第三節　潤滑

一、潤滑的作用原理

1.潤滑的定義

在摩擦副表面之間加入一些介質（潤滑劑），用潤滑劑的液體層或潤滑劑中的某些分子形成的表面膜將摩擦副表面全部或部分地隔開，變固體表面間的干摩擦為潤滑油分子間的摩擦。由于潤滑油分子間的摩擦系數比金屬表面的干摩擦系數要小得多，從而達到降低摩擦、節省能耗、減小磨損、延長機械設備使用壽命的目的，這一過程稱為潤滑。

2.潤滑的作用

潤滑劑最重要的功能是減小摩擦與磨損，但在不同的應用場合除具備這兩項最重要的潤滑功能外，還具備其他不同的功能。潤滑劑也因具有動力媒介、熱傳導與絕緣等性能而可作為用于非相對運動體的一種純功能性油。潤滑劑的作用具體表現在以下幾個方面。

（1）降低摩擦　在摩擦副表面加入潤滑劑后形成的潤滑油膜將摩擦表面隔開，使金屬表面間的摩擦轉化為具有較低抗剪切強度的油膜分子間的內摩擦，從而降低摩擦阻力和能量消耗并使摩擦副運轉正常。

（2）減小磨損　在摩擦副表面形成的潤滑膜可降低摩擦并支撐載荷，因此可以減小表面磨損及劃傷，保持零件的配合精度。

（3）冷卻降溫　采用液體潤滑劑的循環潤滑系統可以把摩擦時產生的熱量帶走，降低機械運轉摩擦發熱造成的溫度上升。

（4）防止腐蝕　摩擦表面的潤滑劑膜覆蓋在摩擦面上有隔絕空氣、水蒸氣及其他腐蝕性氣體的作用，可防止摩擦表面被腐蝕或生銹。

（5）傳遞作用力　某些潤滑劑（如液壓油）可以作為力的傳遞介質，把沖擊振動的機械能轉變成液壓能。

（6）減振作用　吸附在金屬表面上的潤滑劑由于本身應力小，在摩擦副受到沖擊時能夠吸收沖擊振動的機械能起到減振和緩沖作用。

（7）絕緣作用　礦物油等潤滑劑有很高的電阻，因此可作為電絕緣油和變壓器油。

（8）清洗作用　隨著潤滑油的循環流動，可把摩擦表面的污染物和磨屑等雜質帶走，再經過濾器濾除。內燃機油還可以把活塞上的塵土和其他沉積物分散去除，保持發動機的清潔。

（9）密封作用　潤滑劑對某些外露零部件形成密封，防止冷凝水、灰塵及其他雜質入侵，并使汽缸和活塞之間保持密封狀態。

在潤滑劑的這些作用中，降低摩擦和減小磨損是潤滑劑最主要的功能。

3.潤滑的分類

用潤滑劑來隔開摩擦表面，防止它們直接接觸，就是通常所說的“機械的潤滑”。根據潤滑油在摩擦表面上所形成潤滑膜層的狀態和性質，潤滑分為流體潤滑和邊界潤滑兩大類型。

（1）流體潤滑　流體潤滑又稱液體潤滑，它是在摩擦副的摩擦面被一層具有一定厚度并可以流動的流體層隔開時的潤滑。此時摩擦面間的流體層，稱為流體潤滑的潤滑膜層。

流體潤滑膜層具有三個特點：一是具有流動性，可以流動，摩擦阻力小，但容易流失；二是具有一定的流體壓力，可起到平衡外載負荷的作用；三是流體層需達到一定的厚度，保證摩擦面間的微凸體相互之間不發生接觸。

流體潤滑的摩擦系數很小，在0.001～0.01之間，磨損也非常低，是潤滑中一種最理想的狀態。其缺點是流動液體層的形成較困難，需特定的條件，同時所形成的流體層易于流失，承受負荷的能力有限。

流體潤滑根據流體潤滑膜產生的方式，分為流體靜壓潤滑、流體動壓潤滑及彈性流體動壓潤滑三種類型。

①流體靜壓潤滑。通過外部油泵提供的壓力實現流體潤滑的方式稱為流體靜壓潤滑。潤滑中，油品在高壓油泵的作用下通過油路輸送到軸承底部的油腔中，利用油的壓力和流動的沖力將支承的軸頂起，以此形成軸與軸套之間的流體油層。由于這種潤滑油層的形成與軸承的運轉狀況無關，無論軸承的轉速高或低，即使在靜止狀態時也可以保證摩擦面上有著足夠厚度的流動油層，因而稱之為流體靜壓潤滑。這種潤滑方式的缺點是設備昂貴、復雜。

