流体润滑剂原理

流体润滑剂原理

流体润滑剂主要有：润滑油、润滑脂，水基润滑剂和空气等几类。 润滑油可分为：①馏份矿物油和含添加剂的馏份矿物油。

②合成油。主要有：酯类、合成烃、聚烷撑醚、聚硅氧烷、含氟油和磷

酸酯等。

润滑脂：有各类润滑油作基础油，加入稠化剂、添加剂和填料配制而成。 水基润滑剂有：水、乳化液以及水和其它物质的混合物。 空气。 1润滑油

尽管早期使用的润滑剂是动、植物油，但随着石油工业的不断发展，用石油炼制的矿物润滑油得到了广泛的应用。随着化学工业的发展以及对润滑油性能要求更高，发展了合成油。现分别介绍表征润滑油性能的指标（理化指标和润滑性指标），添加剂和润滑油的基础油。

①润滑油的理化性能

⑴粘度

润滑油最重要的性能是粘度，它表示润滑油本身的内摩擦。不仅决定了润滑性能，如摩擦力的大小，而且在润滑理论中，由于其随温度和压力的改变而改变的特性，起到了十分重要的作用。

绝对粘度（动力粘度）η。单位：泊，厘泊；P,cP 。 运动粘度ν。单位：沲，厘沲；St,cSt 。 这些已在流体动力润滑理论中常常见到。

粘度随温度和压力的变化规律也已有很多研究。并且在手册中已列出其粘-温、粘-压曲线。可以根据该油品某一温度时测得的粘度值，在图表上查出任意温度和压力下的粘度值。

这里再介绍几种条件粘度：

a.恩氏粘度（Engler degree ）（0

E ）（我国习惯使用）

200ml 试验油在规定温度t ℃（一般测20℃，50℃或100℃）下，通过恩氏粘度计所需的时间（秒），与200ml 蒸馏水在20℃时通过恩氏粘度计所需时间（51±1秒）的比值称为

恩氏粘度。以0

E 表示。

恩氏粘度与运动粘度的关系：

当1.35<0

E ≦3.2时，

当0

E>3.2时，

b.雷氏粘度（Redwood second ）（R s ）（英国习惯使用） 50ml 试验油在规定温度下通过雷氏粘度计所需的时间（秒）称为雷氏粘度。以R 表示，

单位为秒。雷氏粘度计有几种规格。通过1＃粘度计者称1＃雷氏粘度R 1。同样，通过2＃

粘度计者为R 2。

雷氏粘度与运动粘度的关系：

当134100R <≤， 111790.260R R ν=-

（cSt ）； R 1>100, 11

50

0.247R R ν=-（cSt ）； 00

8.648.0E E

ν=-004.07.6E E

ν=-

32

100

2.46R R ν=-

（cSt ）； R 2>90， 22.45R ν=（cSt ）。 c.赛氏粘度（Suybolt second ）（SUS,S ）(美国习惯使用）

60ml 试验油在规定温度（100，130或210℉）下，通过赛氏粘度计所需的时间（秒），称赛氏粘度。以S 或SUS 表示，单位为秒。

赛氏粘度与运动粘度的关系如下：

当SUS<100时，195

0.226SUS SUS ν=-

（cSt ）； SUS>100时，135

0.220SUS-SUS

ν=（cSt ）。 几种条件粘度与运动粘度的换算已经作出了图表，可方便查得。

⑵密度（g/cm 3

）

指某一温度下油的密度是以一个大气压下4℃时水的密度（此时水的密度为1 g/cm 3

） 为标准。用50

4ρ表示50℃时油的密度以4℃时水的密度（1g/cm 3

）为准。

润滑油的密度随温度而变化，也已作出图表，可从某一温度下的密度换算成另一温度下的密度。

⑶比热和热传导率

润滑油的比热和热传导率是作为冷却剂和传热介质的重要参数。大多数矿物油的比热为

0.44～0.48kCal/kg ·℃；热传导率约为3×10-4

Cal/cm ·s ·℃。

⑷酸值与碱值（酸碱度）

酸值表示润滑剂的腐蚀性指标。油中酸值的高低表示：⑴有机酸含量的多少；⑵判断油的废旧程度。酸值越高，油越旧。可以看作油的使用寿命指标。

⑸抗氧化稳定性

润滑油被氧化会降低其使用寿命。因为氧化的主要产物是酸性物质、油泥和漆膜等，使油的粘度增大，并具有腐蚀性，在摩擦表面上会淤积一层不溶的沉淀物。

⑹闪点 将油加热，蒸发出的油蒸气在空气中达到一定浓度时，与火焰接触产生短时间闪火的最低温度称为闪点。闪点为润滑油在高温下安全性的重要指标。闪点在45℃以下为易燃品，在45℃以上为可燃品。闪点限制了油的最高使用温度。

