SO SÁNH DẦU THỦY LỰC GỐC KẼM VÀ DẦU THỦY LỰC KHÔNG GỐC KẼM

1. Dầu Thủy Lực Không Chứa Kẽm

a. Ưu điểm Vượt trội của Dầu Thủy Lực Không Chứa Kẽm

Với sự phát triển không ngừng của các hệ thống thủy lực với áp lực và nhiệt độ hoạt động ngày càng cao, cùng với sự hiện diện của các hợp kim đồng và kim loại quý (vàng, bạc), dầu thủy lực chứa kẽm truyền thống đang dần trở nên lỗi thời. Điều này thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ và tất yếu của dầu thủy lực không kẽm. Chúng mang đến những lợi ích vượt trội:

- Bảo vệ thiết bị và tăng gấp đôi thời gian thay dầu: Dầu không kẽm là sự thay thế xứng đáng cho phụ gia ZDDPs đã được sử dụng trong hơn 70 năm qua.

- Giảm chi phí thay dầu: Dầu có khả năng ổn định nhiệt và oxy hóa xuất sắc, chống lại sự hình thành các sản phẩm nặng, cặn bẩn và bùn. Kết hợp với khả năng chịu ẩm tuyệt vời, chống lại sự hình thành cặn bùn, phù hợp với khí hậu Việt Nam, góp phần tăng tuổi thọ của dầu lên gấp đôi so với dầu có kẽm truyền thống.

- Tăng tuổi thọ thiết bị: Dầu chống lại sự ăn mòn hợp kim Sắt-Đồng, kim loại quý như Vàng, Bạc. Cùng với khả năng chống mài mòn tăng 5-10% so với dầu có kẽm truyền thống, dầu không kẽm giúp tăng đáng kể tuổi thọ của thiết bị.

- Giảm chi phí bảo dưỡng: Thời gian thay dầu dài cùng với khả năng tối thiểu tạo cặn, dầu giúp giảm chi phí thay lọc dầu, vệ sinh hệ thống và kéo dài chu kỳ bảo dưỡng.

- Thân thiện với môi trường: Hệ phụ gia không kẽm có nguồn gốc hữu cơ dễ dàng bị phân hủy sinh học và giảm thiểu độc hại khi lẫn vào nguồn nước nếu xảy ra sự cố tràn đổ.

b. Nhược điểm của Dầu Thủy Lực Không Chứa Kẽm

Mặc dù dầu thủy lực không chứa kẽm đã có mặt trên thị trường một số năm và mang lại nhiều lợi ích về môi trường cũng như hiệu suất, mức độ chấp nhận của chúng vẫn còn thấp.

- Giá thành cao: Chi phí ban đầu của dầu không chứa kẽm cao hơn so với dầu thủy lực gốc kẽm. Đối với nhiều kỹ sư, chi phí bổ sung này có thể vẫn lớn hơn lợi ích, đặc biệt khi giá cả thường là yếu tố duy nhất được xem xét khi chỉ định các loại dầu thủy lực thông thường.

c. Tính năng của Dầu Thủy Lực Không Chứa Kẽm

Thời gian đang thay đổi. Ngay cả khi các yếu tố môi trường chưa hoàn toàn chiếm ưu thế, thì những lợi ích "giá trị gia tăng" như hiệu suất và độ tin cậy của dầu không kẽm đang ngày càng được công nhận. Vậy những lợi ích này là gì và tại sao các kỹ sư nên xem xét thay đổi?

Năng lượng thủy lực được sử dụng trong hầu hết mọi ngành công nghiệp, từ máy công cụ đến ô tô, từ hàng không vũ trụ đến máy làm bánh. Lý do cho việc sử dụng rộng rãi này là chất lỏng là một trong những phương tiện linh hoạt nhất để truyền công suất và điều chỉnh chuyển động.

