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[油分析专区] 润滑脂

发布时间：2009/6/13 阅读次数：750 字体大小: 【小】【中】【大】

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润滑脂

(一)润滑脂的特性

将某种稠化剂均匀地分散在润滑油中，得到半流体状或粘稠膏状的物质就是润滑脂，俗称黄油或牛油。润滑脂因具有许多优点而被普遍应用，主要优点如下：

1. 黏附性好，能附着于摩擦表面，不易流失或飞溅。正常工作时，不会有漏油现象。

2. 防护性能较好，特别是防锈能力比润滑油强。

3. 特别适用于对滚动轴承的润滑，不但注脂方便，而且可以在很长一段时间内不用加脂，大大减少了维护工作量。

4. 密封性好，可以防止外界尘土侵入轴承。

5. 可在较宽广的温度下操作。

6. 其外显黏度较不受温度影响。

7. 比油有较低的磨擦系数。

8. 可混合固体添加剂使用。

润滑脂也有其不足的一面，因而使用范围受到限制，主要缺点是：

1. 散热能力差，不能像油那样对摩擦件进行循环冷却，因此不宜用在高转速的轴承。

2. 对绝大多数滑动轴承不适用，其流动性差，内摩擦阻力大，无法形成液动油膜。

3. 输送性能比润滑油差得多。

4. 储存程序容易变质，受到污染后无法净化。

由于润滑脂的独特优点，以及随着品质不断提高，其应用范围日益扩大。例如某些封闭式减速机，过去都采用润滑油油浴润滑，现在试用润滑脂润滑，效果良好，避免了用油润滑时的漏油现象。

(二).润滑脂的组成

润滑脂（Lubricating grease）为半固体之制品，主要由三种成份所组成。其一为油份，如各种润滑油、硅油、合成油等；其二为「稠化剂」或「增稠剂」（Thickener），三为添加剂。

稠化剂有1.脂肪酸之金属皂（Metallicsoapoffatty acids），2.金属之有机脂类，3.特制二氧化硅粉，4.特制油土（Bentonite clay），5.金属或非金属之有机特制化合物。一般状况下, 润滑脂含65-95% w/w的油份, 5%-35% w/w的增稠剂与0-10% w/w的添加剂. 制造润滑脂时，先将脂肪油或脂肪酸掺混少许润滑油后，与碱（如苛性钠，碳酸锂，石灰等）制成金属皂，然后加入多量润滑油，使金属皂均匀分散于油中，使其变成一种半固体状之胶凝体（Gel）。

金属皂之作用有如看不见之海绵，可吸收大量之油料而呈半固体状态。但皂分越多，稠度越硬；反之，含皂越少，稠度越薄，欲得不同稠度之成品，可调节皂份予以控制。

实际制造时，颇为繁杂，皂化之方法、时间、温度、以及皂化后及胶凝化后之冷却速率，对于成品性状，均有重大之影响，必须慎予控制，才能制成一定品质之润滑脂。

(三).润滑脂的分类

一般之分类法依其稠化剂而分，有：
1. 简单皂基润滑脂
以简单脂肪酸与碱金属化合物制成之金属皂为主体之润滑脂。因其制造容易，价格低廉，应用最广。有下列各种：

（a）杯脂
以钙皂（Calcium soap）或石灰皂（Lime soap）与润滑油结合而制成之润滑脂，称为「杯脂」（Cup grease），亦称为「钙基润滑脂」（Lime base grease），性耐水，可耐70℃以下之温度。按其稠度之不同，可制成No.0，1,2,3,4,5..等不同号码之制品，供一般润滑之用。

（b）钠基润滑脂
以钠皂（Soda soap）与润滑油结合制成者，称为「钠基润滑脂」（Soda base grease），滴点高、抗氧化，可制成长纤维状，适用于减阻轴承之润滑，但耐水性不佳，故现多为「锂基多效润滑脂」所取代。

（c）锂基润滑脂
以锂皂（Lithium soap）与润滑油为主要原料而制成之润滑脂，称为「锂皂基润滑脂」（Lithium base grease）。本润滑脂具有耐高温（达125℃）、耐水、抗氧化、抗剪力、防锈、以及耐低温（可达-40℃或-40℉之低温）之特性。此润滑脂乃美人Earle 在于1940年所研究制成，当时限用于飞机，迨其大量生产，价格低廉后，使用极为普遍。目前市售之润滑脂中一半以上为本类润滑脂。

（d）铝基润滑脂
铝基润滑脂（Aluminum base grease）乃由铝皂与润滑油结合而成，成长纤状、性耐水、但耐温性较差。

（e）石墨润滑脂
含有石墨粉之润滑脂，呈黑色，多用钙皂制成，耐温为70℃，但如其石墨粉含量较多，可供高温下一般机械（不包括减阻轴承等精密机件）之润滑。

（f）二硫化钼润滑脂
多以锂皂基润滑脂调和5﹪以上二硫化钼制成。呈黑色，附着性良好，能耐高温及严重之冲击性负荷，防止极高压力下摩擦表面之磨损，适用于重负荷之车辆底盘，车辆之球形接头（Ball joint），巨型车辆之第五轮、火车之转向架等。

