各类润滑剂简介

一、润滑油、润滑脂的定义所谓润滑剂，简单地说是介于两个相对运动的物体之间，具有减少因接触而产生的摩擦与磨损的物质。

例如，润滑油与润滑脂都是润滑剂的一种。

润滑剂最重要的功能是减少摩擦与磨损，但在不同的应用上除具备这两项最重要的润滑功能外，还具备其它不同的功能。

润滑剂也因具动力媒介，热传导与绝缘等性能而用于非相对运动体的一种纯功能性油。

综合其所具备的功能如下：● 减少摩擦。

● 液压传动。

● 减少磨损。

● 防震。

● 降低温度。

● 密封。

● 防止生锈与腐蚀。

● 热传导。

●清净。

●绝缘。

二、润滑剂的种类润滑剂若依其物理状态可分为下列四大类：1.固体润滑剂（Solid Lubricants）2. 气体润滑剂（Gaseous Lubricants）3. 液体润滑剂（Liquid Lubricants）4. 半固体润滑剂（Semi-Solid Lubricants）图表1.依物理状态之润滑剂分类润滑剂固体润滑剂石墨粉、二硫化钼粉等气体润滑剂空气、油雾等液体润滑剂1.矿物性液体润滑剂－各种润滑油2. 合成液体润滑剂－合成润滑油3. 非石油基润滑剂－煞车油等4.动植物油脂－牛油、猪油等半固体润滑剂润滑脂液体润滑剂与固体润滑剂，在某些情况下会因温度的变化而有物理或化学上性状改变。

例如：目前常用的活性极压润滑剂（Active Extreme Pressure Lubricants）是液体润滑剂，但在润滑过程中，油中所含的活性化合物会因金属相互接触产生高温与金属表面发生化学反应，生成一层固体的润滑保护膜，结附（Plate）其上，有效减低机件的摩擦。

另有一种「块状润滑脂」（Block Grease），常温下为固体，须用刀切后加入轴承中，但加入轴承之后，即因热而熔化，成为液体润滑机件。

（一）固体润滑剂固体润滑剂为两个相对运动的接触面间，可以减少磨擦与磨损的任何固体物质。

它可以分成四大类：结构性、机械性、皂类、与化学活性的固体润滑剂。

这些固体润滑剂的主要目的是要在磨擦面间建立连续与黏附的坚硬或柔软的薄膜，而铺施薄膜可以用机械方式、化学、电子化学、或以物理过程的方式，如滴漏、涂抹、喷漆、浸润、电解、电泳、烧结、烘烤、与喷雾等方式。

石墨、二硫化钼与PTFE是使用最广泛也最常使用的固体润滑剂，其它的固体润滑剂在工业界仍未广泛使用。

1. 结构性固体润滑剂：石墨粉（Graphite）石墨是一种黑色光泽性的固体，性滑腻，供润滑剂使用时都研磨成极细的粉末。

石墨粉对金属表面的吸着力强，能有效填补轴承或齿轮表面的微细凹痕，使机件运转时平稳而少杂音，且减低磨耗。

供润滑用的石墨粉有二种，一是天然石墨（Natural Graphite），呈片状或无定形状，来自于地下的石墨矿；二是人造石墨（Artificial Graphite），采用电炉法于高温下处理精制的焦碳而成。

