二硫化钼的润滑机理
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二硫化钼在电动机上的应用作者:嵩县开拓者钼业有限公司二硫化钼( MoS2)是一种新型固体润滑材料(或称固体润滑剂),它有着良好的润滑性、耐温性 (耐高温及低温)、抗压耐磨性、抗化学腐蚀性及附着性等。
因此对于在高速、高负荷、高温、低温、高精度及看化学腐蚀性等工作条件下的设备,均有优异的润滑效果。
一、二硫化钼(MoS2)使用方法及注意事项(—)轴承先用煤油清洗干净,放入2#锭子油中煮热套在电机转轴上,然后将二硫化钼(MoS2)锂基脂加入轴承中,但不宜加的过多,一般控制在填满轴承空隙的2/3为宜。
加的太多不易散热而会引起轴承过热。
(二)电机轴承采用二硫化钼(MoS2)润滑脂后,电机内外轴承盖内可以不加润滑脂,二硫化钼(MoS2)锂基脂放置时间长了以后有析油现象,因此在使用时发现此种现象时,需要进行搅拌以后使用。
(三)电机在开始运转时,温度可能比原来略为升高,电耗并不下降,这是正常现象,运转一段时间以后温升和电耗会慢慢下降,电机轴承采用二硫化钼(MoS2)润滑脂大大延长了加油周期,但是由于使用环境影响,如水气很浓,灰尘很多,温度过高,大量热风流通,机械的密封等等,都会促使润滑脂的变质,氧化、发硬、流失等,所以必须根据使用条件,注意电机轴承润滑脂的维护保养。
在必要时进行更换。
二、二硫化钼(MoS2)应用效果(—)一年来实践证明,二硫化钼(MoS2)润滑脂使用在电机铀承上,能够达到提高润滑性能,节油、节电,延长轴承使用寿命等效果。
(二)以11#机床电机为例,过去每合电机轴承中需加入工业锂基脂3.3市斤,内外轴承盖都需加入润滑脂。
现在采用二硫化钼(MoS2)工业锂基脂每台电机轴承只需加入3市两(内外轴承盖不加入润滑脂),平均每月生产中型电机300台,每月可节约润滑脂5400公斤。
(三)采用二硫化钼(MoS2)后内外轴承盖不需加入润滑脂,因而轴承盖取消了油槽,简化了结构和机加工工序,提高了生产效率,同时也节省了向轴承盖内加润滑脂的人力,提高了装配效率,并节约了钢材。
二硫化钼锂基润滑脂2号参数一、概述二硫化钼锂基润滑脂2号是一种常用的润滑脂,具有良好的润滑性能和化学稳定性。
本文将对其主要参数进行详细介绍,并探讨其在工业领域中的应用。
二、润滑脂的组成润滑脂是由基础油和加入的一些添加剂组成的。
二硫化钼锂基润滑脂2号是以二硫化钼为基础油,在其上加入锂基润滑脂基础油和其他添加剂混合而成的。
锂基润滑脂基础油具有良好的润滑性能和稳定性,能有效减少机械摩擦,并提高设备的工作效率和寿命。
而二硫化钼则能在高压和高温条件下提供卓越的抗磨损性能,进一步增强润滑脂的性能。
三、主要参数1.施工温度:-20℃~120℃2.流动性:良好3.使用寿命:长4.抗磨损性能:优异5.化学稳定性:良好6.储存条件:存放在干燥、通风的环境中,避免阳光直射和高温四、应用领域由于二硫化钼锂基润滑脂2号具有良好的抗磨损性能和化学稳定性,广泛应用于以下领域:1. 机械设备二硫化钼锂基润滑脂2号适用于各类机械设备的润滑,如电机、风机、泵和齿轮箱等。
其优异的抗磨损性能可以减少设备的磨损,延长设备的使用寿命,并提高设备的工作效率。
2. 汽车行业二硫化钼锂基润滑脂2号常用于汽车的轮毂轴承和刹车系统等关键部位的润滑。
其良好的流动性和抗磨损性能可以减少轴承的摩擦和磨损,提高行车安全性和舒适性。
3. 工业设备在工业设备领域,如重型机械、起重机、冶金设备等,二硫化钼锂基润滑脂2号也是常用的润滑剂。
其良好的化学稳定性能够适应恶劣的工作环境,减少设备的故障率,提高设备的可靠性和稳定性。
五、使用注意事项1.在使用润滑脂前应彻底清洗润滑部位,去除旧油和杂质。
