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潤滑材料

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飛行器中許多相對運動表面之間都必須潤滑，以減少摩擦、磨損和粘滯。在飛行中，發動機潤滑系統發生故障,主軸和齒輪可能在瞬間燒結、咬住乃至折斷;電機沒有良好的潤滑會很快被燒壞；儀表無良好的潤滑工作會不正常。潤滑材料按物理狀態和特性分為潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑三類。

簡介

凡是能降低摩擦力的介質都可作為潤滑材料，潤滑材料亦稱潤滑劑。常用的潤滑劑有液體、半固體和固體。

潤滑材料的種類。

常用的潤滑劑有下述類型

液體潤滑劑（ 潤滑油）：石油系潤滑油

非石油系潤滑油(動植物油和合成潤滑油)

半固體潤滑劑（ 潤滑脂）：皂基（石油系基礎油和合成基礎油）

非皂基（石油系基礎油和合成基礎油）

固體潤滑劑： 石墨、二硫化鉬等。

其中，液體潤滑劑（潤滑油）是最常用的潤滑劑。

潤滑油

簡介

主要用於發動機軸承、齒輪、汽缸、活塞、連杆等部位，工作時潤滑油在密閉系統中循環流動，不僅保證摩擦部件處於良好潤滑狀態，還能將摩擦產生的熱和產物從工作面帶走。現代超音速飛機發動機潤滑系統的工作溫度可達200～300°C以上，因此潤滑油必須具有良好的熱氧化安定性。發動機摩擦面的工作負荷很高，如 活塞式航空發動機曲軸主軸承的負荷可達100千牛(10噸力)，渦輪噴氣發動機軸承的負荷也在10千牛(1噸力)以上，潤滑油必須具有承受高負荷的能力。當飛機作高空、高速飛行時，潤滑系統處於高溫、低壓狀態，要求潤滑油具有低揮發性，以減少高空蒸發損失。在寒冷地區，潤滑油溫度降到-50～-60°C時仍應能保持良好的流動性。此外，潤滑油不應含有腐蝕性物質，並與系統中的金屬和橡膠等非金屬材料有良好的相容性。 航空發動機最初使用石油基潤滑油，又稱礦物油，使用溫度不超過150°C,適用於亞音速飛機。40年代末合成潤滑油研製成功，1952年開始在 噴氣發動機上使用，性能大大優越於礦物油，能滿足高空、高速飛機發動機的要求。應用最廣的合成潤滑油是各種酯類潤滑油。

發展

潤滑油加氫技術經過幾十年的發展，一方面如加氫處理、加氫補充精製、臨氫降凝等技術已成熟並有新的進步，另一方面異構降凝等新技術日益得到應用。採用加氫新技術生產的基礎油質量已接近或達到PAO合成潤滑油的性能而占有明顯的價格優勢，為適應汽車工業與其他工業技術高速發展與更新換代打下牢固的基礎。因此加氫工藝在潤滑油生產中將起到巨大的作用。

石油化工科學研究院RIPP根據原油組成的不同，開發出一系列潤滑油加氫新工藝，為我國煉油企業生產優質的潤滑油基礎油提供了強有力的技術支持。

對於潤滑油高壓加氫工藝，環烷基原油是世界各類原油中最高貴的資源之一，其儲量僅占原油總儲量的2.2%。目前世界上只有美國、委內瑞拉和中國擁有環烷基原油資源。因此如何更加合理利用有限的環烷基原油資源，是煉油界關心的重要課題之一。從環烷基原油的特點看，其潤滑油餾分的化學組成以環烷烴、芳烴為主，直鏈石蠟烴少，凝點較低，是生產電氣用油、冷凍機油的良好原料，同時也適宜於生產白油、化妝品用油以及特殊工藝用油。針對石蠟烴含量少的環烷基原料的特點，採用催化脫蠟技術生產高質量的環烷基潤滑油有利於資源的合理配製，具有很好的經濟效益與社會效益。

現狀

進入21世紀，隨着環保與機械工業的發展，對潤滑油產品質量提出了更加苛刻的要求。潤滑油要有高的抗氧化安定性、更好的粘溫性、好的低溫流動性以及優良的剪切穩定性與抗磨性，依靠調整添加劑配方來提高潤滑油使用性能的辦法已無法達到要求，這就對潤滑油基礎油質量提出了更高的要求。採用傳統工業生產的礦物潤滑油質量很難有進一步的提高。另外，世界範圍內適合生產潤滑油的原油資源日益減少，潤滑油生產必須面隊劣質的重質原油，這對於傳統加工工藝也是一道難題。

潤滑脂

簡介

在不便於使用潤滑油的部位可用半固體膏狀潤滑脂。這些部位的特點是敞開、外露，需進行密封防塵，要求潤滑材料能在工作面上長期保存。 飛機操縱系統、 起落架、電機、儀表、導航通信設備、武器的活動摩擦部位和液體火箭發動機的渦輪泵、軸承、活門均廣泛採用潤滑脂。

潤滑脂的組成

潤滑脂是由基礎油和稠化劑再加入改善性能的添加劑所製成的一種半固體（通常是油膏狀）的潤滑劑，其成分有基礎油、稠化劑、穩定劑和添加劑等。

1.基礎油

基礎油是潤滑脂中含量最多（占70%-90% ）的組分，是起潤滑作用的主要物質。礦物油和合成油都可作基礎油。礦物油是製造普通潤滑脂的主要基礎油，其價格低，但使用溫度範圍較窄，不能同時滿足高、低溫要求。合成油用於製造高、低溫或某些特殊用途的潤滑脂。基礎油的粘度必須根據潤滑脂的使用條件決定，低溫、輕負荷、高轉速應選低粘度油，反之，則應選中粘度或高粘度油。

