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  當(dāng)今，液壓技術(shù)不斷發(fā)展，小型、微型工程機(jī)械相繼推出并呈上升趨勢(shì)，其油箱逐步縮小，工作壓力不斷提升，循環(huán)速率更快，油品溫度不斷升高，長(zhǎng)壽命的液壓油受到用戶青睞;保持液壓系統(tǒng)的清潔，可以延長(zhǎng)換油間隔時(shí)間，減少對(duì)周邊作業(yè)環(huán)境的污染，減少液壓元件故障與磨損。已經(jīng)有大量數(shù)據(jù)表明，液壓體系的損壞與污染程度存在非常高的關(guān)聯(lián)性，于此同時(shí)，OEM制造商設(shè)計(jì)液壓體系的過(guò)濾器精度更高，油品的過(guò)濾性性能要求越來(lái)越苛刻。

  由于液壓油調(diào)合過(guò)程及出廠前都有過(guò)濾循環(huán)，因而通過(guò)干法過(guò)濾性都相對(duì)容易。在實(shí)際使用過(guò)程中，液壓油不可避免會(huì)受到水的污染，導(dǎo)致添加劑發(fā)生水解等反應(yīng)，破壞體系，產(chǎn)生沉積物，堵塞過(guò)濾器，因而對(duì)液壓油的濕式過(guò)濾性要求越來(lái)越高。濕式過(guò)濾性是衡量液壓油使用性能的重要參數(shù)，這些年無(wú)論國(guó)內(nèi)外液壓油標(biāo)準(zhǔn)，還是OEM自主規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)中在修訂的標(biāo)準(zhǔn)中均提升過(guò)濾性的要求。各大添加劑公司及油品公司，也關(guān)注更油品的過(guò)濾性能。

  由于系統(tǒng)呼吸、密封不嚴(yán)等原因?qū)е乱簤河椭泻谟鸵褐谐蕛煞N形態(tài)：溶解水存在于大多數(shù)用油系統(tǒng)及用油設(shè)備中，而游離水存在于許多油液中。液壓油要求其有較好的過(guò)濾性，一方面是有空氣中顆粒塵埃進(jìn)入、系統(tǒng)磨損粉塵脫落、油液長(zhǎng)期在高溫、含水下工作可能導(dǎo)致油液裂解變質(zhì)析出膠狀物質(zhì)，不堵塞過(guò)濾器，使液壓系統(tǒng)高效率運(yùn)行;另一方面，要求添加劑在水出現(xiàn)好，添加劑不失效，保證液壓油性能優(yōu)良，不影響潤(rùn)滑油油膜，提供抗氧、抗磨、防銹、抗泡等性能保護(hù)。工業(yè)設(shè)備液壓系統(tǒng)，由于其工況相對(duì)緩和，油箱較大，即使少量水的進(jìn)入，在破乳劑作用下在油箱底部沉降，對(duì)實(shí)用性能影響較小，而移動(dòng)設(shè)備中，較好的過(guò)濾性對(duì)體系的運(yùn)行使用至關(guān)重要，也成為工程機(jī)械液壓油中，尤其使含鋅液壓油，較難平衡的性能。

  ASTM D7752-2011在液壓油能否混用的換油標(biāo)準(zhǔn)中也要求通過(guò)ISO13357-1的試驗(yàn)，如油品按照一定混油比例通過(guò)了過(guò)濾性試驗(yàn)，證明不同廠家或不同類型兩油品具有較好的相容性，不會(huì)堵塞過(guò)濾器或倆油品不會(huì)產(chǎn)生沉淀，損壞設(shè)備。該標(biāo)準(zhǔn)為液壓油混油規(guī)范中，最為苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，足以說(shuō)明過(guò)濾性的重要程度。

  液壓油過(guò)濾性的文獻(xiàn)相對(duì)較少，本文從國(guó)家、國(guó)際及OEM最新標(biāo)準(zhǔn)的要求中，分析目前過(guò)濾性的要求發(fā)展趨勢(shì)，比較主要幾個(gè)過(guò)濾性方法的特點(diǎn)及區(qū)別。然后以含鋅液壓油開(kāi)發(fā)為例，分析過(guò)濾性的原因，進(jìn)而為其他配方開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)借鑒。

