之处在于，润湿剂为大豆卵凝脂。
实施例18
本实施例与实施例3的不同之处在于，分散剂为己烯基双硬脂酰胺。
实施例19
本实施例与实施例3的不同之处在于，硅烷偶联剂为KH-550。
实施例20
本实施例与实施例3的不同之处在于，硅烷偶联剂为KH-570。
对比例
对比例1
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的甲基纤维素替换乙基纤维素。
对比例2
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的99％乙醇替换溶剂。
对比例3
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的四氢呋喃替换溶剂。
对比例4
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的草酸替换铬酸。
对比例5
本对比例与实施例3的不同之处在于，不添加铬酸。
对比例6
本对比例与实施例3的不同之处在于，不添加乙基纤维素。
对比例7
本对比例与实施例3的不同之处在于，不添加硅烷偶联剂。
对比例8
本对比例与实施例3的不同之处在于，用等量的钛酸酯偶联剂替换硅烷偶联剂。
对比例9
相关技术中的一种螺栓防咬死药水为二硫化钼润滑脂。
性能检测试验
检测方法/试验方法试验方法：取实施例1-20和对比例1-9制得的药水各30L，挑选同一批次生产且质量均合格的螺栓和螺母，以1个螺栓和1个螺母为一组。在相同环境下，在实施例1-20和对比例1-9制得的药水中分别加入100组螺栓螺母，浸泡1h后再干燥10min，干燥温度为50℃。利用自动拧螺丝设备分别对各组螺栓螺母进行拧紧操作，反复拧紧10次，在拧紧操作中螺栓首次出现咬死情况即停止继续拧紧，并记为出现螺栓咬死情况。记录各药水中100组螺栓出现咬死情况的组数，计算螺栓的咬死率。
螺栓咬死率(％)＝(A/100)*100％
其中A为浸泡在同一药水中的螺栓螺母在拧紧过程中出现螺栓咬死情况的组数。
表2性能检测数据表
通过表2可知，结合实施例1-5和对比例9的试验结果可知，本申请制备的螺栓防咬死药水可以有效减少螺栓出现咬死的情况，且实施例3为优选实施例，即药水对螺栓防咬死效果最佳。
结合实施例3、实施例6-12和对比例2-3的试验结果可知，乙醇、四氢呋喃和甲苯复配后制得的溶剂可以有效提高螺栓防咬死效果，并且按照质量比5:1:3复配乙醇、四氢呋喃和甲苯得到的溶剂效果最佳。
结合实施例3和对比例1、对比例4-6的试验结果可知，在药水中加入乙基纤维素和铬酸，均可以有效减少螺栓出现咬死的情况，并且两者均加入药水对减少出现螺栓咬死情况的效果最佳。
结合实施例3和对比例7-8的试验结果可知，硅烷偶联剂可以加强有机膜和钝化膜之间的交联作用，从而使得在螺栓表面形成的复合膜的润滑和耐磨效果更佳，进而提高螺栓防咬死的效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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