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一、什么是润滑油?它的组成及性能有哪些?

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1、润滑油是用在各种类型机械上、以减少摩擦、保护机械及加工件的液体润滑剂,主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油占全部润滑材料的85%,种类牌号繁多,现在世界年用量约3800万吨。具体作用如下:(1)减摩抗磨:在磨擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、粘着磨损等所造成的摩损,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:可以吸热、传热和散热,因而能降低磨擦热

1、润滑油是用在各种类型机械上、以减少摩擦、保护机械及加工件的液体润滑剂,主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油占全部润滑材料的85%,种类牌号繁多,现在世界年用量约3800万吨。具体作用如下:

(1) 减摩抗磨:在磨擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、粘着磨损等所造成的摩损,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:可以吸热、传热和散热,因而能降低磨擦热造成的温度上升,随时将摩擦热排出机外;

(3) 密封:对某些外露零部件形成密封,能防止水分杂?#26159;?#20837;,防泄漏、防尘、防窜气;

(4) 抗腐蚀防锈:磨擦面上有润滑油存在,就可以防止因空气、水滴、水蒸汽、腐蚀性气体及液体、尘埃、氧化物引起的锈蚀,保护摩擦表面不受油变质或外来?#36136;矗?/p>

(5) 清净冲洗?#21644;?#36807;循环可?#28304;?#36208;杂质,经过滤清器滤掉,把摩擦面积垢清洗排除;

(6) 应力分散缓冲:在受到冲击负荷?#20445;?#21487;以吸收冲击能,分散负荷和缓和冲击及减震;

(7) 动能传递:液压?#20302;?#21644;遥控马达及摩擦无级变速等。

2、润滑油组成 润滑油一般由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分,决定着润滑油的基本性质,添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足,赋予某些新的性能,是润滑油的重要组成部分。

(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?#26174;?#24517;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。天然原油一般都是黑色液体,其中含有几百种及上千种倾倒物的混合物,主要是碳氢化合物。年产1亿两千万?#31181;?亿4千万吨(中国)。 原油在炼油厂经过减压蒸馏生成的轻?#20160;?#21697;可获得汽、煤、柴油等产品,重?#20160;?#21697;,经过进一步精制后即可获得基础油。 ◇◇美国石油学会(API)根据基础油的组成和主要特性,把基础油分成了5类(见表) 基础油的生产,我国以往一直是传统工艺,即通过渣油常减压蒸馏、溶剂精制、白土补充精制来得到润滑油基础油。此工艺只能得到I类基础油。 加氢基础油是在高压氢气和催化剂存在下,通过加氢过程达到精制润滑油和提高其粘度指数的目的。采用加氢精制工艺,可以生产出II类和III类基础油。加氢基础油和常规溶剂精制的基础油相比,具有低硫、低氮、低芳烃含量,较高的粘度指数,优良的热氧化安定性,较低的挥发度,良好的粘温性,良好的添加剂感受性等优点。 合成油--Synthetic就是把矿物基础油用酯类(Easter)或聚烯类(PAO:Poly-Alfa-Olefine)来取代,再和添加剂参配,就是合成机油,而若是基础油全用酯类或聚烯类取代,便称为全合成机油(Fully-Synthetic Oil)若只有用部分则称为半合成机油(Partial-Synthetic Oil)。

◇◇其它油品   

A?#21442;?#27833;--Vegetable   

顾名思义就是从?#21442;?#25552;炼而成的,如黄豆油(Soybeam Oil)篦麻油(Castor Oil),而castor oil使用较广泛,因为它能够在铁或钢的表面形成一层薄膜,现在有些试验性的赛车用油即采用?#21442;?#27833;。   

B动物油--Animal   

通常用在齿轮的润滑上,如抹香鲸油(Sperm Oil)有非常良好的抗磨和抗压的特性,它用于多数的有限度滑动的差速器。 至于真正发挥机油功能的添加剂,则为了配合不同的基础油的化学特性而稍作调整外,其功效是完全相同的。