石墨粉的特点是它可耐很高的温度。

例如，军用汽轮机减阻轴承在1000℉的温度下操作，曾使用石墨粉润滑，有良好效果的记录。

石墨粉在空气中使用时，温度虽高至400℃（752℉），也没有氧化现象。

温度再高时，稍有氧化的可能，但其生成物为无害无毒的二氧化碳气体。

在600℃左右的温度下仍能有效润滑机件，在惰性气体中可耐到1000℃的高温。

石墨的低磨擦并不是单以其结晶的结构为基础，它也依赖水汽下提供了表面低的胶黏，所以在大气中以及水汽存在下，发展出最好的润滑效能。

但在真空中，润滑作用不良，故石墨粉不宜用于真空及太空机件的润滑。

石墨粉的品质高低不一，价格也高低不等。

供润滑用者，必须采用灰份低与杂质少的片状石墨。

供填函（Packing）用的填函级石墨粉（Packing Grade Graphite）也是良好的润滑用品级。

石墨粉多调配于润滑脂或轻质油后加入机件中，供润滑之用。

例如，高温下的锅炉自动给煤炉栅链销，用二号或三号之杯脂，调入5～10﹪的石墨粉润滑，杯脂虽遇热熔化或碳化，但仍留下固体的石墨润滑剂，发挥其润滑效能。

二硫化钼粉（MoS2）二硫化钼（Molybdenum Disulfide，简称Molysulfide），为一种无机性的矿物，呈蓝黑色，在电子显微镜下观察，也是片状的结晶，为近年来发展很快的固体润滑剂。

在350℃温度下，二硫化钼无明显的氧化作用，在真空及惰性气体中，至少可耐600℃的高温。

无论在大气中，水汽下，或真空中，二硫化钼均能有效润滑机件，此点较石墨粉为优，故可用于太空等真空中作业的机件。

由于二硫化钼中所含的硫份对于钢铁等金属表面具有良好的吸附特性，且能有效填盖机件的微小凹陷部份，故有利于磨损或变形机件的润滑。

又因二硫化钼粉对金属表面具有良好的附着特性，故可调入润滑油中供轴承、齿轮、及滑动面（Slideway）之润滑；以及混入高级润滑油脂中，供高温及大型而低速之滑动面，如车辆的球形接头（Ball Joint），货柜车的转向架（又称转向盘）等的润滑。

二硫化钼粉的纯度对于润滑效果影响亦大，故应选用结晶粒子小，纯度高的二硫化钼粉，且不含磨擦性杂质者为主要要求。

二硫化钨（WoS2）二硫化钨（Tungsten Disulfide）也是耐高温的固体润滑剂，因含硫份，效果与二硫化钼相同，但耐温可达900～1000℃（1,652～1,832℉）。

结构性固体润滑剂有各种不同的产品，如图表二：图表二结构性固体润滑剂2. 机械性固体润滑剂：该分类中有不同种类的物质其润滑效果是以不同的物理，机械性能或特殊情况而定。

有机化合物（PTFE）聚四氟乙烯（Poly-tetrafluoroethylene），简称「PTFE」及聚氟氯乙烯（Poly-chloro-fluoroethylene）为耐高温润滑剂，性能优异。

图表三列出一些使用的自身润滑有机化合物图表三自身润滑有机化合物聚合物的滑动特性视其化学本性与其聚合的配对伙伴而定，负荷能力大小与热消散有关，聚合物的磨擦特性受温度变化影响很小。

加入二硫化钼、石墨与金属粉末能改善聚合物的磨擦特性与增加其硬度，石墨也可增加PTFE体的弹性度。

金属薄膜硬质机件表面附着的软性金属膜，可防止硬质金属的直接接触而能够减低摩擦。

例如在工具钢上涂以4×10-4cm之金属铱薄膜，即具有良好的减磨特性。

金属面涂一层软性金属薄膜可减低磨擦，磨擦的大小视软性金属薄膜的剪切力而定；耐久性则视其薄膜的硬度、同构型、与黏附性而定；软性金属薄层的润滑效果因其熔点而有所限制。

除铱外其它软性金属薄膜的使用金属如图表四：图表四自身润滑金属薄膜化学面层（转换薄膜）除了一些暴露于空气下所自然形成的金属氧化物外，还有因化学或电子化学作用能在金属表面形成固体的润滑薄膜。

化学表面薄层如锌、铁、或磷酸镁的作用类似柔软的金属保护膜，但它已不是金属物质而是金属盐。

以磷酸处理在金属表面会产生一层薄膜，微晶、具极黏附性的磷酸盐层，它可以降低磨擦系数与磨合期间咬死的危险，它的厚度通常只有2-5μm。

玻璃玻璃的润滑性视其组成而定，在特定温度下的磨擦系数与黏度、热传导性、剪切率、剪切面积、溶解润滑面上的氧化物能力、与金属接触面的角度有关，因为这些因子会决定玻璃对金属的润湿能力，使用玻璃为润滑剂的重要性特别在操作温度约于1500°C时的金属成形操作下可以看出。

