齒輪箱是動(dòng)力系統(tǒng)的主要元件，是車輛行駛過程中主要能量傳遞部件，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響行車安全。我國地域遼闊，列車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，長期行駛齒輪箱外部、內(nèi)部會(huì)集聚較多難清洗的污垢，污垢沉積太多會(huì)對(duì)齒輪箱基材產(chǎn)生不良影響，小范圍腐蝕時(shí)有發(fā)生。齒輪箱運(yùn)行狀態(tài)直接影響動(dòng)車組的安全，其維護(hù)保養(yǎng)的重要性不言而喻。目前在用的齒輪箱清洗劑多為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格高昂。自主研發(fā)替代品，可降低清洗成本，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，研發(fā)一款性能優(yōu)良的齒輪箱清洗劑具有重要的實(shí)際意義。

　　一、試驗(yàn)部分

　　主要材料、試劑與儀器

　　擺洗機(jī)，型號(hào) S800，北京儀器有限公司;恒溫烘箱，型號(hào)101-39W,上海恒科有限公司;分析天平，型號(hào) ME204，上海梅特勒有限公司;恒溫水浴鍋，型號(hào)HH-M，浙江新蘭儀器有限公司;恒溫干燥箱，型號(hào)DHG-9123，上海丙林科技有限公司;泡沫儀，型號(hào) 2152，上海氣象儀器有限公司;高低溫箱，型號(hào) TH-100A，普泰科技有限公司;紅外能譜儀，型號(hào) Nicolet is10，賽默飛世爾科技公司。乙醇，分析純，天津益仁達(dá)化工有限公司;丙酮，分析純，天津益仁達(dá)化工有限公司;金屬試片，北京尼特金屬材料有限公司。

　　齒輪箱清洗劑的選擇

　　選擇 1種自研產(chǎn)品及3種市售品牌齒輪箱清洗劑樣品分別編號(hào) 1# 、2# 、3# 、4# ，進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)分析。1# 自研齒輪箱清洗劑主要由三乙醇胺、滲透劑、反式聚醚 1170、脂肪醇聚氧乙烯醚、自配高效緩蝕劑(含銀杏葉提取物)、增溶劑等組成。

　　齒輪箱清洗劑性能測(cè)試方法

　　去污力：參照 GB/T 35759—2017《金屬清洗劑》中 5. 7方法進(jìn)行。

　　水分及揮發(fā)物含量：根據(jù) GB/T 35759—2017《金屬清洗劑》規(guī)定，在一定溫度條件下，稱取樣品 2 g，放置在 105 ℃±2 ℃烘箱中保持4 h，取出稱量并記錄。

　　泡沫性：根據(jù) GB/T 13173—2021《表面活性劑洗滌劑試驗(yàn)方法》規(guī)定，在 40 ℃±0. 5 ℃條件下，將 200 mL 清洗劑樣品從 90 cm 高度流到刻度量筒底部，測(cè)量即時(shí)高度和5 min時(shí)高度。

　　高、低溫穩(wěn)定性：根據(jù) GB/T 13173—2021 規(guī)定，將清洗劑樣品分別置于 60 ℃±2 ℃烘箱中保持 6 h、-5 ℃±2 ℃烘箱中保持 24 h，取出觀察并記錄。

　　對(duì)密封膠的影響：用去離子水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù) 5% 的齒輪箱清洗劑溶液，按照GB/T 1690—2010《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗(yàn)方法》中的試驗(yàn)方法測(cè)試試驗(yàn)前后試樣質(zhì)量變化并記錄。

　　腐蝕性：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35759—2017規(guī)定，將鋁片(LY12)、黃銅片(H62)、鋼片(45 號(hào))浸沒在質(zhì)量分?jǐn)?shù) 5% 的齒輪箱清洗劑溶液中，恒溫80 ℃±2 ℃保持2 h，記錄試樣質(zhì)量變化。

　　二、結(jié)果與討論

　　緩蝕劑的作用機(jī)理

　　1^# 自研產(chǎn)品中加入自配高效緩蝕劑，其中首次添加了銀杏葉提取物，主要組分為含氮雜環(huán)有機(jī)物。此類有機(jī)物是通過質(zhì)子化形式的靜電相互作用吸附在帶負(fù)電的金屬表面上。除了這種物理吸附模式外，中性和陽離子形式的有機(jī)分子還可以通過雜原子向金屬的空軌道提供電子對(duì)形成共價(jià)鍵，這種現(xiàn)象為化學(xué)吸附。故自配高效緩蝕劑能很好地減緩清洗劑中腐蝕成分對(duì)金屬的腐蝕作用，作用機(jī)理如圖 1所示。