②流體動壓潤滑。通過軸承的轉動或摩擦面在楔形間隙中的滑動而產生油壓自動形成流體油膜的方式叫做流體動壓潤滑。流體動壓潤滑廣泛應用于滑動軸承和高速滑動摩擦部件之中，是機械設備中應用最普遍的潤滑方式。

滑動軸承在運轉過程中，由于軸和軸套間隙中潤滑油受到高速轉動軸的摩擦力作用，隨同軸一起轉動，在轉動中油進入軸承底部相接觸的摩擦區域時，由于軸與軸套間呈楔形間隙，油流通道變小，使油受到擠壓，因而產生油壓。油壓的產生使軸受到一個向上的作用力，當軸承的轉速足夠高，產生的油壓達到一定值時，就可以將軸抬起，在摩擦面間形成一層流動的油層。

③彈性流體動壓潤滑。彈性流體動壓潤滑是一種比較復雜的情況，它是在流動油層已存在的前提下，摩擦面對油層擠壓并伴隨著金屬表面和潤滑油性質發生變化的過程。彈性流體動壓潤滑主要存在于齒輪和滾動軸承的潤滑中。在齒輪和滾動軸承中，摩擦件的運動方式及摩擦面的接觸方式同滑動軸承完全不同。滑動軸承中摩擦件的相對運動和摩擦面的接觸都是滑動的方式。而在齒輪部件和滾動軸承中，摩擦副的運動方式是一個摩擦件相對于另一個摩擦件的滾動，摩擦面的接觸是從分離到接觸，接觸后再分離的“離合”過程。在這個“離合”過程中，如果摩擦部位存在著潤滑油，則會形成對油的擠壓。由于在接觸點上負荷壓力的作用會使金屬面產生形變，接觸面積增大，同時油受到擠壓而使得黏度增大，變得黏稠，因此在機械高速運轉的摩擦過程中，則往往在潤滑油尚未從摩擦面完全擠出的瞬間，就已經完成了一個“離合”擠壓的過程，摩擦面上仍保持著一層呈流體狀態的油層。

流體潤滑膜的形成與油品的性質關系密切，從以上幾種流體潤滑膜形成過程的討論可以看出，流體油膜形成的起因是流體油壓的產生，而油壓的產生則與流體在摩擦面上的流動阻力的大小，即油品的黏性有關。試驗證明，油品的黏度越大，油品越黏稠，在摩擦面保持流體潤滑層的能力就越強。因此，在大負荷尤其是低轉速形成流體潤滑膜困難的條件下，應盡量選用黏度大的油品，而在小負荷、高轉速的條件下，則可使用低黏度的潤滑油。

（2）邊界潤滑　摩擦表面被一層極薄的（約0.01μm）、呈非流動狀態的潤滑膜隔開時的潤滑稱為邊界潤滑。與流體潤滑相比，邊界潤滑中的潤滑膜層呈非流動狀態，能穩定地保持在摩擦表面，它的形成不需要類似流體潤滑的種種條件，并具有很高的承受負荷的能力。因而在機械潤滑中也得到了廣泛的應用。在所有難以形成流體潤滑的摩擦機件上，潤滑形式往往是邊界潤滑。

在邊界潤滑狀態下，摩擦力要比流體潤滑狀態大得多，摩擦表面的金屬凹凸點的邊界可能發生直接接觸，液體的潤滑已不完全是由它的黏度起作用，而主要是靠往潤滑劑中加入某些活性化合物。這些化合物能與摩擦表面的金屬起物理或化學作用而在凸點峰頂處形成邊界膜，正是這層邊界膜起到主要的潤滑作用。如果只靠提高所用潤滑油的黏度，是不能適應邊界潤滑狀態要求的。

邊界潤滑是一類相當普遍的潤滑狀態，如汽缸與活塞環、凸輪與挺桿等處都可能處于邊界潤滑狀態。在一般情況下，邊界潤滑的摩擦系數小于0.1，高于流體潤滑而低于干摩擦。所以，相對干摩擦來說，邊界潤滑能有效地減少機器零件的磨損，延長使用壽命，較大幅度地提高承載能力，擴大使用范圍。

