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轴承知识

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细究摩擦改进剂

发布时间:2019-09-29
  润滑是减少摩擦磨损的主要手段。因此润滑油脂以及其他一切润滑剂最重要的性能,就是它的润滑性。
  润滑油脂的润滑性表现为:油性(Oilness)、抗磨性(Antiwear property)和极压性(Extieme Presure)。作为润滑性三种表现之一的“油性”,其实很难形容,也不大容易定性定量。就像有人说大豆油比花生油更“油”一些,但这只是对外观的一种感觉而已。笔者认为“油性”更应体现在它的粘附性和弥合性,使它所形成的油膜能较牢固地附着在金属表面,并且不易破裂;油膜一旦破损,还有自行弥合恢复的能力。因此“油性”被定义为润滑油在金属表面的吸附能力。油性添加剂加入油中,可以在金属表面形成定向吸附膜,从而改善摩擦性能。
  最初,常用动植物油脂来改善油品的润滑性,因此称作油性剂。后来,发现其他一些化合物也能改善油品的润滑性。所以,现在把能降低摩擦面摩擦系数的物质统称为摩擦改进剂。
  润滑油脂的主要作用就是降低摩擦系数,减少磨损。两个摩擦面之间的润滑状态可分为流体润滑、混合润滑和边界润滑。不同润滑状态下的油膜厚度和摩擦系数是不同的。流体润滑的油膜最厚,边界润滑的油膜最薄。流体润滑的摩擦系数最小,0.001-0.006,边界润滑的摩擦系数最大,可大于0.5,最理想的润滑状态是流体润滑。
  当摩擦面的接触压力较低,滑动速度高且摩擦面完全被流体隔开,此时即为流体润滑状态;摩擦面之间存在一定厚度的完整的油膜,使摩擦面间的固体摩擦变为流体摩擦,其摩擦系数的大小只取决与流体粘度的大小,因此它的摩擦系数最小,润滑效果最好。绝大多数的润滑状态是处于混合润滑状态。所谓混合状态即流体润滑和边界润滑共存。在此状态下,润滑油膜的厚度与相配合之表面突出的微凸体上各点(相对于表面)的最大高度值的积分均值相似,两个金属表面比较接近,偶尔发生金属与金属的接触。为了减少金属与金属的接触,必须使两金属面分离,保持好流体的油膜强度。此时一般需要在油品中加入摩擦改进剂。
  摩擦改进剂的作用
  摩擦改进剂通常应用于边界润滑状态,以降低摩擦系数、提高润滑性。摩擦改进剂都含有极性基团,对金属表面有很强的亲和力。通过它的极性基团有力地吸附在金属表面,形成保护膜把金属分开,防止其直接接触,达到减少摩擦磨损的效果。摩擦改进剂在金属表面的吸附属于物理吸附,而物理吸附是可逆的。当温度升高到一定程度时,物理吸附膜会脱附。不同摩擦改进剂其脱附的温度下限不同;通常认为,脂肪胺和脂肪酰胺的脱附温度较高。同时,摩擦改进剂的减摩效果与极性基团的位置有关;极性基团最合适的位置是在长链烃的尾端,长链状的摩擦改进剂分子的极性基端会垂直地吸附在金属表面,其烃基部分也会直立在油中。如极性基团的位置向前端移动,分子的极性基团就不能够垂直地吸附,将会阻碍油性剂密集吸附,导致油膜不连续,不致密。除此之外烃链越长,吸附膜的厚度也越大,其强度越大。
  摩擦改进剂的最新分类
  摩擦改进剂的品种
  脂肪酸、脂肪醇及其盐类;常用的脂肪酸有油酸和硬脂酸,润滑性好,降摩效果显著。硬脂酸铝可防止导轨在高负荷低速下出现粘滑;但它的油溶性差,不利长期储存,对金属有一定的腐蚀性。月桂醇等脂肪醇有较好的减磨性能。硬脂酸酯、油酸乙二醇酯等则随着碳链的增加,摩擦系数减小。
  二聚酸类及衍生物;二聚酸乙二醇酯除有良好的润滑性外,还具有一定的抗乳化性。
  脂肪胺及其衍生物;如苯三唑脂肪胺是一个具有润滑性防锈性和抗氧化性的多功能摩擦改进。
  有机钼化合物;常用的有机钼化合物有硫化二烷基二硫代磷酸钼和硫化二烷基二硫代氨基甲酸氧钼。除具有润滑性外还有良好的抗氧化性和极压抗磨性。
  有机硼酸酯和有机硼酸盐;磷酸酯硼化物具有更好的减磨抗磨性。
  摩擦改进剂的质量控制
  就如前文所说,摩擦改进剂(油性剂)的质量或者“油性”如何判断并不容易,只能通过间接的方法测试;比如用测定摩擦系数来分辨其减摩性能;用热失重观察其受热脱附的能力,用四球机的PB值来判断其油膜的弥合和坚韧性等等。这些方法必须综合考虑,才有参考价值。
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