  1、主流液壓油標(biāo)準(zhǔn)

  烴類液壓油標(biāo)準(zhǔn)主要包括兩類，一類是標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一類是OEM標(biāo)準(zhǔn)。前者主要包括ISO 11158、DIN 51524、GB 11118.1、JC?MAS HK等;后者主要包括Denison、Bosch Rexroth、Ea?ton Vickers等。相對(duì)而言，OEM高于標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。如表1所示，各標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)過(guò)濾性提出要求，國(guó)標(biāo)GB 11118.1采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0210-92，日本工程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)采用 JCMAS P043，其余各標(biāo)準(zhǔn)均要求通過(guò)ISO 13357方法。Denison在2012進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)修訂，在保留DenisonTP-2100過(guò)濾性要求外，增加了ISO 13357方法要求;Rexroth RD 90235在2015年進(jìn)行修訂，過(guò)濾法方法也采用了ISO 13357要求;ASTM D 6158在2016年也進(jìn)行了修訂，過(guò)濾性方法采用ISO 13357方法。

表1 國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及OEM規(guī)格對(duì)過(guò)濾性的要求。

  表2為四種過(guò)濾性方法的比較，整體而言，ISO13357方法更為苛刻。ISO 13357要求進(jìn)行高溫儲(chǔ)存，濾膜孔徑更小，加水量低于其他三種方法。因行標(biāo)SH/T 0210-92參考DenisonTP-2100編寫，因而兩種方法幾乎一致，但Denison在2011年對(duì)DenisonTP-2100進(jìn)行了升級(jí)，減少了樣品體積和真空壓力。

表2 過(guò)濾性方法的比較

  1.1、ISO 13357

  ISO 13357 含有兩個(gè)部分，其中ISO13357-1是水存在條件下的過(guò)濾油的程序，第2 部分ISO 13357-2 則是干油程序。在ISO 13357中過(guò)濾性以百分?jǐn)?shù)的形式來(lái)表示，是兩個(gè)過(guò)濾速率的比值。階段Ⅰ過(guò)濾性FI是試樣的體積(240mL)與在過(guò)濾240mL試樣理論所需時(shí)間內(nèi)實(shí)際過(guò)濾的試樣體積的比值，階段Ⅱ過(guò)濾性FII是試樣在過(guò)濾起始時(shí)的流速與過(guò)濾出200～300mL試樣時(shí)的流速的比值。一般說(shuō)來(lái)，階段Ⅱ過(guò)濾性測(cè)試是更加苛刻的測(cè)試，對(duì)于試樣中的凝膠和細(xì)小沙礫更加敏感。如果試樣具有較好的階段Ⅰ過(guò)濾性，而階段Ⅱ過(guò)濾性比較差，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生影響;然后如果試樣的階段Ⅱ過(guò)濾性非常好，則可以肯定在最極端的工況條件下，油品在實(shí)際使用中也不可能產(chǎn)生過(guò)濾性問(wèn)題。ISO的過(guò)濾性更能衡量油品的過(guò)濾速率的均勻性。

  ISO13357-1只是多了與水混合的步驟，其他步驟與ISO13357-2完全相同。開(kāi)展ISO13357-1試驗(yàn)時(shí)的具體操作步驟為：330&viewmn;5mL試樣與0.66&viewmn;0.02mL水混合均勻，然后置于70&viewmn;2℃烘箱中靜置2h&viewmn;5min，然后控制攪拌器轉(zhuǎn)速為1500&viewmn;50r/min，攪拌混合5min&viewmn;2s。此時(shí)再將試樣瓶轉(zhuǎn)移至 70&viewmn;2℃烘箱中處理70&viewmn;1h。經(jīng)過(guò)24h的暗室室溫儲(chǔ)存之后，立即開(kāi)始過(guò)濾性試驗(yàn)。當(dāng)?shù)谝坏卧嚇舆M(jìn)入量筒時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)谝坏卧嚇舆M(jìn)入量筒時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，依次記錄量筒內(nèi)試樣達(dá)到10mL，50mL，200mL和300mL時(shí)的時(shí)間，通過(guò)公式計(jì)算即可得過(guò)濾性結(jié)果。

  1.2、丹尼森的DenisonTP-2100過(guò)濾性試驗(yàn)(見(jiàn)表3)

