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新闻动态 |
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油润滑技术与材料的发展
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| 发布时间：
2019/10/31 |
高效、节能、环保是今后润滑技术研究的发展方向，也是金属磨损表面技术的重要发展方向。
(1)薄膜润滑
随着制造技术的发展，流体润滑的设计膜厚正在不断减小以满足高性能的要求。当滑动表面间的润滑膜厚达到纳米级或接近分子尺度时，在弹性流体润滑和边界润滑之间会出现一种新的润滑状态一薄膜润滑。薄膜润滑的一个特性是时间效应。在静态的接触区内的润滑膜厚度随时间基本不变；在高速情况下，膜厚度随时间增加而略有降低；在低速下，膜厚度随时间增加而不断增加。
(2)高温固体润滑
高温固体润滑主要体现在两个方面；高温固体润滑剂和高温自润滑材料。常用的高温固体润滑剂主要有金属和一些氧化物、氟化物、无机含氧酸盐，如钼酸盐、钨酸盐等，另外，还有一些硫化物，如PbS、Crz Sv也可作为高温固体润滑剂。
高温自润滑材料可分为金属基自润滑复合材料，自润滑合金和自润滑陶瓷等。金属基自润滑复合材料是指按一定工艺制备的以金属为基体，其中含有润滑组分的具有抗磨、减摩性能的新型复合材料，它将润滑剂与摩擦副合二为一，赋予摩擦副本身以自润滑性能；自润滑合金是对合金组元进行调整和优化，使合金在摩擦过程中产生的氧化膜具有减摩特性；自润滑陶瓷包括金属陶瓷和陶瓷两大类。
具有自润滑功能的金属一石墨复合材料不仅因其在特殊条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注，它还是一种石墨高效增值方式。石墨优异的润滑性能由其层状的晶体结构特点决定。石墨具有很高的熔点(3600'C)，在空气中，450'C才开始氧化。与其他润滑材料如锡、铅、二硫化钼(MoS2)等相比，石墨是非常理想的高温润滑剂，尤其在复杂环境下石墨可以表现出更好的润滑性能。而金属一石墨复合材料既具有金属基体的力学性能，又兼备石墨的低摩擦因数和减摩性能等摩擦学特性，并且有很好的高温抗氧化性和载荷能力。目前这种复合材料已经用于制备轴承、轴瓦、衬套、齿轮、止推垫圈及密封环等零部件。金属一石墨自润滑复合材料的种类较多，根据金属基体的不同，可将其划分为难熔金属基自润滑复合材料、高温自润滑复合材料、低温自润滑复合材料、软金属基自润滑复合材料4大类。
(3)绿色润滑油
绿色润滑油是指润滑油不但能满足机器工况要求，而且油及其耗损产物对生态环境不造成危害。因此，以绿色润滑油取代矿物基润滑油将是必然的趋势。绿色润滑油研究工作主要集中在基础油和添加剂上。基础油是生态效应的决定性因素，而添加剂在基础油中的相应特性和对生态环境的影响也是必须考虑的因素。绿色润滑油及其添加剂，必须满足油品的性能规格要求；而从环境保护的角度出发，它们必须具有生物可降解性，较小的生态毒性累积性。
(4)纳米润滑材料
纳米材料具有表面积大、高扩散性、易烧结性、熔点降低、硬度增大等特点，将纳米材料应用于润滑体系中，不但可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦因数，而且可以对摩擦表面进行一定程度的填补和修复。
近年来，为了克服传统添加剂中含有硫(S)、磷(P)、氯(C1)等有害物质造成的金属腐蚀和环境污染，在润滑油中加入固体润滑材料已经越来越受到业界的关注。特别是纳米材料技术的不断进步和广泛应用，对润滑油中固体添加剂的应用产生了巨大的推动，因而纳米粉末成为当前润滑油添加材料研究和开发的一个新热点。纳米材料添加剂具有良好的减摩抗磨效果，且可大幅度地提高润滑油的承载能力，某些纳米颗粒还对磨损的表面具有一定的自修复功能，从而显示了其广阔的应用前景。大量的试验研究表明，超细的金刚石颗粒可渗透到摩擦副表面并形成极薄的固体润滑膜，可以有效地防止和推迟摩擦副表面发生黏着磨损，大大降低摩擦副表面的摩擦因数，并大幅度提升摩擦副极压性能的改善率。金刚石作为一种非常特殊的材料历来都受到人们的关注，特别是由于这种材料的高硬度，以及它具有特殊的光、电、声和热效应，因而在现代工业的各领域中都有着广泛的应用。从1984年前苏联的科学家们采用炸药爆轰法实现了纳米金刚石的工业化生产以来，纳米金刚石的研究和应用已经成为新材料技术研究和开发中的热门技术。纳米金刚石(Ultra—fine Diamond，UFD)不仅具有普通金刚石的一些特性，它还具备纳米材料的表面、量子尺寸和量子隧道等一系列特殊的效应。通常，纳米金刚石微粒的粒径一般为7～10nm，因而它们与大尺寸的金刚石有许多完全不同的特点，尤其由于它们具有独特的球状外形和丰富的表面官能团，这为使其表面具有特殊的吸附性和易于发生化学反应提供了条件，也有助于它们在润滑油中能够得到良好的分散。
