何 婷，方 伟
（湖南三一工业职业技术学院，湖南长沙 410100）
润滑脂，通常用于机械摩擦部位，起降低机械摩擦、防止机械磨损的作用。润滑脂的工作原理是稠化剂将油保持在需要润滑的位置，当有负载时，稠化剂将油释放出来起润滑作用。在静止状态时，它能保持自己的形状黏附在金属上不滑落，而在机械中受到运动部件的剪切作用时，它能流动并进行润滑，降低运动表面间摩擦和磨损；
剪切作用停止后，它又能恢复一定的稠度。进而广泛应用于机械部件的润滑[1-2]。
某型机械输送缸位于水箱和料斗之间，内壁采用镀铬工艺，光滑耐磨。输送缸有两根，在工作时，它们内部的活塞呈相反方向在输送缸内动作。S摆阀配合活塞动作，将混凝土从料斗中吸入输送缸，再通过S摆阀送到输送管，进而送至施工作业面。活塞与输送缸之间的润滑方式都采用自动润滑，每工作一次，润滑系统自动加注润滑脂。所用润滑脂为锂基润滑脂，为透明粉色膏状，而该设备在开展整机试验过程中，运行48h内便出现大量发黑润滑脂，为找到发黑发生的原因，故设计本试验。
1.1 试验设计
1.1.1 润滑脂使用环境分析
通过试验现场走访，对润滑脂的使用环境进行分析获得如下信息：（1）润滑脂在役仅48h，不涉及到期需更换问题；
（2）用于砼活塞与输送缸之间的润滑；
（3）工作时内部最高温度可达80℃。
通过使用环境分析，抽提出可能导致润滑脂发黑的影响因素：（1）润滑脂内是否进入机械杂质；
（2）润滑脂是否发生高温氧化变质；
（3）是否发生零件磨损。
1.1.2 试验项目设计
针对抽提出的可能导致变色的影响因素进行试验项目设计[3-4]：（1）全新润滑脂、发黑润滑脂机械杂质对比测试；
（2）新润滑脂、发黑润滑脂红外光谱对比分析；
（3）新润滑脂、发黑润滑脂酸值对比分析；
（4）全新润滑脂、发黑润滑脂内金属元素对比分析。
1.2 试验设备
傅立叶变换红外光谱仪：Spectrum2型研究级，美国PE公司；
全谱直读等离子体发射光谱仪：SPECTROBLUE垂直观测型，德国斯派克公司；
微孔玻璃坩埚、回流冷凝管等。
2.1 机械杂质试验
取全新润滑脂与发黑润滑脂按《GB/T 513-1977（2004）润滑脂机械杂质测定法（酸分解法）》开展机械杂质测试，测试结果见表1。全新润滑脂无机械杂质，发黑润滑脂机械杂质含量为0.138%。
表1 全新润滑脂与发黑润滑脂机械杂质试验结果Table 1 Test results of mechanical impurities of new grease and blackened grease
机械杂质是以悬浮或沉淀状态存在于润滑脂中，不溶于汽油或苯及规定溶剂的可以过滤出来的物质。机械杂质的来源是油品在贮运、使用过程中从外界掉入的灰尘、铁屑、泥沙等物质，这些物质会增大设备的腐蚀，破坏油膜增加磨损和积炭等。因此，轻质油品绝对不允许有机械杂质存在。重质油品一般限制在0.005%~0.1%之间[5-6]。
本次测试采用酸分解法，测定润滑脂中不溶于盐酸、石油醚(汽油或苯)、乙醇-苯混合液及蒸馏水的机械杂质的含量。所测主要对象是尘土、砂粒等硅化物类磨损性杂质。水箱中发黑润滑脂内含0.138%机械杂质，结合使用环境主要为尘土及泵送对象混凝土中砂粒等硅化物，虽然含量超过了0.1%，但根据使用工况难以避免。同时这些机械杂质并不会直接导致润滑脂发黑或变质，只是会影响润滑效果及使用寿命。
2.2 傅里叶变换红外光谱分析
红外光谱可以对油液中有机物的基团结构进行分析。且润滑脂绝大部分成分及污染物都有明确的红外特征，通过比较新、旧润滑脂红外吸收峰的位置与峰高，可定性及定量监测基础油与添加剂组分是否发生了变化[7]。
