หน้าที่ของน้ำมันหล่อลื่นนั้น นอกจากจะการหล่อลื่นแล้ว ยังช่วยระบายความร้อน ป้องกันการสึกหรอ และขจัดสิ่งสกปรกต่างๆอีกด้วย ดังนั้น น้ำมันหล่อลื่นที่ดีจึงต้องมีสมบัติต่างๆที่เหมาะสมและเพียงพอต่อการใช้งานในแต่ละประเภท โดยสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นที่สำคัญๆ มีดังต่อไปนี้
1. ความหนืด (Viscosity)
ความหนืดเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของน้ำมันหล่อลื่น เป็นการวัดคุณสมบัติด้านการต้านทานการไหลของน้ำมันหล่อลื่น น้ำมันหล่อลื่นควรมีความหนืดที่เหมาะสมที่ทำให้สามารถไหลผ่านไปตามจุดต่างๆได้ง่าย แต่ไม่ควรมีความหนืดต่ำเกินไปจนทำให้เกิดฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นบางมากซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนของโลหะเสียดสีกันจนสึกหรออย่างรวดเร็ว แต่ถ้าความหนืดสูงเกินไป น้ำมันหล่อลื่นจะไหลอย่างช้าๆไปตามชิ้นส่วนต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่เครื่องยนต์ยังเย็นอยู่ ทำให้ชิ้นส่วนเหล่านั้นขาดการหล่อลื่น เกิดการเสียดสีกันทำให้สึกหรอเร็ว เครื่องต้องสูญเสียกำลังไปบางส่วนในขณะสตาร์ท นอกจากนี้ ความหนืดยังสามารถใช้ตรวจสอบคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นได้ด้วย เช่น ถ้าน้ำมันหล่อลื่นมีความหนืดลดลงอาจเกิดจากการเจือปนของน้ำมันเชื้อเพลิง หรือถ้าความหนืดเพิ่มขึ้นอาจเกิดจากการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน หรือเกิดจากการเสื่อมสภาพของสารเพิ่มคุณภาพ หรือน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน
2. ดัชนีความหนืด (Viscosity Index)
ความหนืดของน้ำมันจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ โดยน้ำมันจะหนืดน้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น และจะหนืดมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำลง จึงมีการวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้ออกมาเป็นค่าดัชนีความหนืด หรือที่เรียกว่า Viscosity Index (VI) ถ้าน้ำมันหล่อลื่นมีความหนืดเปลี่ยนแปลงน้อยเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมาก แสดงว่าน้ำมันหล่อลื่นนั้นมีค่า VI สูง ทำให้การหล่อลื่นมีประสิทธิภาพสูง การสึกหรอลดลง แต่ถ้าความหนืดของน้ำมันเปลี่ยนแปลงมากเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อยแสดงว่าน้ำมันนั้นมีค่า VI ต่ำ
3. การกัดกร่อนแผ่นทองแดง (Copper Strip Corrosion)
การกัดกร่อนแผ่นทองแดงเป็นสมบัติที่แสดงถึงความสามารถในการกัดกร่อนของน้ำมันนั้นๆ น้ำมันที่มีค่าการกัดกร่อนสูงจะทำให้เกิดผลเสียต่ออุปกรณ์ที่ทำมาจากโลหะทองแดง หรือวัสดุที่มีส่วนผสมของทองแดงอยุ่
4. จุดวาบไฟ (Flash Point)
จุดวาบไฟ คืออุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่ทำให้เกิดไอน้ำมันเป็นปริมาณมากพอ และเมื่อสัมผัสเปลวไฟก็จะทำให้เกิดอาการวาบของเปลวไฟแล้วดับในทันที จุดวาบไฟจะมีผลด้านความปลอดภัยจากการเกิดอัคคีภัยในการเก็บรักษาและการขนถ่าย
จุดติดไฟ คือจุดที่อุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่จะเกิดไอน้ำมันขึ้นและทำให้มีเปลวไฟลุกขึ้นอย่างต่อเนื่องนานไม่ต่ำกว่า 5 นาที โดยทั่วไปจุดติดไฟจะสูงกว่าจุดวาบไฟประมาณ 5-35 oC
5. ลักษณะการเกิดฟอง (Foaming Characteristics)
การเกิดฟองของน้ำมันหล่อลื่นอาจก่อให้เกิดความเสียหายได้ในขณะใช้งาน เช่น ระบบเกียร์ ปั๊ม เนื่องจากถ้าน้ำมันมีฟองมาก อาจทำให้เกิดการหกล้น หรือเกิดช่องว่างภายในเนื้อน้ำมัน ทำให้น้ำมันไม่สามารถทำหน้าที่หล่อลื่นได้อย่างเต็มที่ หรืออาจทำให้เกิดการสึกหรอได้
6. จุดไหลเท (Pour Point)
