润滑油脂讲解

润滑油脂基本知识认识工程部：TonyQiu目的•学习油脂润滑的知识与物理特性概念•学习正确选择润滑油脂润滑油脂基本知识润滑的由来两个物体表面进行接触时就会产生摩擦，对于机械来讲，摩擦直接导致的结果就是机器运转不顺畅、零件的磨损等一系列问题！什么是摩擦？•简单地说摩擦就是阻碍运动的现象•发生在两个或两个以上的接触面上•可分为：1液体摩擦2固体摩擦静摩擦动摩擦滚动摩擦磨损的类型•粘结：摩擦产生的热量使接触面熔合、焊接•研磨：接触面之间有固体颗粒（磨粒）存在•腐蚀：同环境物质发生反应•疲劳：滚动接触时表面疲劳•气蚀：气泡的迅速形成和破裂造成压力的急剧变化，冲击金属表面解决摩擦，磨损等问题最直接并且是最有效的方法就是对相关接触部位进行润滑！润滑是一门通过在具有相对运动的两个固体之间施加一种叫做润滑剂的物质以减少摩擦的科学。润滑剂的分类•按形态：气体润滑剂（例如：空气、油雾）液体润滑剂（例如：矿物油、合成油、动植物油）半固体润滑剂（例如：润滑脂）固体润滑剂（例如：石墨、二硫化钼）目前应用最广泛的为液体及半固体润滑剂！润滑油脂的组成•润滑油=基础油+添加剂基础油（分五个等级）添加剂（抗氧化剂、抗磨剂、消泡剂等）强化润滑油的性能•润滑脂=基础油+添加剂+稠化剂注：基础油占润滑油成分的80%以上，所以基础油质量的高低直接决定了润滑油品质的高低。润滑脂•国际上公认的定义是由美国润滑脂协会（NLGI）提出的：润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中形成的一种固体或半流体的产品，其中也可能包含为改善其特性而加入的某些添加剂。•润滑脂实质上是一种稠化了的润滑油，由稠化剂以胶团或纤维形式均匀地分散在基础油中，形成胶体分散体系。稠化剂胶团或纤维，其三维中至少有一维或两维的尺寸在0.1~1μm内，它们通过彼此的吸引力组成网状结构。稠化剂的这种结构通过范德华力和毛细管作用，吸附住基础油，形成脂。润滑脂优点■耐压性强。润滑脂在金属表面上的附着能力很强，它能在润滑油无法润滑的部位形成牢同的润滑膜，并承受很大压力。■缓冲性能好。润滑脂用于做往复运动的机械中在很大冲击力和震动时能起缓冲作用，减弱或消除机械的震动，保证必要的润滑。■粘附性好。由于润滑脂能用于垂直表面或不密封的摩擦部位，能保持足够的厚度，即使在离心力的作用下，也不至于流失，保证可靠的润滑。■密封性能和防护性能好。润滑脂的密封性能优于润滑油，它可以防止水分、灰尘、杂质和腐蚀性物质进入摩擦表面，保持摩擦表面清洁，防止其被锈蚀。■受环境温度变化的影响小，因而适以用于运动速度和温度变化幅度较大情况下的润滑。润滑脂的缺点•由于润滑脂没有流动性，清洗性差，不能进行循环润滑；•导热系数很小，冷却效果差；•它的摩擦阻力大，耗能大，影响机械的效率；•因此，润滑脂的使用范围受到一定的限制。基础油80-85%稠化剂10-15%添加剂5-10%润滑脂基础油——矿物油•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。•普通矿物油：目前使用得最多的润滑油是以石油馏分为主要原料，成为矿物油，制取这类润滑油的原料充足，价格便宜，生产矿物油的原油一旦选定，就可利用各种组分存在沸点差的特性，通过蒸馏装置分离出各种石油组分。因此，矿物润滑油都是某一沸点范围内的产物。•精制矿物油：经过蒸馏后的矿物油其中含有很多非理想组分,其粘温性能、抗氧化性能差，必须通过萃取方法从中除去非理想组分。通过脱脂处理，除去在常温下(15℃)就会变成固体的烃类，以免影响润滑油的低温流动性，再除去沥青和少量的溶剂，润滑油的质量就基本达到使用要求。•深度精制的矿物油：润滑油的深度精制是在精制的基础上通过催化剂的作用，使润滑油与氢气发生各种加氢反应，以除去其中的硫、氧、氮等杂质，以及将部分非理想组分转化为理想组分。硫、氧、氮的存在使润滑剂易于氧化生成酸、胶质、沥青从而腐蚀设备或沉积粘结于设备的工作表面。通过深度精制，可进一步提高润滑油的抗氧化性能、粘温性能、高低温性能。