润滑剂分析常用理化指标和意义

润滑剂分析常用理化指标和意义

默认分类2009-08-14 11:14:31 阅读201 评论0 字号：大中小

1. 粘度

液体受外力作用移动时,液体分子间产生内摩擦力的性质,称为粘度。粘度随温度的升高而较低。它是润滑油的主要技术指标，粘度是各种润滑油分类分级的依据,对质量鉴别和确定用途等有决定性的意义。

我国常用运动粘度、动力粘度和条件粘度来表示油品的粘度。测定运动粘度的标准方法为GB/T 265、GB/T 11137，即在某一恒定的温度下，一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管的时间。粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积就是该温度下液体的运动粘度。运动粘度的单位为m2/s,通常实际使用单位是mm2/s。国外相应测定油品运动粘度的标准方法主要有美国的ASTM D445、德国的DIN 51562和ISO 3105等。

某些油品，如液力传动液、车用齿轮油等低温粘度通常用布氏粘度计法来测定。我国的GB/T 11145、美国的ASTM D2983和德国的DIN 51398等标准方法。

粘度是评定润滑油质量的一项重要的理化性能指标，对于生产，运输和使用都具有重要意义。在实际应用中，绝大多数润滑油是根据其40℃时中间点运动粘度的正数值来表示牌号的，粘度是各种设备选油的主要依据；选择合适粘度的润滑油品，可以保证机械设备正常、可靠地工作。通常，低速高负荷的应用场合；选用粘度较大的油品，以保证足够的油膜厚度和正常润滑；高速低负荷的应用场合，选用粘度较小的油品，以保证机械设备正常的起动和运转力矩，运行中温升小。测定不同温度下粘度，可计算出该油品的粘度指数，了解该油品在温度变化下的粘度变化情况，另外，粘度还是工艺计算的重要参数之一。

粘度的度量方法分为绝对粘度和相对粘度两大类。绝对粘度分为动力粘度、运动粘度两种；相对粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等几种表示方法。

粘度指数

粘度指数是一个表示润滑油粘度随温度变化的性质的参数。润滑油的粘度随温度的变化而变化：温度升高，粘度减小；温度降低，粘度增大。这种粘度随温度变化的性质，叫做粘温性能。通过将润滑油试样与一种粘温性较好（粘度指数定为100）及另一种粘温性较差（粘度指数定为0）的标准油进行比较,得出表示润滑油粘度受温度影响而变化程度的相对值。粘度指数（VI）是表示油品粘温性能的一个约定量值。粘度指数高，表示油品的粘度随温度变化小，油的粘温性能好。反之亦然。

石油产品的粘度指数可通过计算得到。计算方法在我国的GB/T 1995或美国的ASTM D2270、德国的DIN 51564、ISO2902、日本的JIS K2284等标准中有详细的说明。粘度指数还可以用查表法得到，我国的GB/T 2541。

粘温性能对润滑油的使用有重要意义，如发动机润滑油的粘温性能不好，当温度低时粘度过大，就会启动困难，造成能源浪费，而且启动后润滑油不易流到摩擦表面上，加快机械零件的磨损。如果温度过高，粘度变小，则不易在摩擦表面上产生适当的油膜，失去润滑作用，使机械零件的摩擦面产生擦伤和胶合等故障，另外,粘温性能好的润滑油可以在冬夏季节和我国的南方、北方地区通用。

2. 极压性能（PB、PD、ZMZ）

润滑油极压抗磨性能是齿轮油、液压油、润滑脂、工艺用油等润滑剂的重要性能指标。具有极压抗磨性能的油品，都必须进行极压抗磨性能的模拟评定。常用的模拟评定试验机有四球机、梯姆肯环块试验机、Falxe试验机、FZG齿轮试验机、Almen试验机、SAE试验机等等。应用比较普遍的有四球机、梯姆肯环块试验机、FZG齿轮试验机。

四球试验机模拟试验：测定润滑油脂的减摩性、抗磨性和极压性。减摩性用摩擦系数“f”表示和抗磨性能用磨痕直径“d”表示；极压性用最大无卡咬负荷“P B”、烧结负荷“P D”和综合磨损值“ZMZ” 表示。国内标准试验方法有GB/T 3142润滑剂承载能力测定法、GB/T 12583润滑剂承载能力测定法、SH/T 0189润滑油磨损性能测定法、SH/T 0202润滑脂四球机极压性测定法、SH/T 0204润滑脂抗磨性能测定法。国外标准试验方法有ASTM D 2783润滑油极压性测定法、ASTM D4172润滑油抗磨性测定法、ASTM D2596润滑脂极压性测定法、ASTM D2266润滑脂抗磨性测定法。

最大无卡咬负荷P B（N），在试验条件下，使试验钢球不发生卡咬的最大无卡咬负荷,它代表油膜强度。

烧结负荷P D（N），在试验条件下，使试验钢球发生烧结的最低负荷为烧结负荷，它代表润滑剂的极限工作能力。

综合磨损值ZMZ（N），综合磨损值ZMZ是润滑剂在所加负荷下使磨损减少到最小的抗极压能力的一个指数，它等于若干次校正负荷的平均值。

3. 氧化安定性

石油产品抵抗由于空气（或氧气）的作用而引起其性质发生永久性改变的能力，叫做油品的氧化安定性。润滑油的抗氧化安定性是反映润滑油在实际使用、贮存和运输中氧化变质或老化倾向的重要特性。

