航天潤滑油脂“下凡”為生活添彩
10月30日,神舟十九號載人飛船成功發射,并成功與空間站組合體完成自主快速交會對接,神舟十八號航天員乘組和神舟十九號航天員乘組完成中國航天史上第5次“太空會師”!中國石化長城潤滑油再次為我國航天事業提供了可靠潤滑保障!
太空中存在高真空、高低溫、強輻射、原子氧和微重力等惡劣環境因素,對航天器配套潤滑材料結構和性能的要求極為嚴苛,除了要具備潤滑性、防護性,還需要具備低揮發性、優良的高低溫性及良好的耐空間環境等特性。
空間潤滑材料的性能對航天器穩定運行至關重要。中國石化潤滑油公司從零起步,打破國外壟斷,自主研發生產我國首批全氟碳油脂、氟氯碳油脂、聚全氟異丙醚油脂和聚全氟甲乙醚油脂,解決了極大溫差、超高真空、強輻射等復雜太空環境中的潤滑難題,全面滿足我國航天工業發展需求,形成了航天動力系統、導航系統、密封系統、伺服機構、艙內系統等系列航天潤滑產品,應用領域覆蓋航天火箭、衛星、飛船、空間站等各類飛行器,保證飛行器在軌期間的全壽命潤滑,使我國成為世界少數幾個掌握航天潤滑技術的國家之一。
截至目前,中國石化長城潤滑油已護航500余次長征系列運載火箭發射,助力神舟系列飛船、嫦娥探月、中國空間站、北斗導航系統和火星探測等重大工程,見證神舟載人飛船升空、天宮對接、北斗全球組網、月球背面軟著陸等歷史瞬間。這些高端航天潤滑產品同樣在民用領域發揮了巨大作用。
氧氣壓縮機油
【產品性能】
氧氣作為國民經濟基礎工業要素之一,廣泛用于冶金、機械、化學工業、半導體制造、醫療、國防軍工等行業。由于氧氣有強烈的助燃作用,對與氧氣或液氧接觸的潤滑油有極高的要求,其既不能燃燒,也不能支持燃燒。長城FM系列氧氣壓縮機油在我國航空航天領域經歷了多年抗氧環境的實踐和考驗,確保了作為民用抗氧潤滑油的優異性能。液氧環境下,長城FM系列氧氣壓縮機油在沖擊能量98焦耳下,無火花、爆炸、燃燒等現象,證明產品在液氧環境下對沖擊不敏感,且在氧氣壓力19.6兆帕、氧氣純度高于99%的條件下,無燒結現象。
【市場應用】
長城FM系列氧氣壓縮機油廣泛用于壓縮氧氣、三氟化氮等強氧化強腐蝕性氣體的隔膜壓縮機的填裝油及液氧低溫泵填裝油。
【中國石化的努力】
上世紀60年代,潤滑油公司開始為航空航天等單位配套生產含氟產品,含氟產品具有優異的化學穩定性、耐純氧性,為我國“兩彈一星”作出了卓越貢獻。近年來,潤滑油公司努力將航空航天產品民用化,針對民用市場不斷創新,實行嚴格的質量控制,推出抗氧潤滑油系列產品,其中就包括長城FM系列氧氣壓縮機油產品。
超高溫氟素潤滑脂
【產品性能】
隨著工業和民用設備不斷更新換代,一些大型設備和精密儀器的工作溫度不斷提高,對潤滑油脂的要求也達到新高度。目前,紡織印染、板材加工、壓縮機、垃圾發電、數碼打印等行業的尖端設備,工作溫度達到了200攝氏度,甚至300攝氏度以上。潤滑油公司研制開發的原本用在航天領域的全氟聚醚油脂具有優異的耐高溫性能和長使用壽命,可在200~280攝氏度以上的溫度長時間使用,極限使用溫度可達400攝氏度。
【市場應用】
超高溫氟素潤滑脂以全氟聚醚油脂為基礎油,可廣泛用于各行各業的高溫工況,如印染行業熱定型機鏈條、包裝行業瓦楞機蒸汽輥軸承、垃圾發電行業垃圾焚燒爐的爐排軸承、汽車涂裝線軸承、石化行業擠壓造粒機軸承等。
【中國石化的努力】
潤滑油公司針對高溫高壓和腐蝕環境工況下的機械運行情況展開研究,以全氟聚醚油脂PFPE為基礎油,加入聚四氟乙烯樹脂PTFE和特殊改性添加劑精制加工,開發出長城超高溫氟素潤滑脂。由于利用特殊技術對基礎油進行了精細處理,產品具有更低的蒸發損失及較長的使用壽命,能夠有效減少換油頻率,是目前高溫狀態下使用的一種高效、長壽命、安全可靠、性能卓越的潤滑脂,在160~300攝氏度條件下能夠正常使用。
氟素高真空潤滑油脂
【產品性能】
真空工況廣泛存在制藥、化工、食品、電子信息等行業,尤其在光伏生產、半導體制造等尖端領域。光伏拉晶和半導體蝕刻需要極高的真空度,且工況中含有腐蝕性、氧化性或高粉塵物質。為獲得更好的安全性和設備運轉的持久性,能在航空航天高真空環境中使用的氟素高真空潤滑油脂,在光伏行業和半導體行業也得到了普遍應用。
【市場應用】