2.注意施工温度范围,避免温度过高或过低对润滑脂性能的影响。
3.注意润滑脂的贮存条件,避免阳光直射和高温。
4.定期检查润滑脂的使用情况,根据需要进行补充和更换。
结论二硫化钼锂基润滑脂2号是一种具有良好润滑性能和化学稳定性的润滑脂,适用于各种机械设备和工业设备的润滑。
通过合理使用和注意维护,可有效减少设备的磨损和故障,延长设备的使用寿命,提高设备的工作效率和可靠性。
娄霞1,2,陈艺文1,2,刘亚兵2,裴玉冰1,2(1.清洁高效透平动力装备全国重点实验室,四川德阳,618000;2.东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:文章以磷酸和五氧化二磷为主要原料,氧化镁和氢氧化铝为固化剂、三氧化铬为钝化剂,二硫化钼粉体为填料,按照一定配比进行液相反应制成磷酸盐基二硫化钼涂料,并对二硫化钼润滑涂层进行性能检测,结果表明:以磷酸盐体系为粘结剂的二硫化钼润滑涂层具有很高的结合强度,和优异的耐摩擦性,涂层在200℃和300℃的摩擦系数均低于常温状态下的摩擦系数,在200℃时降低至0.1左右,是优良的固体润滑涂层,二硫化钼润滑涂层的使用温度应低于400℃。
关键词:二硫化钼润滑涂层,磷酸盐黏结剂,结合强度,摩擦系数中图分类号:TH117文献标识码:A文章编号:1674-9987(2023)03-0061-04 Preparation of MoS2Lubricating Coating and Study ofPerformanceLOU Xia1,2,CHEN Yiwen1,2,LIU Yabing2,PEI Yubing1,2(1.State Key Laboratory of clean and Efficient Turbomachiney power Equipment,Deyang Sichuan,618000;2.Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:In this paper,phosphate based lubricating coating was prepared by liquid phase reaction with phosphoric acid and phosphorus pentoxide as main raw materials,magnesium oxide and aluminum hydroxide as curing agent,chromium trioxide as passivator and MoS2powder as material.The performance of the MoS2lubricating coating was tested.The results show that MoS2 lubricating coating with phosphate system as the binder has high bonding strength and excellent friction resistance.The friction coefficient of molybdenum sulfide sliding coating at200℃and300℃is lower than that atroom temperature.At200℃,the friction coefficient decreases to about0.1.It is an excellent solid lubricating coating.The service temperature of MoS2lubricating coating shall be lower than400℃.Key words:MoS2lubricating coating,phosphate binder,friction coefficient,bond strength第一作者简介:娄霞(1982-),女,硕士研究生,高级工程师,毕业于西北工业大学材料学专业,现从事涂镀层技术研发工作。