⑺凝固点

是油冷却到停止流动时的最高温度。即油使用的最低温度极限。 ⑻起泡性

润滑油搅拌时产生的泡沫，会影响其润滑性及其它特性，尤其会影响油泵的工作条件。 ⑼乳化分解度

在规定条件下将油和水混合乳化，再在一定温度下静置，使其重新完全分离所需的时间称乳化分解度。这表明润滑油重复循环使用的性质。分离的时间越短，性能越好。

⑽机械杂质、残炭及灰分

一切外来的不溶性悬浮物或沉淀物都是机械杂质。

润滑油在不通空气的条件下加热蒸发，分解生成的焦炭状残余物称为残炭。 润滑油完全燃烧后的剩余物称为灰分。

机械杂质、残炭和灰分会破坏油膜，堵塞油路，增大磨损。

⑾水分

表示油中含水量的多少。含水会使油质变坏、增加腐蚀、生成气泡、降低绝缘性。并可使添加剂分解、沉淀和堵塞油路。

②润滑油的极压性

极压性能：在极压条件下润滑油的摩擦磨损和抗胶合性能。通常在四球机上进行评定。

摩擦系数：取决于润滑油的粘度。

抗磨性能：常在四球机上进行试验，测定规定条件下球的磨损，磨斑直径。

油膜破裂负荷（P B）：表示油膜破裂，磨损率发生明显变化时的负荷。

烧结负荷（P D）：油膜破裂后，如继续加载，则金属表面发生接触而引起烧结，该情况下的负荷称烧结负荷。

OK值：在铁姆肯（Timken）试验机上评定的油的抗擦伤负荷。

承载能力：在Falex试验机上测定。方法是：连续加载，直至发生擦伤或销发生变形时的负荷，即为该油品的承载能力。

③润滑油添加剂

为了改善润滑油在某些方面的性能，可加入某种化学物质，这就是添加剂。

影响理化性能的添加剂有：降凝剂、增粘剂、抗泡剂、清净分散剂、抗氧抗腐蚀剂、抗氧防胶剂等。

影响摩擦磨损性能的称极压添加剂。

⑴清净分散剂

这种添加剂在润滑油中能吸附在氧化生成的积炭和漆膜上，使之悬浮而分散到油中，以避免沉积于摩擦表面。它是一种油溶性的表面活性物质，其主要作用是中和酸、增溶、分散和洗涤。

清净分散剂一般为中性或碱性的磺酸盐、环烷酸盐、羧酸盐及金属的有机化合物。使用时常与抗氧抗腐蚀剂复合。

⑵抗氧抗腐蚀剂

这类添加剂能抑制润滑油的氧化过程，降低氧化生成酸和不溶性化合物的速率，延长油的使用寿命。还能与金属生成化学反应膜，保护金属表面不受酸的腐蚀和磨损。

这类添加剂有：二芳基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代磷酸锌及硫、磷化烯烃钙盐等。常与清净分散剂混合使用。

⑶增粘添加剂（粘度指数改进剂）

在粘度较低的轻馏分油中加入（1～10％）增粘剂，可提高粘度，改善粘-温特性。

增粘剂为高分子聚合物，具有线状结构。在不同温度下，聚合的形态不同。在高温下，聚合物分子溶解膨胀，表面积增大，使液体的内摩擦增大。在低温时线状分子卷曲呈紧密的小球，对油的粘度影响不大。故能起到高温下增粘的效果以改善粘-温特性。

