固体润滑技术的研究现状及展望
摘自<能源研究与信息>
润滑就是用润滑剂减少(或控制)两摩擦表面之间的摩擦力或其他形式的表面破坏的作用。润滑剂包括润滑油、润滑脂、润滑性粉末、薄膜材料(粘结干膜、电镀、电泳、溅射、离子镀固体润滑膜、陶瓷膜等)和整体材料(金属基、无机非金属基或塑料基自润滑材料等)。润滑剂根据其物质状态可以分成四类，即气体、油类、脂类和固体润滑剂。固体润滑是将固体物质涂或镀于摩擦界面，以降低摩擦，减少磨损的措施。利用固体润滑剂进行润滑的方法称为固体润滑。利用固体润滑剂对摩擦界面进行润滑的技术统称为固体润滑技术。
当前，可作为固体润滑剂的物质有石墨和二硫化钼等层状固态物质、塑料和树脂等高分子材料、软金属及其各种化合物等。固体润滑技术最早应用于军事工业，后来应用于一些高科技领域解决了一些液体润滑剂难以解决的困难，现在逐渐推广到常规生产领域中，取得了良好的效果。因而，固体润滑技术越来越受到人们的重视；加之当前全球性能源紧迫，因此将固体润滑逐渐代替液体润滑的呼声日见高涨。目前，虽然从理论上研究固体润滑机理日益增多，应用固体润滑技术解决日常遇到的润滑问题所取得的成效也日益显著。但各种物质的润滑机理还有待深入研究，许多制备工艺还有待完善[1~6]，润滑技术的效果和经济效益还有待提高。
本文在分析固体润滑机理的基础上，归纳评述国内外固体润滑技术的研究进展，阐明了各种润滑方式的优缺点，以期对实际遇到的固体润滑问题有一定的参考。
1 固体润滑机理
固体润滑的主要目的是用镀、涂等方法将固体润滑剂粘着在摩擦表面上形成固体润滑膜，
摩擦时在对偶材料表面形成转移膜，使摩擦发生在润滑剂内部，从而减少摩擦，降低磨损。润
滑膜一方面可以防止对偶材料表面直接接触，另一方面可以减小接触薄层的剪切强度，从而显著减小摩擦系数。
固体润滑剂具有润滑作用的薄膜主要包括物理吸附膜、化学吸附膜、化学反应膜、氧化膜、涂层润滑膜以及自润滑膜等。某些固体润滑剂能够与摩擦表面形成牢固的物理吸附膜；润滑剂
的极性分子能够同摩擦表面经由化学吸附形成化学吸附膜；某些润滑剂分子可以同摩擦表面发生化学反应而形成化学反应膜；摩擦表面或工件材料中的某些元素在高温作用下产生氧化形成氧化物润滑膜；利用涂层技术可以在摩擦表面形成润滑涂层；通过对摩擦表面材料进行合理组
合的组分设计可以使摩擦表面材料形成自润滑作用的自润滑膜。在摩擦力较小的情况下，润滑膜较容易保持并起到减摩作用；随着摩擦力增大，润滑膜不
断磨损并脱落，摩擦副处于边界润滑或混合润滑状态；当摩擦力进一步加大并导致边界润滑膜
发生破裂失效，则摩擦副将处于无润滑的干切削状态。在边界润滑条件下，摩擦力 F 为：
F ? A ? Qs
式中：F 为法向负荷，N；A 为真实接触面积，m2；Qs 为压缩屈服极限，Pa。
(1)
在这种情况下，摩擦表面将出现牢固的粘结点。在切向力的作用下粘结点被减断，表面随即发生滑移。摩擦的过程就是粘结与滑移交替进行的过程。摩擦力主要表现为剪断金属粘结点
所需的剪切力。设粘结点部分的剪切强度为n，则摩擦力 f 为：
f ? A ? n ? nF / Qs
摩擦系数u 为：
u ? f / F ? n / Qs
(2)
(3)
因此，摩擦力的大小仅与法向负荷成正比，而与实际接触面积无关。摩擦系数取决于材料的机械物理性能：与剪切强度成正比，与压缩屈服极限成反比。
2 固体润滑材料
早在19 世纪产业革命期间，诸如石墨、锡，铅等已经作为润滑剂用于低速运转的机器上。在二战期间，固体润滑就作为研究对象提了出来。德国的马克思?普朗克研究所和美国国家航空和宇航局的前身国家航空委员会都曾进行过研究开发，如将二硫化钼用于工业应用的试验，并开发了有机粘结固体润滑膜、二硫化钼润滑脂和聚四氟乙烯润滑剂等。到50 年代初，美国制定了二硫化钼的美国军用标准，并将其作为军事机密。1957 年，前苏联把固体润滑应用到人造卫星上。随后，二硫化钼溅射膜和离子镀膜相继出现，氟化石墨研制成功。在以后发射的气象卫星、国际通讯卫星、宇宙飞船等航天工程中大量使用着各种各样的固体润滑材料。在新兴的产业部门和新兴的技术领域中都在逐渐应用固体润滑，如以机器人和电子计算机为主的电子机械中，其主要的润滑部分(如齿轮机构、谐和减速器、轴承、滚珠丝杠、链索和链轮等) 就是常用固体润滑剂聚四氟乙烯和二硫化钼作润滑剂
2.1 常用固体润滑材料
常用固体润滑材料主要是指具有层状结构的材料，如石墨，二硫化钼等无机物，以及用于
250℃以上的高温润滑材料，其中有单质硫化物、氧化物、氟化物、硒化物等。具有层状结构的物质，剪切强度低，容易粘附于基材表面。其他作为固体润滑的无机物具有低的摩擦系数和高的粘着强度，容易在对偶材料表面形成转移膜，从而起到减摩耐磨作用这些材料，除了以主要成分单独使用外，还可以与其他材料制成复合材料使用。
2.2 金属基润滑材料
随着宇航技术的发展，对于在真空和惰性气体中工作的滚动轴承提出了更高的要求。采用一般的油脂进行润滑较为困难，并带来结构上的复杂性。在真空环境无润滑状态下，普通不锈钢球轴承的球和套圈界面之间常发生“冷焊”而咬合，采用固体润滑轴承取得了实用效果。如普通不锈钢球轴承在模拟24 000
r?min-1 转速的陀螺仪上运转3 000 h 后就有磨痕，而用化学气相沉积法在硬质合金球与不锈钢套圈表面镀碳化钛，经淬火后，在24 000 r?min-1 转速下运
转25 000 h，表面没有明显磨损痕迹。同时，固体润滑剂仍保持良好的润滑性能，球轴承仍然保持着适当的弹性，没出现“冷焊”痕迹。
软金属润滑材料早已应用到滑动轴承上，如铅、锡等应用于巴氏合金或铅(锡)青铜滑动轴承中，或用电镀的方法把他们镀在轴承上。这些轴承以往都采用流体润滑，但在开始还没有形成膜时，铅锡等软金属便作为固体润滑剂使用，且效果较好。通常，单独使用的软金属都是以物理化学镀覆的方法在基材表面镀上一层极薄的固体润滑膜，或以金属微粉用粉末冶炼的方法制成复合材料使用。在摩擦过程中，单质的金属固体润滑膜或金属基复合材料在对偶材料表面形成转移膜，因而减小了摩擦磨损。软金属基固体润滑膜的实用温度很广，可以从超低温直到一定的高温；软金属的剪切强度低，同种软金属的纯度越高，其临界剪切应力就越小；软金属的蒸发率低，因而能适应在几百度的高温和真空环境中工作。
在实际软金属固体润滑剂使用时，主要使用的他们的复合材料。即把几种各具不同特点的材料(如软金属和其他固体润滑剂)进行人工复合，构成复合材料，使各组分间能相互取长补短，从而得到机械性能、化学性能和摩擦学性能都较理想的金属基复合材料。金属基复合材料的主要特点是：抗张强度高、剪切强度低、熔点高、尺寸稳定、耐潮湿、焊接性能好、组织致密、有高的延展性和韧性。金属基复合材料一般是
硬质相分布于软基体中，如青铜中添加Cr2O3 硬质颗粒；镍、铬、硼、硅基体中添加碳化钨、碳化钛、三氧化二铝、氧化铬硬
质相等复合材料。
2.3 高分子润滑材料