3、添加剂

矿物油是从原油中提炼而成的,此种基础油因受限于原油先天性质,原油的来源、?#21544;?#25216;术、成本等等,在黏度指数、流动点和氧化稳定度方面便有一定的限?#30130;?#38656;靠添加剂来改善。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,?#30340;?#21058;,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。

◇◇清净剂--Detergent   

引擎在高温操作时会产生结胶(Vanish)和积碳(Carbon)的现象,这些必须靠机油中的清净剂来清除,其成分为金属盐类。   

◇◇驱散剂--Dispersant--或?#21697;?#25955;剂   

引擎在低温操作时,如非高速长时间行驶,会产生所谓的油泥(Sludge)。为防止其产生,机油中必须添加驱散剂,将油泥均匀的分散在机油中,避免油泥沉积在机油滤清器、汽门?#32856;?#21450;活塞环上,造成润滑油路不顺而致使未被润滑的部分造成磨损。     

◇◇抗氧化剂--Anti-Oxidant   

机油在引擎的高温下,特别容?#23376;?#31354;气造成氧化反应,机油氧化之后颜色会加深,黏度会提高,因而增加机油及引擎的负荷,同时氧化之后产生的有机酸?#19981;?#33104;蚀引擎的零件,因此保持机油的氧化稳定性是很重要的,尤其是在极高温的?#26032;?#24341;擎。   

◇◇防锈添加剂--Anti-Rust Additive   

为防止引擎的金属零件生锈,理所?#27604;?#24517;须添加防锈剂,此种添加剂的成份均含有一极性基(Polar Radical),利用分子间的极性吸附于金属表面,保护金属免受空气,水分及盐分?#36136;?#32780;生锈。   

◇◇抗腐蚀添加剂--Anti-Corrosion Additive   

与防锈添加剂一样,但前者用于保护铁金属(Ferrous Metal)之零件,而后者则用于保护非铁金属(Non-Ferrous Metal)和合金(Alloy)零件免于硫份和有机酸之腐蚀。   

◇◇黏度指数改善剂--Viscosity Index Improver   

基础油受限于原油之本质,其黏度指数只能借提炼过程改善至一定程度之后便须靠黏度指数改善剂了,也因为黏度指数改善剂的发明才有复级黏度的机油产生。   

◇◇流动点?#31181;?#21058;--Pour Point Depressnat--又称流动点下降剂   

所谓流动点就是测定某一特定油料,当其开始不能流动的那一点温度,便是流动点,机油中或多或少都会有一些蜡的成份(蜡虽然在基础油?#21544;?#26102;已经用溶剂消除,但仍然不能达100%),而这些蜡在低温一旦成为晶体固结时,会阻止机油的流动,为了使引擎在冬天能够顺利启动,必须在机油中添加?#31181;?#21058;使流动点降低,阻止蜡份结晶,而?#35270;?#23506;冷的气候。   

◇◇抗磨损添加剂--Anti-War Additive   

引擎在高温高压的情况下会出现所谓的接口润滑(Boundary Lubrication)的情况,也就是金属活动面在高热膨胀的情况下,将油膜挤开,而形成金属与金属之间的直接摩擦,为防止这种情况产生,必须添加抗磨损添加剂。这种添加剂在接触金属时,便发生化学作用,产生一层保护膜来保护金属,使之在彼此接触时免于磨损。     

◇◇消泡剂--Anti-Foaming Agent   

机油在引擎内?#29615;?#22797;的搅动,自?#25442;?#20135;生泡沫,而有泡沫的地方就是没有油膜的地方,引擎便失去保护,而另一方面,有泡沫的地方,同时也代表与空气的接触面增大了,也加速其氧化,因此需添加消泡剂以避免泡沫之产生。   

◇◇染色剂--Dye   

其功能有二:

1.识别用,如汽车之自动变速箱油(ATF:Automatic Transmission Fluid)均染成红色,以便漏油时有利辨识维修;

2.行销广告用,例如日本的二冲程机油大部分都染成淡蓝色或红色,除了美观外,可用以广告,表明其润滑油中之基础油精练程度高,颜色淡,才有可能染色。   

◇◇碱性添加剂--Alkaline Additive   

又称总碱价提升剂(Total Base Number Booster),其作用在于提高润滑油中碱性物质的剂量,其功效即是中和?#21058;?汽,柴油)中所含之硫份因燃烧后产生的酸性硫化物,以免汽缸内壁(Cylinder Wall)及活塞环(Piston Ring)等被这些酸性物质所腐蚀。   

◇◇极压添加剂--Extreme Pressure Additive   

多为硫化物,氯或?#23383;?#28155;加剂,在发生接口润滑时,能给予金属良好的保护,能防止金属面发生镕接(Welding),崩蚀(Spalling),及咬痕(Galling)等等,如市面上常有些润滑油或油精的广告宣称在转动的金属上能够承受多大的压力,此类便多半是靠极压添加剂的功用。   

◇◇乳化剂--Emulsifying Agent   

乳化剂的目的在使润滑油中的水分产生乳化现象,防止水分和金属表面接触而产生腐蚀作用,常用的乳化剂有菜仔油,牛油,金属皂盐等等。   

◇◇中度极压添加剂--Mid Extreme Pressure Improver   

一般为极性化合物,对金属表面不起化学作用,但分子的一端附着于金属表面极难分辨,所以能承受的负荷?#21364;?#30719;物油来的高,?#37096;?#20197;称为油性剂(Oiliness Agent)。   

◇◇完全极压添加剂--Full Extreme Pressure Improver   

大多数完全极压添加剂多含有硫磺,氯化磷的化合物,适合添加在负荷高而且摩擦速度快的润滑油上,但是只?#24615;?#36935;到重负荷的时候极性油膜?#40644;?#22351;产生高温?#20445;?#23436;全极压添加剂才会发生作用而形成化合物,在摩擦面之间形成一层固体润滑剂,代替已经破坏的液体油膜,一般极压添加剂都有缓和液体油膜?#40644;?#22351;的效果,故亦称为油膜增强剂。 随着油品质量等级的提高,功能添加剂也逐渐由单剂向复合剂转变。复合添加剂的性能不仅要靠添加剂单剂质量的提高,还要通过添加剂复合规律研究确定添加剂相互协合作用的本质,以获得综合性能最佳的复合剂。使用复合添加剂可以减化配方筛选的难度,降低润滑油生产的成本并且稳定油品生产质量。现在,复合添加剂在润滑油中的地位愈来愈重要。

复合添加剂的种类有:汽油机油复合剂、柴油机油复合剂、通用内燃机油复合剂、二冲程汽油机油复合剂、铁路机车复合剂、船用发动机油复合剂、工业齿轮油复合剂、车辆齿轮油复合剂、通用齿轮油复合剂、液压油复合剂、工业润滑油复合剂、防锈油复合剂等。

4、润滑油脂的基本性能 润滑油是一种技术密集型产品,是复杂的碳氢化合物的混合物,而其真正使用性能又是复杂的物理或化学变化过程的综合效应。润滑油的基本性能包括一般理化性能、特殊理化性能和模拟台架试验。 一般理化性能 每一类润滑油脂都有其共同的一般理化性能,以表明该产品的内在质量。对润滑油来说,这些一般理化性能如下:

(1) 外观(色度):油品的颜色,往往可以?#20174;?#20854;精制程度和稳定性。对于基础油来说,一般精制程度越高,其烃的氧化物和硫化物脱除的越干净,颜色也就越?#22330;?#20294;是,即使精制的条件相同,不同油源和基属的原油所生产的基础油,其颜色和透明度?#37096;?#33021;是不相同的。对于新的成品润滑油,由于添加剂的使用,颜色作为判断基础油精制程度高低的指标已失去了它原来的意义。