增粘剂有：聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯及聚乙烯基正丁基醚等。

⑷防锈添加剂

这类添加剂具有一个或几个极性基团的分子，与金属表面有很强的附着能力，其非极性端伸向润滑油，以形成保护膜或与金属生成钝化膜，起隔水及隔氧的作用。从而起到防锈作用。

⑸抗泡添加剂

抗泡剂不能防止泡沫的产生，但可降低润滑剂的表面张力，缩短气泡存在的时间。主要用于各种循环系统的润滑油中。

⑹降凝添加剂

矿物油冷却时会使石蜡以针状或片状结晶析出，并相互粘结形成三维网状结构，将油吸附和包围起来，使油失去流动性。

降凝剂通过吸附在石蜡结晶表面或与其形成共晶，改变石蜡结晶的形状和尺寸，防止生成三维网状结构，从而保持油在低温下的流动性。提高润滑油的低温性能。

⑺极压添加剂

根据其作用特点可分为减摩、抗磨和极压三种，但又很难将其截然分开。

a.减摩添加剂（又称油性添加剂）

是一些表面活性物质，极性很强，能与金属分子形成化学键，或化学吸附膜。降低边界润滑条件下的摩擦，得到稳定的摩擦系数。

这类添加剂有：天然酯、脂肪酸及其酯和盐等。

b.抗磨添加剂

在高温下能与初熔金属发生化学反应，在摩擦表面上生成一种表面活性物质的薄界面膜，即反应膜，以防止摩擦表面熔合和剧烈磨损。这类添加剂大多是含硫的化合物和磷酸酯等。

c.极压添加剂

在摩擦引起高温的情况下，能分解出活性元素与金属表面起化学作用，促进生成一种熔点比金属低、剪切比金属低、容易塑性流动的化合物薄膜，从而防止干摩擦或边界摩擦时摩擦表面的熔合和胶合。

这类添加剂主要是含硫、磷、氯的有机极性化合物。

这里可见极压添加剂的作用是防止发生金属接触，即在不能建立起流体动力润滑的情况下的补救措施。但极压剂往往带有一定的腐蚀作用，使用时必须权衡利弊。

④润滑油的基础油

1.矿物油

润滑油中95～97％是矿物油。生产润滑油的原料是重油，是从原油中已蒸出汽油、柴油和煤油后的常压渣油，通过精制提炼至某种馏分而得到的。作为基础油的馏分大概在300℃以上，平均分子量在350左右。由于石油成分复杂，尽管同样的馏分，也能得到不同的含碳数及分子结构的油，因此，油的粘度也不一样。

⑴石油基础油的主要成分：

石油是很多种碳氢化合物的混合物，其主要成分是碳化氢，其次是硫、氧、氮。制成润滑油的石油馏分主要有三类：

a.石蜡系；

b.环烷系（环烷烃）；

c.芳香族系。其典型的碳化氢如表6中所列：

石蜡分标准石蜡（无支直链石蜡）和分支直链石蜡（异链石蜡）。作润滑油的以烷基侧链为主。石蜡基油的粘度低，挥发性也低，粘度指数较高。（与相同数目碳的碳化氢相比）。但石蜡链过长会凝固，有时需作脱蜡处理。

此外，还有一类是石蜡的不饱和烯烃。因其不饱和，故化学活性大，可作合成润滑油的原料。

环烷基油中含有大量环烷环碳原子。在石油中的环烷，以5和6个碳原子环为多见。与石蜡相比，环烷基油的粘度大，而且粘-温和粘-压效应也明显。

表6 石油中的典型碳化氢

芳香族是由苯环组成的物质，含有碳原子的不饱和键，碳数较多。具有低挥发、高粘度及高密度的特点。这类油易于氧化，不耐长期使用。

真正做润滑剂用时还需加入各种添加剂，以弥补原油中炼出的石油馏分的不足。 不加任何添加剂的油经脱色处理后呈白色，称白油。常用这类白油作为评价添加剂作用的参照样品。

⑵石油基础油的摩擦学性质 a.低分子烃类的摩擦学性质

润滑油中主要含沸点在300～350℃的烃类。有人试验了各种低分子烃（C 6~C 16）的摩擦和磨损性质，发现其与烃类分子中的碳原子数有关。图20烃类分子中碳原子数与摩擦磨损性质的关系。

