多孔性材料的含油率和開(kāi)孔率之探討

含油率在含油軸承和其它自行潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)性部品所肩負(fù)的重任：

含油率是含油軸承和其它自行潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)性零件所應(yīng)求取的規(guī)范。合適的潤(rùn)滑條件必須將內(nèi)部氣孔隙充滿潤(rùn)滑油且滿足氣孔隙的油滲透。如此才可讓產(chǎn)品因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而所產(chǎn)生的熱，藉由潤(rùn)滑油給予達(dá)到散熱效果增長(zhǎng)使用的期限。因此我們得知含油量的多寡在含油軸承和其它自行潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)性零件中是肩負(fù)著如此的重任。

1、首先認(rèn)識(shí)所使用的潤(rùn)滑油：

?    潤(rùn)滑油由于其基礎(chǔ)油、添加劑和增稠劑等組成分的不同，性能也有極大的不同。潤(rùn)滑油的性能評(píng)定包括理化性能分析、使用性能分析、和組成分分析三方面。

A、潤(rùn)滑油的理化性能分析：

?    潤(rùn)滑油的物理化學(xué)性能是其最基本的性能。透過(guò)物理和化學(xué)分析可以確定潤(rùn)滑油的大體組成，這對(duì)實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)和對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控都是十分重要的。

?    潤(rùn)滑油的理化性能密度和比重密度是指在規(guī)定溫度下單位體積所含物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)，以g/cm3表示。20℃時(shí)的密度被規(guī)定為石油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)值，用d表示。比重是沒(méi)有單位的。

?    石油產(chǎn)品的密度是隨其組成分中的含碳、氧、硫量的增多而增加的，因而含芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)多的密度最大，而含環(huán)烷烴多的居中，含烷烴多的最小。根據(jù)石油產(chǎn)品的密度（或比重）可以判斷油品的類(lèi)型和成分。通常石油產(chǎn)品的密度由密度計(jì)和比重瓶法測(cè)定。

?    美國(guó)和德國(guó)分別使用ASTM和DIN51757標(biāo)準(zhǔn)方法。

B、潤(rùn)滑油的粘度：

物質(zhì)流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的大小叫粘度，粘度值隨溫度的升高而降低。有許多潤(rùn)滑油是根據(jù)粘度來(lái)區(qū)別產(chǎn)品的。

粘度有三種表示方法：

a：動(dòng)力粘度（Dynamic Viscosity又稱絕對(duì)粘度Absolute Viscosity）表示液體在一定的剪切應(yīng)力下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的大小，其值為加在流動(dòng)液體的剪切應(yīng)力和剪切速率之比，以Pa.s表示。動(dòng)粘度(Kinemtic Viscosity)表示液體在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的大小，其值為相同溫度下液體的動(dòng)力粘度與其密度之比，單位為mm2/s，通用cSt表示。

b：恩氏粘度：在規(guī)定條件下，一定體積的試油在某溫度時(shí)由恩格勒粘度計(jì)的小孔流出200Ml所需的時(shí)間與該粘度計(jì)水值之比，以。Et表示。

c：粘度指數(shù)：潤(rùn)滑油的粘度隨著溫度而變化，溫度升高，粘度減小，溫度降低，粘度增大。這種粘度隨溫度變化的性質(zhì)，叫作粘溫性能。粘度指數(shù)可以表示油品的粘溫性能。粘度指數(shù)高，表示油品的粘度隨著溫度變化小，反之亦然。石油產(chǎn)品的粘度指數(shù)可以由計(jì)算得到。

C、潤(rùn)滑油的殘?zhí)苛浚?/span>

?    在規(guī)定條件下，油品在蒸發(fā)和裂解期間所形成的殘留物叫殘?zhí)?，以百分?jǐn)?shù)表示。配合其它條件，可以判定潤(rùn)滑油的精制程度。一般深度精制的油品殘?zhí)苛啃?。?guó)際上測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)的ASTM D187和德國(guó)的DIN 51551。

D、潤(rùn)滑油的灰份：

?    在規(guī)定的條件下，油品碳化后的殘留物再經(jīng)鍛燒后所剩下的叫作灰份，以百分?jǐn)?shù)表示?；曳葜饕怯推分兴沫h(huán)烷酸鹽類(lèi)。一般油品中的灰分含量都很小。在潤(rùn)滑油中加入高灰分添加劑后，油品的灰分含量會(huì)增大。國(guó)際上測(cè)灰分的標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)的ASTM D874和德國(guó)的DIN 51575等。

?    潤(rùn)滑油需在38度時(shí)保持在20到65cSt(動(dòng)粘度和密度之比)。典型的潤(rùn)滑油密度為0.880g/cm3和人造潤(rùn)滑油它的范圍為0.910到1.000g/cm3。

