淺談潤滑油的腐蝕性和檢測方法

潤滑油在機械使用中可在金屬表面形成吸附油層，阻止和減少外界腐蝕性介質與金屬的直接接觸，防止機械零部件的腐蝕。潤滑油的這一作用被稱為保護作用。
　　為使潤滑油在使用機械中能起到良好的保護作用，除了要求潤滑油在金屬表面上能形成致密的吸附油層，有效地阻止外部腐蝕性介質與金屬接觸外，更重要的，還要求潤滑油本身不含腐蝕性成分，對金屬沒有腐蝕性，以保證機械不受損壞，盡量延長機械的使用壽命。
　　一、腐蝕現象的產生
　　當金屬和周圍介質相接觸時，由于發生化學作用或電化學作用而引起的破壞，叫做金屬的腐蝕。
　　腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。潤滑油中的有機酸（或酸性氧化物）、硫化物等，在溫度較高時（如100℃以上）對金屬產生化學腐蝕。如烴類過氧化物與金屬作用時，生成金屬氧化物，而金屬氧化物又與有機酸作用生成金屬鹽類。
　　有機酸金屬鹽類混人潤滑油中的水分，則可對金屬產生電化學腐蝕。電化學腐蝕時，水膜起電解質溶液作用。此時，陽極上的鐵失去電子，形成鐵離子，陰極上溶人水膜的氧得到電子，形成OH一離子。
　　由此可見，雖然高分子有機酸在較低溫度下不直接腐蝕金屬，但有水分存在時。由于氧和水的作用，使金屬先生成金屬的氫氧化物，然后與高分子有機酸作用，生成鹽和水，對金屬進行間接的腐蝕。
　　從實用觀點來看，在金屬表面產生分布不均的點蝕，對設備的破壞，而全面的、均勻的、緩慢的腐蝕，對設備的危害性較小。
　　腐蝕，對設備的壽命帶來嚴重的威脅。以鋼鐵為例，每年全世界生產的鋼鐵設備，有30%左右因腐蝕而報廢，其中10%變成了鐵銹。因此，防腐蝕已成為研究的課題之一。
　　二、潤滑油中腐蝕性物質
　　通常，潤滑油對金屬的腐蝕性是很小的。油品的主要成分烴類化合物對金屬無腐蝕作用，而能造成金屬腐蝕的成分通常是一些腐蝕性雜質和烴類氧化后的酸性產物。
　　這些腐蝕性物質可能有:硫化物（硫醇、磺酸、中性硫酸酯等）、有機酸（主要是環烷酸）、無機酸和水分。潤滑油中烴類氧化產物能腐蝕金屬的有:烴類過氧化物、低分子和高分子有機酸（包括脂肪酸和羥基酸）等。
　　1.有機酸的腐蝕
　　有機酸能間接與金屬作用并使其腐蝕。用三種含過氧化物及酸的潤滑油進行腐蝕試驗時發現，同時含有大量過氧化物和酸的油樣對鎘銀合金腐蝕性，含有大量過氧化物和少量酸的油樣腐蝕性較小，不含過氧化物而含有多量酸的油樣腐蝕性最小。由此可以說明，鉛和鎘受到含酸潤滑油的腐蝕，首先是生成相應的金屬氧化物，然后氧化物再與酸作用生成鹽，從而使合金中鉛和錫含量降低而損壞。
　　但上述反應通常在溫度超過200℃的情況下才能進行，有機酸在溫度不超過100℃的情況下，如無水分，仍不腐蝕金屬。在100℃以上時過氧化物與金屬反應能力加強，易使金屬受到氧化生成氧化物，從而遭到有機酸的腐蝕。
　　應注意，在溫度不高時，有水存在的條件下，有機酸也能腐蝕金屬，這是由于分子氧和水的作用，使金屬先生成金屬的氫氧化物，然后與有機酸中和生成鹽和水。
　　油品中有機酸的來源，一是原油生產中未除凈的環烷酸，二是氧化生成的過氧化物、酚、羥基酸、瀝青質酸等。
　　2.水溶性酸堿
　　水溶性酸堿包括低分子有機酸、無機酸和無機堿。水溶性酸能直接和電化次序表中氫以上的金屬作用，從而使其遭受腐蝕。對其他金屬，它們能間接引起腐蝕（和金屬表面的氧化物作用生成鹽，從而腐蝕金屬）。在有水分存在時，水溶性酸的電離度增加，對金屬的腐蝕增大。
　　按油品標準要求油品中應不含無機酸。但在一些作業中，如用鹽酸（HCl）進行化學洗桶時，如果鹽酸未除盡，就有可能混入油中。同時，汽油和柴油都含有一定的硫分，在發動機燃燒時，會產生S02和S03，而SO2和SO3可與水汽凝結成亞硫酸（H2SO3）和硫酸（H2SO4）混入潤滑油中。另外，還有一個很主要的原因，就是燃燒產物CO2和水分形成的碳酸，不僅會混入潤滑油中，而且會增大腐蝕磨損，對于停停開開的車輛來說，尤為明顯。