基础油——合成油•采用化工原料,通过化学合成的方法生成的基础油,称之为合成基础油.由于含有其他元素以及其独特的化学结构,在很多性能上,远优于通过石油提炼的矿物油.•合成基础油与特选的添加剂调和而成的润滑油,称为合成润滑油;合成基础油加稠化剂及添加剂制备而成的润滑脂,称为合成润滑脂.•利用一些化学单体（α-烯烃、硅氧烷、二元酸、醇类等）在催化剂存在下经化学反应（如聚合、缩合、酯化、水解等）而制成。•由于合成工艺不同，性能有差异，但与石油润滑油相比，基本上都具有优异的热稳定性、低温性能和抗氧化性。•由于原料及工艺的复杂性，价格大大高于矿油，只有在矿物油作润滑脂基础油而某些性能达不到时才采用。基础油分类•I类基础油通常是由传统的“老三套”工艺生产制得，从生产工艺来看，I类基础油的生产过程基本以物理过程为主，不改变烃类结构，生产的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。因此，该类基础油在性能上受到限制。;•II类基础油是通过组合工艺（溶剂工艺和加氢工艺结合）制得，工艺主要以化学过程为主，不受原料限制，可以改变原来的烃类结构。因而II类基础油杂质少（芳烃含量小于10％），饱和烃含量高，热安定性和抗氧性好，低温和烟炱分散性能均优于I类基础油。•III类基础油是用全加氢工艺制得，与II类基础油相比，属高黏度指数的加氢基础油，又称作非常规基础油（UCBO）。III类基础油在性能上远远超过I类基础油和II类基础油，尤其是具有很高的黏度指数和很低的挥发性。某些III类油的性能可与聚α-烯烃（PAO）相媲美，其价格却比合成油便宜得多。•IV类基础油指的是聚α-烯烃（PAO）合成油。常用的生产方法有石蜡分解法和乙烯聚合法。PAO依聚合度不同可分为低聚合度、中聚合度、高聚合度，分别用来调制不同的油品。这类基础油与矿物油相比，无S、P和金属，由于不含蜡，所以倾点极低，通常在－40℃以下，黏度指数一般超过140。但PAO边界润滑性差。另外，由于它本身的极性小，对溶解极性添加剂的能力差，且对橡胶密封有一定的收缩性，但这些问题都可通过添加一定量的酯类得以克服。•V类：除I～IV类基础油之外的其他合成油（合成烃类、酯类、硅油等）、植物油、再生基础油等统称V类基础油。与矿物油相比，合成润滑油具有以下优点：•良好的耐高温性能：合成润滑油比矿物油的热氧化安定性好，热分解温度高，在高温下不易裂解，从而生成助燃小分子；•粘度指数高,粘温性能好。合成润滑油的粘温性能要比矿物油好，在温度变化条件下，粘度变化小，能使用于工作温度变化较大的场合；•耐低温性能好：与矿物油相比，合成润滑油具有更低的倾点，在极低的温度条件下，仍能保持良好的流动性而不结晶或凝结；•较低的挥发性：合成润滑油一般是一种纯化合物，起沸点范围窄，挥发性低，因此挥发损失小，可延长油品的使用寿命。而矿物油是某一沸点范围内的产物，容易挥发；•闪点和燃点高:合成润滑油的闪点和自燃点高,相同的高温条件下，不容易发生燃烧，使用安全性好。稠化剂•作用：1、通过对油的吸附和结合组成脂的结构；2、给脂提供不同的性质和性能类型——耐温性、抗水性、流动性、稠度等；3、增强润滑膜。•稠化剂分为两大类：皂基稠化剂非皂基稠化剂•目前皂基稠化剂制成的脂仍占总量的90%。添加剂•添加剂的基本作用o改善、提高和赋予润滑油基础油原本不具备的某些性质和使用性能；o改变润滑油的物理性质：粘度指数改进剂、降凝剂、油性剂、抗泡剂等就是使润滑油分子变形、吸附、增溶而改变其物理性能的；o改变化学性质：抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、防锈剂、清净分散剂等就是使润滑油增加或增强了某些化学性能添加剂•润滑脂常用的添加剂有：1、结构改善剂——改善脂的皂油结构，提高机械安定性、胶体安定性等脂已有性质，进入脂结构中形成一体。常用的有甘油、环烷酸、高级醇、乙二醇、水等。2、功能添加剂——可赋予原来不具有的性质而不改变其结构的添加剂，主要种类用抗氧剂、防锈剂、抗磨剂、极压剂、金属钝化剂、增粘拉丝剂等。