邊界潤滑根據潤滑膜的性質和形成的原理不同，分為吸附膜邊界潤滑和反應膜邊界潤滑兩種。其中，吸附膜又可劃分為物理吸附膜和化學反應膜。對于在高溫高壓下形成的反應膜邊界潤滑（即條件最苛刻的邊界潤滑），也稱為“極壓潤滑”。現將吸附邊界潤滑膜和反應邊界潤滑膜的形成和特點介紹如下。

①吸附膜邊界潤滑。依靠金屬表面的吸附作用所形成的潤滑油膜層稱為邊界吸附膜。吸附膜由于吸附在金屬表面，已失去流動性，因而能穩定地保持在金屬摩擦件的表面。

邊界吸附潤滑膜在重負荷、低轉速或低滑動速度的摩擦部件上都能夠保持穩定，起到比流體潤滑膜更為穩定和可靠的潤滑作用。當機械的轉速很低、負荷很高，使得摩擦面間的流動油層受到破壞，被擠壓出去時，金屬面上所吸附的油層往往還能保持，起到潤滑的作用。一般情況下，邊界吸附膜的厚度為0.1～1μm，僅為流體潤滑膜層的1％左右，其摩擦系數約為干摩擦的1/10。在機械設備的潤滑中，例如發動機中汽缸與活塞環、凸輪與挺桿以及重負荷齒輪的潤滑，同時也包括各類摩擦部件在啟動瞬間的潤滑，往往處于吸附膜邊界潤滑狀態。

金屬表面邊界吸附膜依靠金屬晶格分子對油分子的吸附而形成。通常，金屬晶格的引力場可使金屬表面形成數十到數百層的油分子吸附層。這種引力場對油品中的極性分子有著更強的吸附作用。現代研究表明，金屬面上的吸附膜是一種由多層分子定向排列的層狀結構。與金屬表面接觸的分子，其極性端吸附于金屬的表面晶格，非極性端則朝向著外部，和相鄰分子的非極性端相連，而相鄰分子朝外的極性端又與更外一層分子的極性端相連，直至金屬力場的衰減不能再吸附油品分子為止，以此構成分子層與層之間的定向排列。這種定向的排列與吸附分子的極性有密切關系。通常，極性強的分子有利于分子層之間排列結構的牢固結合和減緩金屬引力場的衰減，從而增大吸附膜的強度和厚度。

由于吸附膜邊界潤滑時，摩擦發生在吸附膜內部分子層與層之間，因此，其油膜的性質與油品的黏度無關，而取決于吸附分子的極性。潤滑油的這種在金屬表面形成邊界吸附潤滑膜的性質通常稱為“油性”。它與油品中極性分子的極性、相對分子質量以及含量有關。而這些極性分子往往就是為提高油性而加入的酯類結構的油性添加劑。

吸附膜的油膜強度優于流體油膜，但在更高的負荷和高溫條件時，它也會失效。這些通過分子吸附作用而形成的膜層，具有吸附的可逆性，低溫時可形成較穩定的吸附層，而在高溫時則會發生解吸現象。據研究，金屬表面的各類吸附膜能保持的溫度通常不超過200～250℃。因此，在高溫的工作條件下，或者是在一些會產生大量摩擦熱量的極高負荷的部件中，僅依靠潤滑油的黏度和油性則是不夠的，這時還需要潤滑油具有極壓潤滑的性質，通過金屬表面的化學反應膜層實現潤滑。

②化學反應膜邊界潤滑。即使是高強度的吸附膜，在溫度超過200～250℃時也會失效。同時，潤滑油在這樣的高溫下還會發生氧化反應。因此，在高溫、高壓的苛刻條件下，就需要考慮采用其他的方式來實現機械設備的潤滑。為解決這個問題，一個有效的方法就是采用極壓潤滑，也就是在摩擦表面形成化學反應邊界潤滑膜。

a.化學反應膜的生成。化學反應邊界潤滑膜的形成依賴于油品中的極壓添加劑，即含有硫、磷和氯等元素的有機化合物（如硫化烯烴、亞磷酸二正丁酚和氯化石蠟等）。這些化合物在高溫、高壓工作條件下，在相互滑動的摩擦表面上，由于摩擦面上微凸體在高負荷下的大面積接觸，摩擦熱量聚集，因而在摩擦面接觸點區域出現高溫，使這些有機化合物分解出活性元素，與金屬表面起化學反應，從而生成相應的金屬化合物，例如硫化鐵、氯化鐵等，這層通過反應生成的化合物膜層被稱為邊界潤滑反應膜。