　　3.硫化物
　　能引起金屬腐蝕的硫化物屬于活性強的含硫化合物。對于潤滑油質量要求和生產工藝來講，原油餾分中的活性硫化物往往在精制工藝中已充分除去，所保留的僅僅是微量的非活性硫化合物，其含量以不產生有害腐蝕為限。一般來講，潤滑油中含硫化合物不是引起軸承等機械部件腐蝕的主要原因。
　　潤滑油中所存在的非活性硫化物，除了生產因素外，潤滑油中的添加劑有一些也屬于硫化物，它們都是根據不同條件使用的，而且加入量也以不產生有害腐蝕為限。
　　總的來講，硫化物具有與金屬反應的一定活性，這種反應活性即可能使金屬遭受腐蝕，也可能使金屬受到保護，因而硫化物是一既具腐蝕性又其有防腐性的成分。當硫化物在溫度較高時，則可能與金屬反應生成腐蝕產物---暗黑色的膜，這種膜能阻止潤滑油中腐蝕性物質的穿透，避免內層金屬繼續受到腐蝕，起到保護作用。
　　換句話說，由于金屬上的腐蝕而產生的保護膜（實質上它就是腐蝕產物），阻止了腐蝕過程的繼續發展。因此，腐蝕不一定是一種有害的現象。保護膜的觀點是英國杰出的物理學家和化學家米哈依耳·法拉第在1836年首先提出來的。潤滑油的抗氧抗腐劑的抗腐原理，就是生成保護膜的原理。
　　4.水分
　　水分本身可導致電化學腐蝕，而且也會導致有機酸對金屬的腐蝕。
　　不同的腐蝕性物質，腐蝕的對象也不同。水分和酸類主要引起黑色金屬的銹蝕;有機酸和氧化生成的酸性物質主要是在溫度較高的條件下，對銅鉛合金、鎘合金產生不均勻的腐蝕;活性較小的硫化物，主要是在溫度較高的條件下，對銅或銅合金產生比較均勻的腐蝕。因此，潤滑零件遭受腐蝕，應進行具體分析，才能找準原因。
　　三、潤滑油腐蝕性的測定方法
　　潤滑油的腐蝕性主要采用下列幾種方法進行測定。
　　1.水溶性酸或堿
　　潤滑油水溶性酸或堿的試驗方法與液體燃料的相同。試驗目的是定性地檢查潤滑油中有無水溶性酸（無機酸及低分子有機酸）或水溶性堿。檢測儀器推薦采用上海羽通儀器儀表廠生產的YT-259水溶性酸和堿測定儀。
　　所有未加添加劑的潤滑油，都不允許含水溶性酸或堿。一般潤滑油如發現含水溶性酸或堿，則應禁止使用。在使用中的潤滑油如發現水溶性酸，則應停止使用。
　　但須注意，對含堿性添加劑（如烷基酚鋇鹽）的潤滑油，在試驗時，添加劑可能水解，因此，對含清凈分散添加劑的潤滑油，允許呈堿性反應。
　　2.潤滑油腐性試驗
　　潤滑油腐蝕試驗是將規定牌號和尺寸的金屬片用玻璃鉤掛好浸人潤滑油中，在100℃或其他規定溫度下，保持一定時間（通常為3h），然后取出金屬片用溶劑（1:4乙醇-笨）沖洗擦干后，觀察金屬片的顏色變化，以判斷潤滑油的腐蝕性。在金屬片上如果沒有銅綠、斑點、小點時，則認為油的腐蝕試驗合格。在用銅或銅合金試驗時，允許金屬片的顏色有輕微變化。若有綠色、深褐色或鋼灰色的斑點或薄膜，則判為不合格。
　　潤滑油腐蝕試驗主要用來預測傳動裝置用潤滑油和工業潤滑油在潤滑金屬機件時有無腐蝕性。因為各種潤滑油的牌號和用途不同，所以在各種潤滑油的規格中，都明確規定做腐蝕試驗時所用的金屬片的牌號，還規定了不同的試驗溫度和時間。故進行潤滑油腐蝕試驗時.應直閱石油產品標準，找出相應的條件，否則就失去試驗的意義。通常的檢測方法是銅片腐蝕測定法，對應的儀器是上海羽通儀器儀表廠生產的YT-5096銅片腐蝕測定儀，參照的標準物：比色板卡，必須是原裝進口的比色板卡，在選擇前一定要高度注意！
　　3.酸值
