润滑油油膜是保护机器内部组件减少磨损的重要性能之一，而油膜的强度主要取决于润滑油使用的基础油和添加剂。本文工业润滑油厂家将(jiang)带你一起来看(kan)看(kan)润滑剂油(you)膜强(qiang)度的重(zhong)要(yao)性及影响油(you)膜效果(guo)的主要(yao)因(yin)素。

1、油膜的厚度

说(shuo)到润(run)滑，你会(hui)想(xiang)到什么(me)？它(ta)应该是先产(chan)生(sheng)(sheng)一(yi)层有(you)厚(hou)度(du)(du)的膜(mo)，从而去分(fen)离两个金属表面的基础(chu)(chu)油，因(yin)(yin)为润(run)滑油的作(zuo)用(yong)就是为了避免金属间的表面接触。所以在(zai)这(zhei)种需求下(xia)，油品就必须能提(ti)供摩擦表面分(fen)离的能力(li)(li)，这(zhei)就需要三个支撑因(yin)(yin)素——相(xiang)(xiang)对(dui)速度(du)(du)、基础(chu)(chu)油粘度(du)(du)和负荷量。这(zhei)三个因(yin)(yin)素也会(hui)受到温度(du)(du)、污染以及其(qi)它(ta)因(yin)(yin)素的影响。当油膜(mo)厚(hou)度(du)(du)平衡了这(zhei)些因(yin)(yin)素，即借助于相(xiang)(xiang)对(dui)速度(du)(du)产(chan)生(sheng)(sheng)粘性流(liu)体膜(mo)将两摩擦表面完(wan)全隔开，由(you)流(liu)体膜(mo)产(chan)生(sheng)(sheng)的压(ya)力(li)(li)来平衡外(wai)载荷，就称为流(liu)体动力(li)(li)润(run)滑。

在具有滚动接(jie)触(chu)（可忽略的(de)相(xiang)对滑动运动）的(de)应用(yong)中，即使(shi)具有较(jiao)大的(de)局部(bu)压(ya)(ya)(ya)力点，也可能(neng)会(hui)影响金(jin)属表(biao)面(mian)间(jian)的(de)油膜(mo)(mo)厚度。其实这些压(ya)(ya)(ya)力点也起着重要(yao)作用(yong)。基础油的(de)压(ya)(ya)(ya)力和(he)粘(zhan)度关系允许油品粘(zhan)度因较(jiao)高的(de)压(ya)(ya)(ya)力而暂时性增(zeng)加，这称为弹性流(liu)体(ti)动力润滑，尽管油膜(mo)(mo)会(hui)很薄(bo)，但依(yi)然能(neng)产(chan)生(sheng)一(yi)个完整的(de)油膜(mo)(mo)分离。

在实践当(dang)中(zhong)，机器表面最(zui)(zui)理想(xiang)的(de)(de)状态就是能(neng)实现完全分离，薄(bo)膜厚度(du)(du)(du)就是为减少摩擦和(he)磨损提(ti)供最(zui)(zui)好的(de)(de)保护。但是如果不具有满足(zu)(zu)这(zhei)些油(you)膜厚度(du)(du)(du)的(de)(de)条件，例如当(dang)相对流速不足(zu)(zu)、粘(zhan)度(du)(du)(du)不足(zu)(zu)或负(fu)载过大(da)时，会(hui)发生什么情况呢(ni)？其实大(da)多数机器的(de)(de)设计和(he)操作参数都允许速度(du)(du)(du)不足(zu)(zu)的(de)(de)情况存(cun)在，比(bi)如在启动、停止或方(fang)向运(yun)动变化时。当(dang)温度(du)(du)(du)过高也会(hui)导致粘(zhan)度(du)(du)(du)降低，过度(du)(du)(du)污染同样会(hui)使(shi)得油(you)膜间隙(xi)中(zhong)的(de)(de)磨粒(li)接触。

当流体动力学或弹(dan)性流体动力学润(run)滑(hua)的(de)先决条(tiao)件(jian)未(wei)满(man)足时，基(ji)础油(you)将要在所谓(wei)的(de)边(bian)界接触条(tiao)件(jian)下寻求(qiu)支(zhi)撑，这(zhei)种(zhong)支(zhi)撑因素(su)就需(xu)要寻找(zhao)具(ju)有(you)摩擦磨损控(kong)制性能(neng)的(de)添加(jia)剂。因此(ci)，基(ji)础油(you)和添加(jia)剂就被调和在一起生产(chan)出符(fu)合特定需(xu)求(qiu)的(de)润(run)滑(hua)油(you)脂产(chan)品(pin)，从而减轻(qing)预期会产(chan)生的(de)边(bian)界润(run)滑(hua)，该(gai)润(run)滑(hua)剂就具(ju)有(you)油(you)膜强度和边(bian)界润(run)滑(hua)性能(neng)。