極壓潤滑中形成的邊界反應膜可在高溫下穩定地存在，即使在摩擦過程中會出現部分損耗，也能有新的成分及時生成，因而總能在摩擦面上始終保持有一層反應膜潤滑層，保證高溫高壓苛刻條件下可靠的潤滑。

b.化學反應膜的特點。反應膜形成和穩定保持的溫度可達數百度至上千度。與邊界吸附膜相類似，邊界反應膜也具有較低的抗剪切阻力，并能承受更高的載荷。這類由添加劑與金屬生成的硫化物、磷化物、氯化物薄膜，具有比金屬低得多的硬度和剪切強度，并且熔點較低，還可在摩擦過程中的高溫高壓下產生部分變形流動，對表面起到化學拋光作用，使摩擦表面更加光滑，使單位面積承受載荷下降，這些對表面的潤滑效果都起到一定的改善作用，從而使摩擦副的摩擦阻力降低，材料的磨損減小。

化學反應膜比吸附膜穩定得多。它的摩擦系數與膜的抗剪切強度有關，當抗剪切強度低時，摩擦系數也低，通常摩擦系數為0.1～0.25。反應膜要能在重載、高速、高溫情況下保證有效的邊界潤滑，就應具有一定的厚度，一般要求反應膜的厚度為一至數十納米，曾記錄到厚度為100nm的硫化鐵膜。

極壓添加劑能在金屬表面產生低熔點反應膜已為實踐所證明。研究者曾在使用含硫、含氯潤滑油的汽車準雙曲面齒輪表面上發現了硫化鐵及氯化鐵的存在。

除了含硫、磷和氯的有機物外，還可采用含氟和氮等元素的有機物作極壓添加劑。此外，有機金屬化合物如環烷酸鉛、二烷基二硫代磷酸鋅等也可用來作極壓添加劑。

極壓反應膜比吸附膜穩定，適用于重載和高溫下的潤滑。但由于其形成的溫度高，低溫下發揮不了作用，因而不適合于較低溫度下的潤滑。另外，反應膜在形成時，添加劑反應能力也不能過強，否則會加快材料的損耗而造成腐蝕。

二、潤滑劑的分類

潤滑劑按照其物理狀態可分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑四大類（見表1-1），每類各有其性能特點和適用范圍。

1.液體潤滑劑

液體潤滑劑是用量最大、品種最多的一類潤滑材料，包括礦物潤滑油、合成潤滑油、動植物油和水基液體等。

液體潤滑劑的特點是具有較寬的黏度范圍，為不同的負荷速率和溫度條件下工作的運動部件提供了較寬的選擇余地。

（1）礦物潤滑油　礦物潤滑油的產量約占潤滑油總產量的90％，一般由礦物基礎油和添加劑調和而成，不含添加劑的礦物潤滑油只占礦物潤滑油總產量的15％左右。礦物潤滑油的原料充足，價格便宜，質量能滿足各種機械設備的使用要求。

礦物潤滑油基礎油一般選用適合于潤滑油性能要求的石油，經分餾、精制、脫蠟等工藝加工而成。依據原油性質或加工方法的不同，礦物潤滑油基礎油可分為石蠟基基礎油、中間基基礎油和環烷基基礎油；按黏度指數不同，分為超高黏度指數基礎油、很高黏度指數基礎油、高黏度指數基礎油、中黏度指數基礎油和低黏度指數基礎油。

（2）合成潤滑油　為了滿足某些在低溫、高溫和高真空等條件下工作的飛機、火箭等機械的要求，人們利用人工合成的方法合成化合物作為潤滑油的原料。以合成原料為基礎油制成的潤滑油統稱為合成潤滑油。

