润滑油基本特性
粘度
- 粘度反映液体流动的阻力。
- 粘度的测量单位有多种。美国以前常用的单位是赛氏通用秒(SSU),测量温度为 100°F 或 210°F。欧洲则曾广泛使用雷德伍德秒(RWI),测量温度同样为 100°F 或 210°F。如今,大多数国家已改用公制单位——厘斯托克(cSt),在 40°C 或 100°C 下进行测量。
- 高粘度的油能够承受更大的压力,不易被挤出润滑表面。然而,其较高的内部摩擦也可能对润滑部件的运动产生更大阻力。粘度指数(VI)表示液体粘度随温度变化的程度。VI 值越高,表示温度升高时液体粘度下降得越少。
- 粘度会随温度变化而变化。因此,在说明液体粘度时必须注明测量温度。温度升高时,液体粘度降低;相反,温度降低时,液体会变得更黏稠。
- 粘度指数(VI)表示液体粘度随温度变化的程度。VI 值越高,表示温度升高时液体粘度下降得越少。通常由高分子聚合物构成的 VI 改进剂,可以提升润滑油的粘度指数
- 通过添加聚合物而提升的油品粘度,在高负载齿轮等剪切应力作用下,聚合物可能会降解,导致部分粘度损失。能抵抗剪切造成的粘度变化的油品,被称为具有高剪切稳定性。
倾点
- 表示润滑油在低温下的流动特性。
- 取决于油品中的石蜡含量。
闪点
- 衡量润滑油在空气中短暂点燃的可能性,关系到油品的火灾危险性。
抗氧化稳定性
- 油品氧化会生成树脂和油泥,可能堵塞过滤器和油路。
- 氧化还会产生可溶性有机酸,可能腐蚀机械部件。
- 优质的润滑油应具备良好的抗氧化能力。
酸碱性(总酸值与总碱值)
- 高酸性的油可能腐蚀机械部件。
- 大多数发动机油由于加入清净型添加剂而具有一定的碱性,有助于中和油品因氧化产生的酸。
- 润滑油在长时间使用后可能含有由氧化形成的有机酸,因此,测量油品的酸度可以反映其氧化程度。
清净性
- 大多数发动机油都含有清净剂和分散剂添加物,以防止不完全燃烧产生的污垢颗粒在金属表面积聚和附着。
防锈性能
- 水分可能渗入润滑系统,导致机械部件生锈。
- 锈粒还能充当催化剂,加速油品的氧化过程。
- 防锈添加剂可吸附在金属表面,阻止水分接触金属,从而防止生锈。
抗腐蚀性能
- 油中的酸性物质会引起机械部件的腐蚀。
- 通过加入腐蚀抑制剂,能与金属反应形成保护膜,将酸性物质与金属隔离,减少腐蚀的发生。
抗泡性能
- 起泡会降低润滑油的润滑效果,因为泡沫中的空气会在油和金属表面之间形成阻隔。
- 泡沫还会增加机械部件运动的阻力。
- 在液压系统中,泡沫会削弱油品的凝聚力,导致液压压力下降。
- 优质润滑油不易起泡,并能迅速消除泡沫。抗泡添加剂可以帮助降低油品的起泡倾向。
乳化与破乳性能
- 乳化是指油和水的均匀混合。
- 有些油品要求具备良好的乳化性,例如金属切削油,便于与水混合使用。
- 乳化性可通过添加对油水均有亲和力的乳化剂来提高,从而将油水分子结合在一起。
- 而另一些润滑油则需要良好的破乳性能,例如汽轮机油,要求水分能迅速从油中分离出来,这通常通过优良的精炼工艺实现。
抗磨性能
- 某些润滑条件可能需要使用极轻的油,即使机器的载荷-速度比可能并不建议这么低粘度的油。在这种情况下,金属表面可能会发生磨损。抗磨添加剂可以在金属表面形成一层保护膜,使金属表面彼此滑动时金属损耗降到最低。
极压性能
- 在重载、高压和剧烈高温下,机器的运动部件可能会熔化并焊接在一起,影响机械运转。
- 润滑油中的极压添加剂可与金属反应,形成一种低熔点的化合物。由于极压造成的高温将使该化合物熔化,从而吸收热量,而不是让金属部件发生焊接。
- 极压性能通常通过 Timken 法(ASTM D 2782)或 FZG 齿轮机(IP 334)进行测试。Timken 法是让钢杯在润滑油中旋转并与钢块接触,测定不会造成擦伤的最大负载(OK 负载)。FZG 方法是在测试油品中运转特殊齿轮,并逐步加重载荷,记录发生损伤的阶段,即为该润滑油的 FZG 负载级数。
粘附性
- 具有粘性的润滑油含有粘附剂,能长时间粘附在润滑表面而不会被甩出。用于纺织机械和钢丝绳的润滑油通常要求具备良好的粘附性能。
润滑脂的一般特性
润滑脂是一种半固体,由增稠剂分散于液态润滑油(基础油)中形成。还可加入赋予特殊性能的其他成分。 与润滑油相比,润滑脂在某些应用场景中具有优势,因为润滑脂能固定在润滑点上,不易被挤出。有时润滑脂还可用于密封机器部件,防止水分和灰尘进入。
基础油的粘度、碳氢化合物类型及挥发性会影响润滑脂的结构稳定性、润滑质量、低温和高温性能及成本。 增稠剂是决定润滑脂抗水性、高温性能、长期使用下的稳定性以及是否易于保持在润滑位置的关键因素。润滑脂的成本在很大程度上取决于所用的增稠剂类型及其它添加剂。
增稠剂可分为几类:肥皂型、无机型和合成有机型。
润滑脂的重要特性如下: -
锥入度
- 锥入度表示润滑脂的稠度(即硬度或软度),测试方法是让一个锥体自由下落至润滑脂中,观察其渗入的深度。根据美国国家润滑脂研究所(NLGI)等级标准,锥入度分为:000、00、0、1、2、3、4、5、6 级,000 级最软,6 级最硬。
- 大多数肥皂基润滑脂在温度升高时会变软,但有些润滑脂在高温下反而变硬。总体而言,非肥皂类增稠剂在温度变化下稠度变化较小。
抗水性
- 如果润滑脂所含的增稠剂溶于水,当接触到大量水分时,润滑脂可能会乳化甚至液化。一般来说,钙、锂和铝基肥皂具有良好的抗水性,而钠基润滑脂则易溶于水。
抗氧化稳定性
- 润滑脂的氧化会导致其变硬、形成漆膜,最终可能碳化。通过添加抗氧化剂可以提高润滑脂的抗氧化稳定性。
润滑性能
- 肥皂型润滑脂中的基础油和增稠剂本身都具有一定的润滑能力。非肥皂型无机增稠剂一般不具备润滑作用。润滑能力主要取决于基础油的粘度及其粘度指数。
Anti-wear Characteristic
- 润滑脂中可加入特定添加剂以增强其抗磨能力。
极压承载能力
- 部分润滑脂含有特殊添加剂,以增强其承载负荷的能力,从而防止金属焊接和擦伤。
滴点
- 滴点是指润滑脂加热到可滴落状态时的温度。滴点低于设备的运行温度说明润滑脂不能提供有效润滑。但反过来,滴点高于工作温度也不一定代表润滑脂适合使用,因为高温下其稠度和化学特性仍可能发生不利变化。