2、说说油膜的作用

油(you)膜(mo)的强度(du)是除了油(you)膜(mo)厚度(du)以(yi)外(wai)，用以(yi)减轻摩擦和(he)控制(zhi)磨损的重要(yao)因素(su)。如上所(suo)述，在流(liu)(liu)体(ti)动力(li)学和(he)弹性(xing)流(liu)(liu)体(ti)动力(li)润(run)滑(hua)中(zhong)，粘(zhan)度(du)是影响(xiang)油(you)膜(mo)厚度(du)的关键。当基础油(you)粘(zhan)度(du)不足(zu)以(yi)克(ke)服(fu)金属间表(biao)面摩擦时，就需要(yao)基础油(you)和(he)添加(jia)剂产生化(hua)学协同效应，形成(cheng)表(biao)面保护(hu)机理。在这些边界条件下，边界润(run)滑(hua)也会受(shou)到(dao)机械表(biao)面化(hua)学和(he)物理性(xing)质以(yi)及其它任何环境因素(su)的影响(xiang)，所(suo)以(yi)即使在负载(zai)较重、温度(du)较高或相对表(biao)面速度(du)较低时，油(you)膜(mo)强度(du)也会有所(suo)提高。

3、无润滑的表面相互(hu)作用

如(ru)果你在显(xian)微(wei)镜状态下的(de)(de)(de)(de)分(fen)子水平观察机械接触(chu)表(biao)面(mian)，你将发现即(ji)使它们被加工得非常(chang)光(guang)滑(hua)，但实际依然是相对粗糙的(de)(de)(de)(de)。这(zhei)就如(ru)同宇航员从遥远的(de)(de)(de)(de)空(kong)间角度看，地球是一个完美光(guang)滑(hua)的(de)(de)(de)(de)球体(ti)，而站在地球表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)人则看到地球是充满了高高低低的(de)(de)(de)(de)山(shan)脉和山(shan)谷一样(yang)。

这(zhei)(zhei)(zhei)是因为，当(dang)两(liang)个金属表面(mian)(mian)接(jie)(jie)触(chu)时(shi)，实(shi)际接(jie)(jie)触(chu)面(mian)(mian)积将显(xian)(xian)著低(di)于表观接(jie)(jie)触(chu)面(mian)(mian)积。从显(xian)(xian)微镜下(xia)的(de)(de)“微观山(shan)”看，这(zhei)(zhei)(zhei)些接(jie)(jie)触(chu)表面(mian)(mian)都是凹凸的(de)(de)最高(gao)点(dian)，低(di)的(de)(de)粗(cu)(cu)糙面(mian)(mian)接(jie)(jie)触(chu)率较低(di)。这(zhei)(zhei)(zhei)些粗(cu)(cu)糙表面(mian)(mian)会因金属的(de)(de)相应剪切强度而出现弹(dan)性变(bian)形。因此初(chu)始接(jie)(jie)触(chu)点(dian)首(shou)先产生弹(dan)性变(bian)形，之后更(geng)多的(de)(de)接(jie)(jie)触(chu)点(dian)将连接(jie)(jie)起来(lai)，实(shi)际接(jie)(jie)触(chu)面(mian)(mian)积会随着(zhe)负(fu)荷强度的(de)(de)增加(jia)而增加(jia)。

4、什么是摩擦

摩(mo)擦就是(shi)(shi)相互作用(yong)的(de)表(biao)面(mian)滑动(dong)运动(dong)受(shou)到几个(ge)影响参(can)数而(er)产(chan)生(sheng)阻力(li)的(de)过程。大(da)多数人认为表(biao)面(mian)粗糙(cao)度是(shi)(shi)产(chan)生(sheng)摩(mo)擦的(de)主要因素，然而(er)，当(dang)考虑(lv)到实际接触(chu)面(mian)积可能小于(yu)表(biao)观接触(chu)面(mian)积的(de)1%时(shi)，实际的(de)粗糙(cao)度就变得不太重(zhong)要了。造成摩(mo)擦的(de)原因应该是(shi)(shi)在粗糙(cao)接触(chu)的(de)分子水平(ping)上发生(sheng)粘结的(de)结果。