（g）极压润滑脂
含有极压添加剂之润滑脂，称为「极压润滑脂」（Extreme pressure grease），专供高负荷及振动负荷之轴承、齿轮等需要此种品质油料之用。

2. 复合皂基润滑脂

由复合皂份（Complex soap）与润滑油制成之半固体制品，称为「复合皂基润滑脂」（Complex soap base grease）。

所谓复合皂份者，指一皂份分子中含有两个或两个以上脂肪酸或其它原子团者而言。故惟有两价以上之金属，如钙、钡、铝、镁等金属，才能制成复合皂份。

由复合皂份制成之润滑脂，具有多种之共通特性，如滴点高、耐水性良好、耐高温、具极压性等。

（a）复合钙基润滑脂
复合钙皂润滑脂具有很多优点，例如：滴点约可高达500℉或570℉，而锂基润滑脂则在400℉以下。故复合钙皂润滑脂不但适用于高温，而且适用之温度范围也广。图表14表示由复合钙皂制成润滑脂之代表性性质。

复合钙皂润滑脂的另一特性，为极压性（E．P．Properties）。由一分子硬脂酸与一分子醋制成的复合钙皂其分子量为172。如果减少硬脂酸而增加醋酸，则可制成分子量为77之钙皂。此种分子量愈低的钙皂，其极压特性也愈显著。复合钙皂润滑脂之耐剪力较弱，但在高温下稠度的变化有限。

（b）复合钡皂基润滑脂
复合钡皂基润滑脂的优点，也是滴点约可高达425-475℉之间，其它各性质，大体与锂基多效润滑脂相似，具有良好耐水性，抗乳化性，而且不易油皂分离。

（c）复合铝皂基润滑脂
由复合铝皂制成之复合铝皂润滑脂（Aluminum complex soap grease）之滴点亦高达500℉，其稠度虽经一万次或十万次之捏合，亦无显著之退化，表示其抗剪力效能良好。此外本脂亦具备良好之耐水性，低温泵压性等。

各种复合皂基润滑脂性能比较如第14图表所示。

图表14.各种复合皂基润滑脂性能比较

	复合钙皂润滑脂	复合铝皂润滑脂	复合钡皂润滑脂	锂皂基润滑脂
滴点	高	中至高	高	中
机械作用下之安定性	正常	正常	良好	良好
耐安定性	稍有变硬之趋势	正常	良好	正常
耐水性	良好	良好	良好	良好
纤维结构	正常	粗大	微小	--
含皂量％	15-25	30-45	3-8	--
附着于轴承上之特性	良好	良好	良好	良好
可逆性	中至佳	劣	佳	中
泵压性	正常	正常	好	正常
高压下油份游离性	正常	正常	低	低
耐剪力性	正常	正常	良好	良好
制造	较难	较难	较难	普通

凡滴点为500℉以上之润滑脂，通称为高温润滑脂。目前品质最稳者，当推复合钙皂润滑脂，具有耐水性、抗氧化、耐高温（达200℃）、防锈、以及具备极压特性之效能。

3.非皂基之润滑脂

（a）Bentone润滑脂

以一种称为Bentonite之火山灰黏土制成之润滑脂。

（b）硅酸润滑脂

以极微细之二氧化硅稠化之润滑脂。

（c）聚润滑脂

以聚（Polyurea）为稠化剂制成之润滑脂，性能优异，正在发展中。

4..合成润滑脂

（a）酯类润滑脂

以合成酯类及锂皂为主体之润滑脂，称为酯类润滑脂（Ester Grease或Fluid Ester Grease），具良好之安定性

（b）硅素脂

以硅素油（Silicone oil）与金属皂制成之硅素脂（Silicone grease），具高黏度指数、耐水、极佳之耐低温性、防火性特佳、但润滑性较逊。其适用温度与一般高温润滑脂相若：通常在200℃或以下。

(四).润滑脂的选用

1.最高工作温度的确定
润滑脂在使用部位的最高工作温度下，不应发生软化流失，是选用的重要因素之一，确定这一温度的主要参考性状是滴点。滴点是在试验条件下，润滑脂受热软化滴出第一滴时的温度。一般情况下，润滑脂的最高使用温度必须低于其滴点20～30℃或更多些。

常用的润滑脂滴点如下表：

润滑脂名称	滴点℃	最高使用温度℃
工业凡士林	54以上	45
钙基润滑脂	75～100	55～60
石墨钙基润滑脂	80以上	65
钠基润滑脂	140～180	110～120
钙钠基润滑脂	120～140	80～100
滚珠轴承润滑脂	180以上	80～100
工业锂基润滑脂	170～190	120
铝基润滑脂（船用）	85～100	65
复合钙基润滑脂	180～250	130
复合铝基润滑脂	160～250	130
膨土润滑脂	250以上	130
食品机械润滑脂	147	100