b.润滑油中烃类的抗磨作用

绝大部分矿物油中的烃类承载能力都比较低，只有在低负荷下有一定的抗磨作用。用四

图20 低分子烃类的碳原子数与其摩擦磨损性能的关系

实验条件：温度：室温；负荷：98N ；转数；1750r/min ；时间：10min

摩擦系数

磨斑直径m m

球机进行的试验结果如表7所示（实验条件：油品白油中加3％的烃类；负荷 147N；时间 60分钟）：

表7 一些典型烃类的抗磨作用

注：1.白油中加入的浓度除了芘为1％外，其余均为3％；

2.四球试验条件为：负荷 147N；试验时间 60分钟。

3.WSD为磨斑直径（mm）。白油的WSD=0.63

由表7可得出如下结论：

ⅰ单环芳烃没有抗磨作用，引入甲基链，或环数增多就有明显效果。侧链加强（如十二烷基苯）也有明显效果；

ⅱ对比茚和二氢化茚、苊与二氢化苊可以看到，存在不饱和键时，抗磨性明显改善；

ⅲ环烷烃没有明显的抗磨作用。只有存在不饱和键（如环戊二烯）时，才得到改善；

ⅳ烷烃的链加长可改善抗磨性，侧链存在时降低抗磨性。

烯烃对于不锈钢有一定的抗摩耐磨效果，主要是不锈钢中的Cr，使烯烃的双键打开，与Cr或氧化铬反应生成润滑膜，改善了摩擦学性能。

c.气氛对烃类抗磨作用的影响

在惰性气氛和含氧及水的气氛中，环烃类的抗磨行为是不一致的。饱和烃和含单环芳烃的混合烃以及双环（非稠环）芳烃等在惰性气氛中抗磨性好，在有氧气和水的环境中损害了其抗磨性。而二、三环多核芳烃，1-甲基萘和茚恰恰相反。数据如下表8所列：

d.杂原子化合物的摩擦学性能

石油中的杂原子化合物主要是含硫、含氧和含氮的有机化合物。一些典型化合物的抗磨性试验结果说明：

表8 一些双环烃类在不同气氛中的抗磨作用（球柱试验机，负荷98N）

ⅰ含硫化合物中多数不仅没有抗磨作用，在低负荷下还有促进磨损的作用。硫化物与金属表面反应会造成腐蚀磨损。

ⅱ.含氧含氮化合物在低负荷下多数具有抗磨作用，可在金属表面形成吸附膜，对摩擦表面起保护作用。

但是这些化合物又会对一些极压添加剂的抗磨效果起负作用。因为它们要与添加剂竞争吸附表面，也可能与添加剂起化学作用。所以在润滑油中要尽量去掉这些杂原子化合物。

2.合成润滑剂

由于石油作润滑剂的性能有局限性，加之精制困难，因此在某些特殊用途的场合，采用人工合成具有理想性能的“石油”，如为解决高温下使用，必须要从碳氢化合物之外去寻找基础油的材料。

合成润滑剂是通过化学合成方法制备的润滑剂。合成润滑剂的分子结构中，除了含碳氢元素外，还分别含有氧、硅、磷、氟、氯等元素。

表9 合成润滑剂与矿物油的性能比较

注：P 不好；F 一般；G 好；VG 很好；E 极好。

a.合成润滑剂的一般性能

根据化学结构的不同，合成润滑剂可分为：酯类、合成烃类（如聚α烯烃）、聚烷撑醚、聚硅氧烷、含氟油和磷酸酯等。每类合成润滑剂都有其独特的化学结构、特定的原料和制备工艺、独特的性能和应用范围。某种合成润滑剂可能具有某些特殊的优点，但没有一种单一的液体各方面性能都优越，可取代任意一种润滑剂。表9所列为合成润滑剂与矿物油的性能比较：

b.合成润滑剂的主要应用及摩擦学性质

⑴酯类油（双酯、多元醇酯和复酯）

酯类油是由有机酸与醇进行酯化反应获得的。其结构特征是分子中都含有酯基官能团。

双酯的结构通式如下：

R,R’是不同碳数的烷基。

酯类油的粘温性能良好，粘度指数较高。加长酯分子的主链，可增大粘度和粘度指数。带侧链的粘度大，粘度指数低。带芳香侧链的粘度指数更低。同一酯类，随着分子量的增大低温粘度也增大；引入支链或酯化不完全或存在羟基，其低温粘度更高。

