齒輪箱是動力系統(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，列車運行環(huán)境復雜多變，長期行駛齒輪箱外部、內(nèi)部會集聚較多難清洗的污垢，污垢沉積太多會對齒輪箱基材產(chǎn)生不良影響，小范圍腐蝕時有發(fā)生。齒輪箱運行狀態(tài)直接影響動車組的安全，其維護保養(yǎng)的重要性不言而喻。目前在用的齒輪箱清洗劑多為進口產(chǎn)品，價格高昂。自主研發(fā)替代品，可降低清洗成本，實現(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際意義。
一、試驗部分
主要材料、試劑與儀器
擺洗機，型號 S800，北京儀器有限公司;恒溫烘箱，型號101-39W,上海恒科有限公司;分析天平，型號 ME204，上海梅特勒有限公司;恒溫水浴鍋，型號HH-M，浙江新蘭儀器有限公司;恒溫干燥箱，型號DHG-9123，上海丙林科技有限公司;泡沫儀，型號 2152，上海氣象儀器有限公司;高低溫箱，型號 TH-100A，普泰科技有限公司;紅外能譜儀，型號 Nicolet is10，賽默飛世爾科技公司。乙醇，分析純，天津益仁達化工有限公司;丙酮，分析純，天津益仁達化工有限公司;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 1# 、2# 、3# 、4# ，進行系統(tǒng)試驗分析。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試方法
去污力：參照 GB/T 35759—2017《金屬清洗劑》中 5. 7方法進行。
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，測量即時高度和5 min時高度。
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。
對密封膠的影響：用去離子水配制質(zhì)量分數(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方法》中的試驗方法測試試驗前后試樣質(zhì)量變化并記錄。
腐蝕性：根據(jù)標準GB/T 35759—2017規(guī)定，將鋁片(LY12)、黃銅片(H62)、鋼片(45 號)浸沒在質(zhì)量分數(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)有機物。此類有機物是通過質(zhì)子化形式的靜電相互作用吸附在帶負電的金屬表面上。除了這種物理吸附模式外，中性和陽離子形式的有機分子還可以通過雜原子向金屬的空軌道提供電子對形成共價鍵，這種現(xiàn)象為化學吸附。故自配高效緩蝕劑能很好地減緩清洗劑中腐蝕成分對金屬的腐蝕作用，作用機理如圖 1所示。
去污力
對比不同齒輪箱清洗劑的去污力，試驗結(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，試驗過程中可以看出 1# 產(chǎn)品對油污的溶解、分散能力較強。
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。對1# 、2# 、3# 、4# 齒輪箱清洗劑樣品進行分析，結(jié)果如圖3所示，其吸收峰特點如表2所示。
圖 3 中有一個較強的—OH 伸縮振動吸收寬峰，此為多元醇脂肪酸酯型的振動峰，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)物含量滿足標準要求(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
泡沫性測試結(jié)果如圖 4 所示。可以看出，僅 1# 齒輪箱清洗劑即時高度高于 80 mm，因為泡沫可以更好地覆蓋和浸潤表面，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。
對密封膠的影響
對密封膠的影響結(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
腐蝕性測試結(jié)果如圖6所示。
由圖 6 可知，2# 、4# 齒輪箱清洗劑對鋁有較強的腐蝕性，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)標準要求，但 1# 產(chǎn)品較 3# 緩蝕性更佳。
三、結(jié)論
通過對 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)有機物，可通過物理吸附和化學吸附對金屬起到保護作用。
參考文獻略.