必须指出的是滴点不是确定润滑脂最高使用温度的唯一标准。例如，用矿物油制成的锂基润滑脂、膨胀土润滑脂、复合钙基润滑脂等，滴点虽然可高达190～250℃，但是，若长期处于高温下，这些润滑脂会氧化变质，且矿物油易蒸发而使润滑脂变硬、干涸。所以，多数用矿物油制成的润滑脂的最高使用温度都在120～130℃以内。

2.耐水性的选择
耐水性好的润滑脂不易吸收空气中的水汽，而且在接触水的条件下也能正常使用；耐水性差的润滑脂不但易吸收空气中的水汽，而且遇水后像肥皂那样变成乳白色，甚至溶水变稀完全失去作用。常用润滑脂的耐水性由好至坏的顺序为：烃基脂、铝基脂、钙基脂、锂基脂、钙钠基脂、钠基脂。

常接触水，易受潮的部位必须用耐水性好的润滑脂，钠基润滑脂只能在干燥的部位使用。例如汽车、拖拉机、轮船等常接触水的部位使用铝基润滑脂，易受潮的部位用钙基润滑脂或锂基润滑脂等。凡士林、通用仪表脂、弹药保护脂等属于烃基润滑脂，它们广泛用于武器弹药、金属材料、仪表仪器、机械部件的保护、封存或润滑。

3.极压性的选择
在极压条件下，一般的润滑脂会被挤出而失效，像汽车的钢板弹簧等必须使用加有极压抗磨剂（石墨或二硫化钼等）的极压润滑脂，以承受震动所产生的高压。

4.润滑脂硬度的选择
NLGI号码表示润滑脂的软硬程度（稠度，精密仪表脂、合成润滑脂除外）常用的有：00、0、1、2、3、4、5等几个编号，号数小则软，号数大则硬。

号数小的润滑脂运动阻力小，容易进入摩擦表面，保证良好的润滑，有利于起动和节能（据报导，降低润滑脂一个编号，能耗减少1～3％）。另外，低硬度的润滑脂泵送分配性好，适用于集中供脂润滑系统。汽车等大多数机械应按说明书规定1号或2号；小型封闭齿轮用0号或00号；开放式齿轮箱用高滴点黏附性好的0号或1>号；集中润滑系统用1号或0号。

NLGI号码的分类如下表

NLGI号码	外观	ASTM工作针入(1/10mm)	应用
000		445 – 475	齿轮润滑脂
00	半流体	400 – 430
0		355 – 385
1	软	310 – 340
2	乳霜状	265 – 295	轴承用润滑脂
3		220 – 250
4		175 – 205
5		130 – 160
6	肥皂状	85 - 115	块状润滑脂

5.用量的要求
一般滚动轴承中填脂量约占轴承空间的1/3~1/2为好。污染严重的场合，应按说明书规定方可填满润滑脂。

此外，润滑脂在储存时还有以下注意事项：

1. 润滑脂不要暴晒于日光下，需放置于通风良好、温度适宜的室内。

2. 开启桶盖严防砂、尘、杂物混入，用后即盖好桶盖。

3. 使用时应将摩擦表面擦洗清洁，不应与其它润滑油或润滑脂混用。

4. 润滑脂保存期一般为一年，储存中发现脂内少量渗油，可自行捏和，仍可使用。

6.兼容性的要求

如果两种润滑脂不兼容但却混合使用的话，将会改变润滑脂的性能与物理特性，诸如黏稠性、泵动性、剪切稳定性、油分游离性、与氧化稳定性等，同时也将使混合后的润滑脂变软，而增加油漏量。如果两种润滑脂需要混合，最好是使用相同的稠化剂；如果含不同稠化剂的润滑脂必须要混合使用，先行核对两种稠化剂是否可兼容。最保险的做法是避免将两种不同稠化剂的润滑脂相混合使用。

不同稠化剂间兼容性对照表如下：

B – 临界兼容

C – 兼容

I – 不兼容

X – 同一润滑脂

	复合铝基	钡基	钙基	钙 12-hydroxysteric acid 基	复合钙基	黏土基	锂基	锂 12-hydroxysteric acid 基	复合锂基	聚尿基
复合铝基	X	I	I	C	I	I	I	I	C	I
钡基	I	X	I	C	I	I	I	I	I	I
钙基	I	I	X	C	I	C	C	B	C	I
钙 12-hydroxysteric acid 基	C	C	C	X	B	C	C	C	C	I
复合钙基	I	I	I	B	X	I	I	I	C	C
黏土基	I	I	C	C	I	X	I	I	I	I
锂基	I	I	C	C	I	I	X	C	C	I
锂 12-hydroxysteric acid 基	I	I	B	C	I	I	C	X	C	I
复合锂基	C	I	C	C	C	I	C	C	X	I
聚尿基	I	I	I	I	C	I	I	I	I	X

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