酯类油的压-粘系数不大只有矿物油的1／3～1／5（矿物油的压粘系数20～36G/Pa），宜用作弹流润滑剂。因为压-粘系数α小，最小油膜厚度h0就小。

酯类油因高温分解机理不同,其热稳定性随结构不同而异，。

酯类油的氧化稳定性很好，但也随结构不同而异。

酯类油的润滑性，由于其分子具有微弱的极性，故容易吸附在摩擦表面上形成边界膜，因而其润滑性优于同粘度的矿物油。

酯类油一般用作航空发动机润滑油、精密仪器仪表油、压缩机油等。以及在石油化工和精细化工中应用。

⑵聚α烯烃

聚α烯烃是合成烃的一种。由碳链端头含双键的长链α烯烃，在催化剂作用下聚合而成。

其结构通式如下：

R1,R2,R3为碳数不等的烷基

聚α烯烃的粘-温性一般较好，其低温性能和粘温性与同粘度的矿物油相比要好得多。

聚α烯烃的氧化稳定性也较矿物油的好。粘度变化小，结焦少。二烷基二硫代甲酸盐等抗氧剂可使其氧化受到抑制，而大大改善抗氧化性能。

但聚α烯烃的润滑性（抗摩擦性）由于其为非极性分子，所以不如酯类油和矿物油好。而且不易溶解某些添加剂，故添加剂的效果也不明显。

聚α烯烃主要用于汽车中，如作为汽车发动机油、车用齿轮油、液压油等，作介电冷却液可防止电击穿、过滤器阻塞和火灾等。

⑶聚醚（聚烷撑醚）

聚醚是以环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和四氢呋喃等环氧开环均聚或共聚制得的线型聚合物。

其结构通式如下：

R1,R2,R3,R4可以是H，也可以是烷基。n=2～500。

聚醚的性能与其分子结构紧密相关，其粘度、粘度指数、热氧化稳定性都随结构而异。聚醚的粘度和粘度指数随分子量的增加而增大。其粘-压特性也随分子结构而异，但通常低于同粘度的矿物油。

由于聚醚的极性强，可在几乎所有润滑状态下形成非常稳定的具有强大吸附力和承载能力的润滑性良好的边界膜。

聚醚在弹流润滑范围内，由于其压粘系数较低，故具有较低的摩擦系数，和较小的油膜厚度。在齿轮、蜗轮、滚动轴承中的实验结果优于含极压添加剂的矿物油。

聚醚的热氧化稳定性并不优越，但加入抗氧剂可使其分解温度提高到240～250℃。在此温度以上不能使用。

聚醚类化合物可溶于水（有一定溶解度），升高温度时又能析出，因此它可以作为金属的淬火液和金属切削液。

聚醚可作高温润滑油、齿轮润滑油、制动液（沸点高，且对橡胶无影响）、难燃液压油（液）、金属加工液等。

⑷硅油

硅油是液体的聚硅氧烷。作润滑剂的主要有甲基硅油、乙基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油等。

其结构通式如下：

R,R’为氢、甲基、乙基、苯基、氯苯基等。

硅油的粘-温性能是各种润滑油中最好的。

硅油的热氧化稳定性良好。如使用热氧化稳定剂（添加剂），可使硅油的热分解温度提高几十度。

但硅油的边界润滑性较差。但由于其它性能好，所以使用甚广。为设法提高其润滑性，在硅酮中引入烷基或加入含氯、含磷化合物，但他们将降低硅油的其它性能。

硅油的表面张力小，有很好的润湿性。

硅油还是良好的绝缘材料。

硅油用作仪表油、特种液体、减震液。作润滑脂的基础油（如KK-3,KK-4等）。

⑸氟油

氟油是分子中含氟元素的合成润滑油，较重要的有氟烃，氟氯碳和全氟醚。还有氟硅油含氟腈、含氟酯、和氟溴油等。

全氟烃：直链全氟烷烃（C n F2n+2）、全氟环烷烃（C n F2n）的粘-温性能为氟油中最差。氟氯碳油（R－[C n F2n-m－Cl m]－R’）次之。由四氟乙烯制得的全氟聚醚的压-粘系数比石蜡-环烷基矿油的小得多：全氟聚醚／石蜡-环烷＝4～12／21GPa-1.

氟油的最大特点是化学惰性，在100℃以下，分别与浓硝酸、浓硫酸、王水、铬酸洗液、氢氧化钾、氢氧化钠的水溶液等接触不发生化学反应。

氟油在空气中加热不燃烧。与氟、过氧化氢水溶液、高锰酸钾水溶液在100℃以下不反应，全氟醚在300℃时与发烟硝酸、四氧化二氮接触不爆炸，氟油的热稳定温度在200～300℃氟油的润滑性比一般的润滑油好。其润滑油和润滑脂具有使用温度范围宽，低蒸气压，良好的粘-温性和化学惰性等，在航天工业中获得广泛的应用。但在真空极压条件下，没有添加剂时会与金属发生作用，以及在低氧分压下发生降解等现象，使润滑剂变质。不过仍不失为航天、真空、导弹、核装置等的部件上使用的良好润滑剂。特别是加上抗氧添加剂，则性能更佳。

