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润滑油的基本性能

来源:阅览:1153发布日期:2019.11.19

润滑油是一种技术密集型产品,是复杂的碳氢化合物的混合物,而其真正使用性能又是复杂的物理或化学变化过程的综合效应。润滑油脂的基本性能包括一般理化指标、性能指标和模拟台架试验指标。这些性能的指标数据会出现在产品的规格及质量检验报告中,我们应认识这些指标的意义,从而判断产品的质量及变化后对使用的影响。

一、一般理化指标

每一类润滑油脂都有其共同的一般理化性能,以表明该产品的内在质量。对润滑油脂来说,一般的理化性能如下。

1.外观(色度)

对于基础油来说,油品的颜色往往可以反映其精制程度和稳定性。一般精制程度越高,其烃的氧化物和硫化物脱除得越干净,颜色也就越浅。黏度越高,颜色也越深,但是,不同油源和原油所生产的基础油,即使精制的条件相同,其颜色和透明度也可能是不相同的。不能仅凭颜色的深浅判别基础油的精制深度。

对于新的成品润滑油,由于各添加剂公司采用的技术不同,添加剂产品颜色深浅不同,颜色作为判断基础油精制程度高低的指标已失去了它原来的意义。因此,大多数的润滑油已无颜色的要求,只要能满足使用要求,颜色深浅都可以。

2.密度

密度是润滑油最简单、最常用的物理性能指标。润滑油的密度随其组成中含碳、氧、硫的数量的增加而增大,因而在同样黏度或同样相对分子质量的情况下,含芳烃胶质和沥青质多的润滑油密度最大,含环烷烃多的居中,含烷烃多的最小。此指标一般用作体积和重量的换算,并无表示质量上的意义。

3.黏度

黏度反映油品的内摩擦力,是表示油品油性和流动性的一项指标。黏度越大,油膜强度越高、在金属表面的黏附性越好,但流动性越差。润滑油的黏度一般有两种表示方法,一运动黏度,单位为mm2/s,工业润滑油一般测其 40℃时的黏度,内燃机油和车辆齿轮油测其100℃时的黏度,采用低剪切力的毛细管黏度计测量;另种为动力黏度,单位为mPa·s,表示内燃机油和齿轮油等低温流动特性,测量温度由产品规格指定,采用高剪切力的旋转黏度计测量。很多润滑油产品以其运动黏度作为产品牌号。

4.黏度指数

黏度指数表示油品的黏度随温度变化的程度。黏度指数越高,表示油品的黏度受温度的影响越小,其黏温性能越好,反之越差。一般石蜡基基础油的黏度指数大于90。

5.闪点

把油加热使油蒸发,对其蒸气与空气混合物点火,能点着时的油温度为闪点,闪点是表示油品蒸发性的一项指标。 油品的馏分越轻,蒸发性越大,其闪点也越低。同时,闪点又是表示石油产品着火危险性的指标。油品的危险等级是根据闪点划分的,闪点在45℃以下为易燃品,45℃以上为可燃品,在油品的储运过程中严禁将油品加热到它的闪点温度。在黏度相同的情况下,闪点越高越好。因此,用户在选用润滑油时应根据使用温度和润滑油的工作条件进行选择。一般认为,闪点比使用温度高20~30℃,即可安全使用。

有两种闪点,开口闪点是在敞开条件下测定,闭口闪点是在密闭条件下测定,一般易挥发性油品测其闭口闪点,而润滑油类绝大多数测其开口闪点。

6.凝点和倾点

凝点是指在规定的冷却条件下油品停止流动的最高温度。油品的凝固和纯化合物的凝固有很大的不同。油品并没有明确的凝固温度,所谓“凝固”只是作为整体来看失去了流动性,并不是所有的组分都变成了固体。

润滑油的凝点是表示润滑油低温流动性的一个重要质量指标,对于生产、运输和使用都有重要意义。凝点高的润滑油不能在低温下使用。相反,在气温较高的地区则没有必要使用凝点低的润滑油。因为润滑油的凝点越低,其生产成本越高,盲目使用凝点低的润滑油会造成不必要的浪费。一般来说,润滑油的凝点应比使用环境的最低温度低5~7℃。但特别还要提及的是,在选用低温的润滑油时,应结合油品的凝点、低温黏度及黏温特性全面考虑。因为低凝点的油品,其低温黏度及黏温特性亦有可能不符合要求。

倾点表示在降温时被冷却油品能流动的最低温度。

凝点和倾点都是油品低温流动性的指标,两者无原则的差别,只是测定方法稍有不同。同一油品的凝点和倾点并不完全相等,一般倾点都高于凝点2-3℃,但也有例外。我国20世纪70年代前的润滑油规格都采用凝点表示油品的低温流动性,而欧美都采用倾点作低温流动性指标,而后我国的润滑油规格都已从凝点改为倾点(少数老产品除外)。