จุดไหลเท คืออุณหภูมิต่ำสุดที่น้ำมันยังสามารถไหลได้ จุดไหลเทจะบอกให้ทราบว่าจะใช้น้ำมันในที่ที่มีอุณหภูมิต่ำขนาดนั้นไม่ได้เพราะน้ำมันจะไม่ไหล ไขที่มีอยู่ในน้ำมันจะแยกตัวออกมาอุดตันทางเดินน้ำมันและหม้อกรอง ทำให้อุปกรณ์ทำงานไม่ได้ จุดไหลเทจะสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับปริมาณและคุณลักษณะของไขที่มีอยู่ในน้ำมัน น้ำมันที่มีปริมาณไขสูงก็จะมีจุดไหลเทสูง
7. ความเป็นกรด (Total Acid)
การที่น้ำมันหล่อลื่นมีฤทธิ์เป็นกรดก่อนการใช้งาน เป็นผลมาจากสารเพิ่มคุณภาพ และหลังการใช้งานอาจเกิดจากการเสื่อมคุณภาพของน้ำมัน เช่น เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปริมาณกรดสามารถใช้ในการควบคุมคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่น และยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ถึงการเสื่อมคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นในระหว่างการใช้งานได้อีกด้วย
8. ความเป็นด่าง (Total Base)
การที่น้ำมันหล่อลื่นมีฤทธิ์เป็นด่างก่อนการใช้งาน เป็นผลมาจากสารเพิ่มคุณภาพ และหลังการใช้งานอาจเกิดจากการเสื่อมคุณภาพของน้ำมัน การทดสอบหาปริมาณด่างในน้ำมันสามารถใช้ในการควบคุมคุณภาพของน้ำมันหรือสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ถึงการเสื่อมคุณภาพของน้ำมันขณะใช้งานได้ ส่วนใหญ่จะทดสอบเฉพาะน้ำมันหล่อลื่นยานยนต์
9. ความคงตัวต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation Stability)
ความคงตัวต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นค่าที่บ่งชี้ถึงความเสถียรของน้ำมันต่อการถูกออกซิไดซ์ภายใต้สภาวะที่เร่งให้มีการออกซิไดซ์เกิดขึ้น
10. การป้องกันการสึกหรอและการรับแรงกด (Anti Wear)
ความสามารถในการต้านทานการสึกหรอ หมายถึง คุณสมบัติหล่อลื่นที่สามารถต้านทานการสึกหรอเนื่องจากแรงกดและการขัดสีเป็นหลัก ซึ่งการสึกหรอจะแสดงออกมาในรูปร่องรอยการสึกหรอหรือเนื้อของชิ้นส่วนเครื่องยนต์หรือเครื่องจักรที่สึกหรอไป
คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นที่สำคัญ
1. ความหนืด (Viscosity)
ความหนืดเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของน้ำมันหล่อลื่น เป็นการวัดคุณสมบัติด้านการต้านทานการไหลของน้ำมันหล่อลื่น น้ำมันหล่อลื่นควรมีความหนืดที่เหมาะสมที่ทำให้สามารถไหลผ่านไปตามจุดต่างๆได้ง่าย แต่ไม่ควรมีความหนืดต่ำเกินไปจนทำให้เกิดฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นบางมากซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนของโลหะเสียดสีกันจนสึกหรออย่างรวดเร็ว แต่ถ้าความหนืดสูงเกินไป น้ำมันหล่อลื่นจะไหลอย่างช้าๆไปตามชิ้นส่วนต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่เครื่องยนต์ยังเย็นอยู่ ทำให้ชิ้นส่วนเหล่านั้นขาดการหล่อลื่น เกิดการเสียดสีกันทำให้สึกหรอเร็ว เครื่องต้องสูญเสียกำลังไปบางส่วนในขณะสตาร์ท นอกจากนี้ ความหนืดยังสามารถใช้ตรวจสอบคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นได้ด้วย เช่น ถ้าน้ำมันหล่อลื่นมีความหนืดลดลงอาจเกิดจากการเจือปนของน้ำมันเชื้อเพลิง หรือถ้าความหนืดเพิ่มขึ้นอาจเกิดจากการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน หรือเกิดจากการเสื่อมสภาพของสารเพิ่มคุณภาพ หรือน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน
2. ดัชนีความหนืด (Viscosity Index)