(2) 密度:密度是润滑油最简单、最常用的物理性能指标。润滑油的密?#20154;?#20854;组成中含碳、氧、硫的数量的增加而增大,因而在同样粘度或同样相对分子质量的情况下,含芳烃多的,含胶质和沥青质多的润滑油密度最大,含环烷烃多的居中,含烷烃多的最小。

(3) 粘度:粘度?#20174;?#27833;品的内摩擦力,是表示油品油性和流动性的一项指标。在未加任何功能添加剂的前提下,粘度越大,油膜强度越高,流动性越差。

(4) 粘度指数:粘度指数表示油品粘?#20154;?#28201;度变化的程度。粘度指数越高,表示油品粘度受温度的影响越小,其粘温性能越好,反之越差。

(5)闪点?#33655;?#28857;是表示油品蒸发性的一项指标。油品的馏分越轻,蒸发性越大,其闪点也?#38477;汀?#21453;之,油品的馏分越重,蒸发性越小,其闪点也越高。同?#20445;?#38378;点又是表示石油产品着火危险性的指标。油品的危险等级是根据闪点划分的,闪点在45℃以下为易燃品,45℃以上为可燃品,在油品的储运过程中严禁将油品加热到它的闪点温度。在粘?#35748;?#21516;的情况下,闪点越高越好。因此,用户在选用润滑油时应根据使用温度和润滑油的工作条件进行选择。一般认为,闪点比使用温度高20~30℃,即可安全使用。

(6) 凝点和倾点:凝点是指在规定的冷却条件下油品停止流动的最高温度。油品的凝固和纯化合物的凝固有很大的不同。油品并没有明确的凝固温度,所谓“凝固”只是作为整体来看失去了流动性,并不是所有的组分都变成了固体。润滑油的凝点是表示润滑油低温流动性的一个重要质量指标,对于生产、运输和使用都有重要意义。凝点高的润滑油不能在低温下使用。相反,在气温较高的地区则没有必要使用凝点低的润滑油。因为润滑油的凝点?#38477;停?#20854;生产成本越高,造成不必要的浪?#36873;?#19968;般说来,润滑油的凝点应比使用环境的最低温度低5~7℃。但是特别还要提及的是,在选用低温润滑油?#20445;?#24212;结合油品的凝点、低温粘度及粘温特性全面考虑。因为低凝点的油品,其低温粘度和粘温特性亦有可能不符合要求。凝点和倾点都是油品低温流动性的指标,两者无原则的差别,只是测定方法稍有不同。同一油品的凝点和倾点并不完全相等,一般倾点都高于凝点2~3℃,但也有例外。

(7) 酸值、碱值和中和值:酸值是表示润滑油中含有酸性物质的指标,单位是mgKOH/g。酸值分强酸值和弱酸值两种,两者合并即为总酸值(简称TAN)。我们通常所说的“酸值?#20445;导?#19978;是指?#30333;?#37240;值(TAN)?#34180;?#30897;值是表示润滑油中碱性物质含量的指标,单位是mgKOH/g。碱值亦分强碱值和弱碱值两种,两者合并即为总碱值(简称TBN)。我们通常所说的“碱值”?#23548;?#19978;是指?#30333;?#30897;值(TBN)?#34180;?#20013;和值?#23548;?#19978;包括了总酸值和总碱值。但是,除了另有注明,一般所说的“中和值?#20445;导?#19978;仅是指?#30333;?#37240;值?#20445;?#20854;单位也是mgKOH/g。

(8) 水分:水分是指润滑油中含水量的百分数,通常是重量百分数。润滑油中水分的存在,会破坏润滑油形成的油膜,使润滑效果变差,加速有机酸对金属的腐蚀作用,锈蚀设备,使油品容易产生沉渣。总之,润滑油中水分越少越好。

