1　油膜的厚度

　　說到（dào）潤（rùn）滑，你會想到什麽？它應該是先產生一（yī）層有厚度的（de）膜，從而去分離兩個金屬表麵（miàn）的（de）基礎油，因為潤滑油的作用就是為了避免金屬間的表麵接觸。所以在這種需求下（xià），油品就必須（xū）能提供摩擦表麵分離的能（néng）力，這就需要三個支撐因素——相對速度、基礎油粘度和負（fù）荷量。這三個因素也會受到溫度、汙染以及其（qí）它因素的影響。當油膜厚度平衡了（le）這些因素，即借助於相對速度產生粘性流體膜將（jiāng）兩摩擦表麵完全隔（gé）開，由（yóu）流體（tǐ）膜產生的壓力來平衡外載荷，就稱為流（liú）體動力潤滑。

　　在具有滾動接觸（可忽略的相對滑動運動）的應用中，即使具有較（jiào）大的局部壓（yā）力點，也可能會影響金（jīn）屬表麵間的油膜厚度。其實這（zhè）些壓力點也起著重（chóng）要作用。基礎油的壓力（lì）和粘度關係允許油品粘度因（yīn）較高的（de）壓力而（ér）暫（zàn）時性增加，這稱為彈性流（liú）體動力潤（rùn）滑，盡管油膜會很薄（báo），但依然能產生一個完整的油膜分離。

　　在實踐當中，機器表麵Z理想的狀（zhuàng）態就是能實現完全分離，薄膜厚度就是為減（jiǎn）少摩擦和磨損提供Z好的保護。但是如果不具有滿足這些油（yóu）膜厚度的條件，例（lì）如（rú）當相（xiàng）對流速不足、粘度不（bú）足（zú）或負載過大時，會發生什麽情況呢（ne）？其實大多（duō）數機器的設計和操作（zuò）參數都允許速度（dù）不足的情況存在，比如在啟動、停止或方向運動變化時。當溫度過高也會導致粘度降低（dī），過度汙染同樣會使得油膜間隙中（zhōng）的磨粒（lì）接觸。

　　當流體動力學或彈性流體動力學潤滑（huá）的先決條件未滿（mǎn）足時，基礎油將要在所（suǒ）謂（wèi）的邊界接觸條件下尋求支（zhī）撐，這（zhè）種支撐因素就需要尋找具有摩擦磨損控製性能的添加劑。因此，基礎（chǔ）油和添加劑就被調和在一起生產出（chū）符合特定需求的潤滑油脂產品，從（cóng）而減輕預期會（huì）產生的邊界潤滑，該潤滑劑就具有油膜強度和邊界潤滑性能。

　　2　說說油膜的作用
　　油膜的（de）強度是除（chú）了油膜厚度以外，用以減輕摩擦和（hé）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中，粘（zhān）度是影響油膜厚度（dù）的關鍵。當基礎油粘度不足以克服金屬間表麵摩擦時，就需要基礎油和添加劑（jì）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（biān）界潤滑也會受到機（jī）械表麵化（huà）學和物理性質以及其它任何環境因素的影響，所以即使在負載較重、溫度較高或相對表麵（miàn）速度較低時，油膜強度也會有所提高。

　　3　無潤滑的表麵相（xiàng）互作用
　　如果你在顯微鏡狀態下的分子水平觀察機（jī）械接觸表麵，你將發（fā）現即使它們被加工（gōng）得非常（cháng）光滑，但實際依（yī）然是相對粗糙的（de）。這就如同宇航員從遙（yáo）遠的空間角度看，地（dì）球是一個完美光滑的球體，而站（zhàn）在地球表麵的人則看到地球是充滿了高高低低的山（shān）脈和山穀一樣。

　　這（zhè）是因為，當兩個金屬表麵（miàn）接觸時，實際接觸麵積將顯著低於表觀接觸麵積。從顯微鏡下的“微觀山”看，這些接觸表麵都是凹（āo）凸的Z高點，低的粗糙麵接觸率較低。這些粗糙表麵會因金屬的相應（yīng）剪切強度而出現彈性變形。因此初始接（jiē）觸點首先產生彈性變（biàn）形，之後更多的接觸點將連接起（qǐ）來，實際接觸麵積會隨著負荷強度的增加而增加。

　　4　什（shí）麽是摩擦
　　摩擦就是相互作用的表麵（miàn）滑（huá）動（dòng）運動受到幾個影（yǐng）響參數而產生阻力的過程。大多數人認為表麵粗糙度是產生摩擦的主要（yào）因素，然而，當考慮到實際接觸麵積可能小於表（biǎo）觀接觸麵積的1%時（shí），實際的粗糙度就變得不太重要了。造成摩擦（cā）的原因應該是在粗糙接（jiē）觸的分子水平上發（fā）生粘結的結果。

　　5　磨損是怎樣產生的
　　在金（jīn）屬表麵潤滑膜厚度不足的情況下，粗（cū）糙接觸點可能會導（dǎo）致冷焊，這是膠著磨損的先決因素。這些粗糙點上的粘附經曆了加固硬化（huà）過程，因此，剪（jiǎn）切點一般發生在金屬未被強化的粗糙接觸點以下層麵。作為（wéi）金屬剪切（qiē），粗（cū）糙的（de）尖（jiān）端要麽被轉移到（dào）另一個表麵，要（yào）麽被分解成一個磨粒。

