1、润滑油基础油润滑油基础油主要分矿物基础油及合成基础油两大类。
矿物基础油应用广泛,用量很大(约95%以上),但有些应用场合则必须使用合成基础油调配的产品,因而使合成基础油得到迅速发展。
矿油基础油由原油提炼而成。
润滑油基础油主要生产过程有:常减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。
1995年修订了我国现行的润滑油基础油标准,主要修改了分类方法,并增加了低凝和深度精制两类专用基础油标准。
矿物型润滑油的生产,最重要的是选用最佳的原油。
矿物基础油的化学成分包括高沸点、高分子量烃类和非烃类混合物。
其组成一般为烷烃(直链、支链、多支链)、环烷烃(单环、双环、多环)、芳烃(单环芳烃、多环芳烃)、环烷基芳烃以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃类化合物。
2、添加剂添加剂是近代高级润滑油的精髓,正确选用合理加入,可改善其物理化学性质,对润滑油赋予新的特殊性能,或加强其原来具有的某种性能,满足更高的要求。
根据润滑油要求的质量和性能,对添加剂精心选择,仔细平衡,进行合理调配,是保证润滑油质量的关键。
一般常用的添加剂有:粘度指数改进剂,倾点下降剂,抗氧化剂,清净分散剂,摩擦缓和剂,油性剂,极压剂,抗泡沫剂,金属钝化剂,乳化剂,防腐蚀剂,防锈剂,破乳化剂。
润滑油作用(1)减摩抗磨,降低摩擦阻力以节约能源,减少磨损以延长机械寿命,提高经济效益;(2)冷却,要求随时将摩擦热排出机外;(3)密封,要求防泄漏、防尘、防窜气;(4)抗腐蚀防锈,要求保护摩擦表面不受油变质或外来侵蚀;(5)清净冲洗,要求把摩擦面积垢清洗排除;(6)应力分散缓冲,分散负荷和缓和冲击及减震;(7)动能传递,液压系统和遥控马达及摩擦无级变速等。
润滑剂的基本要求(1)摩擦性能:一般要求润滑剂具有尽可能小的摩擦系数,保证机械运动敏捷而平稳,减少能耗。
对于某些特殊机械,如液力传动系统、摩擦传动系统和摩擦制动系统,则要求有较高的摩擦系数。
(2)适宜的粘度:粘度是液体润滑剂的最重要的性能,因此选择润滑剂时首先考虑粘度是否合适。
高粘度易于形成动压油膜,油膜较厚,能支承较大负荷,防止磨损。
但粘度太大,会造成摩擦热增大,摩擦面温度升高;而且在低温下不易流动,不利于低温启动。
低粘度时,摩擦阻力小,能耗低,机械运动稳健,温升不高。
但如粘度太低,则油膜太薄,承受负荷的能力小,易于磨损,且易渗漏流失,特别是容易渗入疲劳裂纹,加速疲劳扩展,从而加速疲劳磨损,降低机械零件寿命。
(3)极压性:处于边界润滑状态时,粘度作用不大,主要是靠边界膜强度支承载荷,因此要求润滑剂具有良好的极压性,以保证在边界润滑状态下,如启动时和低速重负荷时,仍有良好的润滑。
(4)化学安定性和热稳定性:润滑剂从生产、销售、贮存到使用有一个过程,因此要求一般润滑剂具有良好的化学安定性和热稳定性,在贮存、运输、使用过程中不易被氧化、分解变质。
对某些特殊用途的润滑剂还要求耐强化学介质和耐辐射。
(5)材料适应性:润滑剂在使用中必然与金属和密封材料相接触,因此要求其对接触的金属材料不腐蚀,对橡胶等密封材料不溶胀。
(6)纯净度:要求润滑剂不含水和杂质。
因水能造成油料乳化,使油膜变薄或破坏,造成磨损,而且使金属生锈;杂质可堵塞油滤和喷嘴,造成断油事故,杂质进入摩擦面能引起磨粒磨损。
因此,一般润滑油的规格标准中都要求油色透明,且不含机械杂质和水分。