无机化合物硫化物、氟化物、磷酸盐、与氢氧化物被视为是支持剂或是能产生减低磨擦与磨损层的一种催化剂。

例如氢氧化钙协助钢铁磨擦面间氧化铁薄层的生成。

这个氧化物有较佳的磨润性能，也许是因为它的较有利的立体密叠的薄层结构，薄层的生成视钢铁表面的化学组成成分而定。

硫磺粉（Sulfur Flour）为淡黄色的粉末，具特殊臭味，一般润滑并不多用，但多加入切削油中供难于切削的钢铁合金之用。

此外，亦多用于发烧的轴承。

当轴承因缺油而发烧时，残留的油料甚或发出白烟，但轴承合金尚未熔化或损坏时，可立即将硫磺粉调入高黏度的润滑油后加入轴承中，可有效降低温度。

此时乃利用硫磺与钢铁，在高温下发生化学反应，生成硫化铁合金膜的效果。

其它的无机化合物如下图表五：图表五无机化合物需一种支持介质金属粉末相对于结构性润滑剂与自身润滑的机械性润滑剂，其它的机械润滑剂的润滑特性主要是以媒介物质与胶合剂的支持效果为基础的，这些媒介物质如铅、锡、锌、铜、银与铟的主要目的是要改善非自身润滑的机械性润滑剂的黏附与凝结的性能。

粉状固体润滑剂的缺点是难于附着金属表面。

为补救此一缺点，除使用媒介物外，亦可用有机胶合剂（Organic Binders）或无机胶合剂(Inorganic Binders)混入粉状的固体润滑剂中，喷射胶结于轴承内壁，硬化之后，形成一层附着力甚强的固体润滑层，特称「胶结润滑剂涂膜」（Boned-solid Lubricant Coatings）或「干膜润滑剂」（Dry Film Lubricant）。

常用的有机胶合剂为压克型树脂（Alksd Resin），酚型树脂（Phenolics）及环氧聚酯树脂（Epoxy Resin）。

无机胶合剂为硅酸盐与磷酸盐。

胶结润滑膜系由固体润滑粉末均匀分散于树脂及溶剂中，然后涂于轴承上。

其涂法与涂刷油漆相同，俟溶剂挥发后，将轴承烘热，树脂即固化而形成润滑膜。

此种润滑膜的成本大、费用高，而且不能换新或补充，故使用难于推广普遍，但却特别适用于下列情况：● 摩擦表面容易熔化、咬死、或漏电腐蚀者。

● 长期无法加油者。

● 使用任何润滑油脂均失效者。

●使用任何润滑油脂均有污染困扰者。

以硬度为基础的闲接润滑性物质氧化物、硼化物、氮化物或硅酸盐的蒸气积垢(Vapor - deposited, VD)涂膜通常都有较高的磨擦系数值，但在高温时可防止磨擦面咬死并提供极优的抗磨损能力。

另一较新的薄膜层，且已被证实具有良好的磨润性能的是钻石般无固定形式的碳，被指为是DLC (Diamond-Like Carbon)，它的硬度在500到13000 HV之间，视其氢化的多寡而不同，由零至50%不等。

3. 皂类皂类是较高的饱和的与非饱和的脂肪酸与树脂酸的金属盐类，他们有时也包括环烷基酸与合成脂肪酸盐，最有效的是那些具有长键分子的活性组群的极性化合物。

可能是因为那些反应的组群黏附在润滑面并阻止被移除有关，他们通常提供固体润滑剂可获取的最低的磨擦系数值，但在高于其熔点温度或高负荷下则无法使用。

皂类在润滑技术的主要功能是用于制造润滑油脂上。

白蜡（Paraffin wax）又称石蜡、微晶蜡（Micro crystalline wax）、蜂蜡（Bees wax）、合成蜡、猪油、牛油、硬脂酸以及硬脂的金属皂，如铝皂、钙皂、锌皂、钠皂、锂皂等均为固体的软质润滑剂，油腻性甚强，多用于负荷较低的机件。

4. 化学活性润滑剂这个分类包括极压与抗磨损添加剂与一些能与金属接触面形成一个保护膜。