合成潤滑油種類較多，根據化學結構不同分成酯類油、聚醚、聚硅氧烷、硅油、硅酸酯、含氟油、磷酸酯和聚烯烴。

與礦物潤滑油相比，合成潤滑油具有優良的黏溫性能和低溫流動性、良好的熱氧化安定性、低揮發性，以及其他一些特殊性能，如化學安定性和抗輻射性等。但合成潤滑油的成本比礦物潤滑油的成本高得多，目前合成潤滑油大部分用在礦物潤滑油不能滿足使用要求的某些特殊潤滑場合。

（3）動植物油　作為潤滑劑的動植物油脂主要是植物油如菜籽油、蓖麻油、花生油和葵花籽油等，目前仍作為某些金屬切削液的重要組分。動植物油作為潤滑油的優點是油性好、生物降解性能好，缺點是氧化安定性和熱穩定性較差，低溫性能也不夠好。

隨著石油資源的逐漸短缺和環保要求的日益嚴格，人們又開始重視動植物油脂作為潤滑材料的開發應用，并希望通過化學方法改善它的熱氧化安定性和低溫性能，使之成為未來替代礦物潤滑油的重要潤滑材料。

（4）水基液體　水基液體是含水的潤滑劑，有溶液型和乳化型兩類。由水、油、乳化劑及添加劑組成的乳化液，有水包油和油包水兩種形式。由于水具有無毒、不燃、不污染環境、價格低、來源豐富和儲存方便的優點，作為潤滑油成分又有冷卻性能好和抗氧化安定性好等特點。

用水代替油使用不僅可以節約資源，而且使用安全，有利于保護環境，但水作為潤滑劑有表面張力大、黏度低、潤滑性能差、摩擦系數大、傾點高、凍結后膨脹、適用溫度范圍窄、易腐敗變質、易使金屬銹蝕等缺點，因此使用范圍受到限制。目前乳化液主要用于液壓油及金屬加工油液。水包油型水基液壓油最早作為耐燃液壓油，大量用于冶金和礦山機械，目前作為液壓油已廣泛用于冶金、礦山、玻璃、陶瓷、塑料和纖維等行業的機械上，乳化汽缸油也大量用于船舶機械及火車上。由于乳化液具有良好的冷卻性能，因而被廣泛用作切削、研磨、壓延、沖壓和拉拔等場所作為金屬加工液。

2.潤滑脂

潤滑脂又稱為半固體潤滑劑，是在常溫常壓下呈半流動狀態并且具有膠體結構的潤滑材料。按使用的稠化劑種類不同，潤滑脂分為皂基脂、烴基脂、無機脂和有機脂四類。皂基脂中的鋰基脂具有多方面的優良性能，產量一般占潤滑脂總產量的60％以上。目前使用的潤滑劑主要是液體狀態的潤滑油，潤滑脂的產量只占潤滑劑總產量的2％左右。潤滑脂由具有良好潤滑性能的潤滑油與具有良好親油性的堿土金屬皂類、膨潤土、硅膠脂、有機高分子聚合物等稠化劑形成具有安定網架結構的膠體。

在一些特殊條件下，要求使用潤滑脂作潤滑劑，例如：某些開放式的潤滑部位要求有良好的黏附性，防止潤滑劑流失或滴落；在有塵埃、水分或有害氣體侵蝕的情況下，要求有良好的密封性、防護性和防腐蝕性；由于運轉條件限制要求長期不換潤滑油的摩擦部位，以及摩擦部位的溫度和速度變化范圍很大的機械，往往需要使用耐負荷能力強的潤滑脂。

3.固體潤滑劑

（1）作用特點　固體潤滑劑是一類新型潤滑劑，具有耐高溫、耐低溫、抗輻射、不污染環境等優點，主要用于宇航工程等高溫、低溫、高真空、強輻射、高化學腐蝕的特殊條件下的潤滑，特別適合于給油不方便、裝拆困難的場合。固體潤滑劑的缺點是摩擦系數較高，冷卻散熱性能差。