5、磨损(sun)是怎(zen)样产生的

在金(jin)属(shu)表(biao)面(mian)润滑膜厚(hou)度不(bu)足的(de)(de)情况下(xia)，粗糙(cao)接(jie)触点可能会(hui)导致冷焊，这(zhei)是(shi)胶着磨(mo)损的(de)(de)先决(jue)因(yin)素。这(zhei)些(xie)粗糙(cao)点上的(de)(de)粘(zhan)附经历了加固硬(ying)化过(guo)程，因(yin)此，剪切点一(yi)般发生在金(jin)属(shu)未被强化的(de)(de)粗糙(cao)接(jie)触点以下(xia)层面(mian)。作为金(jin)属(shu)剪切，粗糙(cao)的(de)(de)尖端要么(me)被转移到另一(yi)个表(biao)面(mian)，要么(me)被分解成一(yi)个磨(mo)粒。

粘附通常(chang)被(bei)认(ren)为(wei)(wei)是(shi)机(ji)械磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)的(de)初始形(xing)式。由于(yu)除了磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)本(ben)身(shen)的(de)磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)外(wai)还存在(zai)外(wai)部来源的(de)磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)，导致磨(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)变得更具(ju)破坏性，这种形(xing)式的(de)磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)称(cheng)为(wei)(wei)三(san)体(ti)(ti)磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)。而两体(ti)(ti)磨(mo)(mo)(mo)损(sun)(sun)则是(shi)由于(yu)切割或(huo)刨(bao)削产生(sheng)锋利(li)的(de)表面接(jie)触点而引起。

在滚动(dong)接触(chu)时会产(chan)生表(biao)(biao)面(mian)疲(pi)劳(lao)，疲(pi)劳(lao)机理(li)来源于工作(zuo)表(biao)(biao)面(mian)或表(biao)(biao)层内(nei)部形成裂纹并(bing)扩展而成，表(biao)(biao)面(mian)轧制条件(jian)下的高应力会导致(zhi)疲(pi)劳(lao)磨损。

6、如何控制(zhi)摩擦磨损(sun)？

摩擦磨损(sun)控制添加(jia)(jia)剂在(zai)基础油中加(jia)(jia)入少量调配，具(ju)有促进(jin)金属表(biao)面(mian)吸附(fu)的极性。由于相互作用的条(tiao)(tiao)件(jian)，这些吸附(fu)力与(yu)表(biao)面(mian)发生化学反应，与(yu)产生足够的油膜厚度(du)条(tiao)(tiao)件(jian)成反比：较(jiao)高(gao)的压(ya)力和较(jiao)高(gao)的温(wen)度(du)。

当(dang)机(ji)(ji)器表(biao)面与较高(gao)的(de)压力(li)和温(wen)度(du)(du)(du)相互作用时，添(tian)加剂则(ze)通过(guo)在机(ji)(ji)器表(biao)面产生更具延展(zhan)性的(de)初始分子层来(lai)减(jian)轻(qing)金(jin)属(shu)对金(jin)属(shu)接触（磨损）的(de)影(ying)响，这些摩擦控(kong)制层直接降低接触过(guo)程中的(de)剪(jian)切(qie)强(qiang)度(du)(du)(du)，成(cheng)为“牺牲(sheng)品”。初始层可以通过(guo)使(shi)润滑剂的(de)较弱分子键与金(jin)属(shu)和金(jin)属(shu)间粗(cu)糙边(bian)界条(tiao)件作用产生强(qiang)键的(de)力(li)释放(fang)，从而(er)减(jian)轻(qing)摩擦。低剪(jian)切(qie)强(qiang)度(du)(du)(du)薄膜的(de)形成(cheng)也受基(ji)本原料的(de)类(lei)型和机(ji)(ji)械表(biao)面冶金(jin)的(de)影(ying)响。

有三种类型的润滑油添(tian)(tian)加剂有助于减(jian)少摩擦和控制(zhi)磨损，它们分别是摩擦改进剂、抗(kang)磨添(tian)(tian)加剂和极压添(tian)(tian)加剂。

摩擦改进剂

极(ji)性(xing)化合物(wu)如添(tian)加到(dao)基础油(you)中(zhong)的(de)脂肪酸，通过形成皂膜，在低滑动速(su)(su)度下减(jian)少摩(mo)擦。它们通常(chang)用(yong)于对(dui)燃油(you)经济性(xing)有要求(qiu)的(de)部件(jian)，以(yi)减(jian)少低速(su)(su)时(shi)的(de)摩(mo)擦和粘滑，如在发动机或变速(su)(su)器中(zhong)使(shi)用(yong)。它们有抗(kang)磨(mo)添(tian)加剂的(de)作用(yong)，但在轻负荷时(shi)比抗(kang)磨(mo)剂更(geng)有效，并且不要求(qiu)高温(wen)条件(jian)。然(ran)而，当(dang)金(jin)(jin)属(shu)(shu)表面(mian)对(dui)脂肪酸反应更(geng)强(qiang)生(sheng)成金(jin)(jin)属(shu)(shu)皂时(shi)，分解温(wen)度会更(geng)高。