氟素真空泵油廣泛用于真空行業使用的旋片真空泵、羅茨真空泵、爪式真空泵的潤滑和密封。氟素高真空潤滑油脂用于泛半導體行業使用的高低溫軸承、滑軌、閥門等。
【中國石化的努力】
據統計,我國有超600家真空泵企業,但是國內生產的主要是低端真空泵,高端真空泵還是以國外品牌為主,同時,高真空工況下的潤滑劑也被國外品牌壟斷。潤滑油公司生產的長城48系列氟素高真空泵油、FMZ系列氟素高真空潤滑油脂,在高真空及其他復雜的工況下具備不燃燒也不支持燃燒、抵抗強腐蝕介質的侵蝕、低揮發性、低飽和蒸氣壓等特點,逐步打破國外潤滑品牌的壟斷。尤其在半導體制造領域,已逐步實現全流程高真空潤滑產品的國產化替代。
氟素長壽命潤滑油脂
【產品性能】
在工業生產中,潤滑劑的使用壽命越長,越有利于降低產品成本。制造的設備在出廠前經過試運行,再加入高質量潤滑劑后能連續使用10~20年甚至30年,不必對潤滑部位進行清洗換油,一直使用到設備役齡到期。國內日益成熟的合成油品技術為實現全壽命潤滑創造了條件,用于長壽命航天器的氟素長壽命潤滑油脂,可在設備出廠前加入,為設備實現全壽命潤滑提供了有力支撐。
【市場應用】
氟素長壽命潤滑油脂廣泛用于高鐵、地鐵車門密封,汽車天窗滑軌、軸承等零部件的潤滑和密封。
【中國石化的努力】
氟素長壽命潤滑油脂以全氟聚醚PFPE為基礎油,加入聚四氟乙烯樹脂PTFE和特殊改性添加劑精制加工而成。頻繁更換油脂工作量大、管理難度大,并存在造成停機停產、增加設備故障率等風險。潤滑油公司為保養成本高或需要連續運轉的機器設備研究開發該產品,其能夠在超長周期內使用,是一款高效、長壽命、安全可靠、性能卓越的潤滑脂,可以減少換油環節,甚至實現一勞永逸。
氟化熱傳導液
【產品性能】
氟化熱傳導液是一種低黏度全氟聚醚液體,主要作為熱傳導介質液體使用,如電子設備的浸沒式液冷散熱。產品具有優異的介電性能,能夠完全絕緣,使用時電阻率無明顯變化;高化學穩定性、熱穩定性及傳熱性;低表面張力,具有良好的滲透性,能夠完全浸潤設備;優良的材料相容性,不會對塑料、金屬等材料造成破壞;無閃點,不燃燒也不支持燃燒。
【市場應用】
在工業應用方面,氟化熱傳導液作為傳熱介質,主要用于油氣開采、核電站、航空航天、汽車發動機等領域的高溫高壓設備中。在半導體應用方面,氟化熱傳導液主要用于半導體生產過程中的恒溫器、加熱器等熱控制設備,以及高精密儀器的冷卻系統。
【中國石化的努力】
隨著AI(人工智能)、云計算、大數據及區塊鏈等技術的成熟,以高速率、低延時和大連接為特點的5G通信發展迅速,作為信息基礎設施的數據中心及通信設備承擔的計算量越來越大,對計算效率的要求也越來越高。數據中心服務器不斷更新迭代,帶來功率密度提升,從而對散熱效率提出更高要求。目前,我國液冷技術發展與國外基本同步,并且在液冷的規模應用上積累了更為先進的經驗。但我國氟化液市場長期被歐美日企業占據。潤滑油公司與國內主要半導體制造企業開展合作,在氟化熱傳導液應用方面緊抓國內發展機遇實現了快速趕超。
半導體元器件檢漏液
【產品性能】
半導體元器件檢漏液主要用于航空航天領域半導體元器件氟油密封檢漏工藝,以檢驗電子元器件的密封性能。該產品具有優異的介電性能,屬于絕緣物質;優良的化學惰性及材料兼容性,對半導體元器件無腐蝕,不影響元器件的各項參數;低表面張力,良好的滲透性,能很好地浸潤元器件縫隙;無閃點,不燃燒也不支持燃燒;適宜的沸點,保證檢漏工藝穩定。
【市場應用】
半導體元器件檢漏液除了可用于儀表、半導體等高精尖領域的半導體元器件檢漏,還可用于計算機、電視、集成電路、無線電設備等。
【中國石化的努力】
電子元器件對密封性的要求極為嚴格,以防止器件中的芯片、電路等與外部環境相通,造成器件損壞。電子元器件的篩選由檢漏試驗來確定,避免密封出現問題。
為滿足電子元器件氟油檢漏工藝要求,潤滑油公司開發半導體元器件檢漏液產品,完成產品材料兼容性、電氣學性、熱穩定性等應用性能研究,同時聯合行業龍頭企業完成應用性能試驗,實現了在多家半導體元器件研發、生產企業的配套應用。
加快推進航天潤滑科技民用化
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問:中國石化如何滿足國家航空航天領域發展的潤滑需求?