2、樣品的含浸方法：

?    真空含浸法：為了量測(cè)油浸樣品在空氣中的重量或在水中的重量之目的。將樣品處理使用真空含浸最為理想。

?    油浸泡法：樣品含浸使用在38度時(shí)粘度20到65cSt的油，保持在82±5度達(dá)4小時(shí)，然后含著油給予冷卻到室溫。

3、樣品含浸之后要如何萃?。?/span>

?    Soxhlet Extractor：以甲苯或石油醚當(dāng)分解溶劑，使用合適的沙格利特萃取器Soxhlet Extractor來(lái)排出含油樣品中的油而得到未含油樣品。

?    烘箱干燥法：油的排除中最快速的方法是將樣品放進(jìn)具有保護(hù)氣體的烘箱中設(shè)定在430度到650度加以烘干處理。

?    超音波振蕩法：將油浸樣品置于超音波振蕩器內(nèi)槽給予振蕩，直到樣品含浸的油排除為止。

粉末冶金產(chǎn)品的密度、油含量、燒結(jié)結(jié)構(gòu)性零件和油浸軸承之氣孔隙測(cè)試方法

處理順序1：

?    由0.0001g或0.001g(依產(chǎn)品重量選擇)分析天平去獲得  

?    油含量＝充滿油樣品重量－未含油樣品重量。

?    以甲苯或石油醚當(dāng)分解溶劑，使用合適的沙格利特萃取器Soxhlet Extractor來(lái)排出含油樣品中的油而得到未含油樣品。經(jīng)過(guò)大約1小時(shí)萃取之后，將樣品放進(jìn)在120度的烘箱內(nèi)維持1小時(shí)去排出殘余的分解溶劑，然后加以冷卻。連續(xù)反復(fù)萃取和烘干和冷卻，直到部份殘余重量固定在空氣中干燥的樣品重量的0.05%。

處理順序2：

?    針對(duì)大形物或?yàn)榱艘焖偬幚?、而在不是非常在意要相?dāng)精確值和憂慮冶金機(jī)械特性的情況下。則油的排除可將樣品放進(jìn)具有保護(hù)氣體的烘箱中設(shè)

定在430度到650度加熱處理。此方法可以在買(mǎi)賣(mài)雙方同意下進(jìn)行使用。

對(duì)于真正燃燒溫度的選擇可以被評(píng)論的，在此燒結(jié)90/10 CU/SN材料例子中，由制造者決定燒結(jié)溫度和時(shí)間。對(duì)青銅粉而言一般的燒結(jié)溫度范圍為815度到870度，其根據(jù)和被要求的收縮程度、強(qiáng)度和氣孔性都有關(guān)系。此方法以也應(yīng)用于燒結(jié)鋁合金材料假如此溫度不超過(guò)540度之條件下。

處理順序3：

?    為了量測(cè)油浸樣品在空氣中的重量或在水中的重量之目的，以下的二個(gè)方法中任何一個(gè)被使用處理油含浸樣品。真空方法是最好的。

?    在一個(gè)室溫下使用一種適合的抽出方法，降低壓力超過(guò)含浸樣品切勿超過(guò)7Kpa達(dá)30分鐘，然后允許壓力增加到大氣壓力，而樣品繼續(xù)沉浸在38度時(shí)20到65cSt的油中且在室溫和大氣壓力下達(dá)10分鐘。

?    樣品含浸使用在38度時(shí)粘度20到65cSt的油，保持在82±5度達(dá)4小時(shí)，然后含著油給予冷卻到室溫。

結(jié)構(gòu)性零件的密度：

密度=(未含油樣品在空氣中之重量×水密度)/(含滿油樣品在空氣中之重量－含滿油樣品在水中之重量)。

含油軸承的濕密度：

密度=(含滿油樣品在空氣中之重量×水密度)/(含滿油樣品在空氣中之重量－含滿油樣品在水中之重量)。

內(nèi)部氣孔隙：

Σ%：(((含滿油樣品在空氣中之重量－未含油樣品在空氣中之重量) ×水密度)/(含滿油樣品在空氣中之重量－含滿油樣品在水中之重量)×油密度)×100%。

含油率 ：

P%：(((含油樣品在空氣中之重量－未含油樣品在空氣中之重量) ×水密度/(含滿油樣品在空氣中之重量－含滿油樣品在水中之重量)×油密度)×100%。

干密度和濕密度之間的重復(fù)性差異：

?    對(duì)于鐵、銅為主的燒結(jié)部品，其干密度和濕密度之間的重復(fù)性差異r是0.05g/cm3，是處于2.0%多孔性。

?    相同的結(jié)果在相同的實(shí)驗(yàn)室將不被懷疑而是在95%信心之下。                    

?    對(duì)于鐵、銅為主的燒結(jié)部品，其干密度和濕密度之間的再現(xiàn)性差異R是0.06g/cm3，是處于4.0%多孔性。

?    相同的結(jié)果在相同的實(shí)驗(yàn)室將不被懷疑而是在95%信心之下。

XF-300P粉末冶金密度計(jì)可以測(cè)試多孔性材料含油率和孔隙率