溶胶凝胶技术在玻璃、氧化物涂层和功能陶瓷，尤其是传统方法难以制备的复合氧化物、高临界温度氧化物超导材料的合成中均得到成功的应用。应用溶胶一凝胶法制备纳米润滑材料也越来越多，溶胶一凝胶法制备的纳米润滑粉体材料颗粒小，不易团聚，能精确控制并制备所需各种结构的超细材料，如制备的层状、链状、环状和立体状的二氧化硅添加剂已有应用。
(5)润滑油添加剂的开发应用
随着近年来摩擦化学和摩擦物理学的飞速发展，新型润滑添加剂不断涌现，其性能不断提高，同时也对润滑管理人员提出了更高的要求。随着抗磨添加剂得到广泛应用，机械设备的润滑机理发生了根本变化：化学吸附膜取代物理吸附，化学反应膜取代吸附膜。
长期以来，国内润滑油产品的开发，主要依靠国外添加剂公司提供核心技术，没有自主的技术体系已经成为制约我国润滑油行业稳定发展的关键问题。
近年来国内企业采用合资方式与国外知名添加剂公司共同研究新型多功能添加剂，不断跟进世界润滑油发展新潮流，同时不断与汽车制造商、液压泵等专业厂商合作开发高档润滑油产品，满足类似南北极、航空航天等苛刻应用条件的、符合API IV／V标准的PAO、酯类等合成型基础油，并已在小批量生产。
自从20世纪90年代末期开始，我国润滑油公司对国外生产的复合汽油、机油添加剂与国内研制的同类产品进行使用性能的研究，试验结果表明通过调整国产润滑油添加剂的组成和比例，可以获得较优的试验结果。国际润滑油添加剂公司的核心技术是拥有一套先进合理的添加剂评价和筛选手段，确保了在众多化合物中成功找出适宜在润滑油中使用的产品。中国润滑油企业在这方面的工作起步较晚，近年通过不断努力已改变相对落后的状况，并已取得成效。
润滑油添加剂按作用可分类成清净剂、分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、油性剂、摩擦改进剂、黏度指数改进剂、降凝剂等。添加剂的使用方法和用量应根据添加剂的出厂说明。有时需要配制成母液再混合于油中，有的需要在使用时加以稀释后再兑入润滑油里，如硅油需用10倍左右的煤油稀释后再兑人润滑油里。油溶性好的添加剂也可直接按比例掺入油中。通常还要先进行少量试配，经过检验和试用，确认性能符合要求方可批量调配。
(6)油气润滑技术及应用
为了适应现代机械设备高速、重载、高效、长寿命的特点，近年研制出了一种气液两相流冷却润滑新技术，即油气润滑，并得到了日益广泛的应用。油气润滑技术是德国REBS集中润滑技术公司的创新，它采用压缩空气的连续作用带动油沿管道内壁不断地流动并形成涡流状的油气混合物，(油和气并不真正融合也不会雾化)以精细油滴的方式导入润滑点。压缩空气是连续供给的，而油则是间歇供给的一间歇时间和供油量可根据各润滑点的消耗量进行调节并可连续供给。油气润滑技术是一种利用压缩空气的作用对润滑剂进行输送及分配的集中润滑系统。
油气润滑用于轴承的优点如下：
①润滑效率高，可大幅提高轴承的使用寿命。由于油气润滑在供油量、轴承温度和摩擦三者关系上找到了最佳区域，即油气润滑用最小的供油量却能达到降低轴承温度和减少轴承摩擦的良好效果，实现了润滑剂100％被利用。
②耗油量极低。例如，某厂每套轧机工作辊轴承采用油气润滑全年的稀油耗油量仅为1．7t，而采用油脂润滑的耗油量全年高达24t，可见油气润滑的耗油量只是油脂润滑的耗油量的1／14。
③大幅降低设备的运行和维护费用。正因为油气润滑大幅提高了轴承的寿命，因此与轴承相关运行和维护费用大幅降低。
④适用于高速、高温、重载及流体侵蚀的场合。除了润滑剂100 oA被利用外，在运动的轴承部件之间形成尽可能薄的润滑油膜不会过润滑而产生多余的热量，连续流动的压缩空气对轴承来说是理想的冷却剂，不仅散热轴承及降低轴承的温度，而且在轴承座内部保持正压，对轴承起到良好的密封，有效防止外部流体或脏物侵入轴承内部危害轴承。
⑤环境效益明显。油和压缩空气在形成油气混合物时并不真正融合，也不存在雾化现象，因此不会像油雾润滑产生的油雾对周围环境和人体有害，也不会对乳化液介质造成危害，同时在更换轴承时也不需要像采用油脂润滑那样对黏附在轴承上的厚厚油脂进行清理，既保护了环境，又节省了处理费用。
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