книги из ГПНТБ / Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник

Г л а в а V. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Отбор проб смазочных материалов производят по ГОСТ 2517—69. Пробы берутся в чистую посуду с плотно закрывающимися пробками или крышками.

Тара, из которой берется смазочный материал, тщательно прове­ ряется (сохранность, маркировка). Поверхность тары в непосредст­ венной близости от места отбора протирается тряпкой. На посуду, в которую берется проба, наклеивается этикетка с указанием: даты отбора, сорта смазочного материала, завода-изготовителя, нефтебазы, через которую был поставлен материал, номера партии и цистерны.

Среднюю пробу пластичных смазок составляют из равных частей проб, отобранных от 1% (иногда 2%) бочек, барабанов, бидонов, ба­ нок, но не менее чем из двух. Основные методы определения качества смазочных материалов приведены в табл. 9.

Значение показателей качества для характеристики эксплуатацион­ ных свойств масел и смазок было описано выше.

70

71

Продолжение

Кроме перечисленных методов испытаний масел и смазок, в прак­ тике применения смазочных материалов необходимо знать метод опре­ деления содержания кремния, железа и меди в отработанных смазках, а также метод определения концепт рации дибутнлфталата в смазке ЖТ-72, включенный как обязательный в технические условия па эту смазку.

72

Метод определения кремния, железа и меди в отработанных плас тичных смазках

I . Аппаратура, реактивы и материалы. При проведении определения крем­

ния, железа и меди применяются аппаратура, реактивы и материалы, приведен­ ные в ГОСТ 1036—50.

Кроме того, необходимы следующие аппаратура, реактивы и материалы: тигли фарфоровые № 3 и 4; воронки химические стеклянные диаметром 50—70 мм по ГОСТ 1770—64;

электрический муфель или тигельная печь, нагревающаяся до температуры 550—600° С;

эксикатор по ГОСТ 6371— 52; промывалка с резиновой грушей; щипцы для тиглей длиной 25-—30 см;

колбы конические вместимостью 250 мл по ГОСТ 3184—46; стеклянные палочки с резиновыми наконечниками; бюретки вместимостью 25 мл по ГОСТ 1770—51;

фильтры обеззоленные «белая лента» диаметром 90 и ПО мм; ступка из агата или яшмы; электроплитка с закрытой спиралью; ,

стаканчик для взвешивания высокий по ГОСТ 7148—54; термостат с терморегулятором;

соляная кислота по ГОСТ 3118—67 марки х ч или ч д а и разбавленная 1 : 1;

I I . Проведение испытания. А) Из испытуемой консистентной смазки предва­

рительно выделяют механические примеси по методу Техрацнефти ГОСТ 1036— 50. Если нужно определить механические примеси в нескольких образцах смаз­ ки и оценить содержание в них железа, меди и кремния, экстрагирование спирто­ бензольной смесыо производят одновременно в нескольких пробах в одном экстракторе. Навеску испытуемых смазок в количестве 2 г берут не в специальныйпатрон, как по ГОСТ 1036—50, а в беззольный фильтр («белая лента») диаметром 110 мм.

Для этого из фильтра, как при обычном фильтровании, делают конус (рис. 24, а), в вершину которого помещают навеску смазки. Затем фильтр сплю­ щивают. Передние три стенки фильтра загибают вниз по линии сгиба (рис. 24,6). После этого фильтр складывают (рис. 24, в). Затем верхнюю часть фильтра (остав­ шуюся четвертую стенку) загибают вниз. Полученный конверт (рис. 24, г) пе­ ревязывают белой ниткой, чтобы он не раскрывался "при экстрагировании, далее ведут экстрагирование, как указано в ГОСТ 1036—50.

По окончании экстрагирования нитка, перевязывающая фильтр, удаляется,

апромытый горячен водой высушенный и доведенный до постоянного веса фильтр

смеханическими примесями переносят в фарфоровый тигель и озоляют.

В полученной от сжигания золе определяют содержание кремния, железа и меди.

73

Рис. 24. Порядок подготовки фильтра для определения механических примесей в смазках

Б) Для определения содержания к р е м н и я полученную от сжигания зо­ лу в тигле растворяют в 5 мл концентрированной соляной кислоты, раствор осто­

лированной воды, дают содержимому постоять 10— 15 мин и отфильтровывают выпавший осадок S i0 2 через беззольный фильтр. Осадок промывают горячей во­ дой до удаления хлора (проба с AgN 03). Фильтр с окисью кремния помещают во взвешенный тигель и подсушивают. Затем его осторожно сжигают и прока­ ливают в муфельной печи до постоянного веса. Взвешивание тигля производят

В) Прежде чем приступить к определению содержания ж е л е з а объемным (хроматным) методом г, приготовляют индикаторы, которыми являются силикомолибденовая и фенилантраниловая кислоты.

Приготовление силикомолибденовой кислоты. 0,17 г кремнекислого натрия растворяют в 5 мл воды. Если не происходит полного растворения, необходимо прибавить несколько капель 5-процентного водного раствора едкого натра. Про­

вается в желтый цвет.