　　酸值是中和1g潤滑油中的酸所需的氫氧化鉀的毫克數。酸值大小表示潤滑油中酸含量多少（包括能測出的高分子有機酸和水溶性酸），但在新潤滑油中，一般不含水溶性酸，在這種情況下，酸值僅表示潤滑油中高分子有機酸的含量。由于不知道潤滑油中高分子有機酸的相對分子質量，所以僅能根據酸值大小相對地比較酸的多少。具有檢測儀器可以采用羽通公司的YT-264系列和YT-7304系列酸值測定儀。
　　酸值常用來作為限制潤滑油腐蝕性的一項質量指標。一般要求潤滑油的腐蝕性要盡量小，以免縮短機械壽命或影響機械性能。因此，要求新潤滑油酸值不超過一定數值。潤滑油的酸值在使用中會增大，有些長期使用的潤滑油，在使用中也要化驗酸值，如酸值過大，或出現水溶性酸，則需換油。
　　由于潤滑油對金屬的腐蝕主要是酸的腐蝕，因此，酸值大小勢必影響腐蝕的大小。一般來講，酸值小，腐蝕也小，酸值大，腐蝕也大。但對不同種類以及含添加劑的潤滑油來說，情況就不完全相同。同一油品隨著酸值的增大，腐蝕也是增大的。但對不同種類的油品盡管酸值相差無幾，而腐蝕卻相差很大。如前蘇聯產22號航空潤滑油與國產14號柴油機潤滑油酸值相近，而腐蝕度卻比柴油機潤滑油大得多。出現這種情況的原因是:
　�、偎嶂抵荒芊从乘岬臄盗慷�不能反映酸的性質，而腐蝕的大小與酸的性質關系很大。如含有不同的有機酸時，酸值雖然相同，而腐蝕性卻相差很大。由于潤滑油化學組成不同，在使用中氧化生成腐蝕性產物的種類和性質不同，因而，腐蝕性的大小也不相同。
　�、诟�蝕過程是由多種因素決定的，合金的抗腐性有差別，溫度、負荷和水分等均能影響腐蝕的大小。因此，不能僅憑酸值的大小去預計特定使用條件下潤滑油的腐蝕情況。為了反映發動機潤滑油的腐蝕性，可采用發動機潤滑油腐蝕性測定法。
　　4.發動機潤滑油腐性度側定法
　　潤滑油腐蝕性測定原理是利用粘附在金屬表面的潤滑油薄膜，間斷地與空氣接觸發生氧化并引起對金屬的腐蝕。測定時，試油的溫度保持在140℃，將已知重量的標準尺寸的金屬片，以每分鐘浸人試油15次的速度，連續試驗50h，最后測出金屬片減輕的重量，以g/m2（每平方米金屬片表面所損失的克數）表示，稱為腐蝕度。
　　潤滑油的腐蝕度主要用以評定發動機潤滑油中腐蝕性物質及氧化產物對發動機零件引起腐蝕的程度。由于有些發動機采用鉛青銅合金軸承，這種合金的抗磨性能較好，但抗腐蝕能力較差，易受潤滑油中腐蝕性物質及氧化產物的腐蝕。腐蝕度測定法的試驗條件，在一定程度上和發動機潤滑油的使用條件相似。例如，溫度140℃接近使用條件，試油在薄層中進行氧化等。按照此法測定的結果與發動機臺架試驗評定腐蝕性的結果基本一致。因此，此法可作為評定發動機潤滑油使用性能的實驗室評價方法，可概略地項測發動機潤滑油的腐蝕性。
　　但應指出，此法是用金屬片在沒有負荷情況下進行的。在試驗過程中，金屬表面也有可能生成一層保護膜，而不再和腐蝕性物質起反應。在實際使用過程中，由于負荷大，溫度變化也較劇烈，保護膜并不像在試驗條件下那樣牢固地附在金屬表面上，而常受到破壞，以致露出新的表面并重新受腐蝕性物質的作用。在這種情況下，并不排除低腐蝕度的潤滑油引起發動機摩擦零件嚴重腐蝕的可能性。
　　石油產品規格中，對航空潤滑油、柴油機油、坦克柴油機油、多級內燃機油等使用條件苛刻的潤滑油，都要求做腐蝕度測定，規定試驗后金屬片減輕的重量不超過一定的數值。
　　在煉油廠的潤滑油精制車間，利用腐蝕度作為控制精制深度的參考數據。在產品調合車間，利用此法的測定結果對油品防腐蝕添加劑進行控制，以達到規格所要求的腐蝕度指標。但此法試驗時間太長（50h），只能作為產品出廠控制指標，不能及時起到指導生產的作用。
　　還須注意，測定某些含有抗腐蝕及清凈分散添加劑的潤滑油時，往往由于金屬片與添加劑的某些元素相互作用，生成保護膜.使試驗后金屬片重量增加，從而得出負值。
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