所謂的合成油和礦物油，區別在于它們的基礎油類別。齒輪油也是潤滑油的一種，潤滑油的成分就是油(基礎油)里再加入少量添加劑。如果使用的基礎油是合成油，那么就是合成型潤滑油，如果使用礦物基礎油，那么就是礦物潤滑油。礦物基礎油來源于石油精制提純后的餾分，目前大部分的潤滑油都是礦物油。合成齒輪油當中，大部分都使用PAO作為基礎油。
PAO(polyalphaolefin)中文名是聚α烯烴，是一種合成烴(SHC)，合成烴是合成油的一種。合成油與礦物油不同，礦物油來源于石油餾分，雖然經過了精制，但是總會殘留一些雜質。PAO是通過人工合成的油液，因此可以人為避免含有雜質，而且分子結構整齊，屬于飽和烴，因此性質很穩定。相比礦物油，在使用中不容易被氧化。
一、PAO合成齒輪油的優點
由于使用PAO(SHC)合成油作為基礎油，PAO合成油具有礦物齒輪油不能比擬的優點，包括：
1)適用于較寬的使用溫度：PAO的低溫性能極其出色，傾點可低至-50℃~-60℃，這使得PAO齒輪油可以在更低的溫度下使用。除了耐低溫，PAO合成油比礦物油更耐高溫。在持續使用的條件下，PAO的使用溫度可以達到160℃，非持續使用的情況，可以高達270℃。
2)油水分離性好：PAO屬于一種“憎水”合成油，吸水性較低，對于潤滑油來說，含水量高會破壞潤滑性能。PAO更容易與水分離開，因此具有良好的抗乳化性，不易水解。
3)粘度指數高：PAO的粘度指數高于礦物油，因此在溫度變化中，粘度相對更穩定。
4)使用時間長：由于PAO的分子是飽和烴，同時不含有硫、氮等雜質，因此使用中性質穩定，抗氧化性強，這使得PAO合成齒輪油比礦物齒輪油相比，使用壽命明顯延長，減少維護的麻煩。某些換油比較麻煩的場合，比如風電齒輪箱，延長換油周期可以減少維護費用。
二、PAO合成齒輪油的缺點
相比礦物齒輪油，PAO合成齒輪油的價格更高，還有就是添加劑溶解得不太好。不過，溶解度的問題可以通過加入少量的酯類油來解決。另外，如果齒輪箱存在漆膜問題，PAO除漆膜的能力不強。
三、哪些情況需要使用PAO合成齒輪油
雖然PAO具有很多優點，但是如果想改用PAO，那么就要考慮成本問題。不過，如果確實需要，那么建議必須使用合成齒輪油。這就需要我們全面考慮齒輪箱的使用條件，以及齒輪箱在整個系統中是否重要。
原則上，如果工況確實需要，或者齒輪箱比較重要，那么建議使用合成油。因為合成油更耐高溫、低溫，使用中更加穩定，可以給齒輪箱提供更好的潤滑保護，保證齒輪箱運行更加穩定、減少故障率、延長齒輪箱的使用壽命。
如果齒輪箱運行中出現高溫，那么建議使用合成油。一般來說，工業齒輪箱的油溫應控制在40℃~60℃的范圍內，需要注意的是，油溫一般比齒輪箱溫度高10℃左右，例如齒輪箱箱體內環溫測量如果是60℃，那么油溫其實已有70℃左右。當溫度接近75℃左右，建議使用合成油。在80℃以上，尤其是到90℃，PAO合成油和普通礦物油抗氧化的差異性已經很明顯。如果齒輪箱在嚴寒地區使用，使用PAO齒輪油可以提供更好的低溫保護。此外，如果要求延長齒輪箱的換油時間，減少換油次數，可以使用PAO合成齒輪油。
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