所谓的合成油和矿物油，区别在于它们的基础油类别。齿轮油也是润滑油的一种，润滑油的成分就是油(基础油)里再加入少量添加剂。如果使用的基础油是合成油，那么就是合成型润滑油，如果使用矿物基础油，那么就是矿物润滑油。矿物基础油来源于石油精制提纯后的馏分，目前大部分的润滑油都是矿物油。合成齿轮油当中，大部分都使用PAO作为基础油。
PAO(polyalphaolefin)中文名是聚α烯烃，是一种合成烃(SHC)，合成烃是合成油的一种。合成油与矿物油不同，矿物油来源于石油馏分，虽然经过了精制，但是总会残留一些杂质。PAO是通过人工合成的油液，因此可以人为避免含有杂质，而且分子结构整齐，属于饱和烃，因此性质很稳定。相比矿物油，在使用中不容易被氧化。
一、PAO合成齿轮油的优点
由于使用PAO(SHC)合成油作为基础油，PAO合成油具有矿物齿轮油不能比拟的优点，包括：
1)适用于较宽的使用温度：PAO的低温性能极其出色，倾点可低至-50℃~-60℃，这使得PAO齿轮油可以在更低的温度下使用。除了耐低温，PAO合成油比矿物油更耐高温。在持续使用的条件下，PAO的使用温度可以达到160℃，非持续使用的情况，可以高达270℃。
2)油水分离性好：PAO属于一种“憎水”合成油，吸水性较低，对于润滑油来说，含水量高会破坏润滑性能。PAO更容易与水分离开，因此具有良好的抗乳化性，不易水解。
3)粘度指数高：PAO的粘度指数高于矿物油，因此在温度变化中，粘度相对更稳定。
4)使用时间长：由于PAO的分子是饱和烃，同时不含有硫、氮等杂质，因此使用中性质稳定，抗氧化性强，这使得PAO合成齿轮油比矿物齿轮油相比，使用寿命明显延长，减少维护的麻烦。某些换油比较麻烦的场合，比如风电齿轮箱，延长换油周期可以减少维护费用。
二、PAO合成齿轮油的缺点
相比矿物齿轮油，PAO合成齿轮油的价格更高，还有就是添加剂溶解得不太好。不过，溶解度的问题可以通过加入少量的酯类油来解决。另外，如果齿轮箱存在漆膜问题，PAO除漆膜的能力不强。
三、哪些情况需要使用PAO合成齿轮油
虽然PAO具有很多优点，但是如果想改用PAO，那么就要考虑成本问题。不过，如果确实需要，那么建议必须使用合成齿轮油。这就需要我们全面考虑齿轮箱的使用条件，以及齿轮箱在整个系统中是否重要。
原则上，如果工况确实需要，或者齿轮箱比较重要，那么建议使用合成油。因为合成油更耐高温、低温，使用中更加稳定，可以给齿轮箱提供更好的润滑保护，保证齿轮箱运行更加稳定、减少故障率、延长齿轮箱的使用寿命。
如果齿轮箱运行中出现高温，那么建议使用合成油。一般来说，工业齿轮箱的油温应控制在40℃~60℃的范围内，需要注意的是，油温一般比齿轮箱温度高10℃左右，例如齿轮箱箱体内环温测量如果是60℃，那么油温其实已有70℃左右。当温度接近75℃左右，建议使用合成油。在80℃以上，尤其是到90℃，PAO合成油和普通矿物油抗氧化的差异性已经很明显。如果齿轮箱在严寒地区使用，使用PAO齿轮油可以提供更好的低温保护。此外，如果要求延长齿轮箱的换油时间，减少换油次数，可以使用PAO合成齿轮油。
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