Силикомолибденовую кислоту лучше готовить небольшими порциями (на 3— 4 дня), так как свежеприготовленный индикатор обеспечивает значительно бо­

При определении содержания железа фильтрат после осаждения кремния подкисляют крепкой азотной кислотой (от 2 до 6 капель) и нагревают на плитке до кипения. Затем прибавляют1 водный аммиак (NH4OH) — сначала небольшое

1 Кроме приведенного объемного метода, определение содержания железа можно производить также обычным методом весового анализа (осаждением аммиаком в виде гидрата окиси железа и сжиганием последнего).

74

30 мин), так чтобы температура раствора была примерно 50—60° С. Полученный осадок отфильтровывают через бумажный фильтр и отмывают горячей дистилли­ рованной водой до удаления ионов хлора (проверка AgN03). Отмытый от ионов хлора осадок гидрата окиси железа растворяют в 20 мл горячей разбавленной соляной кислоты (1 : I).

Фильтр несколько раз промывают горячей водой, слегка подкисленной соля­ ной кислотой. Затем раствор нагревают до кипения, восстанавливают железо 10-процентным раствором хлористого олова, прибавляя последний по каплям до исчезновения желтой окраски раствора, а затем дополнительно 2—3 капли. Добавляют щепотку двууглекислой соды (для вытеснения воздуха) — во избе­ жание окисления двухвалентного железа. Прибавляют одну каплю раствора силккомолибденовой кислоты и горячий раствор титруют 0,1N раствором бихромата калия до перехода синего цвета в слабо-зеленый. Раствор охлаждают под краном, добавляют четыре капли раствора фенилантраниловой кислоты и титруют рас­ твором бихромата калия.

После появления в месте падения капель раствора бихромата трудноисчезающего красного окрашивания добавляют еще четыре капли индикатора—фенилан- траннловуга кислоту и продолжают титрование. Но в дальнейшем ведут его мед­ ленно. Появление исчезающего красного окрашивания указывает на конец титро­ вания. Количество раствора бихромата калия, израсходованное на первую часть

оставшемуся после отделения железа, добавляют небольшое количество мурек-

следует профильтровать. Титр раствора трилона устанавливается по раствору соли магния.

Раствор соли магния для установления титра раствора трилона Б готовят из хлористого или сернокислого магния. Берут навеску одной из указанных со­ лей магния в количестве, необходимом для получения раствора с концентрацией

75

5 мгэкв/л (0.005N), т. е. приблизительно 0,615 г MgS04 • 7Н20 или 0,5 г MgCI2 ■6Н20 на 1 л.

Чтобы избежать гидролиза, раствор подкисляют, прибавляя на 1 л раствора хлористого магния 10 капель крепкой НС1, а сернокислого магния — 6 капель крепкой H ,S04. К 100 мл отобранного пипеткой раствора соли магния прили­ вают 5 мл аммиачного буферного раствора1, 5—7 капель раствора индикатора и медленно титруют раствором трилона до перехода окраски раствора из красной в синюю.

Титр трилона Б вычисляется из соотношения

(36)

где с — концентрация раствора соли магния, мгэкв/л;

т— количество мл раствора трилона] Б, пошедшего на титрование 100 мл раствора соли магния;

10 — коэффициент приведения к объему 1 л.

Метод количественного определения содержания дибутилфталата в силиконовой пластичной смазке

Экспериментально установлено, что недостаточное содержание дибутилфта­ лата (ДБФ) в смазке ЖТ-72 менее оптимального вызывает экстрагирование смаз­ кой пластификаторов, содержащихся в резине, что приводит к потере эластич­ ности резиновых деталей. Повышенное содержание ДБФ вызывает набухание резины сверх допустимых пределов. В связи с этим важно контролировать со­ держание в смазке ДБФ.

Существующие химические методы определения количества ДБФ в смазке сложны и продолжительны. Более простой и быстрый метод его определения — спектрофотометрический. Он основан на изменении поглощения потоков лучистой энергии, проходящей через раствор какого-либо вещества, в зависимости от концентрации последнего. Между интенсивностью монохроматического излуче­ ния, прошедшего через раствор’ /;, и интенсивностью первоначального монохро­ матического излучения / 0, падающего на объект, существует соотношение

Величина lg /;//0 называется оптической плотностью раствора и обозначается через D.

Из формулы (38) следует, что при постоянной толщине слоя раствора I и при определенной длине волны монохроматического потока лучистой энергии вели­ чина оптической плотности D прямо пропорциональна концентрации растворен­ ного вещества (табл. 10).

Все исследованные растворы имеют максимальные значения оптической

76

Ниже приведены данные определения оптической плотности D растворов

Из этих данных видно, что оптическая плотность растворов смазки ЖТ-72 также пропорциональна содержанию в ней ДБФ. Следовательно, зная такую за­ висимость, можно по значению D определить количественное содержание ДБФ в смазке.

