粒子與固體的相互作用
[拼音]:runhuaji
[英文]:lubricant
用以降低摩擦副的摩擦阻力、減緩其磨損的潤滑介質。潤滑劑對摩擦副還能起冷卻、清洗和防止汙染等作用。為了改善潤滑效能,在某些潤滑劑中可加入合適的新增劑。選用潤滑劑時,一般須考慮摩擦副的運動情況、材料、表面粗糙度、工作環境和工作條件,以及潤滑劑的效能等多方面因素。在機械裝置中,潤滑劑大多通過潤滑系統輸配給各需要潤滑的部位。
常用的潤滑劑有液體潤滑劑(礦物潤滑油、合成潤滑油和水基液體)、潤滑脂、固體潤滑劑和氣體潤滑劑。在20世紀初期和以前,曾較廣泛地使用動植物油脂作潤滑劑,如菜籽油、蓖麻籽油和鯨腦油等,現代已多用礦物油和合成油代替。
礦物潤滑油(石油)
礦物潤滑油為現代廣泛應用的液體潤滑劑。石油經過精製工藝製得的單一鎦分的優質基礎油可直接使用,如儀表油、冷凍機油和變壓器油等。把不同粘度的基礎油互相調合,或在基礎油中加入所需的新增劑,可得到不同使用效能的調合潤滑油。前者如機械油、汽輪機油、軋鋼機油和航空潤滑油等,後者如齒輪油、汽油機油、柴油機油、壓縮機油和抗磨液壓油等。
合成潤滑油
用有機合成的方法制得並具有特定結構和效能的潤滑油,如矽油、矽酸酯、磷酸酯、氟油、酯類油和合成烴油等。合成潤滑油能滿足一般礦物潤滑油不能滿足的嚴峻工況(如航空、航天、深海探測和原子能工業等)的使用要求。合成潤滑油按使用效能可分為高低溫潤滑油、抗燃潤滑油、極壓潤滑油、防護潤滑油、抗輻射潤滑油、抗氧化潤滑油、高真空潤滑油、電氣用潤滑油和金屬加工油等。
水基液體
水基液體的潤滑效能較油差,一般不用於純潤滑的場合。它常用作金屬切削加工過程中的切削液,旨在起冷卻、潤滑、清洗和防鏽等作用,也用於液壓系統。工業中常用的水基液體為以水稀釋油基而成的乳化液,有水包油型和油包水型兩類。
(1)在水包油型乳化液中,油以細小的油滴分散在水中,乳化液呈半透明的液體(油滴直徑為 0.05~0.1微米時)或乳白色液體(油滴直徑為0.1~1微米時)。為使乳化液保持一定的穩定性,應在液中加入起乳化作用的表面活性劑。水包油型乳化液外相為水,含油量較低,故其冷卻性和流動性都與水接近,易生鏽,潤滑性較差。
(2)在油包水型乳化液中,油包著水,好處是不生鏽,粘度增大,可用作液壓油。水基液體都是不燃燒物質。
潤滑脂
由稠化劑和基礎油組成的具有塑性的潤滑劑,有時還可根據需要加入各種新增劑。基礎油在潤滑脂中約佔90%,對潤滑脂的效能影響很大。稠化劑是潤滑脂的重要組成部分,在潤滑油中加入稠化劑後,才能形成具有一定結構形式的潤滑脂。稠化劑可分為皁基和非皁基兩類。皁基稠化劑指各種脂肪酸金屬皁。脂肪原料一般採用各種動、植物油脂以及從其中分離出來的脂肪酸和各種合成脂肪酸。形成金屬皁的原料一般是鹼金屬、鹼土金屬的氫氧化物(如氫氧化鈣、氫氧化鈉和氫氧化鋰等)、純石灰和硫酸鋁等。非皁基稠化劑主要有:烴基稠化劑,如石蠟和地蠟;無機稠化劑,如膨潤土和矽膠等;有機稠化劑,如陰丹士林藍染料、酞青銅、芳基脲、聚脲、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物和全氟聚苯等;填料,如石墨、二硫化鉬和炭黑等。潤滑脂按用途可分為 3類。
(1)抗磨潤滑脂:主要用於改善摩擦副的摩擦狀態以減緩磨損。
(2)防護潤滑脂:主要用於防止金屬零部件的鏽蝕和腐蝕。
(3)密封潤滑劑:主要用於密封真空系統、管道配件和螺紋件等的接合。按稠化劑不同,潤滑脂又可分為皁基潤滑脂、烴基潤滑脂、無機潤滑脂和有機潤滑脂4類。
固體潤滑劑
用於減小兩相對運動表面上摩擦和磨損的固體粉末或薄膜。常用的固體潤滑劑有石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、尼龍、氮化硼和氟化石墨等。固體潤滑劑主要應用於要求苛刻的嚴峻工況下,如過載(重型機械和金屬冷擠壓模具等)、高溫(鍊鋼機械、核反應堆支架等)、低速(機床導軌等)、超高真空(航天器中的機械等)、超低溫(液氫和液氧輸送泵等)、強輻照(核反應堆等)、強腐蝕(化工裝置等)、汙染(航天器的推力系統、紡織機械和造紙機械等)、安裝後工作人員不便接近(核能機械和飛機的密封部件等)和要求環境非常清潔(食品、醫療和製藥機械等)等場合。固體潤滑劑的使用方式一般有:
(1)整體使用,如將尼龍或聚四氟乙烯塑料製成齒輪、軸承和凸輪等;
(2)以各種覆蓋膜的形式使用,如粘結膜、轉化膜、等離子噴鍍膜和濺射膜等;
(3)以複合材料或組合材料的形式使用,如以金屬為基體的複合材料和將金屬液浸漬到石墨孔隙中的金屬石墨組合材料等;
(4)直接使用粉末固體潤滑劑,或將粉末如石墨粉和二硫化鉬粉等新增到油、脂中使用等。
氣體潤滑劑
常用的潤滑氣體是空氣,可用於空氣軸承等。在某些情況下也有用氫、氦、氮、一氧化碳和水蒸汽等。氣體粘度很小,對溫度變化不敏感,但承載能力小,僅用於超高速、輕載的場合。
新增劑
在潤滑油、脂中加入少量新增劑,能改善潤滑油、脂的使用效能,改善程度與基礎油的品質有關。新增劑大致分為兩類:一類為影響潤滑油、脂物理性質的新增劑,如各種降凝劑、粘度指數改進劑和消泡劑等;另一類為影響潤滑油、脂化學性質的新增劑,如各種抗氧化劑、抗腐劑、清淨劑、油性劑和極壓抗磨劑等。此外,還有乳化劑和防鏽劑等。