潤滑油油膜是保護（hù）機器內部組件減少磨損的重要性能之一，而油膜的強度主要取決於潤滑油使用的基礎油和添加（jiā）劑。本文將帶你一起來看看潤滑劑油膜強度的（de）重要性及影響油膜效果的主要因素（sù）。

1　油膜的厚度

說到潤滑，你會想到什麽？它應該（gāi）是先產生一層有厚度的膜，從而去分離兩個金屬表麵的基礎油（yóu），因為潤滑（huá）油的作用就是為了避免金（jīn）屬間的表麵（miàn）接觸。所以在這（zhè）種需求下，油品就必須（xū）能提供摩（mó）擦表麵分離的能力，這就需要三個支撐因素（sù）——相對速度（dù）、基礎油粘度和負荷量。這三（sān）個因素也會受到溫度、汙染以及其它因素的影響。當油膜（mó）厚度平衡了這些因素，即借助於相（xiàng）對速度產生粘（zhān）性流（liú）體膜將兩（liǎng）摩擦表麵完全隔開（kāi），由流（liú）體膜產生的壓力來平衡外（wài）載（zǎi）荷，就（jiù）稱為流體動力潤滑。

在具有滾動接觸（可（kě）忽略的相對滑（huá）動運（yùn）動）的應用中，即使具有較大的局部壓力點，也可能會影響金屬表（biǎo）麵間的油膜厚度。其實這些壓力點也起著重要作用。基礎油的壓力和粘度關係允許油品粘度因（yīn）較（jiào）高的壓（yā）力而暫時性（xìng）增加，這稱為彈性流（liú）體動力潤滑，盡管油膜會很薄，但依然能產（chǎn）生一個完整的油膜分離。

在（zài）實踐當中，機器表麵理想的狀態就是能實現完全分離，薄膜（mó）厚度就是為減少摩擦和磨損提供好的（de）保護。但是如果不（bú）具有滿足這些（xiē）油（yóu）膜厚度（dù）的（de）條件，例（lì）如（rú）當相對流速不足、粘度不足或（huò）負載過大時，會發生什麽情況呢？其實大多（duō）數機器的設計和操作參（cān）數都（dōu）允許速度不（bú）足的情況（kuàng）存在，比如在啟動（dòng）、停止（zhǐ）或方向運動變化（huà）時。當溫（wēn）度過高也會導（dǎo）致粘度降低，過（guò）度汙染同樣會使得油膜間隙中的磨粒接觸。

當（dāng）流體動力學或彈性流體動（dòng）力學潤滑（huá）的先決條件未（wèi）滿足時，基礎（chǔ）油將要在所（suǒ）謂的邊界接觸（chù）條件下尋（xún）求支撐，這種支撐因素就需要尋找具有摩擦磨損控製性（xìng）能的添加劑。因此，基礎油和（hé）添加劑就被調和在一起生產出符合特定需求的潤滑油（yóu）脂產品，從而（ér）減輕預期會產生的邊界潤滑（huá），該潤滑劑就具有油膜強（qiáng）度和邊界潤（rùn）滑性能。

2　說說油膜的作用

油膜的（de）強度（dù）是除了油膜厚（hòu）度以（yǐ）外，用以減輕摩擦和控製磨損的重要因素。如上所述，在流體動力學和彈性流體動力潤滑（huá）中，粘度是（shì）影響油膜厚度的關鍵。當基（jī）礎油粘度不足以克服金屬間表麵摩擦時（shí），就需要基礎油和添加劑產生化學協同效（xiào）應，形成表麵保護機理。在這些邊界條件下，邊界潤滑也會受到（dào）機械表麵化學和物理性（xìng）質以及（jí）其它任（rèn）何環境（jìng）因素（sù）的影響，所以即（jí）使在負載較重、溫度較（jiào）高或相對表麵速度較（jiào）低時，油膜強（qiáng）度也會有所（suǒ）提（tí）高。

3　無潤滑的表（biǎo）麵相互作（zuò）用

如（rú）果你在（zài）顯微鏡狀態下的分（fèn）子水平觀察機械接觸表麵，你將（jiāng）發現即使它們被加工得非常光滑，但實際依然是相對粗糙（cāo）的。這就如同宇航員（yuán）從遙遠的空（kōng）間角度看，地球是一個完美光滑的球體，而站在地球表麵的人則看到地球是充滿了高高（gāo）低低的山脈和山穀一樣。

這是因為，當兩個金屬表麵接觸時，實際接（jiē）觸麵積將顯著（zhe）低於表觀（guān）接觸麵積。從顯微鏡下的“微觀（guān）山”看，這些接（jiē）觸表麵都是凹凸的點，低的粗（cū）糙麵接觸率（lǜ）較低。這些粗糙表麵會因金屬的相應剪切強度而出現彈性（xìng）變形。因此初始接觸點首先產（chǎn）生彈性變形，之後更多的接（jiē）觸點將連接起來，實際接觸（chù）麵積會隨著負荷強度（dù）的增加而增（zēng）加。

4　什麽是摩擦

摩擦就是相互作用的（de）表麵滑動運動（dòng）受到幾個影響參（cān）數而產生阻力（lì）的過程。大多（duō）數人認為表（biǎo）麵粗糙度是（shì）產生（shēng）摩擦的主要（yào）因素，然而，當考慮到實（shí）際接觸麵積可能小於表觀接觸（chù）麵積的1%時（shí），實際的粗糙度就變得不太（tài）重要（yào）了。造成摩擦的原因應該是在粗（cū）糙接觸的（de）分（fèn）子水平上發生粘結的結果。