3、填充剂——指固态微细分散，且本身具有固体润滑剂特性的物质。加入的目的是对基础脂的润滑膜遭重负荷、振动、冲击负荷或高温情况下起补强作用。常用二硫化钼、石墨、氮化硼、铜、铅、铝等金属粉末。润滑脂工作机理•润滑脂的作用可以简单的比作海绵，受到挤压时释放出稀油。当然，实际情况比这要复杂得多。•静态时，稠化剂因分子引力而聚集在一起，形成相对稳定的固体结构。所以常温与静态条件下润滑脂粘附在被润滑的表面。•当受压或受热时，稠化剂之间的联结逐渐松开，润滑脂会变软以至流动，从而润滑摩擦表面。外力停止作用之后，稠化剂之间的联结重新形成，润滑脂逐渐恢复原来的稠度。•如果润滑脂受到太大的外力作用，稠化剂会完全破碎，润滑脂则彻底被破坏。润滑脂工作机理静止状态纤维网流动状态纤维分离纤维顺向排列恢复静止纤维重新联结润滑脂的分类组成分类皂基单皂钙皂、钠皂、锂皂、铝皂、钡皂、铅皂等混合皂钙-钠皂、锂-钙皂复合皂复合钙皂、复合钠皂、复合铝皂、复合锂皂非皂基有机稠化剂聚脲、酰胺、阴丹士林、酞菁铜、聚四氟乙烯无机稠化剂膨润土、硅胶烃基稠化剂石蜡、地蜡、石油脂按应用分类•润滑脂按主要作用分为：润滑、防护、密封润滑脂；•按适用范围分为：普用、专用、多效润滑脂；•按适用的部件分为：滚动轴承脂、齿轮脂、阀门脂、螺纹脂等；•按适用温度范围分为：低温、高温、宽温脂；•按应用于领域分为：汽车脂、航空脂、船用脂、钢铁工业用脂、食品机械用脂等；按承受负荷的能力分为：普通用脂、极压脂。润滑油脂基本物理特性粘度•粘度（Viscosity)：液体流动时内摩擦力的量度。•动力粘度（DynamicViscosity)表示液体在一定剪切应力下流动时摩擦力的量度。在国际单位制（SI）中以帕.秒（Pa.s)表示。习惯用厘泊（Cp）为单位，1Cp=10-3Pa/s•运动粘度（KinematicViscosity）表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度。其值为相同温度下液体流动的动力粘度与其密度之比。在国际单位制中以平方米/秒（m2/s）或平方毫米/秒（mm2/s)表示。•CS是centistokes的缩写，为粘度单位。厘斯托克(centistokes)=动力粘度单位厘泊（Cp）除以密度。粘度指数•任何流体之粘度，必随温度而变化，油料和润滑油也不例外。•表示油料或润滑油脂粘度因温度变化之程度称为粘度指数（ViscosityIndex，简称V.I.）。•粘度指数越低，表示温度稍有变化时，粘度变化较大。反之，粘度指数越高，則表示温度变化幅度较广时，粘度之变化却不大。闪点(Flashpoint)•油料徐徐加热时，油料汽化加速，到达至某一温度，如有火苗靠近，能发生蓝色闪光，但瞬间即熄灭者，称为闪火。达成闪火之最低温度称为闪点，其单位为℃或℉。•如继续徐徐加热油料，当所生油气能够继续维持燃烧之最低温度称为着火点（FirePoint）。一般油料之着火点约较闪火点高50℉左右。滴点•润滑脂在规定之试验方法下，由半固体变成液体时之温度称为滴点（DroppingPoint），其单位：℃或℉。润滑脂之滴点往往因下列各因素而异：皂基之不同、皂基之份量、含水之多少。•润滑脂滴点之高低，可表示各该润滑脂使用温度之范围。锂皂基，钠皂基润滑脂之滴点均高，适用于高温;而钙基，铝基润滑脂，则只限用于温度不高之处。倾点与凝点•倾点（Pourpoint）在规定条件下，被冷却的试样能流动的最低温度，以。C表示。•凝点(SolidificationPoint)试样在规定条件下冷却至停止移动的最高温度，以。C表示。•倾点是用来衡量润滑油等低温流动性的常规指标，同一油品的倾点比凝点略高几度，过去常用凝点，现在国际通用倾点。•倾点或凝点偏高，油品的低温流动性就差。人们可以根据油品倾点的高低，考虑在低温条件下运输、储存、收发时应该采取的措施，也可以用来评估某些油品的低温使用性能。•物理意义：倾点是反映油品低温流动性的好坏的参数之一，倾点越低，油品的低温流动性越好。氧化安定性（OxidationStab