Chất lỏng mềm dẻo vô hạn, nhưng không thể bị khuất phục như thép khi chịu áp lực. Nó có thể dễ dàng thay đổi hình dạng; nó có thể được chia thành các bộ phận để thực hiện công việc ở các vị trí khác nhau; nó có thể di chuyển nhanh chóng trong một ứng dụng và chậm trong một ứng dụng khác; và nó có thể truyền một lực theo bất kỳ hoặc tất cả các hướng. Không có phương tiện nào khác kết hợp mức độ tích cực, độ chính xác và tính linh hoạt của việc điều khiển như nhau với khả năng truyền tải công suất tối đa với khối lượng và trọng lượng tối thiểu.

Tuy nhiên, khi chất lỏng chảy trong mạch thủy lực, ma sát sẽ tạo ra nhiệt, nghĩa là một phần năng lượng được truyền sẽ bị mất dưới dạng nhiệt năng. Mặc dù ma sát không bao giờ có thể loại bỏ hoàn toàn nhưng nó có thể được kiểm soát ở một mức độ nào đó bằng cách sử dụng các chất phụ gia chất lỏng.

Các chất phụ gia cũng cần thiết để cung cấp chức năng thủy lực hiệu quả khi bơm chất lỏng. Vì các loại máy bơm thủy lực khác nhau (ví dụ: truyền động bằng bánh răng, ly tâm/cánh hướng tâm và piston) yêu cầu các tác nhân chống mài mòn và cực áp khác nhau để làm cho chúng hoạt động hiệu quả và giảm mài mòn, nên dầu cần được pha chế để hoạt động trong tất cả các loại máy bơm. Ví dụ, trong máy bơm giảm tốc, áp suất cực đại là quan trọng trong khi độ sạch của máy bơm hướng tâm và các đặc tính chống mài mòn là điều cần thiết. Chất lỏng thủy lực cũng phải bôi trơn máy bơm và động cơ mà không làm suy giảm chức năng của các bộ phận khác trong hệ thống thủy lực.

Vì vậy, chất lỏng thủy lực lý tưởng phải cung cấp một danh sách toàn diện các lợi ích về hiệu suất bao gồm:

- Ngăn chặn rỉ sét

- Tính khử nhũ tương (tách nước)

- Khả năng lọc

- Tính tương thích

- Ổn định thủy phân

- Kiểm soát ăn mòn

- Độ bền oxy hóa

- Ổn định nhiệt

- Chống mài mòn

Để đạt được những đặc tính này, cần có một hệ thống phụ gia toàn diện, bắt đầu với nguồn gốc dung môi tinh chế chất lượng tốt, bản thân nó sẽ có khả năng chống oxy hóa và bùn cát một phần. Tuy nhiên, nó sẽ cần được tăng cường chất chống oxy hóa và các phụ gia khác. Các phụ gia chất lỏng thủy lực điển hình bao gồm:

- Chất EP (Extreme Pressure): Được sử dụng để ngăn tiếp xúc kim loại với kim loại giữa các bộ phận giao phối trong điều kiện bôi trơn biên.

- Chất chống mài mòn: Ngăn cản sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại dưới áp suất và nhiệt độ hoạt động thấp hơn.

- Chất ức chế ăn mòn/chất khử hoạt tính kim loại: Phản ứng hóa học để tạo thành một lớp màng bảo vệ, làm cho bề mặt kim loại thụ động trước sự tấn công hóa học bổ sung.

- Chất ức chế gỉ: Bảo vệ sắt và thép khỏi sự tấn công của các chất ô nhiễm có tính axit và nước.

- Chất chống oxy hóa: Làm giảm quá trình oxy hóa dầu bằng cách can thiệp vào chuỗi phản ứng phức tạp khiến dầu bị phân hủy. Quá trình oxy hóa được thúc đẩy bởi các phân tử gốc tự do, đang được thử nghiệm các máy lọc đặc biệt để loại bỏ các phân tử này nhằm kéo dài tuổi thọ của dầu thủy lực không chứa kẽm hơn nữa.