高分子润滑材料根据其温度特性分为热塑性和热固性两大类。在不同使用场合，由于其物理机械性能的某些不足，通常在其中加入起增强作用的填料和固体润滑剂制成复合材料后使用。热塑性高分子润滑材料由长链状高分子构成，有结晶型和非晶型两种。这种材料受热后软化熔融，冷却后再恢复，可以反复多次而化学结构基本不变；常见的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS 树脂、聚甲基丙烯酸甲脂(有机玻璃)、聚先胺(尼龙)、聚甲醛，聚碳酸脂、氯化聚醚、聚对本二甲酸乙二醇脂(线型聚酯)、氟塑料、聚苯醚、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚。轴承等材料所用多为熔点比较固定的结晶型高分子材料，如聚乙烯、尼龙、聚缩醛、聚四氟乙烯和聚酰亚胺。热固性的高分子材料包括酚醛树脂和环氧树脂等具有三维网络结构但又不显结晶性的物质。在固体润滑膜中，这些树脂与其说用其润滑性，不如说作为粘结剂而发挥其作用更为合适，热固性高分子材料可以在常温或受热后起化学反应，固化成形，再加热时不可逆；常用的有：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、聚邻(间)苯二甲酸二丙烯酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂。
与其他固体润滑剂相比较，高分子材料作为滑动部件具有以下优点：①韧性好，能有效地吸收振动，无噪音，不损伤对偶材料；②化学稳定性好，摩擦磨损对气氛的依赖性小，在水中或海中也能使用；③低温性能好，即使在液氨，液氢的超低温条件下仍能发挥其润滑作用，在真空中同样可以应用；④高分子材料最引人注目的优点是其与润滑油的共存性，他具有很强的耐油性，诸如酚醛树脂和聚缩醛等都适应作含油轴承使用，而其他许多承受高负荷的固体润滑膜却不行；⑤电绝缘性优良。其缺点为：机械强度低，承载能力差；不宜再高温下使用；有吸湿性，时效变化明显；轴承的间隙大，因而配合精度低。
3 固体润滑剂的应用
可以作为固体润滑剂的物质很多，由于其种类和性质的差异，润滑机理有所不同，因而使用的形式和方法也有所不同。由于摩擦学性能是随着各种摩擦所处的条件(如负荷、速度、温度、气氛等)不同而有明显的差异，因此在首次应用某种固体润滑剂时，还应根据润滑剂的特性，结合摩擦条件进行分析，找出最佳使用条件和使用方法。
3.1 在机械加工中的应用
在压力加工中，润滑剂的首要作用应该是润滑。有时，为了提高加工的质量或提高生产加工的效率，必须提高加工时的温度。但是，高温对工具的硬度和强度都将提出更高的要求，而且工具和坯料间容易发生粘附磨损和咬合等，这时压力加工的润滑和冷却都显得十分重要。在切削加工中，切削中的摩擦将产生大量的热，导致切削温度升高，有时可以高达1 000℃以上。为了保证切削的质量，这时，润滑和冷却同样重要。机械加工中所用的固体润滑剂，一般作为添加剂加入油基或水基润滑冷却液中。常用的固体添加剂有石墨、膨润土、高岭土、碳酸钙、硅酸钠、硼酸盐、MoS2、玻璃和铅等[7~11]。利用固体润滑剂的特性，使滑移发生在润滑剂内部，防止金属间的直接接触，避免产生烧结和烧伤。使用时可以将含有固体润滑剂的液体喷涂或涂抹在摩擦表面上，也可以将坯料浸入润滑液中，使其表面形成含有固体润滑剂的薄膜，或将含有固体润滑剂的液体浇注在切削区，起到润滑冷却作用。
3.1.1 固体润滑剂在压力加工中的使用金属压力加工包括压延、拉拔、锻造、挤压和压铸等过程。压力加工中的摩擦磨损和润滑
问题，是决定工艺成败的关键。由于摩擦面间的接触压力极高且高压接触面积很大，随着高压
所产生的变形，接触表面不断增大，并产生新的摩擦表面，摩擦温度极高例如热压延温度在
1 200℃以上，有时加工过程中还要承受冲击负荷或较强的振动，因此对润滑剂要求特别苛刻。一般说来，压力加工用固体润滑剂需要具备的特性为：能显著降低摩擦系数；能牢固地粘着在模具或坯料表面；在加工温度下有良好的热稳定性；对金属模具和坯料无腐蚀作用；脱膜性好对人体无伤害；不污染环境等。用于金属模具涂敷的固体润滑剂不仅应对表面的粘着强度高，而且还需要满足反复使用的要求。用于坯料涂
敷的固体润滑剂最好加工中停留在坯料表面，而在加工后应能很容易从坯料表面被清除掉。压力加工都必须承受2 GPa 以上的负荷，一般使用石墨或二硫化钼为主体的固体润滑剂进行润滑；氮化硼BN 的熔点高于3 100℃，是一种性能良好的耐热润滑剂，工作温度可以高达1 000℃，可作润滑脱膜剂；硫化锌ZnS 可作压力加工下的润滑剂；耐热瓷漆和氟塑料也可以作耐热润滑剂；用玻璃粉或水玻璃作润滑剂，一般使用温度可以高达1 200℃，低温时可以用磷酸盐玻璃，中温时用硼酸盐玻璃，高温时用硅酸盐玻璃。
3.1.2 固体润滑剂在切削加工中的使用
切削加工通常使用液体润滑，以油基和水基切削液为基础添加起各种作用的添加剂，以解决切削加工的冷却润滑问题。但在生产实践中，人们逐渐发现，固体润滑剂在切削加工中所起的作用有时比常规液体润滑还要好。因而在油基或水基切削液中添加了各种各样的固体润滑剂，如石墨、二硫化钼、氧化铅、四氧化三铅、硼酸盐、聚丁烯和各种脂肪酸金属皂等，有的甚至淘汰了液体润滑，直接采用固体润滑，效果很好。在切削加工中，新发展的镀层刀具实际是在原刀具的基础上镀了一层具有一定强度和硬度并具有较好耐磨性的固体润滑膜，一般镀层厚度在5 ?m 以内，可以延长道具使用寿命数倍以上。在切削加工中，因为磨削的速度高，切削液的主要作用在于冷却，其次才是润滑。所以，一般切削液的浓度比较低，添加相应的固体润滑剂能改善切削液的润滑作用，但切削液的浓度较低，固体润滑剂优异的润滑性能不易显露出来。因此，要使固体润滑剂在磨削中发挥作用，主要应用在制作砂轮时直接添加润滑剂，制成含有一定比例的固体润滑剂砂轮；也可以将砂轮浸泡在含有固体润滑剂的液体中，时固体润滑剂深入砂轮空隙处，也可以采用相应的装置将固体润滑剂输入切削区，或用含有固体润滑剂的“蜡笔”涂抹有关部位。
通常，加入切削液中的固体润滑剂有石墨，二硫化钼和红丹粉。切削韧性材料时，可用含有胶体石墨或二硫化钼的切削液；切削脆性材料时，可用胶体石墨的乳化液；将Pb3O4 加入10#机械油中配成粘稠液(比例不限)用于调节钢质和不锈钢等材料的拉丝和拉削，效果极为显
著；将氮化钛，碳化钛等耐磨性镀层镀于车刀，刨刀，铣刀，钻头和丝锥(压头)等刀具和工具表面，可以延长其使用寿命。用物理气相沉积法(HCD 法)在高速钢(如W18Cr4V 等)刀具表面镀硬质固体润滑膜可以获得良好的镀膜刀具。HCD 法镀覆氮化钛膜层，具有高硬度，低摩
擦系数和高耐磨性等固体润滑膜的特性，且性能稳定，因而大大降低了刀具的磨损。
3.2 固体润滑剂在特殊工况中的应用
许多特殊机械设备，包括在原子能，航空航天和电子等新兴工业领域中的设备，处于特殊工况下工作。其传动部件中的许多摩擦副处于高速、高温或低温、真空和辐射等特殊条件下工作，其摩擦状况也具有特殊性。许多金属基润滑材料和高分子复合润滑材料就是适应各种特殊工况摩擦而产生的特殊润滑材料。
低温(一般指在0℃以下工作的摩擦副)摩擦时，对偶材料在低温时的冷脆性和晶格结构的变化对摩擦的影响较大。适应作低温摩擦的材料主要是面心立方晶格如铝、镍、铅、铜、银等，
以及致密的六方晶格(如钛、锌、镁、钴等)及其合金，石墨和氟塑料等。高温摩擦(如航空发
动机、原子反应堆、气轮机等设备中)时，随温度升高，摩擦系数逐渐下降，当达到一定值后又重新增大。这是因为高温下的分子热运动使粘附点的剪切阻力减小；若氧化物组成的薄膜的
物理机械性能与基材相接近，便能起到减摩和防止咬合的作用。一般石油系润滑油最高使用温
度为250℃，合成系润滑油最高使用温度为350℃。而固体润滑剂氧化铅PbO 在700℃时仍保持润滑性能，氟化钙在1 000℃时仍保持润滑性能。高速摩擦状况下，一般使用高分子复合润
滑剂，如将二硫化钼添加在纯环氧树脂；铅是耐辐射能力特别强的软金属固体润滑添加剂。
4 结束语
(1) 可以作为固体润滑剂的材料很多，根据其种类、性质和润滑机理的不同，在选用时，一定要根据润滑剂的特性，结合摩擦条件进行分析，找出最佳使用条件和使用方法；