二硫化钼润滑剂用途如下:
1.作为干式润滑剂,可以在金属部件的摩擦表面上形成强韧、耐
热、耐重压的二硫化钼润滑保护膜,从而避免部件磨损、烧蚀和咬结。
2.适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态,延长设备
寿命。
3.可用于高负荷下的轴承、滑轨、导轨、销、气阀、花键、导槽、
丝杆的安装和磨合润滑,以及冲压加工的模具、滑块、弯曲、冲孔、冲压、冲模的润滑。
4.在极压环境下,可以用作螺纹、轴套、紧固件的组装和拆卸润
滑,防止配合部卡死和烧结。
5.适用于新机器的磨合以及轻微运动或间歇性运动零件的永久性
润滑。
润滑脂二硫化钼技术标准一、前言润滑脂二硫化钼是一种常用的润滑添加剂,广泛应用于工业生产和机械设备中,它能够有效减少摩擦和磨损,延长润滑脂的使用寿命。
为了规范润滑脂二硫化钼的生产和应用,提高其质量稳定性和使用效果,制定本技术标准。
二、技术要求1. 原料要求润滑脂二硫化钼的生产原料应选择优质的基础油和添加剂,并符合相关的国家标准。
基础油应具备良好的耐高温、耐压力和抗氧化等性能,添加剂应具有良好的分散性和润滑性能。
2. 生产工艺生产工艺应先进、规范,符合国家相关标准,保证产品质量的稳定性和可靠性。
应采用适当的搅拌、加热、过滤等工艺,确保润滑脂二硫化钼的均匀性和纯度。
3. 产品性能润滑脂二硫化钼产品应符合以下性能指标:- 外观:为黑色或深灰色均匀块状- 二硫化钼含量:不低于70%- 密度(20℃):0.9-1.1g/cm³- 滴点:不低于180℃- 工作温度范围:-20℃至+150℃- 钢/钢摩擦系数:0.05-0.154. 包装要求产品包装应符合危险品包装标准,保证产品在运输和储存过程中安全无损。
包装容器应密封良好,标识清晰,产品信息齐全。
5. 应用要求润滑脂二硫化钼在使用过程中应注意防止混淆、错用,应按照产品说明书、标签或技术要求正确使用。
三、质量控制1. 质量管理体系润滑脂二硫化钼生产企业应建立健全的质量管理体系,包括原材料采购、生产过程控制、成品检验等环节,确保产品质量稳定可靠。
2. 检验方法润滑脂二硫化钼产品应进行外观、二硫化钼含量、密度、滴点、摩擦系数等性能指标的检验。
检验方法应符合国家相关标准,确保检验结果准确可靠。
3. 质量控制生产企业应建立严格的质量控制流程,对原料、生产过程和成品进行全面监控和检测,确保产品质量稳定可靠,符合标准要求。
四、安全环保1. 安全生产润滑脂二硫化钼生产企业应建立健全的安全生产管理体系,严格遵守国家相关的安全生产法律法规和标准,确保生产过程安全稳定无事故。
二硫化钼润滑油脂成分
二硫化钼润滑油脂是一种常用的固体润滑剂,其成分主要包括以下几个方面:1. 二硫化钼(MoS2):二硫化钼是二维结构的固体物质,具有良好的润滑性能。
它由钼和硫元素组成,化学式为MoS2。
二硫化钼的微小片层在摩擦表面之间
形成润滑膜,减少摩擦和磨损。
2. 基础油:二硫化钼润滑油脂中的基础油通常是矿物油或合成油。
基础油的选
择取决于使用环境和要求,常见的基础油类型包括矿物油、合成酯、聚α烯烃等。
3. 添加剂:为了提高二硫化钼润滑油脂的性能,常会添加一些辅助剂。
例如,
抗氧化剂可以延长润滑油脂的使用寿命;抗腐蚀剂可以保护金属表面免受腐蚀;抗泡剂可以防止润滑油脂产生气泡等。
总之,二硫化钼润滑油脂的主要成分是二硫化钼和基础油,同时可能还包含一