2润滑脂

润滑脂是将稠化剂分散在液体润滑剂内的半固体或半流体形态的稳定混合物。

①润滑脂的组成成分：

a.基础油

多数是矿物油，也有用合成油的。基础油的含量约占70～90％，因此基础油的性质和质量决定了润滑脂的性能和质量。

作为润滑脂基础油的矿物油最好用精制的环烷基油。合成油中的酯类油、硅油、聚醚、聚α烯烃、磷酸酯和氟油都可以用。但要注意合成油与稠化剂的配伍性。

b.稠化剂

稠化剂是润滑脂中不可缺少的固体成分，分散在基础油中形成结构骨架，并使基础油被吸附和固定在结构骨架之中，从而形成具有塑性的半固体状的润滑脂。

稠化剂可分为四大类：

ⅰ皂基稠化剂：是高级脂肪酸的各种金属盐（皂）。有钠皂、锂皂、钙皂、锶、鋇、铝皂等或各种混合皂或复合皂。

ⅱ烃基稠化剂：主要是地蜡、石蜡及石油脂。

ⅲ有机稠化剂：有聚脲、酰胺、酞青、聚四氟乙烯、阴丹士林、聚对苯等。

ⅳ无机稠化剂：有膨润土、硅胶、炭黑、氮化硼等。

c.添加剂和填料

润滑脂添加剂的作用机理与润滑油基本相同。不过由于有稠化剂的存在，使添加剂的作用有时不够敏感。有些极性物质添加剂还有可能破坏润滑脂的结构。则这类添加剂就不能采用。

添加剂除了与润滑油的一样，有抗氧剂、金属钝化剂、防锈剂、抗磨／极压添加剂外还有结构改善剂。以达到降低摩擦磨损和预防胶合的目的。

填料也是一种固体添加剂，其作用在于增稠和提高润滑脂的润滑能力。如石墨、二硫化钼、氮化硼、滑石粉等。

②润滑脂的特性

润滑脂不会流动。要到剪应力达到某一极限后，才开始流动，而且剪应力与剪切率不成正比，所以是非牛顿流体。如图21所示。

当流体受到剪切后缓慢回复时，如果其剪应力略低于起始点的数值，这种性质称触变性（见图22的曲线1）。如其剪应力高于起始点的数值，称为流变性。润滑脂与一些非牛顿液体一样，属于触变性。即当润滑脂受到剪切作用时，它的稠度开始下降，发生软化；而在剪切作用停止后，稠度又开始上升（硬化）。但是，稠度的恢复是不完全的，也即不完全可逆的。多数是低于剪切前的稠度。这种性能（如不是太明显），有利于剪切时的泵送，因为剪

切后稠度和粘度降低。但降低太大时则易于流失。

润滑脂的粘度与普通液体的粘度不一样，不像牛顿流体那样一定温度时是一个常数，不随液层间的剪切速率而改变。润滑脂流动时的粘度，在一定温度下不是常数，是随脂层间的剪切速率而改变。剪切速率小的时候，粘度大；剪切速率增大时，粘度变小。如再加大剪切速率，就可以小到保持恒定。为了便于比较润滑脂的粘度，也按牛顿液体来处理，将其剪切应力与剪切率的比值称作相似粘度（或表观粘度）。

表观粘度是润滑脂开始流动时的粘度，表观粘度随剪切速率而改变，也随温度而改变。低温时粘度很大，常常使起动时的阻力太大。所以在低温或宽温度范围使用的润滑脂，要规定其低温粘度。一般在-10℃下测量，如低温使用时，还要在最低使用温度下测定。它是衡量供脂时泵送性能的指标。表观粘度越低越容易泵送。

a.润滑脂的理化性能指标

(1)稠度（针入度）

因为润滑脂的表观粘度随温度而变化，因此很难测得，故采用比较简单的方法，即测量润滑脂的稠度。稠度是指润滑脂在外力作用下抵抗变形的程度。用针入度表示稠度。

针入度是用150克重的标准锥体，在25℃时5秒钟内压入润滑脂的深度（单位为0.1mm）。针入度越小表示润滑脂越硬。通常要测尚未工作过的润滑脂的针入度，（剪切前的针入度）和工作针入度（经过60次机械剪切试验后的针入度）。针入度是衡量内摩擦的指标。根据针入度的大小，润滑脂可分为9等，如表10所列：