润滑剂的应用场合分类ISO6743"润滑剂、工业润滑油和有关产品的分类(L类)"标准将润滑剂产品分为18个组,按字母A~Z 排列。
A:全损耗系统Total loss systemsB:脱膜Mould releaseC:齿轮GearsD:压缩机(包括冷冻机和真空泵)Compressors (including refrigeration and vacuum pumps)E:内燃机Internal combustion engineF:主轴、轴承和离合器Spindle bearings,bearings and associated clutchesG:导轨SlidewaysH:液压系统Hydraulic systemsM:金属加工Metal workingN:电器绝缘Electrical insulationP:风动工具Pneumatic toolsQ:热传导Heat transferR:暂时保护防腐蚀Temporary protection against corrosionT:汽轮机TurbinesU:热处理Heart treatmentX:用润滑脂的场合Applications requiring greaseY:其他应用场合Other applicationsZ:蒸汽汽缸Steam cylindersS:特殊润滑剂应用场合Applications of particular lubricants固体润滑剂这类润滑材料虽然历史不长,但其经济效果好,适应范围广,发展速度快,能够适应高温、高压、低速、高真空、强辐射等特殊使用工况,特别适合于给油不方便、装拆困难的场合。
当然,它也有摩擦系数较高、冷却散热不良等缺点。
习惯上人们把固体润滑剂分为无机物和有机物两类。
前一类包括石墨、二硫化钼、氧化物、氟化物、软金属及其它;后一类包括聚四氟乙烯、尼龙、聚乙烯、聚酰亚胺等。
按其形状可分为固体粉末、薄膜和自润滑复合材料三种。
固体粉末可分散在气体、液体及胶体中使用;薄膜有喷涂、真空沉积、火焰喷镀、离子喷镀、电泳、烧结等多种;至于复合材料的生产工艺则是更多种多样,是新兴的重要润滑材料。
石墨有天然石墨和人造石墨,它是六方晶体的层状结构。
石墨是黑色、柔软、在化学上非常稳定的物质,几乎不受所有有机溶剂、腐蚀性化学药品的侵蚀,还具有不受很多熔融金属或熔融玻璃浸润的特点。
因此,石墨与水、溶剂、油脂、橡胶、树脂、一些金属等混合时不失掉其特性。
石墨的热膨胀系数和弹性模量都较小,能抗热冲击。
石墨的使用温度范围为:-270-1000℃(大气中),熔点3500℃,450-500℃时氧化。
另外石墨具有良好的导电性和导热性。
石墨的结晶性、杂质、粒度和粒子形状对石墨的润滑性有较大影响,外部使用条件如环境温度、使用温度速度和负荷也对其润滑性有影响。
石墨润滑剂的应用多见于复合材料中或与其它固体润滑剂共用,单独用石墨作为润滑剂的不多,有水基石墨润滑剂、油基石墨润滑剂等。
二硫化钼具有黑灰色金属光泽,一样有六方晶体层状结构,摩擦系数可低到0.04,而且对热或化学都比较稳定。
二硫化钼的使用温度为:-270-350℃(大气中),熔点1250℃,380-450℃时氧化。
二硫化钼能抗大多数酸的腐蚀。
在室温、湿空气中二硫化钼的氧化是轻微的,但结果能得到一个可观的酸值。
一般认为,对于重负荷、中低速、高(低)温下的滑动摩擦部件,应用二硫化钼粉剂能发挥其优良效果,市售的二硫化钼粉剂的纯度在98-99.8%。
很少使用二硫化钼单体粉剂,在多数情况下常常混用必要的其它物质。
常见的有二硫化钼糊状润滑剂和二硫化钼润滑油脂。
聚四氟乙烯等塑料具有良好的润滑性、吸震性、抗冲击性、抗腐蚀性和绝缘性。