(2) 固体润滑膜的承载能力虽好，但耐久性不理想；自润滑复合材料的承载能力较差；
如何找出既具有好的承载能力，又具有理想的耐久性的固体润滑滑动材料，这是今后固体润滑剂研究发展的方向。
固体润滑剂 固体润滑剂就是在两个有载荷作用的相互滑动面间，用以降低摩擦和磨损的固体状态的物质。 要求：剪切抗力低，与被润滑表面有较好的亲和力，不腐蚀被润滑表面、耐高温、耐低温等特点。 包括金属材料，无机非金属材料和有机材料等。 可分为固体粉末润滑材料、粘结或喷涂固体润滑膜、自润滑复合材料。 固体润滑材料的适应范围比较广，以1000℃以上的白热高温到液体氢的深冷低温；严重腐蚀气体环境中工作的化工机械，是受到强辐射的宇航机械上(如月球表面的工作机械)，在原子能工业、宇航和国防工业、电子工业、化学工业、机械工业、交通运输、食品工业、纺织印染等轻工业部门都已经得到了应用。 固体润滑剂主要用在高温、低温、高真空、放射线高辐射场、腐蚀性大、挥发性低、不易测定条件润滑、不容许受润滑油、脂沾污等场合和机件上。 一、固体润滑三种机理 1、形成固体润滑膜，它的润滑机理与边界润滑机理相似； 2、软金属固体润滑剂，它利用软金属抗剪切强度低的特点来起润滑作用； 3、层状结构的特点起润滑作用。图6—8为石墨的品体结构，由图6—8可知石墨具有层状，在层与层之间的接合力较弱，所以剪切抗力低。 一般常用的固体润滑剂有：二硫化钼、石墨、云母、二硫化钨、滑石粉、氮
化硼；塑料包括聚四氟乙烯、聚胺脂、聚乙烯、浇铸尼龙—6等以及某些金属如铅、锌、锡、银等低熔点金属及其合金。 二、固体润滑剂的优点 1)免除了油脂的污染及滴漏。如在空气压缩机实现固体润滑(包括轴承、密封、活塞环)后，可以提供不被油污染的空气；又如在纺织机械、食品加工机械、造纸机械、印刷机械采用固体润滑后，能避免油污，提高产品质量； 2)取消了供油脂所用的润滑油站及油路系统，节省了投资、降低了维修费用； 3)适应比较广泛的温度范围。它可用于特殊的工况条件(如在具有放射性条件下能抗辐射、耐高真空、抗腐蚀)以及不适宜使用润滑油脂的场合。 4)增强了防锈蚀能力。这对于潮湿气候的南方具有重要意义。 5）固体润滑剂分散悬浮在液体润滑剂中，既可以发挥固体润滑剂本身的性能，弥补固体润滑剂的摩擦系数大和导热性能不良的缺点。 三、固体润滑材料缺点 1）摩擦系数较大(比润滑油等流体润滑的摩擦系数大100—500倍，比润滑脂润滑的摩擦系数大50—100倍)， 2）散热性能差，因而固体润滑剂主要用在其他润滑材料不能承担的润滑场合。 3）固体润滑膜的寿命较短，保膜时不仅增加工作量，有时还要停车检查，在一定程度上影响生产。 4)导人性不好，即使是粉末状，不易补充到摩擦表面。 5)塑料自润滑材料存在强度不高、线膨胀系数大、导热性差、不耐高温、摩擦系数有的还不够低的缺点。因此目前还不能完全取代润滑油脂。 四、对固体润滑剂的要求 固体润滑剂应满足以下性能要求： 1)较低的摩擦系数在滑动方向要有低的剪切强度，而在受载方向则要有高的屈服极限。同时还要具有防止摩擦表面凸峰的穿透的能力(即材料的物理性能是各向异性的)； 2)附着力要强。要求附着力要大于滑动时的剪切力，以免固体润滑剂(或膜)从底材上或金属表面被挤刷(或撕离)掉； 3)固体润滑剂粒子间要有足够的内聚力，以建立足够厚的润滑膜，以防止摩擦表面的凸峰穿透并能贮存润滑剂； 4)润滑剂粒子的尺寸在低剪切强度方向应最大，这样才能保证粒子在滑动表面间能很好地定向； 5)在较宽的温度范围内，能保持性能稳定而不起化学反应。 要完全满足上述要求是不容易的。 不同的固体润滑剂，具有不同的特殊性能，一般情况只能满足或达到上述要
福斯中国 营口福斯油品有限公司 上海福斯油品有限公司 合肥福斯油品有限公司 https://www.doczj.com/doc/e99785568.html, 地址: 营口市西市区清华路北17号地址: 上海南翔静塘路1508号 地址: 合肥市经济技术开发区丹霞路 Gleitmo 605 螺钉用干燥固体润滑膜 Dry solid film lubricant for coating screws 概述Description ： Gleitmo 605是Gleitmo 白色固体润滑剂的水基悬浮液, 干燥的润滑膜使用在不同的物质表面有很好的附着性。 Gleitmo 605 is a colloidal suspension of Gleitmo White Solid Film Lubricants in water. The dry lubricating film remaining upon application shows a very good adhesion on the different surfaces types. 应用范围Field of application ： Gleitmo 605适用于螺钉﹑螺帽﹑木螺钉﹑刨花板螺钉﹑薄钢板螺钉﹑固定螺钉(一般来说电子行业用的各种螺钉)﹑切割环形接口用螺帽等的润滑。 Gleitmo 605 is used for lubrication of threaded screws, nuts, wood screws, chipboard screws, sheet metal screws; clamping screws (generally all screws for the electrical industry) cap nuts for cutting ring joints. 特性Properties ： ? 温度范围: - 40/ + 110℃ Temperature range : - 40/ + 110℃ ? 满足自动化工业生产(VDA)用螺钉的润滑需要 Meets the requirements of the automotive industry (VDA) for screw lubrication ? 特别适用于大批量小零件 Is especially suitable for bulk small parts ? 节省装配时间, 特别适用于自动螺钉装配系统 Saves on assembly time and is particularly well suited for automatic screw-driving systems ? 清澈﹑不含油脂 Is clean and non-greasing ? 与各种材料都有良好的表面附着性 Has a very good surface adhesion on all materials ? 不影响螺帽锁紧系统的效率 Will not affect the efficiency of screw locking systems ? 利于环保, 对使用者无害 Is environmentally and consumer friendly ? 润滑膜性能通过德国饮用水法认证 Curred film is approved for lubrication in contact with drinking water (German Drinking Water Legislation) ? 含一种UV 添加剂﹐通过UV 灯(340-380nm)进行涂层控制 Is containing an UV-illumination additive for coating control by means of UV-light (340-380 nm)
