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Additifs extrême pression de plus en plus importants dans les fluides de travail des métaux.

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Les additifs extrême pression (EP) réagissent avec les surfaces métalliques pour former une couche protectrice solide et réduire le frottement dans des conditions de travail des métaux difficiles. Les additifs EP peuvent inclure des esters de savon, des esters polymères, des paraffines chlorées, du phosphore organique et du soufre. Activés thermiquement, la principale distinction entre les produits chimiques est leurs différentes températures d’activation, car les fluides de travail des métaux (MWF) peuvent être exposés à une large gamme de températures de surface locales.

Rita Chee, chef de produit métallurgie chez Lubrizol Southeast Asia (Pte) Ltd., basée à Singapour, estime que l’utilisation d’additifs EP deviendra de plus en plus répandue dans les fluides finis du futur. S’adressant à l’Union asiatique des fabricants de lubrifiants, désormais membre de l’Association asiatique de l’industrie des lubrifiants, en novembre 2020, Rita Chee a souligné les changements notables dans la fabrication automobile, y compris une tendance à la légèreté et un changement des substrats métalliques – impliquant un pourcentage plus élevé d’acier à haute résistance. Ces tendances, conçues pour augmenter la vitesse et le rendement énergétique des véhicules, ont réduit le poids moyen d’une voiture de 850 livres à 800 livres de 2007 à 2015. Les nouveaux substrats métalliques sont de plus en plus difficiles à usiner, selon Rita Chee.

Le transport représente une part importante des fonctions de l’industrie de la métallurgie. Le moteur à combustion interne utilise un ensemble de techniques d’enlèvement de métal et de formage de métal. La gravité croissante des opérations exige différents types d’additifs, selon Chee. Les véhicules électriques nécessitent également des additifs EP.

Le soufre convient aux opérations de découpe ou de formage plus sévères car il s’active à une température plus élevée, tout ce qui dépasse 600-1 000 degrés Celsius. Cependant, il peut réagir avec les métaux jaunes pour produire des taches de sulfure sombre, declare Rita Chee. Le choix du soufre, actif ou inactif, de couleur claire ou foncée, dépend des substrats métalliques avec lesquels les individus travaillent. Rita Chee a souligné la nature multifonctionnelle des esters sulfurés, qui offrent une flexibilité lors de la formulation de nouvelles combinaisons d’additifs lubrifiants et EP.

Le phosphore a un léger chevauchement avec le soufre, activé à environ 200-600 degrés Celsius. Certains formulateurs ont soulevé des inquiétudes concernant la décomposition du phosphore en présence d’eau et son potentiel à créer des acides corrosifs, poursuit Rita Chee.

Le chlore a également le potentiel de se décomposer dans l’eau ou sous une chaleur élevée, créant des acides corrosifs. Il y a eu un changement notable du chlore, dit Chee. Bien que le produit chimique reste courant en tant qu’additif EP en Asie, la fabrication de chlore ou de paraffines chlorées a été interdite par l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA), et son utilisation est sensible en Europe. L’influence de nos homologues occidentaux signifie que les formulateurs sont de moins en moins dépendants du chlore en Asie, déclare Chee.

Les sulfonates surbasiques ne sont pas activés par la chaleur et fonctionnent différemment des autres additifs EP, introduisant un film carbonaté entre l’outil et la pièce. Ils sont utilisés en synergie avec d’autres agents EP chimiquement réactifs, tels que le soufre ou le phosphore.

Selon l’application, les fluides de travail des métaux peuvent entrelacer diverses fonctions additives, notamment les inhibiteurs de corrosion, les biocides, les émulsifiants, le pouvoir lubrifiant et les agents antirouille. Chee a souligné une tendance à l’abandon du sulfonate de métal de baryum pour la prévention de la rouille (RP) aux États-Unis et en Europe. Après des décennies sur le marché, l’influence du baryum diminue en raison de problèmes environnementaux et de manipulation. Le baryum contient des métaux lourds qui ont été identifiés comme cancérigènes. La RP à base de baryum reste répandue sur le marché asiatique, cependant, l’Asie suivra probablement l’exemple occidental à mesure que le marché local mûrira.

Le représentant de Lubrizol a souligné le profil réglementaire fort et la protection exceptionnelle contre la corrosion du sulfonate de calcium-métal, et a également identifié le sodium comme un excellent émulsifiant pour la prévention de la rouille à base d’eau et la protection contre les vapeurs acides dans un environnement acide.

La prochaine génération de prévention de la rouille sera sans cendre, pour Rita Chee. Ils ne porteront pas de métaux lourds ni ne laisseront de résidus métalliques lourds sur la pièce, dit-elle. Une tendance en amont à une production de cire inférieure du groupe I signifie que moins de cire molle sera disponible pour le RP. La RP peut être exempte de cire dans 10 à 15 ans, bien qu’elle puisse se produire plus tôt, dit-elle.