2．稠化劑

稠化劑在潤滑脂中的含量約占10%-30%，其作用是使基礎油被吸附和固定在結構骨架之中。稠化劑有四類：烴基、皂基、有機和無機稠化劑。

3.穩定劑

穩定劑的作用是使稠化劑和基礎油穩定地結合而不產生析油現象。不同潤滑脂使用的穩定劑也不同，如鈣基脂用微量水(1%～2%）作穩定劑，一旦鈣基脂失去水分，脂的結構就完全被破壞，從而造成嚴重的油皂分離。

4.添加劑

常用添加劑有抗氧劑、極壓抗磨劑、防鏽劑、粘附劑、填充劑和染料劑等。

潤滑脂的作用機理

潤滑脂的潤滑作用，部分是由於稠化劑的作用，部分是由於基礎油的特殊結合所帶來的既不同於基礎油又不同於稠化劑的潤滑特性。基礎油分三部分保持在潤滑脂結構中，在皂膠團表面的基礎油因皂分子碳氫鏈末端之間的吸引力而維繫在結構內，常稱這部分基礎油為游離油；在皂分子的二維排列層之間的基礎油，除鏈末端之間的吸引力維繫外，層間還有類似毛細管的作用，因此稱之為毛細管吸附油；而處於皂分子晶體內的基礎油，由於皂分子羧基端的離子場的影響而被牢固地維繫在晶體內，常稱這部分基礎油為膨化油。由於外力的作用，皂膠團被壓縮，首先分離出來的是游離油，其次是毛細管吸附油，而膨化油只有當潤滑脂結構被破壞時才分離出來。前面僅就潤滑脂的析油作了討論，但到底滾動軸承內潤滑脂的動態如何？又是以何種機理進行潤滑的呢？滾動軸承內的潤滑脂經過初期的複雜流動後而達到穩定分布狀態，長時間的潤滑可以認為是這樣的，摩擦部位殘留的特別少量流動的潤滑脂和軸承內、外靜止狀態的潤滑脂，與由於受熱、振動、離心力等作用而析出的基礎油共同起潤滑作用。同時，滾動體近旁靜止的潤滑脂與滾動體表面附着的潤滑脂膜之間，可能存在着微量潤滑脂的不斷交換。軸承空腔內及密封蓋里附着的靜止潤滑脂能起防止流動化潤滑脂流出的密封作用和供給基礎油的作用。因此，軸承空腔、密封蓋的容積或形狀，也對潤滑效果有較大的影響。

潤滑脂一般可被看作是加有表面活性物（稠化劑）的潤滑油。這類表面活性物含有極性基團和烴基鏈分子，並形成一定厚度的潤滑層。在個別情況下，這潤滑層可達400～500個單分子層。可見，這樣多分子層隔開的摩擦副對偶表面要比常見潤滑油單分子層隔開摩擦副對偶表面的摩擦小得多。因此，在邊界潤滑條件下，潤滑脂比潤滑油更適用於苛刻條件下的齒輪、重載軸承等的潤滑。

固體潤滑劑

簡介

用噴塗、浸漬、塗刷、濺射或化學轉化方法直接在摩擦面上形成固體潤滑膜，或者將固體潤滑劑粉末直接加入基體材料中製成自潤滑複合材料。這是解決飛機、飛船和導彈上特殊部位潤滑問題的有效方法。固體潤滑劑適用於溫度高於 250°C而潤滑脂又不能保留在工作面上的部位,低速和重載荷滑動摩擦部位,可能產生微振磨蝕的部位，接觸氧化劑、推進劑和其他侵蝕性物質的部位，以及在高真空、超低溫條件下工作的部位。固體潤滑劑的主要材料是石墨、氟化石墨、二硫化鉬和聚四氟乙烯等。

固體潤滑劑是指用以分隔摩擦副對偶表面的一層低剪切阻力的固體材料。對於這類材料，除了要求具有低剪切阻力外，與基底表面之間還應具備較強的鍵聯力。這也就是說，載荷由基底承受，而相對運動發生在固體潤滑劑內。

優點

使用固體潤滑劑的優點在於：潤滑油脂的使用溫度範圍一般為-60℃～+350℃,超過這一溫度範圍，潤滑油脂將無能為力，而固體潤滑劑卻能充分發揮其效能；潤滑油脂的承載能力也遠遠不如固體潤滑劑；在高真空、強輻射、活性或惰性氣體環境中以及在水或海水等流體中，潤滑油脂容易失效，也需藉助於固體潤滑劑；固體潤滑劑在貯存，運輸和使甩過程中，對環境和產品的污染也比潤滑油脂少得多；固體潤滑劑還特別適合於要求無毒、無臭、不影響製品色澤的食品和紡織等行業；固體潤滑劑的時效變化小，保管較為方便。然而，固體潤滑劑的缺點也很突出，例如潤滑膜一旦失效就難以再生；一般地說，其摩擦因數比潤滑油脂的大；摩擦界面上的熱量不易被帶走或逸散；容易產生碎屑、振動和噪聲等。

常用的固體潤滑劑有：層狀固體材料（如石墨、二硫化鉬、氮化硼等）、其它無機化合物（如氟化鋰、氟化鈣、氧化鉛、硫化鉛等）、軟金屬（如鉛、銦、錫、金、銀、鎘等）、高分子聚合物（如尼龍、 聚四氟乙烯、聚酰亞胺等）和複合材料。