　　去污力

　　對(duì)比不同齒輪箱清洗劑的去污力，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

　　結(jié)果表明，1^# 、2^# 、4^# 齒輪箱清洗劑去污力較 3^# 高，其中 1^# 產(chǎn)品去污力最高。

　　如圖 2 所示，試驗(yàn)過程中可以看出 1# 產(chǎn)品對(duì)油污的溶解、分散能力較強(qiáng)。

　　采用紅外能譜表征初步鑒定清洗劑所含的基本成分及發(fā)揮作用的主要官能團(tuán)。對(duì)1^# 、2^# 、3^# 、4^# 齒輪箱清洗劑樣品進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示，其吸收峰特點(diǎn)如表2所示。

　　圖 3 中有一個(gè)較強(qiáng)的—OH 伸縮振動(dòng)吸收寬峰，此為多元醇脂肪酸酯型的振動(dòng)峰，特征吸收峰在 3 400 cm^-1 附近出現(xiàn);4 種齒輪箱清洗劑在 1 700 cm^-1 、1 550 cm^-1 附近均有—C==O 吸收峰，1 200 cm^-1 位置 為 C—O—C伸縮振動(dòng)吸收峰。

　　多元脂肪醇是使用較廣泛的表面活性劑，具有優(yōu)良的水溶性、乳化性、去污性。4種清洗劑的去污能力差異較大，可能是由于不同清洗劑多元脂肪醇的含量不同，與之復(fù)配的其他助劑也存在較大差異。

　　水分及揮發(fā)物含量

　　水分及揮發(fā)物含量測(cè)試結(jié)果見表3。

　　可以看出，只有 1^# 、3^# 齒輪箱清洗劑水分及揮發(fā)物含量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求(低于80%)。2^# 、4^# 齒輪箱清洗劑較高的水分及揮發(fā)物含量表明齒輪箱清洗劑中有效成分含量較低。

　　泡沫性

　　泡沫性測(cè)試結(jié)果如圖 4 所示?？梢钥闯?，僅 1# 齒輪箱清洗劑即時(shí)高度高于 80 mm，因?yàn)榕菽梢愿玫馗采w和浸潤表面，有效地去除污漬和雜質(zhì)，故 1# 清洗劑較其他清洗效率更高。5 min 后 4 種清洗劑高度接近，均低于 20 mm，說明 4 種清洗劑消泡性均較好，便于漂洗。

　　高、低溫穩(wěn)定性

　　高、低溫穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

　　結(jié)果顯示，4 種齒輪箱清洗劑在高、低溫條件下(60 ℃/-5 ℃)均無結(jié)晶及沉淀物生成，高、低溫穩(wěn)定性良好。

　　對(duì)密封膠的影響

　　對(duì)密封膠的影響結(jié)果如表4所示。

　　常用密封膠大部分為聚氨酯橡膠。結(jié)果表明，4種齒輪箱清洗劑對(duì)聚氨酯橡膠試樣影響由小到大依次為 1^# 、3^# 、2^# 、4^# ，且4^# 表面明顯出現(xiàn)龜裂。

　　腐蝕性

　　腐蝕性測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

　　由圖 6 可知，2^# 、4^# 齒輪箱清洗劑對(duì)鋁有較強(qiáng)的腐蝕性，不滿足 GB/T 35759—2017的要求。1^# 、3^# 清洗劑滿足金屬腐蝕性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，但 1^# 產(chǎn)品較 3^# 緩蝕性更佳。

　　三、結(jié)論

　　通過對(duì) 4 種齒輪箱清洗劑去污力、泡沫性、腐蝕性、水分及揮發(fā)物和高、低溫穩(wěn)定性等方面的研究，得出以下結(jié)論：

　　(1)自研 1^# 齒輪箱清洗劑在去污力、腐蝕性、水分及揮發(fā)物、泡沫性及高、低溫穩(wěn)定性等方面較其他3種清洗劑更優(yōu)越。

　　(2)紅外表征顯示齒輪箱清洗劑均含多元脂肪醇，具有優(yōu)良的水溶性、乳化性、去污性。4種齒輪箱清洗劑在去污性方面存在較大差異，可能是由于不同清洗劑中多元脂肪醇含量不同，與之復(fù)配的其他助劑也存在較大差異。

　　(3)自配高效緩蝕劑中首次添加了銀杏葉提取物，其主要組分為含氮雜環(huán)有機(jī)物，可通過物理吸附和化學(xué)吸附對(duì)金屬起到保護(hù)作用。

　　參考文獻(xiàn)略.