[发明专利]基于氧化还原偶对减轻流体流动驱动的电化学表面降解

说明书

本发明的名称为基于氧化还原偶对减轻流体流动驱动的电化学表面降解。本公开涉及用于为液压系统中的组件降低表面电流降解速率的方法、系统、液压流体和添加剂，其中液压系统暴露于磷酸酯基液压流体中。

技术领域

本公开一般涉及液压系统领域。更具体地，本发明涉及用于减轻发生在液压系统中的电动驱动过程的方法和添加剂。

背景技术

随着航空工业从烃基液压流体过渡到磷酸酯基液压流体，显然使用烃基液压流体可靠操作的液压组件(如，阀门)在操作过程中会过早降解。据信磷酸酯基流体的使用可有助于阀门组件的侵蚀，这导致不可接受的阀门性能(如使阀门泄漏)。对引起液压系统中阀门故障因素的分析揭示电动驱动的腐蚀是重要的影响因素。在从阀门表面延伸入液压流体的电双层中通过“电荷扫掠(sweeping of charge)”诱发该腐蚀，这导致在阀门和流体之间驱动的电化学电流。术语“电荷扫掠”理解为意味着在定位在阀门表面的流体里或外放置较大量电荷。用磷酸酯基液压流体替换烃基液压流体因此具有改性电双层从而产生更大电化学电流，并因此产生更显著腐蚀的不期望后果。

对于给定流速分布，电动驱动电流的大小主要由电双层中电荷的数量，以及电双层中电荷分布与液压流体的速度曲线(profile)的重叠确定。随着新的液压系统设计采用更高的压力和为更快速的操作设计的更先进并更紧凑的阀门结构，所得到的更小阀门几何形状中更高流体速度实质上产生更高的电动驱动的表面电流密度。

因此，随着在液压系统中阀门几何形状变得更受约束和液压操作压力提高，商业上可得的磷酸酯基液压流体甚至与它们的添加剂一起，都不能由它们自身降低电动驱动的表面电流。

因此，存在发展添加剂的需求，所述添加剂可帮助在现今的液压系统内进一步降低与操作压力相关的电动驱动的表面电流。

发明内容

本公开涉及方法，其用于为液压系统中的组件降低表面电流诱导的降解速率，该液压系统具有暴露于磷酸酯基液压流体的组件，该方法包括向液压流体中添加氧化还原偶对(redox couple)的步骤。所选的氧化还原偶对在液压系统中为氧化电流和还原电流二者都提供优先通道。表面电流降解包括在液压系统组件表面发生的任何不利变化，其包括例如，腐蚀和沉积。沉积应该理解为包括电镀沉积。

本公开进一步涉及液压系统，其包括磷酸酯基液压流体和氧化还原偶对，该氧化还原偶对被选择为在液压系统中为氧化电流和还原电流二者都提供优先通道。

本公开进一步涉及在液压系统中使用的液压流体，该流体包括磷酸酯基化合物和氧化还原偶对。更具体地，所述氧化还原偶对被选择为在液压流体中为氧化电流和还原电流二者都提供优先通道。

更进一步，本公开涉及用于液压流体的包括氧化还原偶对的添加剂，并且更具体地，用于磷酸酯基液压流体的包括氧化还原偶对的添加剂。添加剂包含选择为在液压系统中为氧化电流和还原电流二者都提供优先通道的氧化还原偶对。

作为添加剂添加到液压系统中的结果，负责腐蚀的电流以及负责膜形成的电流都减小到在没有添加剂的标准操作期间发生的各自氧化电流值和还原电流值的小分数(少于2.5％)。本公开的方面因此最小化与液压系统组件降解相关的电动驱动的表面电流，产生如此表面电流，其通过由添加剂(即添加的氧化还原偶对)提供的期望氧化还原反应，而不是通过在已知液压流体系统中现有的反应途径“分流(shunt)”。因此，根据本公开的方法、系统、液压流体和添加剂，在液压系统中，电动驱动的腐蚀速率和液压组件表面的沉积速率都显著降低。