些添加剂以提高润滑性能和保护机器设备。
(二)针入度针入度是说明二硫化钼润滑脂的稠度及流性的指标。
采用标准圆锥形针,使其尖端放在平的二硫化钼润滑脂的面上,然后在其本身重量影响下,刺入润滑脂中,在 5 秒内剌入润滑脂的深度 (计量单位为1/10毫米),称为该脂的针入度。
显然润滑脂愈软,针就刺入愈深,它的针入度也就愈大。
(三)胶体安定性润滑脂在贮存使用过程中,矿物油有可能从润滑脂中渗出来,结果使得润滑脂变质,不能继续使用。
胶体安定性是指阻止矿物油从润滑脂中析出来的能力,胶体安定性愈好,油就愈不能析出来。
(四)化学腐蚀作用二硫化钼润滑脂中的游离酸,游离碱的含量不能过大,否则会引起润滑脂对工件的腐蚀作用。
游离酸、游离碱的含量可以直接用化学方法进行测定。
此外二硫化钼润滑脂对金属有无腐蚀作用还可用下面方法来检查,把预先磨亮的金属片(钢片或铜片)放入润滑脂中,然后加热至100℃,3小时后,如金属片不出现绿色斑点或其它一些腐蚀的特征时,该脂就认为是合格的。
(五)含水量二硫化钼润滑脂中的水价对宅的使用性能也有影响,若含有过多量的水份则使润滑脂的质量显著变坏。
测定含水量时在烧瓶中放入经准确称量过的二硫化钼润滑脂试样,并倾入汽油作溶剂,将烧瓶加热,把润滑脂中的水份蒸出滴进水份管,水量可由刻度示出。
(六)在润滑脂中添加二硫化钼粉后不改变其化学,性质,但提高了它的抗压耐磨能力。
二、天津某化学厂生产的二硫化钼润滑脂规格 (注:各种脂的应用范围详见第二章第二节、五):(—)二硫化钼钙基脂本品是以钙基腊为载体,添加 3 'so二硫化钼粉剂混合而成。
其质量指标如下表:项目型号质量指标试验方法2 3 4滴点 (℃)> 80 85 90 GB270—64 针入度:25℃(1/10毫米)250-290 200-240 155-195 GB296—64腐蚀:100℃3小时黄铜片、钢片合格合格合格SYB2710-56 游离碱氢氧化钠% 0.2 0.2 0.2 SYB2707-62 游离酸无无无SYB2707-62 水份%< 2 2.5 3 GB512-64(二)二硫化钼复合钙基脂本品是以复合钙为载体,添加3%二硫化钼粉剂混合而成。
二硫化钼锂基脂国标二硫化钼锂基脂是一种特殊的润滑剂,具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将从其定义、特性、制备方法、应用以及国标等方面进行介绍。
一、定义二硫化钼锂基脂是指将二硫化钼作为主要添加剂,与锂基脂基础油混合而成的润滑剂。
其化学结构中含有大量的二硫化钼微粒,这些微粒在摩擦过程中能够形成一层均匀的润滑膜,从而降低摩擦系数和磨损,提高机械设备的使用寿命。
二、特性1. 高温抗氧化性能:二硫化钼锂基脂具有出色的高温抗氧化性能,可以在高温环境下保持稳定的润滑性能,延长润滑间隔周期。
2. 极压性能:二硫化钼锂基脂具有优异的极压性能,能够有效减少金属表面的磨损和蚀刻,提高机械设备的承载能力。
3. 良好的防锈性能:二硫化钼锂基脂可以形成一层保护膜,有效防止金属表面的腐蚀和锈蚀,延长设备的使用寿命。
4. 优秀的抗乳化性能:二硫化钼锂基脂在水分存在的情况下,能够保持较好的润滑性能,不易乳化,适用于湿润环境下的工作条件。
三、制备方法二硫化钼锂基脂的制备方法主要有两种:溶剂法和固体润滑法。
溶剂法是将锂基脂和二硫化钼通过溶剂混合,经过溶剂蒸发和干燥得到的润滑剂。
固体润滑法是将二硫化钼微粒与锂基脂基础油直接混合,通过机械剪切和高温处理使其均匀分散,得到二硫化钼锂基脂。
四、应用二硫化钼锂基脂广泛应用于工业领域的各个方面,主要包括以下几个方面:1. 汽车工业:用于汽车发动机、变速器、齿轮箱等部件的润滑。
2. 机械制造:用于机床、轴承、链条等机械设备的润滑。
