【检测技术】光谱分析常用两种方法解读

一、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）

原子发射光谱分析是根据试样物质中气态原子(或离子)被激发以后，其外层电子辐射跃迁所发射的特征辐射能(不同的光谱)，用来研究物质化学组成的一种方法。广研检测使用的设备为美国进口利曼PRODIGY XP ICP光谱仪。

1、检测原理

利用氩气等离子体产生的高温使样品被激发，放射出特征谱线，根据接收到的谱线的强度的不同，从而得到不同的元素含量。

2、检测方法

ICP可用于检测润滑油、润滑脂、燃料油和部分水剂中的光谱元素。通常采用的检测标准有：

检测对象-润滑油

ASTM D5185 用感应耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定使用过的润滑油中的添加元素，磨损金属和污染物以及原油中选定元素的标准试验方法；

GB/T 17476 使用过的润滑油中添加剂元素、磨损金属和污染物以及基础油中某些元素测定法（ICP-AES）；

检测对象-润滑脂

ASTM D7303 用电感耦合原子发射等离子体原子发射光谱法测定润滑脂中金属的标准试验方法。

检测对象-燃料油

IP 501 通过灰化，熔融，感应耦合等离子体原子发射光法测定残渣燃料油中铝、硅、钒、镍、铁、钠、钙、锌、磷的试验方法；

ASTM D5184通过灰化,熔融,感应耦合等离子体原子放射分光光度法和原子吸收分光光谱法测定燃料油中铝和硅的标准试验方法。

检测对象-发动机冷却液

ASTM D6130发动机冷却液中硅与其他元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法；

NB/SH/T 0828发动机冷却液中硅与其他元素含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法；

二、旋转盘电极原子发射光谱法（RDE-AES）

1、检测原理

被分析的油样通过盘电极之间的间隙，被高压产生的高温电弧激发产生光束，经过入射狭缝到达光栅后，按不同波长经由出口狭缝输出到检测器，将光谱放大并转换为电信号，将得到的结果与标准曲线数据对比，即可分析出油样中各元素的浓度。

2、检测方法

ASTM D6595用旋转盘电极原子发射光谱法测定已用润滑油或已用液压液中污染元素和磨损元素的标准试验方法(RED-AES)；

3、方法解读

检测范围：小于10μm尺寸的磨损金属颗粒物和污染物颗粒；

测试优点：无需气源，操作简单，维护方便，样品无需前处理，分析快速，通常30s即可给出油样中20余种元素的含量，可快速提供在用润滑油和在用液压液中异常磨损、添加剂损耗及污染物信息。

三、检测意义

通过光谱分析可以得到润滑油中各种微量元素的成分及含量，获取下列信息：

(1)对润滑添加剂及污染元素含量进行监测，可以判断油品劣化程度，为加换油提供依据；

(2)对磨损元素进行监测，结合设备运动摩擦副零部件的材料构成，可以判断磨粒产生的可能部位；

(3)根据磨损元素的变化率可以判断摩擦副的磨损趋势和磨损程度。

表1所示为润滑油光谱分析主要检测元素及其来源。

表1 润滑油原子光谱检测主要元素及常见来源

分类	元素	符号	来源
磨损元素	铁	Fe	气缸、气缸套、活塞销、套圈、凸轮轴、油泵、轴承滚动体和滚道
铜	Cu	套管、止推垫圈、冷却管、阀门、气门导管、活塞环、轴承、轴套
铅	Pb	轴承、燃料窜漏、推力轴承、轴承罩、轴承承托
锡	Sn	活塞、轴承、焊料、连杆涂料
铝	Al	活塞和轴承、推棒、空气冷却器、油泵、齿轮铸件、油箱铸件
铬	Cr	套环、飞机引擎镀铬部件、气缸套、密封圈
镍	Ni	轴承、阀门、电镀齿轮
钛	Ti	钛合金
锰	Mn	气阀、喷油嘴、飞机引擎组件的锰合金
添加剂元素	镁	Mg	清净分散剂、冷却水、飞机发动机齿轮箱外壳
钼	Mo	抗磨添加剂、油性添加剂、活塞环
钙	Ca	清净分散剂、润滑脂
锌	Zn	抗氧防腐添加剂、ZDDP、镀锌套管
磷	P	极压抗磨添加剂
污染元素	硅	Si	粉尘、密封材料、抗泡剂
硼	B	冷却剂水、抗磨添加剂、油性添加剂
钠	Na	防冻液、冷却水

持续取样进行光谱分析，既可以对油品污染及添加剂消耗情况进行评价，又可以获得机械设备磨损方面的信息，因此，作为设备运行状态监测及润滑磨损故障诊断最重要最有效的手段，光谱分析已经广泛应用于各行各业设备在用油的监测中。

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