- Các chất chống tạo bọt: Làm giảm mức độ tạo bọt bằng cách thay đổi đặc tính sức căng bề mặt của dầu.

- Chất khử nhũ tương: Thay đổi đặc tính sức căng bề mặt để nước tách khỏi chất lỏng.

- Chất cải thiện chỉ số độ nhớt (VI): Làm giảm tốc độ mà độ nhớt của chất lỏng thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ.

- Chất làm suy giảm điểm đông đặc: Làm giảm kích thước của các tinh thể sáp được hình thành trong dầu ở nhiệt độ thấp và do đó làm tăng tính lưu động của dầu.

- Chất diệt khuẩn.

- Niêm phong chất làm chậm phân hủy.

Những tính năng ưu việt, vượt trội này của dầu thủy lực không kẽm giúp khách hàng có sự lựa chọn dầu bôi trơn đúng đắn cho nhu cầu hệ thống thủy lực máy móc của mình.

2. Dầu Thủy Lực Chứa Kẽm (ZDDPs)

Để có cái nhìn toàn diện, chúng ta cùng nhau tìm hiểu ưu – nhược điểm của dầu thủy lực chứa phụ gia kẽm (ZDDPs) để dễ so sánh và đưa ra lựa chọn chính xác cho hệ thống thủy lực máy móc của doanh nghiệp mình.

a. Ưu điểm của Phụ gia Kẽm ZDDP

Kẽm Dialkyldithiophosphates (ZDDPs) là những hợp chất được phát triển từ những năm 1930, 1940 của thế kỷ trước. ZDDPs được sử dụng như là một tác nhân chống mài mòn (Anti-Wear) trong dầu mỡ nhờn và là sự tiến bộ quan trọng nhất trong lĩnh vực phụ gia chống mài mòn.

- Đa chức năng: ZDDPs có khả năng chống mài mòn, chịu cực áp (nhẹ), chống oxy hóa, chống ăn mòn.

- Chi phí thấp: So với các hóa chất khác thay thế các chức năng của nó, ZDDPs có chi phí thấp hơn.

- Lịch sử sử dụng lâu dài: Ban đầu được sử dụng như tác nhân chống ăn mòn vòng bi, sau đó được phát hiện có khả năng đặc biệt chống oxy hóa và chống mài mòn. Các hợp chất ZDDPs ngăn chặn sự hình thành các peroxit, giúp ngăn ngừa sự ăn mòn của vòng bi

- Cu/Pb bởi axit hữu cơ.

- Cơ chế bảo vệ: ZDDPs bị phân hủy nhiệt tạo nên các hợp chất phản ứng mạnh với bề mặt oxit kim loại, chúng tạo thành một lớp mạch liên kết mỏng trên bề mặt kim loại giúp chống lại mài mòn, cực áp.

- Vai trò quan trọng trong dầu thủy lực truyền thống: Sau sự phát hiện ZDDP, nó nhanh chóng trở thành phụ gia chống mài mòn phổ biến nhất và được sử dụng cho đến ngày nay. Trong dầu thủy lực, ZDDPs đóng vai trò quan trọng trong việc chống oxy hóa và bảo vệ bơm thủy lực, xy-lanh – piston khỏi mài mòn, với mức độ xử lý khoảng 0,2 – 0,7 % khối lượng.