　　粘附通常被認為是機械磨損的初始（shǐ）形式。由於除了磨粒本身的磨損外還存在外部來源的磨損，導致磨粒磨損變得更具破壞性，這種形式的磨損稱為三體磨（mó）損。而兩體磨損則是由於切割或刨削產生鋒利的（de）表麵接觸點而引起。

　　在滾動接觸時會產生表（biǎo）麵疲勞（láo），疲（pí）勞（láo）機理來（lái）源於（yú）工作表麵或表層內部形成裂（liè）紋並（bìng）擴展而成，表麵軋製條件下的高應力會導（dǎo）致疲勞磨（mó）損。

　　6　如何控製（zhì）摩（mó）擦（cā）磨損？
　　摩擦磨損控製添加劑在基礎油中加入少量調配，具有促進金屬表麵吸附的極性。由於相互作用的條件，這些吸附力與表（biǎo）麵（miàn）發生化學反應，與產生足夠的油膜厚度條件成（chéng）反比：較高的壓力和較高的溫度。

　　當機器表麵與較（jiào）高的壓力和溫度相互作用時，添加劑則通過在機器表麵產（chǎn）生更具延展性的初始分子層來（lái）減（jiǎn）輕金屬對金屬接觸（磨損）的影響（xiǎng），這些摩擦控製層直接降低接觸過程中的剪切強度，成為“犧牲（shēng）品”。初始層可以通過（guò）使（shǐ）潤（rùn）滑劑的較弱分子鍵與金屬和金（jīn）屬（shǔ）間（jiān）粗糙邊界條（tiáo）件作用產生強（qiáng）鍵的力（lì）釋放，從而減輕（qīng）摩擦。低剪切強度（dù）薄膜的（de）形成也受基本原料的類型和機械（xiè）表麵冶金的影響。

　　有三種類型（xíng）的潤滑油添加劑有助於（yú）減少摩擦和控製（zhì）磨損，它們分別是摩擦改（gǎi）進（jìn）劑、抗（kàng）磨添加劑和（hé）極壓添加劑。

　　摩（mó）擦改進劑

　　極性化合物如添加到基礎（chǔ）油中的脂肪（fáng）酸，通過形成皂膜（mó），在低滑動（dòng）速度下減少摩擦。它們通常（cháng）用於對燃油經濟性（xìng）有要求的部件，以減少（shǎo）低速（sù）時的摩擦和粘滑，如在發動（dòng）機或變（biàn）速器中（zhōng）使（shǐ）用。它們有抗磨添加劑的（de）作用，但在輕負（fù）荷（hé）時比抗磨劑更有效（xiào），並且不要求高溫條件。然而，當金屬表麵對脂肪酸反應更強生成金屬皂時，分解溫度會更高（gāo）。

　　抗磨添加劑

　　這些極性化合物通常是以硫或磷為主，如二烷基二硫代磷酸鋅（ZDDP）類型（xíng）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。抗磨添加劑在更高的溫度下（xià）卻更有效，高溫下它們會變得更活躍（yuè）並產生阻（zǔ）隔膜。ZDDP添加劑已被廣泛（fàn）用於磨損保護（hù），也可作為油中的抗氧（yǎng）化劑。

　　極壓（yā）添加劑（抗磨添加劑）

　　當表（biǎo）麵溫度過（guò）高時，摩擦改進劑甚（shèn）至抗磨添加劑的作用都開始減弱。極壓添加劑也是以硫和磷（lín）為主，是高溫條件（jiàn）下Z好的選擇。這些添加劑能形成低剪（jiǎn）切強度的皂狀薄膜（mó）與金屬表麵發生反應，並能承受相當高的溫度。雖然這個反應有利於油膜的生成，但也有（yǒu）可能導致更多（duō）反應性金屬的化學腐蝕，所以（yǐ）需謹慎操（cāo）作。

　　寫在文後
　　當潤滑不良（liáng）或（huò）潤滑不良的機器表（biǎo）麵滑動接觸時，實際接（jiē）觸壓力點上的物理分子相互作用是（shì）需要注（zhù）意的。在機器表麵的這種分子作用下，邊界（jiè）條（tiáo）件（jiàn）會受到許多物理和化學原理的約（yuē）束。當添（tiān）加劑化合物被（bèi）選擇用於油膜強度保護時，必須注意機器表麵氧化、腐蝕、化學吸收和其它化學反應作用的平衡。

　　金（jīn）屬表麵上的這些摩擦和磨損控製添加劑膜降低（dī）了接觸點處的剪切強度。低剪切強度膜在物理相互作用中（zhōng）被（bèi）“犧（xī）牲”，用以保護表麵不受粘著、磨粒（lì）和（hé）疲勞磨損（sǔn）的影響。這些亞微米薄膜隨著（zhe）它們更接近金屬表麵而具（jù）有從液體到固體的特性。雖然基礎（chǔ）油是流體動力（lì）學和彈（dàn）性流體動力潤滑用來保護機器表麵的首選材（cái）料（liào），但邊界（jiè）條件依然存在。因此，為了（le）不受邊界（jiè）條件的（de）限製（zhì），應使用（yòng）合適的並具有摩擦和磨損控製性（xìng）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相（xiàng）互作用成比例的油膜強度。