第四章: 固体润滑 二、固体润滑材料 固体润滑剂的作用是以固体润滑物质（如固体粉末、薄膜及固体复合材料等）来减少作相对运动两表面的摩擦与磨损，并保护该表面，在固体润滑过程中，固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低磨擦磨损。固体润滑剂的材料有无机化合物（石墨、二硫化钼、氮化硼等）、有机化合物（蜡、聚四氟乙烯、酚醛树脂）和金属（Pb\Sn\Zn）以及金属化合物，其中以石墨和二硫化钼应用最广。 固体润滑剂的适用范围比较广，从1000℃以上的白热高温到液体氢的深冷低温，无论在严重腐蚀气体环境中工作的化工机械，还是受到强辐射的宇宙机械，都能有效地进行润滑。 1、常见固体润滑剂的种类： ①粉状润滑剂：有二硫化钼粉剂、二硫化钨粉剂、二硫化钼P型、胶体石墨粉。 ②膏状润滑剂：有二硫化钼重型机床油膏、二硫化钼齿轮油润滑油膏、二硫化钼高温齿轮油膏、特种二硫化钼油膏、齿轮润滑用GM-1型成油膜膏。 2、固体润剂的基本性能 与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。 抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低，温度上升小。而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。 稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用。 ①、物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。 ②、化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。 要求固体润滑剂有较高的承载能力：因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。 3、固体润滑剂的使用方法 1)作成整体零件使用：某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。 2)作成各种覆盖膜来使用：通过物理方法将固体润滑剂施加到摩擦界面或表面，使之成为具有一定自润滑性能的干膜，这是较常用的方法之一。成膜的方法很多，各种固体润滑剂可通过溅射、电泳沉积、等离子喷镀、离子镀、电镀、粘结剂粘结、化学生成、挤压、浸渍、滚涂等方法来成膜。市面上已出现了无润滑轴承及采用纳料技术的固体润滑剂。 3)制成复合或组合材料使用：所谓复合（组合）材料，是指由两种或两种以上的材料组合或复合起来使用的材料系统。这些材料的物理、化学性质以及形状都是不同的，而且是互不可溶的。组合或复合的最终目的是要获得一种性能更优越的新材料，一般都称为复合材料。 4)作为固体润滑粉末使用：将固体润滑粉末（如ＭoＳ2）以适量添加到润滑油或润滑脂中，可提高润滑油脂的承载能力及改善边界润滑状态等，如ＭoＳ2油剂、ＭoＳ2 油膏、ＭoＳ2润滑脂及Ｍo Ｓ2水剂等。
润滑脂和固体润滑剂用的地方 （一）.润滑脂： 润滑脂的性能包括: (1)触变性；(2)粘度；(3)强度极限；(4)低温流动性；(5)滴点；(6)蒸发性；(7)胶体安定性；(8)氧化安定性等。 润滑脂的种类和牌号繁多，分类方法也有许多种，有的按基础油组成分类，如分为石油基润滑脂和合成油润滑脂；有的按用途分类，如分为减摩润滑脂，防护脂和密封脂；有的按润滑脂的某一特性分类，如高温脂，耐寒脂和极压脂等。润滑脂中的稠化剂的类型，是决定润滑脂工作性能的主要因素。 现将几类润滑脂的特性简要介绍。 (1).烃基润滑脂以地蜡稠化基础油制成的润滑脂称为烃基润滑脂。具有良好的可塑性，化学安定性和胶体安定性，不溶于水，遇水不产生乳化。其缺点是熔点低，烃基润滑脂主要用作保护作用。 (2).皂基润滑脂皂基润滑脂占润滑脂的产量90%左右，使用最广泛。最常使用的有钙基，钠基，锂基，钙一钠基，复合钙基等润滑脂。复合铝基，复合锂基润滑脂也占有一定的比例，这两种脂是有发展前景的品种。 (3).无机润滑脂主要有膨润土润滑脂及硅胶润滑脂两类。硅胶润滑脂是由表面改质的硅胶稠化甲基硅油制成的润滑脂，可用于电气绝缘及真空密封。膨润土润滑脂是由表硅胶润滑脂是由面活性剂(如二甲基十八烷基苄基氯化铵或氨基酸胺)处理后的有机膨润土稠化不同粘度的石油润 滑油或合成润滑油制成，适用于汽车底盘，轮轴承及高温部位轴承的润滑。 (4).有机润滑脂各种有机化合物稠化石油润滑油或合成润滑油，各具有不同的特性，这些润滑脂大都作为特殊用途。如阴丹士林，酞青铜稠化合成润滑油制成高温润滑脂可用于200~250℃；含氟稠化剂如聚四氟乙烯稠化氟碳化合物或全氟醚制成的润滑脂，可耐强氧化剂，作为特殊部件的润滑。又如聚脲润滑脂可用于抗辐射条件下的轴承润滑等。 （二）.固体润滑剂： 固体润滑是指利用固体粉末，薄膜或整体材料来减少作相对运动两表面的摩擦与磨损并保护表面免于损伤的作用。按照经济合作与发展组织(OECD)制定的摩擦学名词术语，固体润滑的定义是：能保护相对运动表面免于损伤并减少其摩擦与磨损而使用的任何固体粉末或薄膜。在固体润滑过程中，固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物理，化学反应生成固体润滑膜，降低摩擦磨损。 固体润滑剂概念应用较晚，1829年伦尼(Rennie)进行了石墨和猪油复合材料的摩擦试验。二硫化钼是在20世纪30年代第一次用作润滑剂，目前固体润滑剂已在许多机械产品中应用，可在许多特殊，严酷工况条件下如高温，高负荷，超低温，超高真空，强氧化或还原气氛，强辐射等环境条件下有效地润滑，简化润滑维修，为航天，航空与原子能工业发展所必不可少的技术。
图片简介: 本技术介绍了一种固体润滑薄膜及其制备方法和用途。所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo S N复合层交替连接形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo S N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo S N复合层为N掺杂MoS2复合层。本技术的固体润滑薄膜中，纳米级厚度的MoS2层和Mo S N复合层交替堆叠，得到纳米级或微米级的多层结构膜，所得固体润滑薄膜呈现为高强度、低摩擦、长寿命等优异性能的真空润滑，有效实现了过渡族金属二硫化物基固体润滑薄膜机械性能和润滑性能的协同优化。 技术要求 1.一种固体润滑薄膜，其特征在于，所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo-S-N复合层交替堆叠形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo-S-N复合层为N掺杂的MoS2基复合层。 2.根据权利要求1所述的固体润滑薄膜，其特征在于，所述多层结构膜的层数为至少两层； 优选地，所述多层结构膜的厚度为1μm-3μm； 优选地，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的单层厚度独立地为6nm-30nm，优选为9nm-15nm；