Для определения концентрации ДБФ необходимы: спектрофотометр СФ-4а;

шивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем в стакан налива­ ют около 30 мл петролейного эфира. Смесь перемешивают стеклянной палоч­ кой и добавляют несколько капель этилового спирта для лучшего осаждения. Осадок отфильтровывают в мерную колбу через фильтр с синей лентой. Стакан несколько раз ополаскивают петролейным эфиром и промывают им остаток на фильтре. Непосредственно перед определением оптической плотности в колбу добавляют петролейный эфир точно до метки.

тилфталата в смазке:

0,0002 г) помещают в химические стаканы. К первым четырем навескам добавляют соответственно 0,08; 0,06; 0,04 и 0,02 ДБФ. В первом стакане смазка содержит 8% ДБФ, во втором — 6%, в третьем — 4%, в четвертом — 2% и в пятом ДБФ отсутствует. Содержимое всех пяти стаканов растворяют в петролейном эфире и осаждают этиловым спиртом в описанной выше последовательности. Затем на спектрофотометре в кюветах с толщиной слоя 1 мм определяют оптическую плот­ ность смазок с 2,4, 6 и 8% ДБФ, приняв за раствор сравнения фильтрат раство­ ренной смазки без ДБФ. После этого строят график в координатах содержание ДБФ — оптическая плотность.

77

Изделия из металлов н их сплавов под действием кислорода воз­ духа, углекислого газа, дождевой и почвенной влаги подвергаются коррозии, краткое понятие о которой было дано в главе II.

В результате коррозии происходит разъедание поверхностей ме­ таллов (латинское слово «корродере» значит разъедать), качество изделий и сооружений ухудшается. Они могут стать даже совершенно непригодными к использованию. Особенно сильному химическому воздействию подвергаются металлы внутри вагонов, в котлах цистерн, перевозящих продукцию химической промышленности. Здесь на ме­ талл действуют влага, кислород, кчіелоты, щелочи п другие вещества, часто при повышенных температурах.

За счет коррозии железных изделий теряется большое количество металла. Поэтому постоянная борьба с этим вредным явлением пред­ ставляет собой исключительно важную задачу.

Во влажном воздухе и в воде, содержащей растворенный кислород,

Этот процесс коррозии связан прежде всего с переводом металла (железа) в активнее состояние, т. е. в ионную форму путем передачи электронов от атомов металла (металл при этом становится положи­ тельно заряженным) в раствор (кислород + вода).

Реакция (40) идет в несколько стадий.

Первой стадией является образование ионов железа:

где е — свободный электрон.

Процесс, отраженный в реакции (41), является окислительным, так как связан с отдачей электронов атомами железа.

Образовавшиеся свободные электроны соединяются с молекулами

78

Если раствор, соприкасающийся с металлом, имеет кислую реак­ цию, т. е. содержит ионы водорода, то свободные электроны восста­ навливают их до атомарного водорода:

Атомарный водород весьма реакционноспособен и частью соеди­ няется в молекулы водорода Н 2, а в основном реагирует с кислородом, давая молекулы воды:

4Н + 0 2 -*• 2Н20 .

Таким образом, коррозия является окислительно-восстановитель­ ным процессом.

Образовавшиеся ионы железа и гидроксила реагируют между собой:

2Fe2+ + 40Н - 2Fe (ОН)2.

Полученная гидроокись Fe (ОН) 2 соединяется с водой и кислородом:

4Fe (ОН)а -Ь0 2 + 2Н20 -*■ 4Fe (ОН)3.

Гидроокиси железа Fe (ОН)2 и Fe (ОН)3 представляют собой гид­ ратированные окислы железа FeO-HaO и Fe20 3-3H 20 соответст­ венно. Эти комплексные молекулы концентрируются на поверхности металла, образуя ржавчину, состав которой можно представить в следующем виде:

X FeO • у Fe20 3 • z Н 20 .

Концентрация водородных ионов (pH) определяет скорость этих реакций, в то время как химическая природа металла — саму возмож­ ность взаимодействия.

По степени легкости отдачи электронов металлы располагаются в определенном порядке, называемом рядом напряжений. В качестве примера можно привести расположение в нем следующих металлов:

...К ... Ca... Mg... Al... Zn... Fe... Sn... Pb... H... Cu... Ag... Au. В этом ряду' прочность удерживания электронов в металле увели­

чивается от К до Au. Чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем больше в нем концентрация свободных электронов, плохо удержи­ ваемых в атомах данного металла. Поэтому если два разных металла привести в соприкосновение (например, как в ’случае, когда железо содержит включения меди), то будет происходить выравнивание кон­ центраций свободных электронов, а именно электроны с железа нач­ нут перетекать на медь и уже с последней на ноны кислорода или водо­ рода, находящиеся в окружающей среде (например, в воде).

При протекании этого процесса медь (или другой металл, стоящий правее железа) не расходует свои электроны на нейтрализацию ионов

79