En ce qui concerne les diluants RP, Chee a cité des préoccupations concernant les composés organiques volatils (COV) et la santé, la sécurité et l’environnement (HSE) concernant les solvants, ce qui a incité les utilisateurs finaux à passer d’un point d’éclair bas à élevé. L’huile continue d’être utilisée comme diluant RP car elle fournit de faibles COV et une bonne lubrification pour les produits en pré et en cours de fabrication. Chee prévoit une tendance au RP à base d’eau alors que les clients cherchent à résoudre les problèmes de COV et de HSE tout en notant le défi associé à la lenteur des temps de séchage. Les inhibiteurs de corrosion sont un élément important de la gestion totale des additifs. Les carboxylates d’amine et les borates d’amine sont tous deux efficaces sur les métaux ferreux. Les carboxylates d’amine moussent facilement dans l’eau douce et les borates d’amine sont connus pour laisser des résidus collants durs une fois secs. Les dérivés du triazole, une option plus coûteuse, sont très efficaces sur les métaux jaunes et alliés, dit Rita Chee.

Pour une formulation qui cible à la fois les métaux ferreux et non ferreux – mais qui est incompatible avec les métaux non ferreux – les formulateurs peuvent avoir besoin de la passiver à l’aide d’inhibiteurs de corrosion comme le phosphate d’akyle, dit Chee. L’additif aidera à neutraliser les taches et offrira une excellente finition sur l’aluminium. Le phosphate peut également offrir des propriétés anti-usure supplémentaires. Rita Chee a souligné que l’imidazoline et les amides étaient des inhibiteurs de corrosion efficaces sur les métaux ferreux, l’imidazoline, en particulier, nécessitant de faibles concentrations.

Les émulsifiants sont des molécules spéciales qui forment une barrière physique qui empêche les gouttelettes de coalescer, poursuit Rita Chee. Les carboxylates, sulfonates et sels de PIBSA sont des émulsifiants anioniques courants, chargés négativement et fonctionnent comme un émulsifiant primaire. Les amides, esters et éthoxylates sont des émulsifiants non ioniques sans charge et agissent comme co-émulsifiant. Le troisième type d’émulsifiants, cationiques, sont les casseurs d’émulsion et comprennent les sels d’amine et les composés de phosphonium. Les émulsifiants cationiques sont chargés positivement.

Les additifs de lubrification réduisent le contact métal-métal à l’interface outil-pièce en générant un film sur la surface du métal, dit Chee, offrant une finition lisse et empêchant le soudage et le déchirement. Les additifs lubrifiants courants comprennent les acides gras, les esters gras, les esters polymères et sulfurés, les phosphates gras, les amides gras, la paraffine et les cires oxydées.

La N, N-méthylènebismorpholine (MBM) est le biocide le plus courant en Asie, une réaction de la morpholine et du formaldéhyde qui comprend environ 20% de formaldéhyde. Le MBM convient à la formule et au côté du réservoir car le produit fini peut rester dans des fûts pendant de longues périodes avec peu de fractionnement, déclare Rita Chee.

La triazine, une classe d’hétérocycles azotés, est l’un des biocides les moins chers du marché. De nombreux formulateurs l’utilisent car il est peu coûteux. La triazine est un choix efficace pour «tuer rapidement» si les clients ont un problème d’émulsion ou microbien, selon Rita Chee, mais a une faible stabilité à long terme dans les formulations avec une tendance à se séparer ou à se séparer. Ce n’est pas un excellent choix dans un produit fini lui-même, dit-elle.

MBO 3,3-méthylènebiz [5-méthyl] -1,2-oxazolidine (MBO) est une réaction de formaldéhyde et de mono-isopropanolamine qui convient à la fois dans la formule et dans le réservoir. Le MBO offre une stabilité de formule plus efficace dans un tambour que la triazine, bien qu’il ne soit pas aussi efficace que le MBM. Pour les clients qui demandent des biocides sans formaldéhyde, Rita Chee recommande la méthylchloroisothiazolinone et la méthylisothiazolinone (CIT / MIT). ( Source: https://www.fuelsandlubes.com/fli-article/extreme-pressure-additives-increasingly

Chee a mis en évidence plusieurs facteurs clés influençant la gestion des additifs pour les fluides de travail des métaux. Les changements dans les réglementations industrielles et gouvernementales sur les produits chimiques, les directives environnementales et de santé et de sécurité créent un paysage difficile car les organisations multinationales poussent également les formulateurs à réduire la complexité de leurs fluides. Un passage à des réservoirs de fluide plus petits signifie des taux de circulation plus élevés, nécessitant des fluides plus stables avec de fortes capacités d’évacuation de la chaleur. Chee a également noté une augmentation des vitesses de travail et des temps de processus plus courts avec une transition vers la fabrication juste à temps. Les fluides doivent être capables de gérer différentes sévérités sur plusieurs opérations d’usinage.

 

Une étude récente de Lubrizol a également souligné les impacts de la pandémie de Covid-19 sur la fabrication additive. Une diminution du contact humain, due à l’Internet des objets (IOT) et une montée en puissance de la robotique, impose des exigences de compatibilité supplémentaires pour les fluides tout au long du processus d’usinage. Les clients exigent une durée de vie plus longue et une réduction des déchets, ce qui incite à passer aux émulsions synthétiques et semi-synthétiques. La recherche Lubrizol a également noté une augmentation associée de l’utilisation de biocides pour réduire les activités microbiennes et l’encrassement. De nouvelles opportunités de maintenance émergent, parallèlement à des services d’assistance fluides tels que l’éducation, la mesure et le recyclage, conclut Chee. (https://www.fuelsandlubes.com/fli-article/extreme-pressure-additives-increasingly le 9/3/21)

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