固體潤滑劑的潤滑作用有三種類型：

①能在摩擦表面形成固體潤滑膜，潤滑機理與邊界潤滑相似；

②軟金屬固體潤滑劑利用軟金屬抗剪切強度低的特點起到潤滑作用；

③具有層狀結構的物質（如石墨）利用其結構特點起到潤滑作用。

（2）常用的固體潤滑劑　常用的固體潤滑劑包括以下四類。

①軟金屬，如鉛、錫、銦、鋅、銀、金等；

②金屬化合物，如氧化鉛、氟化鈣、硫化錳和各種技術脂肪酸皂等；

③無機物，如石墨、氮化硼、滑石、云母等；

④有機物，如石蠟、聚四氟乙烯、聚酰胺、酚醛樹脂等。

4.氣體潤滑劑

氣體潤滑劑的優點是摩擦系數小，在高速下產生摩擦熱少，溫升低，運轉靈活，工作溫度范圍廣，形成的潤滑膜比液體薄，氣體支撐能保持較小間隙，在高速支撐中容易保持較高的回轉精度，在放射性和其他特殊環境中也能保持正常工作，而且能在潤滑表面普遍分布，不會產生局部熱斑，不存在密封、堵塞和污染等問題。

氣體潤滑劑可用在比潤滑油脂更高或更低的溫度下，如在10000～600000r/min高速轉動和-200～2000℃溫度范圍內潤滑滾動軸承，其摩擦系數可低到測不出的程度。使用在高速精密軸承（如醫用牙鉆、精密磨床主軸及慣性導航陀螺）上可獲得高精度。但氣體潤滑劑密度低，因此承載能力低，只能用在30～70kPa的空氣動力學裝置和不高于100kPa的空氣靜力學裝置中，對使用的設備精度要求很高，需要用價格較高的特殊材料制成，而且排氣噪聲高。

常用的氣體潤滑劑有空氣、氦氣、氮氣、氫氣等。空氣適宜在650℃以下使用，氮氣和氦氣等惰性氣體可用在1000℃以上的潤滑溫度。

氣體潤滑劑要求清凈度很高，使用前必須進行嚴格的精制處理。目前氣體潤滑劑在高速設備中的應用有所增加，如在精密光學儀器、牙醫的鉆床、測定儀器、電子計算機、精密的研磨設備中，以及在制藥、化學、食品、紡織和核工業這類低負載而要求避免污染的領域。

三、潤滑油的構成

潤滑油一般由基礎油和添加劑兩部分組成。基礎油是潤滑油的主要成分，也是潤滑油添加劑的“載體”，決定著潤滑油的基本性質；添加劑則可彌補和改善基礎油性能方面的不足，賦予其某些新的性能，是潤滑油的重要組成部分。

1.潤滑油基礎油

潤滑油基礎油在潤滑油中所占的比例為70％～99％，其品質的高低直接影響成品潤滑油質量的好壞。

（1）潤滑油基礎油的分類　按來源不同，潤滑油基礎油可分為礦物型基礎油和合成型基礎油兩大類。隨著環保意識的加強，具有生物降解性的綠色基礎油也有一定的發展。

①礦物型基礎油。礦物型基礎油是指天然原油經過常減壓蒸餾和一系列精制處理而得到的基礎油，目前是潤滑油基礎油的主要部分。

迄今為止，國際上尚未對礦物潤滑油基礎油制定統一的分類標準。早期的標準是按照生產礦物潤滑油基礎油原料所用原油的類別分為石蠟基、中間基和環烷基三類不同黏溫性能的基礎油。然而，隨著煉油技術的發展，潤滑油加氫裂化、加氫降凝技術的應用，即使用黏溫性不好的中間基和環烷基原油也可生產出高黏度指數的基礎油。因此，目前基礎油標準的劃分已廣泛采用按黏度指數及適用范圍劃分的方法。

a.根據基礎油的黏度分類。每一類基礎油按黏度等級可分為不同牌號。國外通常用賽氏黏度（S）來劃分基礎油的黏度等級。中性油的黏度較低，用100F（37.8℃）時的賽氏通用黏度表示。光亮油黏度較高，用210F（98.9℃）時的賽氏通用黏度表示。我國則分別用40℃和100℃賽氏通用黏度表示，并取通用黏度整數的近似值作為牌號，但在實際生產中仍多采用運動黏度作為操作控制指標。運動黏度與賽氏通用黏度及基礎油牌號的對應關系見表1-2。