Dầu thủy lực truyền thống đều chứa phụ gia có kẽm ZDDPs bởi những ưu điểm mà nó mang lại. Tuy nhiên, sự phát triển của các hệ thống thủy lực công nghiệp và cơ giới đang làm cho dầu thủy lực chứa phụ gia ZDDPs trở nên lỗi thời. Những hệ phụ gia chống mài mòn không kẽm mới sẽ nhanh chóng thay thế vai trò của ZDDPs.

b. Nhược điểm của Dầu Thủy Lực Chứa Phụ gia Kẽm (ZDDPs)

Kẽm là thành phần phụ gia chính chống mài mòn và oxy hóa trong dầu thủy lực, nhưng kẽm sẽ cạn kiệt dần trong quá trình sử dụng dầu. ZDDP ở đây là một chất được tạo thành từ phản ứng giữa kẽm oxit và axit thiophosphoric. Dầu thủy lực chứa ZDDPs có những nhược điểm đáng chú ý:

- Ăn mòn kim loại: Gây ăn mòn hợp kim sắt, đồng và các kim loại quý như vàng, bạc. Đặc biệt, trong dầu thủy lực, ZDDPs có thể gây hư hỏng nặng nề trục piston bởi sự ăn mòn hợp kim sắt, đồng.

- Tăng tốc độ tạo cặn: Gây tắc nghẽn lọc dầu đường ống, gây mài mòn do tăng tốc độ tạo cặn lơ lửng, cặn bùn trong hệ thống.

- Cạn kiệt phụ gia nhanh: Nhanh chóng cạn kiệt phụ gia theo thời gian sử dụng, làm giảm hiệu quả bảo vệ.

- Tuổi thọ thấp: Tuổi thọ sử dụng dầu và tuổi thọ thiết bị thấp, đặc biệt khi bị nhiễm nước.

- Tăng chi phí: Tăng chi phí thay dầu, thay lọc, vệ sinh, bảo trì hệ thống.

- Không thân thiện với môi trường: Chúng tác động đến môi trường bởi chúng không phân hủy sinh học và là chất rất độc khi tan trong nước.

Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng:

- Ảnh hưởng đến bộ chuyển đổi xúc tác: ZDDPs trong dầu nhớt động cơ bị phân hủy tạo ra các hợp chất kẽm và phốt pho (2 nguyên tố có trong ZDDPs) có thể làm hỏng các bộ chuyển đổi bằng xúc tác. Do đó, API (Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ) đã hạn chế phụ gia này trên các sản phẩm SM, SN của mình.

- Hạn chế nồng độ Phốt pho: ILSAC (Hiệp hội Tiêu chuẩn và phê chuẩn dầu nhờn Quốc tế) đã giới hạn nồng độ P trong dầu GF-3 còn 0,1% và GF-4, GF-5 còn thấp hơn nữa. Như vậy, nồng độ xử lý của ZDDPs trong dầu nhớt động cơ hiện đại đã bị giới hạn nhỏ hơn 1,5%.

- Tương tác với phụ gia khác: Một vấn đề khác ở dầu thủy lực chứa Zn là sự phản ứng của ZDDPs với các muối của kim loại kiềm vốn dĩ là phụ gia tẩy rửa có mặt trong dầu thủy lực. Quá trình này được thúc đẩy mạnh bởi sự có mặt của nước (do nhiễm vào dầu thủy lực) và nhiệt độ. Hậu quả là sự cạn kiệt phụ gia làm giảm hiệu suất làm việc của dầu. Ngoài ra, sự tương tác của ZDDPs với muối kim loại kiềm, nước tạo nên các cặn lơ lửng, cặn bùn gây tắc nghẽn hệ thống lọc dầu, đường ống dẫn dầu, gây mài mòn bơm, piston-xylanh làm giảm hiệu suất làm việc, tuổi thọ dầu nhờn, tuổi thọ thiết bị.

Hy vọng qua bài viết này, bạn đọc đã hiểu rõ hơn về dầu thủy lực không kẽm và dầu thủy lực chứa gốc kẽm, từ đó có thể đưa ra lựa chọn dầu bôi trơn chính xác cho hệ thống thủy lực máy móc của doanh nghiệp mình. Việc chọn đúng loại dầu không chỉ tối ưu hiệu suất mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm thiểu chi phí vận hành, bảo dưỡng.