طريقة الاختبار القياسية لتحديد العناصر المضافة في زيوت التشحيم باستخدام مطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث (ICP-AES)
(وفقًا لمعايير ASTM D4951 وISO 11885)
1. المقدمة:
تُستخدم مطيافية الانبعاث الذري البلازمي المقترن بالحث (ICP-AES) لتحديد العناصر المضافة الأساسية في زيوت التشحيم مثل الكالسيوم (Ca)، المغنيسيوم (Mg)، الفوسفور (P)، الزنك (Zn)، الباريوم (Ba)، والبورون (B). هذه العناصر تُضاف عادةً لتحسين خصائص الزيت مثل مقاومة الأكسدة، الحماية من التآكل، والتشحيم الفعّال.
2. الأجهزة والمعدات المطلوبة:
✅ جهاز مطياف الانبعاث الذري بالبلازما المقترنة بالحث (ICP-AES).
✅ مشعل بلازما يعمل بغاز الأرجون عالي النقاء.
✅ مذيبات عضوية مثل الزايلين أو الكيروسين المخفف لتحضير العينة.
✅ محاليل قياسية للعناصر المراد تحليلها لمعايرة الجهاز.
✅ حمام بالموجات فوق الصوتية (Ultrasonic Bath) لتجانس العينات.
3. تحضير العينة:
✅ يتم تخفيف عينة زيت التشحيم بمذيب مناسب مثل الزايلين أو خليط مذيب نفطي بنسبة 1:10 أو 1:20 حسب التركيز المتوقع للعناصر.
✅ رجّ العينة جيدًا باستخدام حمام الموجات فوق الصوتية لمدة 5-10 دقائق لضمان التجانس.
✅ ترشيح العينة (إذا لزم الأمر) للتخلص من الجسيمات الصلبة التي قد تؤثر على دقة القياس.
4. تشغيل جهاز ICP-AES:
✅ معايرة الجهاز باستخدام محاليل قياسية معروفة التركيز لكل عنصر يتم قياسه.
✅ إدخال العينة إلى البلازما عبر نظام الرش الذري حيث تتحول إلى أيونات مشحونة.
✅ قياس كثافة الانبعاث الطيفي لكل عنصر وتحليل البيانات باستخدام منحنيات المعايرة.
5. حساب تركيز العناصر:
يتم حساب تركيز العناصر باستخدام معادلة المنحنى القياسي: Cالعينة=Iالعينة−Iالخلفية/Sالمعايرة
حيث:
- Cₐ = تركيز العنصر في العينة (ppm).
- Iₐ = شدة الانبعاث للعينة.
- Iᵦ = شدة الخلفية (Baseline).
- Sₘ = ميل منحنى المعايرة.
6. تحليل النتائج وتفسيرها:
| العنصر | نطاق التركيز (ppm) | الغرض من الإضافة |
|---|---|---|
| الكالسيوم (Ca) | 1000 – 5000 | تحسين خصائص مقاومة الأكسدة. |
| المغنيسيوم (Mg) | 50 – 2000 | تعزيز مقاومة التآكل. |
| الفوسفور (P) | 500 – 2000 | مضاد تآكل ومضافات ضغط عالي. |
| الزنك (Zn) | 600 – 2500 | مضاد أكسدة وتآكل. |
| الباريوم (Ba) | 10 – 1000 | تحسين استقرار الزيت. |
| البورون (B) | 10 – 500 | تحسين خصائص الاحتكاك والتشحيم. |
7. الاعتبارات والتوصيات:
📌 يجب مقارنة النتائج بالمواصفات القياسية لزيوت التشحيم لضمان الامتثال لمتطلبات الأداء.
📌 إذا كانت القيم أقل من الحدود المتوقعة، فقد يكون الزيت قد تعرض للتخفيف أو التحلل أثناء الاستخدام.
📌 إذا كانت القيم مرتفعة بشكل غير طبيعي، فقد يشير ذلك إلى تلوث العينة أو عدم التجانس في التحضير.
8. الفوائد الرئيسية لاستخدام ICP-AES في تحليل زيوت التشحيم:
✅ دقة عالية في قياس العناصر بتركيزات منخفضة جدًا (ppb – ppm).
✅ قدرة على تحليل عدة عناصر في وقت واحد.
✅ سرعة في تنفيذ الاختبار مقارنة بالطرق التقليدية.
اترك تعليقاً