(9) 机械杂质:机械杂质是指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类,以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。通常,润滑油基础油的机械杂质都控制在0.005%以下(机杂在0.005%以下被认为是无)。

(10)灰分和硫酸灰分:灰分是指在规定条件下,灼烧后剩下的不燃烧物质。灰分的组成一般认为是一些金属元素及其盐类。灰分对不同的油品具有不同的概念,对基础油或不加添加剂的油?#38450;此擔?#28784;分可用于判断油品的精制深度。对于加有金属盐类添加剂的油品(新油),灰分就成为定量控制添加剂加入量的手段。国外采用硫酸灰分代替灰分。其方法是:在油样燃烧后灼烧?#19968;?#20043;前加入少量浓硫酸,使添加剂的金属元素转化为硫酸盐。

(11)残炭:油品在规定的实验条件下,受?#26085;?#21457;和燃烧后形成的焦黑色残留物称为残炭。残炭是润滑油基础油的重要质量指标,是为判断润滑油的性质和精制深度而规定的项目。润滑油基础油中,残炭的多少,不仅与其化学组成有关,而且也与油品的精制深度有关,润滑油中形成残炭的主要物质是:油中的胶质、沥青质及多环芳烃。这些物质在空气不足的条件下,受强热分解、缩合而形成残炭。油品的精制深度越深,其残炭值越小。一般讲,空白基础油的残炭值越小越好。现在,许多油品都含有金属、硫、磷、氮元素的添加剂,它们的残炭值很高,因此含添加剂油的残炭已失去残炭测定的本来意义。机械杂质、水分、灰分和残炭都是?#20174;?#27833;品纯洁性的质量指标,?#20174;?#20102;润滑基础油精制的程度。

(12)其它:在进行油品检测中,各项检测数据都有一定的理化指标?#27573;А?#20294;对于有的具体检测项目,没有具体的理化指标。例如:在油品检测中的机械杂质检测中,对于此项检测无论是国标﹑行标﹑还是企业标?#32423;济?#26377;具体数据?#27573;?#26469;检测。而要了解这一项内容,只能是检测出具体数据,并且在化验单中注明“报告?#20445;?#20197;作为参考。 特殊理化性能 除了上述一般理化性能之外,每一种润滑油品还应具有表明其使用特性的特殊理化性质。越是质量要求高,或是专用性强的油品,其特殊理化性能就越突出。

?#20174;?#36825;些特殊理化性能的试验方法简要介绍如下:

(1) 氧化安定性:氧化安定性?#24471;?#28070;滑油的抗老化性能,一些使用寿命较长的工业润滑油都有此项指标要求,因而成为这些种类油品要求的一个特殊性能。测定油品氧化安定性的方法很多,基本上都是一定量的油品在有空气(或氧气)及金属催化剂的存在下,在一定温度下氧化一定时间,?#32531;?#27979;定油品的酸值、粘度变化及沉淀物的生成情况。一切润滑油都依其化学组成和所处外界条件的不同,而具有不同的自动氧化倾向。随使用过程而发生氧化作用,因而逐渐生成一些醛、酮、酸类和胶质、沥青质等物质,氧化安定性则是?#31181;?#19978;述不利于油品使用的物质生成的性能。

(2) 热安定性:热安定性表示油品的耐高温能力,也就是润滑油对热分解的抵抗能力,即热分解温度。一些高质量的抗磨液压油、压缩机油等都提出了热安定性的要求。油品的热安定性主要取决于基础油的组成,很多分解温度较低的添加剂往往对油品安定性有不利影响;抗氧剂也不能明显地改善油品的热安定性。   

类别 硫含量% 饱和烃% 粘度指数 I >0.03 <90 80~120 II <0.03 >=90 80~120 III <0.03 >=90 >120 IV 所有聚烯烃(PAO) V ?#35805;?#21547;在I~IV类的其他基础油 

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