聚四氟乙烯的使用温度为:-270-260℃。
金、银、锌、铅、锡之类的软金属作为固体润滑剂的应用方法有二:一是以薄膜形式应用,如铅锌锡这样的低熔点金属,铜和青铜等并非低熔点,有时也是这样使用。
液体润滑剂这是用量最大、品种最多的一类润滑材料,包括矿物油、合成油、动植物油和水基液体等。
由于这些液体润滑剂有较宽的粘度范围,对不同的负荷、速度和温度条件下工作的运动部件提供了较宽的选择余地。
流体润滑剂可提供低的、稳定的摩擦系数,低的可压缩性,能有效地从摩擦表面带走热量,保证相对运动部件的尺寸稳定和设备精度,而且多数是价廉产品,因而获得广泛应用。
矿物油是目前用量最大的一种液体润滑剂。
水具有良好的导热性,资源丰富,价廉易得,但其粘度太小,因此必须添加增粘剂或油性剂。
目前大量使用的有水基切削液和水-乙二醇液压液,这是一类很有发展前途的润滑材料,设想将来世界石油资源枯竭时,这将是代替矿物油的重要润滑材料。
动植物油中主要是植物油,如菜籽油、茶籽油、蓖麻油、花生油和葵花籽油等,其优点是油性好,生物降解性好。
缺点是氧化安定性和热稳定性较差,低温性能也不够好。
目前仍为某些切削液的重要组分。
随着石油资源的逐渐短缺以及环保要求的日益苛刻,人们又重新重视动植物油脂作为润滑材料的开发应用,希望通过化学方法改善其热氧化稳定性和低温性能,作为未来代替矿物油的重要润滑材料。
合成油是第二次世界大战中发展起来的。
合成油又包含多种不同类型、不同化学结构和不同性能的化合物,多使用在条件比较苛刻的工况下。
首先用于军用,逐渐向民用推广,这也是未来取代矿物油的重要润滑材料。
近年来,合成润滑油脂得到了更加广泛的使用和认同。
气体润滑剂气体可以像油一样地成为润滑剂,适用于流体动力润滑的物理定律,也可应用于气体。
气体的粘度很低,意味着其膜厚也很薄。
所以,流体动压气体轴承(气体动压轴承)只适用于高速、轻载、小间隙和公差控制得十分严格的情况下。
由于这种缘故,一般较常用的是气体静力轴承,它能承受较高的载荷,对间隙和公差的要求不太苛刻,还能用于较低速度下,甚至于零速时。
气体润滑可以用在比润滑油和润滑脂更高或更低的温度下,可在-200℃--+2000℃范围内润滑滑动轴承,其摩擦系数低到测不出的程度,轴承稳定性很高。
在高速精密轴承中可获得高刚度(例如医用牙钻和精密磨床主轴和惯性导航陀螺等),且没有密封与污染问题。
其缺点是承载能力很低,要求轴承的设计和加工难度很高。
在开车、停车瞬间极易损伤轴承表面。
常用气体润滑剂有空气、氦、氮、氢等。
要求清净度很高,使用前必须进行严格的精制处理。
半固体润滑剂这是在常温、常压下呈半流体状态,并且有胶体结构的润滑材料,称为润滑脂。
一般分为皂基脂、烃基脂、无机脂、有机脂四种。
它们除具有抗摩、减磨性能外,还能起密封、减震等作用,并使润滑系统简单、维护管理方便、节省操作费用,从而获得广泛使用。
其缺点是流动性小,散热性差,高温下易产生相变、分解等。
润滑脂产量占整个润滑剂总产量的比例虽然不大,约2%左右,但在润滑领域中所起的作用却很大,据统计,大约90%的滚动轴承是用脂润滑的。
而且目前滚动轴承的失效中,大约43%是由于不适当的润滑所引起的。
因此必须重视润滑脂的质量和产品构成。
因为锂基脂具有多方面的优良性能,因而获得大量使用。
先进工业国家的锂基脂产量一般占其润滑脂总产量的60%以上。
我国锂基润滑脂的产量在2000年首次达到60%以上。
设备润滑机理<1> 流体润滑摩擦表面完全为连续的润滑剂膜所分隔开,由低摩擦的润滑剂承受载荷,磨损轻微。