7.酸值、碱值和中和值

(1)酸值

酸值是表示润滑油中含有酸性物质的指标,单位为mgKOH/g.酸值分强酸值和弱酸值两种,两者合并即为总酸值(简称TAN)。我们通常所说的“酸值”实际上是指“总酸值(TAN)”。

(2)碱值

碱值是表示润滑油中碱性物质含量的指标,单位是mgK0H/g。碱值亦分强碱值和弱碱值两种,两者合并即为总碱值(简称TBN)。我们通常所说的“碱值"实际上是指“总碱值(TBN)”。

(3)中和值

中和值实际上包括了总酸值和总碱值。但是,除了另有注明,一般所说的“中和值”,实际上仅是指“总酸值”,其单位也是mgK0H/g。

新润滑油中的酸值、碱值及中和值一般表示油中含酸性或碱性添加剂的多少,常用油的这此指标表示油中残存的这些添加剂的多少或油的老化程度。

8.水分

水分是指润滑油中含水量的百分数,通常用质量分数表示。

润滑油中水分的存在,会破坏润滑油形成的油膜,使润滑效果变差,加速有机酸对金属的腐蚀作用,锈蚀设备,使油品容易产生沉渣。总之,润滑油中水分越少越好。

9.机械杂质

机械杂质是指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类,以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。通常,润滑油基础油的机械杂质都控制在0.005%以下(机械杂质在0.005%以下被认为是无)。

10.灰分和硫酸盐灰分

灰分是指在规定条件下,灼烧后剩下的不燃烧物质。灰分的组成一般认为是一些金属元素及其盐类 。灰分对不同的油品具有不同的概念,对基础油或不加添加剂的油品来说,灰分可用于判断油品的精制深度。对于加有金属盐类添加剂的油品(新油),灰分就成为定量控制添加剂加入量的手段。

国外采用硫酸盐灰分代替灰分。其方法是:在试样被灼烧灰化后所剩残渣中,加人少量浓硫酸处理,再经煅烧,使添加剂的金属转化为硫酸盐。多用于如发动机油等含金属盐类添加剂的油品的灰分检定。

11.残炭

油品在规定的实验条件下,受热蒸发和燃烧后形成的焦黑色残留物称为残炭。残炭是润滑油基础油的重要质量指标,是为判断润滑油的性质和精制深度而规定的项目。润滑油基础油中,残炭的多少,不仅与其化学组成有关,而且也与油品的精制深度有关。润滑油中形成残炭的主要物质是:油中的胶质、沥青质及多环芳烃。这些物质在空气不足条件下,受强热分解、缩合而形成残炭。油品的精制深度越深,其残炭值越小。一般来说, 空白基础油的残炭值越小越好。

现在,许多油品都含有金属、硫、磷、氨元素的添加剂,它们的残炭值很高,因此含添加剂的油品,残炭已失去本来的意义。

油的残炭也包含了灰分,对同一油品其残炭值高于灰分值。

机械杂质、水分、灰分和残炭都是反映油品纯洁性的质量指标,反映了润滑油基础油精制的程度。


二、性能指标

上述指标一般称理化指标, 是大多数润滑油共同具备的基本物理化学特性,而与实际使用性能更密切的更能表示各类润滑油特性的还有另外一些性能指标,它们检验起来比上述指标更费人力物力,因而在产品规格中往往作为保证项目,一般称性能指标。以下对这些性能指标作简要介绍。

1.氧化安定性

氧化安定性说明润滑油的抗老化性能,一些使用寿命较长的工业润滑油都有此项指标要求,因而成为这些种类油品要求的一个特殊性能。

测定油品氧化安定性的方法很多,基本上都是一定量的油品在有空气( 或氧气)及金属催化剂的存在下,在一定温度下氧化一定时间,然后测定油品的酸值、黏度变化及沉淀物的生成情况。一切润滑油都依其化学组成和所处外界条件的不同,而具有不同的自动氧化倾向。随使用过程而发生氧化作用,因而逐渐生成一些醛、酮、酸类和胶质、沥青质等物质, 氧化安定性则是抑制上述不利于油品使用的物质生成的性能。

2.热安定性

热安定性表示油品的耐高温能力。也就是润滑油对热分解的抵抗能力,即热分解温度的高低。一些高质量出的抗磨液压油、压缩机油等都提出了热定性的要求。油品的热安定性主要取决于基础油的组成,很多分解温度较低的添加剂往往对油品安定性有不利影响;加入抗氧剂并不能改善油品的热安定性。

3.油性和极压性

油性是润滑油中的极性物在摩擦部位金属表面上形成坚固的理化吸附膜,从而起到耐高负荷和抗摩擦磨损的作用。而极压性则是润滑油的极性物在摩擦部位金属表面上,受高温、高负荷发生摩擦化学作用分解,并和表面金属发生摩擦化学反应,形成低熔点的软质(或称具可塑性的)极压膜,从而起到耐冲击、耐高负荷、耐高温的润滑作用。