优选地，所述Mo-S-N复合层中，N元素的掺杂量为1at.％-10at.％，优选为4at.％-6at.％。 3.根据权利要求1或2任一项所述的固体润滑薄膜，其特征在于，所述固体润滑薄膜负载在基底上，所述基底优选为钢材； 优选地，所述基底和固体润滑薄膜之间还设置有Ti过渡层。 4.如权利要求1-3任一项所述的固体润滑薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 采用MoS2靶材，利用反应磁控溅射方法，通过改变沉积气氛，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层，得到固体润滑薄膜。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形成MoS2层和Mo-S-N复合层之前，在基底表面制备Ti过渡层； 优选地，制备Ti过渡层的方法为：采用Ti靶进行磁控溅射。 6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层的方法包括： (1)采用MoS2靶材进行磁控溅射，在通入工作气体和氮源气体的条件下，对基底进行沉积，制备Mo-S-N 复合层； (2)继续通入工作气体，停止通入氮源气体，对基底进行沉积，制备MoS2层； (3)依次重复步骤(1)和步骤(2)，直至达到固体润滑薄膜的预设厚度； 或者，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层的方法包括： (1')采用MoS2靶材进行磁控溅射，在通入工作气体条件下，对基底进行沉积，制备MoS2层； (2')继续通入工作气体，并通入氮源气体，对基底进行沉积，制备Mo-S-N复合层； (3')依次重复步骤(1')和步骤(2')，直至达到固体润滑薄膜的预设厚度。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述工作气体为Ar。 优选地，所述氮源气体为N2，优选N2纯度大于等于99.999％； 优选地，步骤(1)和步骤(2')中，所述工作气体和氮源气体的流量之比为40sccm:(2sccm-10sccm)，优选为40sccm:(4sccm-6sccm)； 优选地，步骤(1)和步骤(2')中，所述沉积的温度为150℃-250℃。
固体润滑剂的特性 文章来源：开拓者钼业 https://www.doczj.com/doc/e99785568.html, 1.3.1 固体润滑剂的特性 1.3.1.1 摩擦特性 所有的摩擦副都要承受一定的负荷或传递一定的动力，并且以一定的速度运动。黏着于摩擦表面的固体润滑剂在与对偶材料摩擦时，在对偶材料表面形成转移膜，使摩擦发生在固体润滑剂之间。这样才能表现出零号的摩擦特性——较低的摩擦系数。 固体润滑剂的摩擦特性与其剪切强度有关，剪切强度越小，摩擦系数则越小。层状结构润滑材料在摩擦力的作用下，容易在层与层之间产生滑移，所以摩擦系数小。软金属润滑材料能产生晶间滑移，剪切强度也很小，因而这些物质可以作为固体润滑剂。 1.3.1.2 承载特性 对偶材料在摩擦时，由于摩擦表面的粗糙度，会使微凸体处产生局部高温，而且，负荷越大，温度越高，速度越快，温升也越大，因而磨损也越大。 固体润滑剂应该具有承受一定负荷和运动的速度的能力，即承载能力。在它所能承受的负荷和速度范围内，应该使摩擦副保持较低的摩擦系数，不使对偶材料间发生咬合，而且应使磨损减到最小。 为了使固体润滑剂在规定的工作条件下充分发挥其润滑作用，对于轴承等材料来说，有个特定的标量，即pv值（pa·m/s）——负荷与速度的乘积。对于每种润滑材料，都有其极限pv值（超过该值运行便
失效）和工作pv值（正常工作条件），通常，工作pv值为极限pv值的一半左右。 固体润滑膜的承载特性与其本身的材质有关，尤其受其物理学性能的影响，同时也与固体润滑剂在基材料上的结合强度有关。结合强度越高，承载能力越大。 1.3.1.3 耐磨性 对偶材料在一定负荷和速度下发生摩擦，总会产生磨损。固体润滑剂的耐磨性能与下列两个因素有关。 1）固体润滑剂对摩擦比偶民的黏着力越强，越容易形成转移膜，其耐磨性也越好，固体润滑膜的寿命越长。 2）固体润滑剂应该具有不低于基材的热膨胀系数。当摩擦引起升温时，由于其热膨胀系数较高而将突出基于基材表面，并与对偶材料接触，不断提供固体润滑剂，以维持较好的耐磨性能。 同时，固体润滑剂的耐磨性与气氛黄精条件有关。 1.3.1.4 宽温性 固体润滑剂应能在一定的温度范围内工作。目前，固体润滑剂的使用温度上限在1200℃（金属压力加工中所使用的固体润滑剂），最低温度在-270℃左右（液氧和液氮等输液泵轴承的固体润滑）。但是，无论何种固体润滑剂都没有这样宽的工作范围。实际使用的固体润滑剂只要求适用于某一特定的温度范围，而且通过制造特定的复合润滑材料便可以用于某个温度范围工作。在一定工作温度范围内，固体润滑剂应该具有较低的摩擦系数、较好的润滑性能和耐磨性。
使用固体润滑剂的优缺点 使用固体润滑剂的优缺点 1.使用固体润滑剂的优点①固体润滑剂可以应用于高低温、高真空、强辐射等 特殊工况中，以及粉尘、潮湿、海水等恶劣环境中；②可以在不能使用润滑油 脂的运转条件和环境条件下使用；③重量轻、体积小，不象使用润滑油和脂那 样需要密封、贮存罐和供液系统（包括控制装置等），排除了漏油；④时效变化 小，减轻了维护保养的工作量和费用；⑤解决了润滑技术上的一些难题，增强 了潮湿环境中的防锈能力，减轻了设备的有形磨损。 2.使用固体润滑剂的缺点①固体润滑剂的摩擦系数大，一般比润滑油润滑的摩 擦系数大50～100倍，比润滑脂润滑时大100～500倍；②因热传导困难，摩擦 部件的温度容易升高；③会产生磨屑等污染摩擦表面；④有时会产生噪音和振 动；⑤自行修补性差。固体润滑剂不象润滑油脂那样具有自行修补性。在液体 润滑中，即使润滑油膜破裂，只要润滑油液流入破裂部位，润滑性能立即得到恢 复。而固体润滑剂基本没有这种功能。但是，与层状固体润滑材料相比较，软金 属毕竟还具有一些流动性，一旦接触到固体润滑膜的破裂部位，也能通过自行修 补性而适量恢复其润滑性能。 伟和联盈可以为您提供最佳的选择方案，如何选用固体润滑剂，以下是固体润滑剂的一些介 绍。固体润滑剂主要包括二硫化钼，聚四氟乙烯，铜，有机钼化合物 固体材料和固体润滑添加剂，用于防止进行相对运动的材料的表层损害，减少摩擦和移损。 对于超出润滑油能力的高温和重负荷或因使用润滑油而导致油膜损失的情况十分有效。 典型固体润滑剂和润滑添加剂的特性： 名称颜色摩擦系数负荷能力耐热性说明 MoS2（二硫化钼）灰/黑0.04 784MPa 350℃固体材料，切变分层晶体结 构，表现为低摩擦性 C（石墨）黑色0.04 490MPa 550℃固体材料，切变分层晶体结 构，表现为低摩擦性 PTFE（聚四氟乙烯）白色0.04 196MPa 300℃低摩擦性氟化合物。对于塑料 润滑剂特别有效 MCA（密胺氰尿酸加合物）白色————300℃展示负荷能力和抗磨性，主要 与聚四氟乙烯共同使用。 BN（氮化硼）白色0.05-~0.06 ——900℃甚至高于500℃时仍然显示润 滑性 Cu（铜）铜色————1083℃软金属，可在高温场所作为抗 烧结剂使用 Pb（铅）灰/黑0.05~0.5 ——327℃ AI（铝）银白————600℃
固体润滑材料 The latest revision on November 22, 2020