①中性油為40℃運動黏度和賽氏通用黏度范圍，光亮油為100℃運動黏度和賽氏通用黏度范圍。

②運動黏度和賽氏通用黏度的換算關系見ASTM D2161。

b.根據黏度指數和適用范圍劃分。20世紀80年代以來，隨著內燃機油等油品的快速發展，對潤滑油基礎油在黏度指數、氧化安定性、抗乳化性和蒸發損失等方面提出了較高的要求。隨著加氫工藝技術的提高和應用，已可從中間基和環烷基原油中制取高黏度指數的中性油，從石蠟基原油中制得低凝點的中性油，因此根據原油屬性的分類方法已失去意義。目前，國外普遍改用根據黏度指數的分類方法。

中國石化總公司1995年按照國際目前通用的分類方法，提出了我國潤滑油基礎油新的分類方法和規格標準Q/SHR001—95，見表1-3。

其中代號均為英文字頭縮寫。VI為黏度指數；L、M、H、VH、UH分別為低、中、高、很高、超高。根據適用范圍分為通用基礎油和專用基礎油兩類。專用基礎油包括低凝點基礎油和深度精制基礎油，分別在代號后加W和S表示，W表示低凝特性，S表示深度精制。

②合成型基礎油。合成潤滑油基礎油一般是由低分子組分經過化學合成而制備的較高分子的化合物。與礦物型基礎油相比，合成型基礎油具有優良的性能，可以滿足礦物型基礎油和天然油脂所不能滿足的使用要求。合成油的用量盡管只占潤滑油總量的3％左右，但因性能優異，在航空和航天等潤滑條件特殊的重要場合發揮了重要作用。

根據合成潤滑油基礎油的化學結構，已工業化生產的合成潤滑油分為酯類油、聚醚、合成烴、硅油、含氟油和磷酸酯六大類。

（2）潤滑油基礎油的規格

①潤滑油通用基礎油的規格（Q/SHR 001—95）

a.高黏度指數基礎油（HVI），黏度指數一般不小于95，適用于配制黏溫性能要求較高的潤滑油。黏度牌號分為：HVI-75、HVI-100、HVI-150、HVI-200、HVI-350、HVI-400、HVI-500和HVI-650八個中性油以及HVI-120BS、HVI-150BS兩個光亮油。

b.中黏度指數基礎油（MVI），黏度指數一般不小于60，適用于配制黏溫性能要求不高的潤滑油。黏度牌號有：MVI-60、MVI-75、MVI-100、MVI-150、MVI-250、MVI-500、MVI-600、MVI-750和MVI-900等九個中性油以及MVI-90BS、MVI-125/140BS和MVI-200/220BS三個光亮油。

c.低黏度指數基礎油（LVI），沒有規定最低黏度指數，可用于調配不要求黏度指數的潤滑油，如變壓器油、冷凍機油等低凝點潤滑油。黏度牌號有：LVI-60、LVI-75、LVI-100、LVI-150、LVI-300、LVI-500、LVI-900和LVI-1200八個中性油以及LVI-90BS、LVI-230/250BS兩個光亮油。

②潤滑油專用基礎油的規格（Q/SHR 001—95）

a.高黏度指數深度精制油（HVIS），除黏度指數大于95外，還規定了較優良的氧化安定性、抗乳化性和一定的蒸發損失等指標。適合于調配高檔汽輪機油和極壓工業齒輪油。包括八個中性油和兩個光亮油品種，其黏度牌號與HVI相對應。

b.高黏度指數、低凝點、低揮發性中性油（HVIW），除黏度指數大于95以外，還規定較低傾點、較低蒸發損失、較好的氧化安定性等指標，主要用于配制高檔內燃機油、低溫液壓油、液力傳動油等。有七個中性油和一個光亮油品種。

c.中黏度指數深度精制基礎油（MVIS），除黏度指數不小于60外，還規定有較好的氧化安定性、抗乳化性等指標，適用于配制汽輪機油，有八個中性油品種。

d.中黏度指數、低凝點、低揮發性中性油（MVIW），除黏度指數不小于60外，還規定有好的抗氧化安定性、抗乳化性和低蒸發損失等指標，適合于配制高檔內燃機油、低溫液壓油。

抗氧化安定性、抗乳化性、蒸發損失等新規格指標的建立，反映了內燃機油等油品自20世紀80年代以來對于使用性能的新要求，只有用具有這些規格指標的基礎油才能配制成高檔的內燃機油等工業潤滑油。