4.腐蚀和锈蚀

由于油品的氧化或添加剂的作用,常常会造成钢和其他有色金属的腐蚀。腐蚀试验一般是将紫铜条放人油中, 100℃下放置3h,然后观察铜的变化;而锈蚀试验则是在水和水汽的作用下,钢表面会产生锈蚀,测定防锈性是将30mL蒸馏水或人工海水加人到300mL试油中,再将钢棒放置其内,在54℃下搅拌24h,然后观察钢棒有无锈蚀。油品应该具有抗金属腐蚀和防锈蚀作用,在工业润滑油标准中,这两个项目通常都是必测项目。

5.抗泡性

润滑油在运转过程中,由于有空气存在,常会产生泡沫,尤其是当油品中含有具有表面活性的添加剂时,则更容易产生泡沫,而且泡沫还不易消失。润滑油使用中产生泡沫会使油膜遭到破坏,使摩擦面发生烧结或增加磨损,并促进润滑油氧化变质,还会使润滑系统气阻,影响润滑油循环。因此抗泡性是润滑油的重要质量指标。

泡沫性的测定方法是油品通过空气时或搅拌时发泡体积的大小及消泡的快慢等性能,按GB/T 12579- 2002 法测定。其方法概要是:将200mL油样放人1000mL量筒内,按( I )前24℃、( Ⅱ)93℃、( Ⅲ)后24℃三个程序进行测定。空气通过气体扩散后产生大量泡沫,每个程序通空气5min(流量94mL/ min),立即记录油面上的泡沫体积,这个体积称为泡沫倾向或发泡体积。停止通气后,泡沫不断破灭,停止通气10min后再记录残留的泡沫体积,这个体积被为泡沫稳定性(或消泡性)。试验结果以泡沫的体积数表示:泡沫倾向( mL)/泡沫稳定性( mL)。

6.水解安定性

水解安定性表征油品在水和金属(主要是铜)作用下的稳定性。当油品酸值较高,或含有遇水易分解成酸性物质的添加剂时,常会使此项指标不合格。它的测定方法是将试油加入一定量的水之后,在铜片和一定温度下混合搅动一定时间,然后测水层酸值和铜片的失重。

7.抗乳化性

工业润滑油在使用中常常不可避免地要混人一些冷却水。如果润滑油的抗化性不好,它将与混人的水形成乳化液,使水不易从循环油箱的底部放出,从而可能造成润滑不良。因此抗乳化性是业润滑油的一项很 重要的理化性能。一般油品是将40mL试油与40mL蒸馏水在一定温度下剧烈搅拌一 定时间,然后观察油层一水层一乳化层分离成40mL- 37mL.-3ml的时间;工业齿轮油是将试油与水混合,在一定温度和6000r/min下搅拌5m放置5h,再测油、水、乳化层的

毫升数。

8.空气释放值

液压油标准中有此要求,因为在液压系统中,如果溶于油品中的空气不能及时释放出来,那么它将影响液压传递的精确性和灵敏性,不能满足液压系统的便用要求。测定此性能的方法与抗泡性类似,不过它是测定榕于油品内部的空气(雾沫)释放出来的时间。

9.橡胶密封性

在液压系统中以各种类型的橡胶做密封件者居多。在机械中的油品不可避免地要与一些密封件接触, 橡胶密封性不好的油品可使橡胶溶胀、收缩、硬化、龟裂,影响其密封性,因此要求油品与橡胶有较好的适应性。液压油标准中要求橡胶密封性指数,它是以一定尺寸的橡胶圈浸油一定时间的变化来衡量。

10.剪切安定性

加入增黏剂的油品在使用过程中,由于机械剪切的作用,油品中的高分子聚合物被剪断,使油品黏度下降,影响正常润滑。测定剪切安定性的方法很多,有超声波勇切法,喷嘴剪切法、威克斯泵勇切法、FZG 齿轮机剪切法,这些方法最终都是测定油品的黏度下降率。

11.溶解能力

溶解螚力通常用苯胺点来表示。是油品与等体积的苯胺在互相溶解为单一液相时所需的最低温度。该试验结果可表明油品中芳烃和极性物的含量。

12.挥发性

基础油的挥发性与油耗、黏度稳定性、氧化安定性有关。这些性质对多级油和节能油尤其重要。

13.防锈性能

这是专指防锈油脂所应具有的特殊理化性能。其试验方法包括潮湿试验、盐雾试验、叠片试验、水置换性试验,此外还有百叶箱试验、长期储存试验等。

14. 电气性能

电气性能是绝缘油的特有性能,主要有介质损失角、介电常数、击穿电压、脉冲电压等。基础油的精制深度、杂质、水分等均对油品的电气性能有较大的影响。

15.其他特殊性能指标

每种油品除一般性能外, 都应有自己独特的特殊性能。例如,淬火油要测定冷却速度,乳化油要测定乳化稳定性,液压导轨油要测防爬性能(静/动摩擦系数),喷雾润滑油要测油雾弥漫性,冷冻机油要测絮凝点,低温齿轮油要测成沟点等。这些特性都需要通过基础油特殊的化学组成,或者加人某些特殊的添加剂来加以保证。


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