油品在贮存和使用过程中，经常与空气接触而起氧化作用，温度的升高和金属的催化会加深油品的氧化。润滑油品氧化的结果，使油品颜色变深，粘度增大，酸性物质增多，并产生沉淀。这些无疑对润滑油的使用会带来一系列不良影响，如腐蚀金属，堵塞油路等。对内燃机油来说，还会在活塞表面生成漆膜，粘结活塞环，导致汽缸的磨损或活塞的损坏。因此，这个项目是润滑油品必控质量指标之一，对长期循环使用的汽轮机油、变压器油、内燃机油以及与大量压缩空气接触的空气压缩机油等，更具重要意义。通常油品中均加有一定数量的抗氧剂，以增加其抗氧化能力，延长使用寿命。

润滑油氧化安定性测定方法有多种，其原理基本相同，一般都是向试样中直接通入氧气或净化干燥的空气。在金属等催化剂的作用下，在规定温度下经历规定的时间观察试样的沉淀或测定沉淀值、测定试样的酸值、粘度等指标的变化。试验条件因油品而异，尽量模拟油品使用的状况。我国对内燃机油的

氧化测定方法有SH/T0299-92和SH/T0192-92标准进行；汽轮机油SH/T 0193-92旋转氧弹法来测定其抗氧化性能；变压器油的氧化特性按SH/T 0206-92即国际电工委员会标准IEC74标准方法进行；中高档润滑油氧化安定性测定主要有GB/T 12581加抑制剂矿物油氧化特性测定法、GB/T 12709润滑油老化特性测定法(康氏残炭法)、SH/T 0123极压润滑油氧化安定性测定法进行。

4. 破乳化性

乳化是一种液体在另一种液体中紧密分散形成乳状液的现象，它是两种液体的混合而并非相互溶解。

抗乳化则是从乳状物质中把两种液体分离开的过程。润滑油的抗乳化性是指油品遇水不乳化，或虽是乳化但经过静置，油-水能迅速分离的性能。

两种液体能否形成稳定的乳状液取决于两种液体之间的界面张力。由于界面张力的存在，分散相总是倾向于缩小两种液体之间的接触面积以降低系统的表面能，即分散相总是倾向于由小液滴合并大液滴以减少液滴的总面积，乳化状态也就是随之而被破坏。界面张力越大，这一倾向就越强烈，也就越不易形成稳定的乳状液。

润滑油与水之间的界面张力随润滑油的组成不同而不同。深度精制的基础油以及某些成品油与水之间的界面张力相当大，因此，不会生成稳定的乳状液。但是如果润滑油基础油的精制深度不够，其抗乳化性也就较差，尤其是当润滑油中含有一些表面活性物质时，如清净分散剂、油性剂、极压剂、胶质、沥青质及尘土粒等，它们都是一些亲油剂和亲水基物质，它们吸附在油水表面上，使油品与水之间的界面张力降低，形成稳定的乳状液。因此在选用这些添加剂时必须对其性能作用作全面的考虑，以取得最佳的综合平衡。

对于用于循环系统中的工业润滑油，如液压油、齿轮油、汽轮机油、，油膜轴承油等，在使用中不可避免地和冷却水或蒸汽甚至乳化液等接触，这就是要求这些油品在油箱中能迅速油-水分离（按油箱容量，一般要求6-30min分离），从油箱底部排出混入的水分，便于油品的循环使用，并保持良好的润滑。通常润滑油在60℃左右有空气存在并与水混合搅拌的情况下，不仅易发生氧化和乳化而降低润滑性能，而且还会生成可溶性油泥，受热作用则生成不溶性油泥，并剧烈增加流体粘度，造成堵塞润滑系统、发生机械故障。因此，一定要处理好基础油的精制深度和所用添加剂与其抗乳化剂的关系，在调合、使用、保管和贮运过程中亦要避免杂质的混入和污染，否则若形成了乳化液，则不仅会降低润滑性能，损坏机件，而且易形成油泥。另外，随着时间的增长，油品的氧化、酸性的增加、杂质的混入都会使抗乳化性的变差，用户必须及时处理或者更换。

乳化性是内燃机油、汽轮机油、油膜轴承油等油品最不需要的，但又是饱和汽缸油、乳化液压油、切削油等油品极需要的。从节约能源的角度，金属加工用的乳化油本身就需要加入乳化剂，使乳化油具有良好的乳化安定性。

润滑油抗乳化性能测定法：目前被广泛采用的抗乳化性测定方法有两个方法。GB/T 7305是石油和合成液抗乳化性能测定法，本方法与ASTMD1401等效。本方法适用于测定油、合成液与水分离的能力。它适用于测定40℃时运动粘度为30-100mm2/s的油品，试验温度为（54±1）℃。它可用于粘度大于100mm2/s油品，但试验温度为（82±1）℃。其他试验温度也可以采用，例如25℃。当所测试的合成液的密度大于水时，试验步骤不变，但这时水可能浮在乳化层或合成液上面。GB/T 8022是润滑油抗乳性能测定法，本方法与ASTMD2711方法等同采用。本方法是用于测定中、高粘度润滑油与水互相分离的能力。