答:我國探月工程已實現“繞、落、回”三步走目標,計劃于2030年實現登陸月球。在探月工程中,實施無人月面取樣返回的嫦娥五號及實現世界首次月球背面采樣并返回軌道的嫦娥六號探測器的發射任務均由長征五號執行。長征五號運載火箭是我國專門為載人航天工程空間站建設及深空探測而研制的新型運載火箭,也是我國目前運載能力最大的火箭,在技術方面進行了很大的革新,所使用的燃料變成更加環保的液氧、液氫和煤油,這一變化對配套潤滑油脂提出了更高的要求。
針對火箭燃料變化帶來的更高標準的潤滑需求,潤滑油公司技術團隊開展油品應用性能驗證工作。由于新型發動機采用的推進劑、循環方式與常規發動機不同,最高壓力、渦輪功率、推進劑流量等設計參數也均有大幅度改變,技術人員通過對每一次臺架實驗獲得的數據進行分析篩選,研究油脂在實驗中性能的變化情況。同時,不斷對實驗條件進行修訂,最終完成全部驗證性試驗,配套的潤滑油脂能夠充分適用新型燃料及新一代發動機,保證火箭在運行過程中發動機的關鍵運動部件可以得到充分潤滑,保障火箭順利完成探測器發射任務。
問:航天科技民用化的前景如何?潤滑油公司在這方面取得了哪些進展?
答:目前,為滿足科技發展和不同客戶的需求,含氟系列潤滑油脂產品不斷更新發展,并憑借優良性能,應用于核工業、航空航天、船舶、冶金、電子、化工、石油開發、機械制造,以及日化品、勞動保護、文物保護等領域。
具有航天技術的長城含氟系列油脂產品正在大踏步地進入民用領域,比如航天用的精密儀表油脂已廣泛應用在遠洋輪船的導航陀螺儀中,保證了船舶的精確定位;氧氣壓縮機油應用于民用制氧、氧氣輸送等領域,產品的不燃燒和超級抗氧化特性,確保了純氧環境中的安全潤滑,填補了國內空白;研發的有色金屬加工專用產品,以超強的抗極壓和對難浸潤金屬的良好潤澤表現,支持了我國鉭絲加工業的發展,使手機、筆記本電腦等實現普及和小型化;為電容原料加工研發的專用鍍膜屏蔽油,以出色的低表面張力和低蒸發的黏附表現,成功取代了進口產品;發揮產品的生物惰性,制成人類呼吸器具中使用的無毒環保的特殊潤滑材料,比如宇航員、飛行員、潛水員、消防員使用的呼吸器中的潤滑劑。
近年來,通過推進航天科技民用化,潤滑油公司自有的航天潤滑技術在民用領域也將得到進一步推廣。隨著科技水平不斷提高,長城含氟潤滑產品將在更加苛刻的工況環境中發揮越來越重要的作用,也將為確保相關行業的安全環保提供更可靠的潤滑保障。
問:未來,中國石化還將從哪些方面發力,助力航空航天領域潤滑油產品研發生產?
答:根據國家航天局對我國航天發展規劃中重點推進行星探測、月球探測、載人航天、重型運載火箭、可重復使用天地往返運輸系統、國家衛星互聯網等重大工程的要求,我們將開展航天領域新產品開發,重點針對長周期、高真空、耐輻射等工況,利用中國石化自主技術優勢,加強與航天單位溝通,探索更艱難環境下的新型潤滑方式,支持中國航天事業邁向更浩瀚的宇宙,做到“中國航天設備飛到哪里,中國石化潤滑油就跟到哪里”。同時,推進航天科技民用化,利用航天潤滑油優異的氧化安定性、熱穩定性、化學穩定性、低飽和蒸氣壓等特性,推進航天潤滑科技在民用市場的應用,如氧氣行業、石化行業、半導體行業、軌道交通行業等。
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來源:中國石化報