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润滑油脂基础知识未来能源张学胜2015.1.1知识纲要润滑油基础润滑脂基础润滑油脂性能润滑油脂基本应用常用润滑油润滑油行业分析一、润滑油基础（一）润滑油定义及作用：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。润滑油的基本作用是机器润滑与减少摩擦。（一）润滑油定义及作用：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。对润滑油总的要求是：（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、防串气；（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。（二）润滑油的分类根据GB/T7631.1-1987的规定，润滑油的代号由类别、品种及数字组成，其书写的形式为：类别+品种+数字。润滑剂是石油产品之一，润滑材料产品用L表示。品种是指润滑油的分组，是按其应用场合分组，分别用相应字母代表：A、全损耗系统用油B、脱模C、齿轮油D、压缩机油（包括冷冻机和真空泵）E、内燃机油F、锭子、轴承和主轴离合器油G、导轨油H、液压系统M、金属加工N、电气绝缘油P、风动工具Q、热传导R、暂时保护防腐蚀T、汽轮机U、热处理X、用润滑脂场合Y、其他应用场合Z、蒸汽汽缸S、特殊润滑及应用场合API=美国石油学会（二）润滑油的分类数字代表润滑油的粘度等级，其数值相当于40℃（有些则是批号，但要注明，否则是指40℃）是的中间运动粘度值，单位为mm2/s，按GB/T3141-1994规定有2、3、5、7、10、15、22、32、46、68、100、150、220、320、460、680、1000、1500、2200、3200共20个等级。例：L——AN100，表示粘度等级为100mm2/s的全损耗系统润滑油，其在40℃时运动粘度是90～110mm2/s，中间类的运动粘度为100mm2/s。（三）、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，是润滑油的组成部份。润滑油基础油添加剂1、润滑油基础油润滑油的基础原料被称为基础油，由原油精炼（矿物油）或是通过化学合成（合成油）而制得。基础油是通常的沸点范围在550-1050华氏度（摄氏度约300-550）之间。由18-40个碳原子的碳氢化合物组成。依据自然的分子化学结构划分，它可以是石蜡基或环烷基。基础油料分成各种不同类别，包括中性油，溶剂中性油，光亮油,大多数一类油以SN命名，如150SN，500SN，以及150BS，二类油（加氢异构）以N命名，如150N，500N,600N，三类油（加氢裂化）按粘度命名：如2CST,4CST,6CST,8CST。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。其中溶剂精制是去除芳烃等非理想组分，溶剂脱蜡是以保证基础油的低温流动性。1、润滑油基础油矿物基础油的生产过程基本以物理过程为主，不改变烃类结构，生产的基础油取决于原料中理想组分的含量与性质；矿物基础油在提炼过程中因无法将所含的杂质清除干净，因此流动点较高，不适合寒带作业使用。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。1、润滑油基础油合成基础油来自原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯，再经聚合、催化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础油。本质上它是原油中较好的成分，加以化学反应并透过人为控制下达到预期的分子形态，其分子排列整齐，抵抗外来变数的能力自然很强，因此合成基础油品质较好，其对热稳定、抗氧化反应、抗黏度变化的能力自然要比矿物基础油强得多。由于受天然气价格影响，合成型基础油的价格还是比较高的。半合成基础油采用一定比例的矿物基础油与合成基础油混合制成。同矿物油相比，这种半全合成机油抗氧化能力强，具有天然清净剂作用，它能确保润滑油在使用很长时间，其性能都不容易衰退，发动机不容易产生油泥。如果在半合成基础油再加添加剂，增加抗磨损性能，有效延长发动机使用寿命。1、润滑油基础油国际上一般采用美国石油学会（API）对基础油的分类标准，API根据基础油的主要特性：硫含量、饱和烃含量、粘度指数的大小把基础油分成I～IV类。I类油为溶剂精制基础油，有较高的硫含量和不饱和烃（主要是芳烃）含量，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类油主要为加氢处理基础油，其硫氮含量和芳烃含量较低；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I～V类基础油分类表1、润滑油基础油和抗氧性好，低温和烟炱分散性能均优于I类基础油。