ความหนืดของน้ำมันจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ โดยน้ำมันจะหนืดน้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น และจะหนืดมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำลง จึงมีการวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงนี้ออกมาเป็นค่าดัชนีความหนืด หรือที่เรียกว่า Viscosity Index (VI) ถ้าน้ำมันหล่อลื่นมีความหนืดเปลี่ยนแปลงน้อยเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมาก แสดงว่าน้ำมันหล่อลื่นนั้นมีค่า VI สูง ทำให้การหล่อลื่นมีประสิทธิภาพสูง การสึกหรอลดลง แต่ถ้าความหนืดของน้ำมันเปลี่ยนแปลงมากเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อยแสดงว่าน้ำมันนั้นมีค่า VI ต่ำ
3. การกัดกร่อนแผ่นทองแดง (Copper Strip Corrosion)
การกัดกร่อนแผ่นทองแดงเป็นสมบัติที่แสดงถึงความสามารถในการกัดกร่อนของน้ำมันนั้นๆ น้ำมันที่มีค่าการกัดกร่อนสูงจะทำให้เกิดผลเสียต่ออุปกรณ์ที่ทำมาจากโลหะทองแดง หรือวัสดุที่มีส่วนผสมของทองแดงอยุ่
4. จุดวาบไฟ (Flash Point)
จุดวาบไฟ คืออุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่ทำให้เกิดไอน้ำมันเป็นปริมาณมากพอ และเมื่อสัมผัสเปลวไฟก็จะทำให้เกิดอาการวาบของเปลวไฟแล้วดับในทันที จุดวาบไฟจะมีผลด้านความปลอดภัยจากการเกิดอัคคีภัยในการเก็บรักษาและการขนถ่าย
จุดติดไฟ คือจุดที่อุณหภูมิต่ำสุดของน้ำมันที่จะเกิดไอน้ำมันขึ้นและทำให้มีเปลวไฟลุกขึ้นอย่างต่อเนื่องนานไม่ต่ำกว่า 5 นาที โดยทั่วไปจุดติดไฟจะสูงกว่าจุดวาบไฟประมาณ 5-35 oC
5. ลักษณะการเกิดฟอง (Foaming Characteristics)
การเกิดฟองของน้ำมันหล่อลื่นอาจก่อให้เกิดความเสียหายได้ในขณะใช้งาน เช่น ระบบเกียร์ ปั๊ม เนื่องจากถ้าน้ำมันมีฟองมาก อาจทำให้เกิดการหกล้น หรือเกิดช่องว่างภายในเนื้อน้ำมัน ทำให้น้ำมันไม่สามารถทำหน้าที่หล่อลื่นได้อย่างเต็มที่ หรืออาจทำให้เกิดการสึกหรอได้
6. จุดไหลเท (Pour Point)
จุดไหลเท คืออุณหภูมิต่ำสุดที่น้ำมันยังสามารถไหลได้ จุดไหลเทจะบอกให้ทราบว่าจะใช้น้ำมันในที่ที่มีอุณหภูมิต่ำขนาดนั้นไม่ได้เพราะน้ำมันจะไม่ไหล ไขที่มีอยู่ในน้ำมันจะแยกตัวออกมาอุดตันทางเดินน้ำมันและหม้อกรอง ทำให้อุปกรณ์ทำงานไม่ได้ จุดไหลเทจะสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับปริมาณและคุณลักษณะของไขที่มีอยู่ในน้ำมัน น้ำมันที่มีปริมาณไขสูงก็จะมีจุดไหลเทสูง
7. ความเป็นกรด (Total Acid)
การที่น้ำมันหล่อลื่นมีฤทธิ์เป็นกรดก่อนการใช้งาน เป็นผลมาจากสารเพิ่มคุณภาพ และหลังการใช้งานอาจเกิดจากการเสื่อมคุณภาพของน้ำมัน เช่น เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปริมาณกรดสามารถใช้ในการควบคุมคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่น และยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ถึงการเสื่อมคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นในระหว่างการใช้งานได้อีกด้วย
8. ความเป็นด่าง (Total Base)
การที่น้ำมันหล่อลื่นมีฤทธิ์เป็นด่างก่อนการใช้งาน เป็นผลมาจากสารเพิ่มคุณภาพ และหลังการใช้งานอาจเกิดจากการเสื่อมคุณภาพของน้ำมัน การทดสอบหาปริมาณด่างในน้ำมันสามารถใช้ในการควบคุมคุณภาพของน้ำมันหรือสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ถึงการเสื่อมคุณภาพของน้ำมันขณะใช้งานได้ ส่วนใหญ่จะทดสอบเฉพาะน้ำมันหล่อลื่นยานยนต์
9. ความคงตัวต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation Stability)
ความคงตัวต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นค่าที่บ่งชี้ถึงความเสถียรของน้ำมันต่อการถูกออกซิไดซ์ภายใต้สภาวะที่เร่งให้มีการออกซิไดซ์เกิดขึ้น
10. การป้องกันการสึกหรอและการรับแรงกด (Anti Wear)
ความสามารถในการต้านทานการสึกหรอ หมายถึง คุณสมบัติหล่อลื่นที่สามารถต้านทานการสึกหรอเนื่องจากแรงกดและการขัดสีเป็นหลัก ซึ่งการสึกหรอจะแสดงออกมาในรูปร่องรอยการสึกหรอหรือเนื้อของชิ้นส่วนเครื่องยนต์หรือเครื่องจักรที่สึกหรอไป