第四章: 固体润滑 二、固体润滑材料 固体润滑剂的作用是以固体润滑物质（如固体粉末、薄膜及固体复合材料等）来减少作相对运动两表面的摩擦与磨损，并保护该表面，在固体润滑过程中，固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低磨擦磨损。固体润滑剂的材料有无机化合物（石墨、二硫化钼、氮化硼等）、有机化合物（蜡、聚四氟乙烯、酚醛树脂）和金属（Pb\Sn\Zn）以及金属化合物，其中以石墨和二硫化钼应用最广。 固体润滑剂的适用范围比较广，从1000℃以上的白热高温到液体氢的深冷低温，无论在严重腐蚀气体环境中工作的化工机械，还是受到强辐射的宇宙机械，都能有效地进行润滑。 1、常见固体润滑剂的种类： ①粉状润滑剂：有二硫化钼粉剂、二硫化钨粉剂、二硫化钼P型、胶体石墨粉。 ②膏状润滑剂：有二硫化钼重型机床油膏、二硫化钼齿轮油润滑油膏、二硫化钼高温齿轮油膏、特种二硫化钼油膏、齿轮润滑用GM-1型成油膜膏。 2、固体润剂的基本性能 与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。 抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低，温度上升小。而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。 稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用。 ①、物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。 ②、化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。 要求固体润滑剂有较高的承载能力：因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。 3、固体润滑剂的使用方法 1)作成整体零件使用：某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。 2)作成各种覆盖膜来使用：通过物理方法将固体润滑剂施加到摩擦界面或表面，使之成为具有一定自润滑性能的干膜，这是较常用的方法之一。成膜的方法很多，各种固体润滑剂可通过溅射、电泳沉积、等离子喷镀、离子镀、电镀、粘结剂粘结、化学生成、挤压、浸渍、滚涂等方法来成膜。市面上已出现了无润滑轴承及采用纳料技术的固体润滑剂。 3)制成复合或组合材料使用：所谓复合（组合）材料，是指由两种或两种以上的材料组合或复合起来使用的材料系统。这些材料的物理、化学性质以及形状都是不同的，而且是互不可溶的。组合或复合的最终目的是要获得一种性能更优越的新材料，一般都称为复合材料。 4)作为固体润滑粉末使用：将固体润滑粉末（如ＭoＳ2）以适量添加到润滑油或润滑脂中，可提高润滑油脂的承载能力及改善边界润滑状态等，如ＭoＳ2油剂、ＭoＳ2 油膏、ＭoＳ2润滑脂及ＭoＳ2水剂等。 4、几种常用固体润滑剂的润滑作用及性能 1)胶体石墨粉：石墨在摩擦状态下，能沿着晶体层间滑移，并沿着摩擦方向定向。石墨与钢、铬和橡胶等的表面有良好的粘附能力，因此，在一般条件下，石墨是一种优良的润滑剂。但是，当吸附膜解吸后，石墨的摩擦磨损性能会变坏。所以，一般倾向于在氧化的钢或铜的表面上以石墨作润滑剂。 2)氟化石墨：与石墨或二硫化钼相比，它的耐磨性好，这是由于氟碳键的结合能较强所致。层与层之间的距离比石墨大得多，因此更容易在层间发生剪切。由于氟的引入，使它在高温、高速、高负荷条件下的性能优
固体润滑剂二硫化钼 2011-07-21 13:41:44 来源：上海市润滑油品行业协会 固体润滑是指利用某种固体的粉末、薄膜或整体材料来减少进行相对运动的两个表面间的摩擦与磨损并保护表面免于损伤的作用。在固体润滑过程中，固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物埋、化学反应，生成固体润滑膜从而降低摩擦磨损。 固体润滑剂概念应用较晚，二硫化钼是在20世纪30年代才第一次用作润滑剂的。目前固体润滑剂已在许多机械产品中应用，多种特殊、严酷工况条件下如高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化或还原气氛、强辐射等环境条件下，常以固体润滑剂作有效润滑，成为航天航空与原子能工业发展所必不可少的技术。以固体润滑剂作的极压、抗摩添加剂配制的润滑油、脂或膏，成为标准商品则也问市已久。 设备润滑最常用的固体润滑剂包括二硫化钼、石墨和聚四氟乙烯等几种。允许在设备润滑中的使用量占固体润滑剂全部使用量的大部份。本文对二硫化钼先行重点介绍。 一、硫化钼（MoS2）的结构与润滑机理 作为固体润滑剂二硫化钼早负盛名。它是从辉钼矿提纯得到的一种矿物质，外观和颜色近似铅粉和石墨。二硫化钼是呈层状六方晶体结构的物质（其晶体结构和晶体层状结构见图示），是由硫－钼－硫三个平面层构成，由薄层单 元所组成。每个钼原子被三菱形分布的硫原子所包 围，它们是以强的共价键联系在一起。邻近的二硫化钼层均以硫层隔开，且间距较远。硫与硫原子结合较弱，其结合力主要是范德华力，因而很容易受剪切。二硫化钼层重迭起来就构成了二硫化钼晶体。也即是按硫－钼－硫－硫－钼－硫（S-Mo-S-S-Mo-S）的顺 序相邻排列而构成的晶体。据推算，一层厚度仅为0。025 m的二硫化钼层就有40个分子层和39个低剪切力的滑动面。正是这些低剪切力的滑动面粘附在 金属表面，使原来两个金属面间的摩擦转化为MoS2层状结构间的滑移，从而降低摩擦力和减少了磨损，达到了润滑的目的。 二．二硫化钼的主要性能 ⑴．低摩擦特性。 从二硫化钼层状结构可知，在每组硫－钼－硫中，把原子拖住的力是相当强的共价键。而在相邻的两层硫原子之间的力，则是较弱的范德华力。其结果是硫原子的相邻面易於活动，这就是二硫化钼低摩擦特性的来由。 ⑵．高承载能力。在极高压力（如2000MPa）下，一般润滑膜早被压破，形成干摩擦，致使金属表面拉毛或熔接。如在金属表面上加入二硫化钼，试验表明压力增至2812MPa时，金属表面仍不发生咬合或熔接现象。往往还会因压力增大而使二硫化钼的摩擦系数进一步降低。
GLEITMO 615 干燥固体润滑膜 Dry solid film lubricant 概述Description： GLEITMO 615在GLEITMO白色固体润滑膜的水基悬浮液。 Gleitmo 615 is a suspension of Gleitmo White Solid Film Lubricants in water. 应用范围Field of application： GLEITMO 615适用于如不锈钢螺钉和螺帽，自攻螺钉或铆钉的大批量零件的润滑。 Gleitmo 615 has been developed for bulk-part-lubrication such as stainless-steel screws and nuts, self-tapping and self-forming screws or rivets. 