抗磨添加剂

这些极性化(hua)合物(wu)通常是以硫或(huo)磷为主，如二(er)(er)烷(wan)基二(er)(er)硫代磷酸锌（ZDDP）类型的添(tian)加剂(ji)(ji)(ji)，它们被(bei)研制成只在边(bian)界条件下(xia)与金属(shu)表(biao)面发(fa)生化(hua)学反(fan)应。抗磨添(tian)加剂(ji)(ji)(ji)在更(geng)(geng)高的温度下(xia)却更(geng)(geng)有效，高温下(xia)它们会变(bian)得更(geng)(geng)活(huo)跃并产生阻(zu)隔膜。ZDDP添(tian)加剂(ji)(ji)(ji)已被(bei)广泛用于磨损保护，也可作为油中(zhong)的抗氧化(hua)剂(ji)(ji)(ji)。

极压(ya)添加(jia)剂(ji)（抗磨添加(jia)剂(ji)）

当(dang)表面温度(du)过高时，摩擦改进剂(ji)甚至抗磨添(tian)(tian)加剂(ji)的作用都开始减弱。极压添(tian)(tian)加剂(ji)也(ye)是以(yi)硫和(he)磷为主，是高温条件下最好(hao)的选择。这些添(tian)(tian)加剂(ji)能形(xing)成(cheng)低剪切强(qiang)度(du)的皂状薄膜与金(jin)属(shu)表面发生(sheng)(sheng)反(fan)应，并(bing)能承受相当(dang)高的温度(du)。虽然这个反(fan)应有利于油膜的生(sheng)(sheng)成(cheng)，但(dan)也(ye)有可(ke)能导致更(geng)多反(fan)应性金(jin)属(shu)的化学腐蚀，所(suo)以(yi)需谨慎操作。

当润滑(hua)不良(liang)或润滑(hua)不良(liang)的(de)(de)(de)(de)机器(qi)表(biao)面滑(hua)动接触时，实际接触压力点上(shang)的(de)(de)(de)(de)物理(li)分(fen)子(zi)相(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)是需(xu)要注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)(de)。在机器(qi)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)这种(zhong)分(fen)子(zi)作(zuo)用(yong)(yong)下，边(bian)界条件(jian)会受到许多物理(li)和化学原理(li)的(de)(de)(de)(de)约束。当添加(jia)剂化合物被选(xuan)择用(yong)(yong)于(yu)油膜强(qiang)度保护(hu)时，必须注(zhu)意(yi)机器(qi)表(biao)面氧(yang)化、腐蚀、化学吸收和其它(ta)化学反应作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)平(ping)衡。

金属表面(mian)上的(de)(de)(de)(de)这(zhei)些摩擦(ca)和(he)磨(mo)(mo)(mo)损控制添(tian)加剂膜降低(di)(di)了(le)接(jie)触点(dian)处的(de)(de)(de)(de)剪切强(qiang)(qiang)度(du)(du)。低(di)(di)剪切强(qiang)(qiang)度(du)(du)膜在(zai)物(wu)理相(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)中被“牺牲”，用(yong)(yong)以保护表面(mian)不(bu)受粘着、磨(mo)(mo)(mo)粒和(he)疲劳磨(mo)(mo)(mo)损的(de)(de)(de)(de)影(ying)响(xiang)。这(zhei)些亚(ya)微(wei)米薄膜随着它们更接(jie)近金属表面(mian)而具(ju)有从液体(ti)到固(gu)体(ti)的(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)。虽然(ran)基(ji)础油(you)是(shi)流体(ti)动力学(xue)和(he)弹性(xing)(xing)流体(ti)动力润(run)滑用(yong)(yong)来(lai)保护机器表面(mian)的(de)(de)(de)(de)首选材料，但边(bian)(bian)界条件依然(ran)存在(zai)。因(yin)此，为(wei)了(le)不(bu)受边(bian)(bian)界条件的(de)(de)(de)(de)限制，应使用(yong)(yong)合适的(de)(de)(de)(de)并具(ju)有摩擦(ca)和(he)磨(mo)(mo)(mo)损控制性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)添(tian)加剂配方来(lai)调和(he)润(run)滑剂，才能在(zai)合理的(de)(de)(de)(de)限度(du)(du)范围内(nei)保证与(yu)机械相(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)成比例的(de)(de)(de)(de)油(you)膜强(qiang)(qiang)度(du)(du)。 

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