III类油主要是加氢裂化基础油，不仅硫、芳烃含量低，而且粘度指数很高，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类油为聚a-烯烃（PAO）合成油基础油。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I～V类基础油分类表1、润滑油基础油指数一般超过140。根据粘度的不同，可以分为低粘度PAO,中粘度PAO和高粘度PAO；低粘度：PAO2,PAO2.5,PAO4,PAO5,PAO6,PAO7,PAO8,PAO9,PAO10等；中粘度：包括PAO25等;高粘度：包括PAO40,PAO100,PAO150,PAO300等。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类油是除I-IV类以外的各种基础油。包含其它非PAO的合成油和粘度指数小于80的环烷烃基础油，比如酯类油、合成烃类、硅油、植物油、再生基础油等。I～V类基础油分类表1、润滑油基础油I～V类基础油分类表I～V类基础油分类表类别硫含量%饱和烃含量%粘度指数VIⅠ＞0.03＜9080-120Ⅱ＜0.03＞9080-120Ⅲ＜0.03＞90＞120Ⅳ聚a-烯烃（PAO）合成油Ⅴ不包括在I-IV类的其他基础油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。2、添加剂抗泡剂--用于抑制石油产品中泡沫形成的添加剂，它可能是一种可以破坏表面泡沬的硅树脂油，或是一种可以减少微小泡沫生成的聚合体。抗磨损添加剂--通过添加剂或其反应形成的物质，可在重负荷的零件表面覆盖上一层薄膜以避免金属之间的磨损。抗静电添加剂--在高速运转的情况下，增加碳氢化合物燃料的传导性以使静电电荷快速分散的加剂，其可减少着火和爆炸的危险。二、润滑脂基础（一）润滑脂定义润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中所组成的一种稳定的固体或半固体产品,其中可以加入旨在改善润滑脂某种特性的添加剂及填料。润滑脂在常温下可附着于垂直表面不流失,并能在敞开或密封不良的摩擦部位工作,具有其它润滑剂所不可替代的持点。因此,在汽车和工程机械上的许多部位都使用润滑脂作为润滑材料。（二）润滑脂作用和优点润滑脂的主要作用：润滑、防水、防尘、防锈、密封、防护；脂润滑的优点：使用寿命长，供油次数少，不需要经常添加，在经常加油困难的摩擦部位上，使用润滑脂润滑较为有利。润滑脂通常用于重负荷、高、低速、高、低温、极压以及有冲击负荷的苛刻条件下，也适用于间歇或往复运动的部件上的润滑。润滑脂在摩擦表面上保持能力强，密封性好。有些机械密封不严，使用润滑脂可以防止水分、尘土和其他机械杂质进入摩擦表面。润滑脂对于潮湿和多尘环境下操作的机械的摩擦部位也能适用。（三）润滑脂的特性润滑脂和润滑油的用途极为相似，但是特点各不相同，与润滑油相比，润滑脂与应用有密切关系，具体优点如下：1、不流失，不滴落当摩擦部位处于静止状态时，润滑脂能够保持原来形状，不致受重力作用而自动流失，对于停停开开的摩擦部位、补充润滑材料非常困难的部位以及敞开式或密封不良的部位，润滑脂是非常适用的。2、不泄露，不飞溅当摩擦部位处在运动状态时，润滑脂不会像润滑油那样受离心力作用而甩漏，也不会在密封不良部位飞溅出来，可防止污染环境、污染产品。（三）润滑脂的特性3、使用温度范围宽润滑脂工作温度范围要比润滑油宽，一般润滑脂可在-20～120℃温度范围内使用。4、耐压性高润滑脂在金属表面上吸附力要比润滑油大得多，并能形成较坚固的油膜，承受比较高的工作负荷，这是由于润滑脂内含有大量极性物质。5、使用寿命长消耗量少，设备维修保养期长、保养费用也相应降低。6、润滑设备构造比较简单这样可以简化工艺装备的设计，减少投资。（三）润滑脂的特性7、防护性能好润滑脂涂抹在金属表面或零件上，是一种良好的防护材料，而且防护期长。一般脂层又都比油层厚，而且抗水性远比润滑油好，防止水或水蒸气渗透到金属表面能力也强。润滑脂还能隔离酸、碱、氧气和水，避免工作表面受到直接侵蚀。8、密封性能好润滑脂可防止灰尘进入工作表面，避免杂质混入磨损机械零件，对于如轴承之类空间结构比较复杂、润滑面的精密度要求较高的工作部件，润滑脂能把空间填满，起到密封作用。（三）润滑脂的特性9、有缓冲减震作用润滑脂的粘滞性大、油性比较好，所以对于某些常常要求改变运动方向和承受很大冲击力的机械，如拐轴、万向接头等润滑部位，润滑脂能起一定缓冲减震作用，还能降低噪音。虽然润滑脂有上述优点，但与润滑油相比也存在一些缺点。润滑脂是固态或半流体状态，它在润滑面上起动力矩和运转力矩较大，流动性较差，在高速部位不如润滑油好，在极高转速不能使用润滑脂。此外，由于它几乎不存在散热性，也不能像润滑油那样不断地带走摩擦表面由于磨损而出现的金属屑和其它杂质，同时在高温下有相转变，而且容易氧化变质等缺点，因此它的使用范围受到一定限制。（四）润滑脂的主要评价指标1、质量特征评价指标：物理状态外观、滴点、工作锥入度2、化学成分：含皂量、含油量、含水量、灰分、机械杂质、挥发量、含酸或碱量3、流动性及力学性能：强度极限、