特性Properties: z温度范围：-40/+110℃Temperature range for the dry solid film lubricant: -40 / +110℃ z形成一层干燥、不粘手、耐磨透明润滑膜Provides a dry, tack-free and abrasion-resistant clear lubricating film z特别适用于大批量小零件is especially suitable for bulk small parts z可使用滴的方法应用permits easy application by dipping z能确保普通摩擦系数的最小差异并可计算及保证装配稳定性ensures constant friction coefficients at minimum variation and therefore renders computable and reproducible assembly results z节省装配时间saves on assembly time z与各种材料有良好的表面粘附性has a very good surface adhesion on all materials z可根据需要用水稀释may be diluted with water depending on requirements z含一种UV添加剂﹐通过UV灯(340-380nm)进行涂层控制is containing an UV-illumination additive for coating control by means of UV-light (340 – 380 nm)
润滑材料：固体润滑 一.固体润滑 固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。在固体润滑过程中，固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低磨擦磨损。 1.固体润剂的基本性能 1)与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。 2)抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低，温度上升小。而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。 3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。 化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。 4)要求固体润滑剂有较高的承载能力因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。 2.固体润滑剂的使用方法 1)作成整体零件使用某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。 2)作成各种覆盖膜来使用通过物理方法将固体润滑剂施加到摩擦界面或表面，使之成为具有一定自润滑性能的干膜，这是较常用的方法之一。成膜的方法很多，各种固体润滑剂可通过溅射、电泳沉积、等离子喷镀、离子镀、电镀、粘结剂粘结、化学生成、挤压、浸渍、滚涂等方法来成膜。
现如今，在许多的钻井工作中都会使用到钻井液润滑剂，它可以减少钻头、钻具及其它配件的磨损，延长使用寿命，同时防止粘附卡钻、减少泥包钻头，易于处理井下事故等。若钻井液的润滑性能不好，会造成钻具回转阻力增大，起下钻困难，甚至发生粘附卡钻和日钻具事故；由此可见润滑性好坏至关重要，那么影响其润滑性的主要因素有哪些呢？下面就简单的给大家介绍下。 1、粘度、密度和固相的影响 随着钻井液固相含量、密度增加，通常其粘度、切力等也会相应增大。这种情况下，钻井液的润滑性能也会相应变差。这时其润滑性能主要取决于固相的类型及含量。砂岩和各种加重剂的颗粒具有特别高的研磨性能。 钻井液中固相含量对其润滑性影响很大。随着钻井液固相含量增加，·除使泥饼粘附性增大外，还会使泥饼增厚，易产生压差粘附卡钻。另外，固相颗粒尺
寸的影响也不可忽视。研究结果表明，钻井液在一定时间内通过不断剪切循环，其固相颗粒尺寸随剪切时间增加而减小，其结果是双重性的：钻井液滤失有所减小，从而钻柱摩阻力也有所降低；颗粒分散得更细微，使比表面积增大，从而造成摩阻力增大。可见，严格控制钻井液粘土含量，搞好固相控制和净化，尽量用低固相钻井液，是改善和提高钻井液润滑性能的最重要的措施之一。 2、滤失性、岩石条件、地下水和滤液pH值的影响 致密、表面光滑、薄的泥饼具有良好的润滑性能。降滤失剂和其它改进泥饼质量的处理剂(比如磺化沥青)主要是通过改善泥饼质量来改善钻井液的防磨损和润滑性能。 在钻井液条件相同的情况下，岩石的条件是通过影响所形成泥饼的质量以及井壁与钻柱之间接触表面粗糙度而起作用的。底温度、压差、地下水和滤液的pH值等因素也会在不同程度上影响润滑剂和其它处理剂的作用效能，从而影响
固体润滑剂的选用原则 1.根据工作特性来选用 在选用固体润滑剂时，首先要明确其工作环境（温度、气氛或液体介质）、工作参数（压力、速度）和对摩擦学性能（摩擦系数、磨损量、使用寿命）的要求以及散热等情况，参照各种材料的耐温性、环境适应性、承载能力、极限pv 值和在工作pv值下的磨损速率等，并考虑温度和润滑的影响，考虑负荷的性质（如是否存在冲击振动负荷、往复运动和间歇运动等）以及原料和加工等方面的经济因素，才能合理地选择出性能指标略高于工作参数的理想的固体润滑材料。 选用固体润滑剂时，首先确定选用何种类型的原料（如层状类材料、高分子类、软金属类或是金属化合物类材料等）。如果选用高分子材料或软金属基型复合材料，还应首先选择合适的基材，如选用铁基材还是铜基材等。在选择基材时，同时应考虑对偶材料的性质和结构等，使基材与对偶材料形成合理的匹配，以免固体润滑膜破裂时发生金属间的咬合。 若用固体润滑剂压制的片状材料，其强度往往较差。这时可以添加一定的增强剂（常用的增强剂如玻璃纤维或金属及其化合物等），如果增强后的复合材料强度足够高，可以将其直接用于摩擦副一方的表面上。这类复合材料以高分子材料系列的实用性最广。 几种固体润滑剂对复合材料润滑性能的贡献情况见下表。 在同时选用几种固体润滑剂制作复合材料时，应该考虑各种润滑剂之间的协同效应。例如，在锡青铜轴套和钢质轴组成的摩擦副中，通常采用石墨系润滑剂。若在高温下使用，以氟化钠（NaF）作为添加剂的效果最好。它能同石墨一起在金属基材和对偶材料表面形成转移膜，且在表面的粘着量随着NaF的含量
增加而增加，轴承的耐磨性在NaF的含量为10%（质）时为最好。NaF的作用在于可助长润滑剂的耐温性，并能在摩擦面生成由铜和氧化铁组成的剪切强度较高的防护性膜。 研究发现，铅—石墨体系润滑剂的性能受摩擦面与氧接触的情况所影响。当摩擦面与氧接触机会较少时，摩擦系数便增大，反之则小。为此，选择了在摩擦过程中可以不断分解而提供少量氧的强氧化剂高锰酸钾作添加剂，研制出与外界空气几乎无接触情况下也具有良好润滑性能的复合润滑材料。 研究表明，在二硫化钼系润滑剂中添加氯化亚铜（CuCl）可以改善其承载能力，而且具有显著的效果。这是由于在摩擦过程中CuCl首先与铁系对偶反应，生成了氯化亚铁（FeCl2）膜。这层膜与基材粘着良好；使二硫化钼易于在其上形成牢固的转移膜。CuCl的另一个作用是，它具有极低的潮解和吸水性，能够防止微量水分引起的摩擦面锈蚀对润滑的影响。 由于摩擦是一个涉及到物理、化学、机械等多种作用的复杂过程，所以全面了解添加剂的作用机制是相当困难的。为此，人们把这种增强作用统称为协同效应。具有协同效应的例子还很多，如聚四氟乙烯与铅及其氧化物，石墨与硫酸钡，二硫化钼与三氧化二锑，铅与石墨和二硫化钨等。 下表列出了一些常用的固体润滑剂与具有协同效应的添加剂组成的镶嵌式轴承用固体润滑剂的配方。 2.根据使用性能来选用 自润滑复合材料从使用角度分，可分为两类：一类为处于干摩擦状态下 使用的固体润滑膜；另一类为必须具有润滑油脂存在的含油复合材料。 固体润滑膜的润滑特性随气氛而变化，若同时使用润滑油或脂，则膜的 寿命就会明显降低。如果想要延长润滑膜的使用寿命，可以将其同时粘结在对摩 的两个滑动面上。这与只在一个滑动面上粘结的情形相比较，膜的寿命可以延长