2.潤滑油添加劑

（1）添加劑的定義　添加劑是在油中添加極少量（百分之幾到百萬分之幾），就能顯著改善油品的一種或幾種使用性能的油溶性化合物。

（2）添加劑在商品潤滑油中的作用　使用添加劑，可以提高油品質量，降低成本，減少油品消耗量，延長潤滑油的使用周期，并且可以滿足某些只靠改進石油煉制方法無法達到的要求。加入添加劑已成為合理有效地利用石油資源、節約能源所必不可少的技術措施。但添加劑不是萬能的，它不能使劣質油品變成優質油品，只是提高油品質量的主要措施之一，潤滑油的質量與基礎油的類型和加工手段也有直接的關系。

（3）潤滑油添加劑的分類　添加劑的種類很多，根據添加劑的作用大致可分為兩大類。一類是改善潤滑油物理性質的添加劑，如降凝劑、黏度指數改進劑、消泡劑、破乳劑和油性劑等，它們能使潤滑油分子變形、吸附和增溶；另一類是改善潤滑油化學性質的添加劑，如抗氧化劑、防銹劑、清凈分散劑和極壓抗磨劑等，它們本身與潤滑油發生化學反應。添加劑從機理來看也可分為兩類，第一類是靠界面的物理化學作用發揮其使用性能，分為耐載荷添加劑（油性劑、抗磨劑和極壓劑）、金屬表面鈍化劑、防銹防腐劑、清凈分散劑、降凝劑和抗泡劑；第二類是靠潤滑油整體性質作用達到潤滑目的的添加劑，如抗氧劑和黏度指數改進劑。大部分添加劑都是結構復雜的化合物及其混合物。

國際上沒有添加劑的統一分類標準，我國按添加劑作用分為九類：清凈分散劑、抗氧防腐劑、極壓抗磨劑、油性劑和摩擦改進劑、降凝劑、抗氧劑和金屬減活劑、黏度指數改進劑、防銹劑、抗泡沫劑。

（4）添加劑的性能　潤滑油添加劑要起到潤滑油基礎油助劑的作用，自身應具有以下幾種性能：

①副作用小，對其他添加劑的作用和潤滑油的其他性質沒有破壞作用；

②能溶于油品而不溶于水，遇水不乳化、不水解；

③與潤滑油使用條件相適應的熱安定性；

④容易得到且價格低廉。

四、潤滑油生產流程

潤滑油一般由潤滑油基礎油和添加劑兩部分組成。潤滑油基礎油是潤滑油的主要成分，決定著潤滑油的基本性質；添加劑則可彌補和改善基礎油性能方面的不足，賦予其某些新的性能，是潤滑油的重要組成部分。在一定條件下，把性質和組成相近的兩種或兩種以上基礎油，按一定比例混合并加入添加劑的過程稱為調合。

潤滑油生產流程如圖1-6所示。第一步，生產潤滑油基礎油（包括物理法生產礦物潤滑油基礎油、加氫法生產礦物潤滑油基礎油和化學法生產合成潤滑油基礎油）；第二步，根據潤滑油的使用性能和經濟性選擇合適的一種或幾種潤滑油基礎油；第三步，根據潤滑油的使用性能以及潤滑油基礎油的物理和化學性能選擇一種或幾種潤滑油添加劑；第四步，將選定的潤滑油基礎油和潤滑油添加劑按要求的比例和操作條件進行調和，一般潤滑油要由1～3種基礎油和1～5種添加劑調和而成。

調和是生產潤滑油的最后一道工序。調和的方法分為罐式調和和管道調和兩種，我國現階段大都采用罐式調和。

由于潤滑油的品種多、數量少，除了像燃料油采取泵送循環的辦法在較大的容器中進行調和外，還同時采取在中、小型容器中用機械攪拌或壓縮空氣攪拌的辦法進行調和。

調和的步驟是按一定的比例先將各潤滑油精制組分從原料油儲罐中泵入調和罐，然后再加入各種添加劑進行調和。但調和高黏度潤滑油時，為了調和均勻，在調和容器內必須裝有蒸汽加熱盤管，以降低油的黏度。

由此可以看出，商品潤滑油的生產包括潤滑油基礎油的生產、潤滑油添加劑的選用、基礎油和添加劑的調和三部分。本書中潤滑油的生產部分將按照潤滑油生產流程來展開，其中第二章和第三章將介紹潤滑油基礎油的生產，第四章介紹潤滑油添加劑的選用，第五章介紹商品潤滑油的調和。