3. 船舶工业:用于船舶主机、发电机组等设备的润滑。
4. 食品加工:用于食品加工设备的润滑,满足食品安全卫生要求。
5. 矿山装备:用于矿山设备的润滑,提高设备的使用寿命。
五、国标二硫化钼锂基脂的国标为GB/T 3141-2015《工业润滑脂》。
该标准规定了二硫化钼锂基脂的性能要求、试验方法和标志、包装、运输、贮存等要求,为生产和使用提供了指导。
二硫化钼锂基脂作为一种特殊的润滑剂,在工业领域具有广泛的应用前景。
润滑脂二硫化钼技术标准序言润滑脂是工业生产中常用的一种润滑材料,它在重载、高温、高压、高速等特殊条件下能够确保设备的正常运行。
润滑脂中添加了二硫化钼,可以大大提高其润滑性能,延长设备的使用寿命,降低设备的维护成本。
本技术标准将介绍润滑脂二硫化钼的技术要求、性能参数以及应用范围等内容,以便于相关行业的生产和使用人员参考。
一、润滑脂二硫化钼的定义润滑脂二硫化钼是在一种基本润滑脂中添加了二硫化钼材料,以提高其润滑性能、抗磨损性能和高温性能的一种特殊润滑脂。
二、润滑脂二硫化钼的技术要求1. 外观:润滑脂二硫化钼应无杂质、无机械污染,并且颜色均匀。
2. 锥入度:在25℃下,按GB/T269-1996标准进行测定,其锥入度应符合相关要求。
3. 滴点:按GB/T4929-2009标准进行测定,其滴点应符合相关要求。
4. 机械稳定性:润滑脂二硫化钼应具有优良的机械稳定性,避免在高速、高负荷运转下产生变形或流失现象。
5. 耐热性:在高温环境下,润滑脂二硫化钼应具有良好的耐高温性能,避免流失和变质现象。
6. 抗氧化性:在空气中或氧化环境下,润滑脂二硫化钼应具有良好的抗氧化性能,延长使用寿命。
7. 抗腐蚀性:润滑脂二硫化钼应具有一定的抗腐蚀性能,保护设备零部件表面不受腐蚀。
8. 抗磨损性:添加了二硫化钼后,润滑脂应具有较好的抗磨损性能,减少设备磨损。
三、润滑脂二硫化钼的性能参数1. 锥入度:根据使用要求,润滑脂二硫化钼的锥入度范围应在合适的范围内,一般为220~250mm。
2. 滴点:润滑脂二硫化钼的滴点应在200℃以上,确保在高温环境下不易流失和变质。
3. 抗压强度:润滑脂二硫化钼的抗压强度应大于4000N,以满足高负荷条件下的润滑要求。
4. 抗氧化性:经过24小时烘箱试验,润滑脂二硫化钼的差压值不应超过0.05Mpa,表明其良好的抗氧化性能。
5. 抗磨性:经过四球机械试验,润滑脂二硫化钼的磨痕直径不应超过0.5mm,表明其优良的抗磨损性能。
MoS2:性状:铅灰色有光泽粉末,人工合成的呈黑色。
450℃开始升华。
溶于王水和热浓硫酸,不溶于水和稀酸。
相对密度(d1515)5.06。
熔点2375℃。
有刺激性。
二硫化钼是重要的固体润滑剂,特别适用于高温高压下。
它还有抗磁性,可用作线性光电导体和显示P型或N型导电性能的半导体,具有整流和换能的作用。
二硫化钼还可用作复杂烃类脱氢的催化剂。
二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩,高温时增摩,烧失量小,在摩擦材料中易挥发。
减摩:由超音速气流粉碎加工而成的二硫化钼粒度达到325-2500目,微颗粒硬度1-1.5,摩擦系数0.05-0.1,所以它用于摩擦材料中可起到减摩作用;增摩:二硫化钼不导电,存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物。
当摩擦材料因摩擦而温度急剧升高时,共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀,起到了增摩作用;防氧化:二硫化钼是经过化学提纯综合反应而得,其PH值为7-8,略显碱性。