一.固体润滑 固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。在固体润滑过程中，固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物理、化学反应生成固体润滑膜，降低磨擦磨损。 1.固体润剂的基本性能 1)与摩擦表面能牢固地附着，有保护表面功能固体润滑剂应具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成 牢固的化学吸附膜或物理吸附膜，在表面附着，防止相对运动表面之间产生严重的熔焊或金属的相互转移。 2)抗剪强度较低固体润滑剂具有较低的抗剪强度，这样才能使摩擦副的摩擦系数小，功率损耗低，温 度上升小。而且其抗剪强度应在宽温度范围内不发生变化，使其应用领域较广。 3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定，不产生腐蚀及其他有害的作用物理热稳定是 指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起相变或晶格的各种变化，因此不致于引起抗剪强度的变化，导致固体的摩擦性能改变。 化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈的化学反应。要求固体润滑剂物理和化学热稳定，是考虑到高温、超低温以及在化学介质中使用时性能不会发生太大变化，而时效稳定是指要求固体润滑剂长期放置不变质，以便长期使用。此外还要求它对轴承和有关部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境等。 4)要求固体润滑剂有较高的承载能力因为固体润滑剂往往应用于严酷工况与环境条件如低速高负荷 下使用，所以要求它具有较高的承载能力，又要容易剪切。 2.固体润滑剂的使用方法 1)作成整体零件使用某些工程塑料如聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺、聚砜、聚酰 亚胺、氯化聚醚、聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲击能力强，可以制成整体零部件，若采用环璃纤维、金属纤维、石墨纤维、硼纤维等对这些塑料增强，综合性能更好，使用得较多的有齿轮、轴承、导轨、凸轮、滚动轴承保持架等。 2)作成各种覆盖膜来使用通过物理方法将固体润滑剂施加到摩擦界面或表面，使之成为具有一定自润 滑性能的干膜，这是较常用的方法之一。成膜的方法很多，各种固体润滑剂可通过溅射、电泳沉积、等离子喷镀、离子镀、电镀、粘结剂粘结、化学生成、挤压、浸渍、滚涂等方法来成膜。 3)制成复合或组合材料使用所谓复合（组合）材料，是指由两种或两种以上的材料组合或复合起来使 用的材料系统。这些材料的物理、化学性质以及形状都是不同的，而且是互不可溶的。组合或复合的最终目的是要获得种性能更优越的新材料，一般都称为复合材料。 4)作为固体润滑粉末使用将固体润滑粉末（如ＭoＳ2）以适量添加到润滑油或润滑脂中，可提高润滑 油脂的承载能力及改善边办润滑状态等，如ＭoＳ2油剂、ＭoＳ2油膏、ＭoＳ2润滑脂及ＭoＳ2水剂等。 3.几种常用固体润滑剂的润滑作用及性能
文章编号:1672-4364(2007)01-0031-02 固体润滑剂概述 谢 凤 朱 江 (徐州空军学院,徐州221000) 摘要:与润滑油和润滑脂相比,固体润滑剂具有独特的优点,概述了固体润滑剂的种类,性能及应用。关键词:固体润滑剂;种类;性能;应用 中图分类号:TH 117.22 文献标识码:E 收稿日期:2006-10-08 作者简介:谢凤,男,副教授,从事油料应用方面的教学与研究工作。 液体润滑是减少摩擦和磨损常用的有效方法,但供给液体润滑需要有相当体积的设备和足够的动力,维持相应压力的装置以及安全保护设施,并且液体的泄漏也是个比较棘手的难题。而采用固体润滑的方法,减少摩擦副的摩擦和磨损是可行的。固体润滑不需要相应的润滑设备和装置,也不存在泄漏问题。润滑油在承受高负荷时,液体油膜会遭到破坏,在高温下会丧失润滑能力,而固体润滑剂则有较高的承载能力和耐高温性能。 固体润滑剂的应用已经具有很长的历史,石墨、二硫化钼、铅盐、金属粉末和其他固体物质都较好地在工业中得到了应用,聚四氟乙烯粉末作为润滑添加剂已成功地应用于润滑脂和润滑油中,二硫化钼的应用历史更是可以追溯到17世纪。 随着科学技术的发展,摩擦副在高温、低温、高真空、强辐射和高速运动等特殊工况下工作,因而对润滑剂提出了更为苛刻的要求,仅靠润滑油脂几乎无法完成这些任务。如果将固体润滑剂与润滑油脂联合使用,可以取长补短,既能扩展润滑油脂的适用范围,又能解决特殊工况下的润滑问题。 固体润滑剂扩充了润滑油脂的应用范围,弥补了润滑油脂的缺陷,更重要的是出现了许多应用固体润滑剂的新颖的润滑技术。 在液体中应用固体润滑剂,稳定性和相容性非常关键,不能用简单的搅拌方法把这些固体分散到液体中,这样经过搅拌的固体悬浮体是会很快沉降下来的。无论颗粒大小,甚至最细的分散悬浮体,如果不稳定,悬浮的絮凝物也将会沉降出来。因此分散技术是非常重要的,要防止在液体中的固体沉淀,要对固体颗粒进行处理,即在初始的固体颗粒表面涂一层稳定剂来阻止凝聚,这样的悬浮体是很稳定的,并且有很长的贮存寿命。因此,固体润滑技术的出现,既是新材料又是新技术,固体润滑剂的使用具有明显的优点和缺点。 1 固体润滑剂的优点 固体润滑剂可以应用于高低温、高真空、强辐射等特殊工况中,以及粉尘、潮湿、海水等恶劣环境中;可以在不能使用润滑油脂的运转条件和环境条件下使用;重量轻、体积小、不像使用润滑油脂那样需要密封、储存罐和供液系统;时效变化小,减轻了维护保养的工作量和费用;解决了润滑技术上的一些难题,增强了潮湿环境中的防锈能力,减轻设备的磨损。 2 固体润滑剂的缺点 固体润滑剂的摩擦因数大,一般比润滑油润滑的摩擦因数大50倍~100倍,比润滑脂润滑时大100倍~500倍;热传导困难,摩擦部件的温度容易升高;会产生磨屑等污染摩擦表面;有时会产生噪音和振动;自行修补性差。 固体润滑剂不像润滑油脂那样具有自行修补性,在液体润滑中,即使润滑油膜破裂,只要润滑油流入破裂部位,润滑性能立即得到恢复,而固体润滑剂基本没有这种功能。但与层状固体润滑材料相比较,软金属还具有一定的流动性,一旦接触到固体润滑膜的破裂部位,也能通过自行修补而适度恢复其润滑性能。3 固体润滑剂的种类 固体润滑剂的种类较多,润滑机理也比较复杂,有石墨、二硫化钼等层状固态物质、塑料和树脂等高分子材料、软金属及其各种化合物等。3.1 软金属类固体润滑剂 许多软金属,如铅、锡、锌、铟、金、银等,在辐射、真空、高低温和重载等条件下具有良好的润滑效果,可以充当固体润滑剂。通常,将软金属粉末 31 2007年34卷第1期 合成润滑村料SY NTHETIC LUBRICA NTS