取全新润滑脂与发黑润滑脂按《ASTM E1252-1998（2013）e1 获取定性分析用红外线光谱的通用技术的标准实施规程》开展傅里叶红外光谱分析，扫描次数3，扫描速度0.2，分辨率2，检测器LiTa03，分光器KBr，光源MIR。结果如图1所示。
油品在使用过程中,由于氧化作用,所产生的氧化物主要表现为含有羰基(C=O)的醛、酮、酸、脂类化合物。故红外分析中通过监控羰基来测量油液的氧化程度。羰基在红外光谱上主要出现在1720cm-1处特征峰，由于羰基有很强的吸收，在谱图中都是最强峰或与最强峰相当[8-9]。图1中并未出现该波数附近的特征峰，故发黑润滑脂并未发生氧化变质。
图1 全新润滑脂(实线)与发黑润滑脂(虚线)的红外光谱对比图Fig. 1 Infrared spectrum comparison of new grease and blackened grease
2.3 酸值测试
酸值是评定润滑脂质量的主要理化指标，酸值的变化在一定程度上反应润滑脂的氧化程度和腐蚀性，对判定润滑脂能否使用有重要意义[10-11]。新油的酸值较低，在使用过程中，由于氧化而生成酸性物质，并不断积累，从而酸值会逐渐增加。酸值测定的方法主要有两种，分别为指示剂法和电位滴定法[12-13]。本文按照《SH/T 0329-1992（2004）润滑脂游离碱和游离有机酸测定法》开展试验，分别取全新润滑脂和发黑润滑脂适量，测试两种的酸值，试验结果见表2。
表2 全新润滑脂与发黑润滑脂酸值试验结果Table 2 Acid value test results of new grease and blackened grease
2.4 金属多元素测试
主要的润滑油发射光谱分析方法有等离子体原子发射光谱法(ICPAES) 和转盘电极原子发射光谱法 (RDEAES)两种[14]。通过发射光谱分析技术能够得到Fe、Al、Ca、Ba、Zn、Mg、P、Cu、Na、K、Mg等 20多种元素浓度数据。这些元素的主要来源有磨损金属、添加剂和污染三个方面[15]。
取全新润滑脂与发黑润滑脂开展金属多元素分析（ICP法），试验方法依据《IP 501用灰化法溶解法和感应耦合等离子发射光谱法测定残渣燃油中铝硅钒镍铁钠钙锌磷》，试验结果见表3。
表3 新旧润滑脂金属多元素测试结果(单位：mg/kg)Table 3 Multi metal element test results
从元素检测结果来看，使用后铁含量大幅增加，判断使用过程中发生了金属表面的磨损。锌含量和磷含量大幅减少，润滑脂中添加剂发生损耗。润滑脂中铁元素的增加会导致润滑脂颜色变黑。由于该脂在役时间仅为48h，无法确定铁元素增加是由于最初跑合导致的，还是后期的磨损导致的。如果为初期跑合原因，后期不再增加，脂的颜色变深，属于正常情况，不影响使用。如果继续定期检测铁元素，发现它是增加的，说明是机械磨损导致。如果是后者，可能是润滑脂的极压抗磨性能不足或添加剂损耗所致，则需要选择性能更优的润滑脂。
（1）经金属多元素分析试验，某型机械输送缸润滑脂发黑主要原因为铁元素增加，判断使用过程中发生了金属表面的磨损。由于润滑脂在役时间仅48h，建议继续定期检测铁元素，以明确是初期跑合原因还是后期磨损导致。若为初期跑合原因，后期不再增加，则不影响使用；
若为后期磨损，则可能是润滑脂极压抗磨性能不足或添加剂损耗所致，则需要选择性能更优的润滑脂。
（2）红外光谱测试结果显示，谱图未出现羰基特征峰，说明发黑润滑脂并未发生氧化变质。
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