(2)滴点

滴点是指润滑脂从标准杯子的小孔中滴下时的温度。它标志着润滑脂从固体状态变为流体状态的转折点，是它可以使用温度的最高界限。实际上滴点应远高于正常使用的最高温度。

(3)油脂分离性（分油量）

油脂分离性是指油从脂中分离出来的程度，是衡量润滑脂混合稳定性的指标。一般在脂中的油都有自然分离出来的倾向，但分油量达到一定的程度就不能使用了。

(4)氧化安定性

氧化安定性对润滑脂的使用和储存都有影响。润滑脂经受氧化后，性质会发生一系列的改变。如酸值增加，滴点下降，稠度和外观发生改变，介电性能，相转变温度都会发生变化，从而影响使用。润滑脂的氧化安定性是其抵抗氧化的能力。

在压力氧气瓶中加热润滑脂，测一定时间内的气压降来确定润滑脂的氧化稳定性。压力降越大，即氧化反应越明显，氧化稳定性就差。

(5)机械安定性

在重载条件下工作，由于接触应力高，润滑脂的针入度会发生变化。机械安定性是指润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。为衡量其机械安定性及长期使用的可能性，可测量其延长工作针入度（工作10万次以后测定）。与剪切前的针入度对比，差别大的表示机械安定性差。机械安定性差，会在长期工作中软化和流失，从而缩短使用寿命。

(6)腐蚀性和防锈性

腐蚀性是指润滑脂对金属发生腐蚀的可能性。测定脂中的含酸量作为指标。

防锈性是指在润滑脂饱和蒸气压下保护金属接触件不被腐蚀的能力。

(7)机械杂质、抗水性

b.润滑脂的润滑性能指标

润滑脂的润滑性能包括减摩性、抗磨性和极压性。

⑴减摩性

通常认为润滑脂基础油的润滑性决定了它的减摩性，而稠化剂主要是其储油作用。但不同学者所得的试验结果也很不一样。

评定减摩性的方法：用Timken或四球试验机测定其摩擦和磨损。

⑵抗磨性和极压性

对于抗磨性的研究很多学者得到了比较一致的结论：认为稠化剂、基础油和添加剂对润滑脂的抗磨性和极压性都有不同的影响。皂基脂的抗磨性和极压性都优于基础油，说明金属皂也起着重要作用。

衡量抗磨性和极压性的指标有：

四球机的磨斑直径；抗擦伤负荷OK值（在Timken实验机上测定）；最大无卡咬负荷P B （四球机试验）,该负荷为球的磨斑直径不大于（极限值）同一负荷下球的弹性变形量；以及烧结负荷P D（四球机试验）,该负荷为不发生烧结的极限值。

3水基润滑剂

水基润滑剂是在水中加入一定的添加剂，制成合成液，然后用水稀释。主要用于金属切削过程中的切削液（润滑刀具用）和冷却液。能满足环保要求和金属加工的精度要求。但易被细菌污染变质。

①合成液

是一种透明的水溶液，添加剂的加入量可达50％，使用时稀释。具有极好的冷却和清洁作用，并具有一定的润滑性，且不易变质。

②半合成液

一般情况下为半透明液体，基本上是水溶液，含少量（10～30％）的油，加入添加剂和

乳化剂，使用时稍加稀释。冷却性能较好，润滑性比合成液（纯水剂）稍好。

③水基金属加工液

从环保要求出发，金属加工液有逐渐从油性剂向水基转化的趋向。其中还需加入防锈剂、杀菌剂等添加物。

空气

用空气作润滑剂的高速轻载滑动轴承已得到了应用，通常有静压和动压轴承两类。

空气静压轴承是靠空气的静压力来平衡外载荷，这种轴承的摩擦力极小，它取决于空气的内摩擦。使用时必须保证空气压力不间断。

空气动压轴承是在高速运行中建立起的空气动力润滑，支撑负荷的能力取决于轴承运转速度以及结构形式和尺寸。但启动时，由于速度较低，尚不能使轴在轴承中悬浮起来，此时存在一定时间的干摩擦。故这类轴承往往需要用固体润滑材料（或固体润滑膜）作为其起始摩擦时的润滑剂。