  相對(duì)于ISO13357實(shí)驗(yàn)方法，DenisonTP-2100操作相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有高溫儲(chǔ)存的程序，濾膜尺寸也更大。液壓油能通過(guò)該過(guò)濾性，可以表明液壓油不會(huì)因自身原因堵塞過(guò)濾器。DenisonTP-2100(2011版)具體操作步驟如下：取在18℃~24℃恒溫后的試樣100mL注入漏斗中，同時(shí)開(kāi)動(dòng)真空泵，調(diào)整并保持真空度為660mmHg，記錄濾出75mL試樣所需的時(shí)間(s)。

  另取100mL試樣，用加進(jìn)2%蒸餾水，蓋好瓶塞，振蕩器振動(dòng)5min&viewmn;0.5min，再倒進(jìn)干凈的吸濾瓶中，在18℃~24℃，真空度下脫氣，至起泡消除為止。試樣100mL注入漏斗中，同時(shí)開(kāi)動(dòng)真空泵，調(diào)整并保持真空度為660mmHg，記錄濾出75mL試樣所需的時(shí)間(s)。

  Denison標(biāo)準(zhǔn)2011版的真空度提升到660mmHg，油樣量為100mL，記錄過(guò)濾75mL所用時(shí)間，不明確限定起始時(shí)間。相對(duì)而言，比SH/T0210-92更為苛刻，油樣量更少，機(jī)械振動(dòng)更加均勻。

表3  Denison標(biāo)準(zhǔn)修訂的過(guò)濾性方法

  2、含鋅液壓油ISO過(guò)濾性原因

  含鋅液壓油配方開(kāi)發(fā)過(guò)程中，ISO13357-1過(guò)濾性一直是較難通過(guò)的性能，主要原因?yàn)椴榭加兴臈l件下，液壓油的配方穩(wěn)定性。由于復(fù)合劑含有鎂鹽、鋅鹽、鈣鹽等多種易水解的添加劑，而最佳配方體系為穩(wěn)定的平衡性，兼顧水解安定性，熱穩(wěn)定性，防銹等性能，所以含鋅液壓油相對(duì)于無(wú)灰、無(wú)鋅液壓油的開(kāi)發(fā)更為困難。

  通過(guò)對(duì)某OEM含鋅液壓油(新油)進(jìn)行ISO13357-1濕式過(guò)濾性測(cè)試，F(xiàn)1為67，F(xiàn)2未通過(guò)。濾膜用石油醚清洗，去除掉液壓油后，烘干，然后進(jìn)行SEM掃描電鏡分析，其表面有大量沉積物聚集。通過(guò)能譜測(cè)試(見(jiàn)圖1)，沉積物主要含有C、O、Ca、Zn、P、S等元素，有可能為CaCO 3 ，ZDDP等化合物，在水存在的條件下析出，堵塞濾膜。對(duì)于含鋅液壓油開(kāi)發(fā)過(guò)程，可以借鑒本文的研究方法，進(jìn)而調(diào)整配方，優(yōu)化產(chǎn)品性能。

圖1 過(guò)濾性濾膜的SEM圖及能譜圖

  本文從液壓油國(guó)家、國(guó)際和OEM標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)液壓油過(guò)濾性的要求方面進(jìn)行對(duì)比，ISO13357過(guò)濾性越來(lái)越受到重視，已陸續(xù)在修訂的標(biāo)準(zhǔn)中得以體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)ISO 13357、JCMASP043、DenisonTP-2100(2011)、SH/T0210-92方法進(jìn)行對(duì)比，相對(duì)而言，ISO 13357過(guò)濾性方法更為苛刻，儲(chǔ)存溫度更高，濾膜尺寸更小。最后詳細(xì)介紹了ISO 13357和DenisonTP-2100(2011)方法，ISO的過(guò)濾性更能衡量油品的過(guò)濾速率的均勻性。

  某OEM含鋅液壓油為通過(guò)ISO過(guò)濾性，通過(guò)進(jìn)行SEM掃描電鏡分析，過(guò)濾膜表面有大量沉積物聚集。通過(guò)能譜測(cè)試，沉積物主要含C、O、Ca、Zn、P、S等元素，有可能為CaCO3，ZDDP等化合物，在水存在的條件下析出，堵塞濾膜。