5　磨損是怎樣（yàng）產生的（de）

在金屬表麵潤滑膜厚度不足的情況下，粗（cū）糙（cāo）接觸點可能會導致冷焊，這是膠著（zhe）磨損的（de）先決因素。這些粗糙點上的粘附經曆了加固硬化過程，因此，剪切點一般發生在金屬未被強化的粗糙（cāo）接觸點以下（xià）層麵。作為金（jīn）屬剪切，粗糙的尖端（duān）要麽被轉移到另一個表麵，要麽被分解成一個磨（mó）粒。

粘（zhān）附通常（cháng）被認為是機械磨損的初始形式。由於（yú）除了（le）磨粒本身的磨損外還存在外部來源的磨損（sǔn），導致磨粒磨損變得（dé）更具破壞性（xìng），這種形式的磨損稱為三體磨損。而兩體（tǐ）磨損則是由於切割或刨削產生（shēng）鋒（fēng）利的表麵接觸點而引起。

在滾動接（jiē）觸時會產生表麵疲勞，疲勞機理（lǐ）來源（yuán）於工作表麵或表層內部形成裂紋並擴展而成，表麵軋製條件下的高應力會導致疲勞（láo）磨損。

6　如何控製摩擦磨損？

摩擦（cā）磨損（sǔn）控製添加（jiā）劑（jì）在基（jī）礎（chǔ）油中加入少量調（diào）配（pèi），具有促進金屬表麵吸附（fù）的極（jí）性。由（yóu）於相互作用的條件，這些吸附力與（yǔ）表（biǎo）麵發生化學反應，與產生足夠的油膜厚（hòu）度條件（jiàn）成反比：較（jiào）高（gāo）的壓力和（hé）較高的溫度。

當機器表（biǎo）麵與較高的壓力和溫度（dù）相互作用時，添加劑則通過在機器表麵產生更具延展性的初始分子層來減輕金屬對金屬接觸（磨損）的影（yǐng）響，這些摩擦控製層直接降低接觸過（guò）程中的剪切強度（dù），成為“犧牲（shēng）品”。初始層可以通過使潤滑劑的較弱分子鍵與金屬和（hé）金屬間粗糙邊（biān）界條件作用（yòng）產生強鍵的力釋放，從而（ér）減（jiǎn）輕摩擦。低剪切強度薄膜的形成也受基本原料的類（lèi）型和機械表（biǎo）麵冶金的影響。

有三種（zhǒng）類型（xíng）的潤（rùn）滑油添加劑有助於減少摩擦和控（kòng）製磨損，它（tā）們分別是摩擦改進劑、抗磨添加劑和極（jí）壓添加劑。

① 摩擦改進劑

極性化合物如（rú）添加到基礎油中的脂肪酸，通過形成皂膜（mó），在低滑動速度下減少摩（mó）擦。它們通常（cháng）用於對燃油經濟性有要求的部件，以（yǐ）減少低（dī）速時的摩擦和粘滑，如（rú）在發（fā）動機或變速器中（zhōng）使用。它們有抗磨添加劑的作（zuò）用，但在輕負荷（hé）時比抗磨劑更有效，並（bìng）且不要求高（gāo）溫條件。然而，當金屬表麵對脂肪酸反應更強生成金（jīn）屬皂（zào）時（shí），分解溫度會更高。

② 抗磨添加劑

這些極性化合物通常是以硫或磷為主，如二（èr）烷基（jī）二硫代磷酸（suān）鋅（ZDDP）類（lèi）型的添加劑，它們被研製成隻在邊界條件下與金屬表（biǎo）麵發生化學反應。抗磨添加劑（jì）在更高的溫（wēn）度下卻更有效，高溫下它們會變得（dé）更（gèng）活躍（yuè）並產生阻隔膜。ZDDP添（tiān）加（jiā）劑已被廣泛用於磨損保護，也可作為油中的抗氧化劑。

③ 極壓添加劑（抗磨添加劑）

當表麵溫度過高時，摩擦改進劑甚至抗磨添加劑的作用都開始減弱。極壓添加劑也是以硫和（hé）磷為主，是高溫條件下好的選擇。這些添加（jiā）劑能形成低剪（jiǎn）切強度的皂狀薄膜與金屬表麵（miàn）發生反應，並能承受相當高的溫度。雖然這個反應有利於油膜的生（shēng）成，但也有可能導致更多（duō）反應性金屬的化學腐蝕（shí），所以需謹慎操作。

寫在文後

當潤滑不良或（huò）潤滑（huá）不良的機器表麵滑動接觸時，實際接觸壓力點上的物理分子相（xiàng）互作（zuò）用是（shì）需要注意的。在（zài）機（jī）器表麵的這種分子作用下，邊界（jiè）條件會受（shòu）到許多物理和（hé）化學原理的約束。當添加劑（jì）化（huà）合物被選擇用於油膜強度保護時，必須注意機器表麵氧化、腐（fǔ）蝕（shí）、化學吸收和其它化學反應作用的平衡。

金屬表麵上的這些摩擦和磨損控製添加劑膜降低了接觸點處的（de）剪切強度。低剪切強度膜在物理相互作用中被（bèi）“犧牲”，用以保護表麵不受粘著、磨粒和疲勞磨損（sǔn）的影響。這些（xiē）亞微米薄膜隨著它們更接近金屬表麵而具有從液體到固體的特性。雖然基礎油是流體（tǐ）動力學（xué）和彈性流（liú）體動力潤滑用來保護機器（qì）表麵的首選材料，但邊界條件依然存在。因此，為了不受邊界條件的限製，應使用合適的並具有摩（mó）擦和磨損控（kòng）製性能的添加劑配方來調和潤滑劑，才能在合理（lǐ）的限度範圍內保證與機械（xiè）相（xiàng）互（hù）作用成比例的油膜強度。 

來源：潤（rùn）滑圈（quān）

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