它覆盖在摩擦材料的表面,能保护其他材料,防止它们被氧化,尤其是使其他材料不易脱落,贴附力增强;二硫化钼的优缺点1、彻底地消灭了漏油,干净利索,大大的促进了文明生产。
2、能节省大量的润滑油脂。
3、改善运行技术状况,延长检修周期,减轻了维修工人的劳动强度,节约劳动力。
4、由于二硫化钼的摩擦系数低,摩擦设备间产生的摩擦阻力小,可以节约电力消耗,根据兄弟单位的测定可节约电力为12%5、能减小机械磨损,延长摩擦设备的使用寿命,减少设备零件的损耗,提高设备的出勤率。
6、应用二硫化钼润滑,可以解决技术关键,提高工作效率和工作精度。
7、二硫化钼具有填平补齐的作用,可以恢复某些零件的几何尺寸,延长使用寿命。
8、二硫化钼具有防潮、防水、防碱,防酸等特性。
9、应用二硫化钼的塑料或粉末来冶炼的成型零件,可以节约大量的有色金属。
10、某些设备采用二硫化钼润滑后,可以取消复杂的供油系统,大大简化了设备结构,相对提高了现在有效面积的利用率,同时,也将引起设备设计上的重大改革。
二硫化钼主要用于航天军工、高耐磨、高转速、高负荷、铁路、机械,二硫化钼耐腐蚀、不导电、塑料、橡胶耐磨添加剂。
也可用于尼龙1010、冶金机械、不锈钢等。
应用:1.广泛用于汽车工业和机械工业,可作为良好的固体润滑材料。
2.在高温、低温,高负荷高转速,有化学腐蚀以及现代超真空条件下,对设备有优异的润滑性3.添加在润滑油,润滑脂,聚四氟乙烯、尼龙、石蜡、硬脂酸中可起提高润滑和降低摩擦的功效4.延长润滑周期、降低费用、改善工作条件、还可以作为有色金属的脱模剂和锻模润滑剂5.改善磨合运转状态,防止表面损伤、防止冷焊。
6.在使用螺纹连接时,确保其最佳连接状态7.与某些挥发性溶剂和喷涂金属面或添加工程塑料做成润滑原件8.电子、喷涂、电镀、五金、螺丝等行业都可以直接用到此类产品产品综合性能:为黑灰色有光泽的粉末,溶于王水及浓硫酸,不溶于水及稀酸,可被用于处理和仓储备件的保养润滑可形成高效粘附干性润滑膜,是少减磨损和磨擦技术方面许多问题的专用材料,二硫化钼是最常见的钼的自然形态,从矿石中提取净化后直接用作润滑剂,由于二硫化钼为层状结构,因而是一种很有效的润滑剂,这些分层能够在彼此间相互滑动,允许在钢面和其它金属面上流动自如。
即使在重压下也是如此,如轴承表面。
因为二硫化钼是地热作用形成的,它具有承受热压的化学稳定性。
少量的硫与铁反应并形成一个硫化物层,该硫化物层与硫化钼是相容的,保持润滑膜。
二硫化钼对许多化学品具有惰性。
并在真空一会完成其润滑作用。
而石墨则不能,二硫化钼与其它固体润滑剂相比有许多独特的性能,包括1.二硫化钼不同于石墨,它的磨擦系数低(0.03-0.06),不是吸附膜或气体所致,润滑性是它本身所固有的2.与金属的亲和力强3.具有膜成型结构4.屈服强度高达3450MPa(500千磅/平方英寸)5.在大多数溶剂中具有稳定性6.在空气中,低温350℃下有极好的润滑性能(在1200℃惰性或真空条件下)。
高强度螺栓涂二硫化钼的依据
高强度螺栓涂二硫化钼的依据主要基于二硫化钼的特性。
二硫化钼是一种低摩擦系数的物质,可以在金属表面形成类似球墨铸铁的自润滑层,从而降低摩擦系数,减少零件的磨损和热量。
此外,二硫化钼还有很好的防锈蚀性能,能够延长零件使用寿命。
对于高强度螺栓而言,涂覆二硫化钼可以减少其与其它金属件的摩擦,提高连接的稳定性和可靠性,降低磨损和腐蚀的风险,从而延长螺栓的使用寿命。
同时,涂覆二硫化钼可以增强螺栓的防滑性能,提高安全性。
在实际应用中,需要根据高强度螺栓的具体使用环境和工况条件来决定是否需要涂覆二硫化钼。
如果螺栓需要长时间承受高负荷或需要在腐蚀性环境中工作,涂覆二硫化钼可以提高其性能和耐久性。
二硫化钼的润滑机理 一种固体润滑材料若愈能成为优良的润滑剂。起码应具备两种特性: 1.该材料晶体内剪切强度低,有许多良好的天然滑移面。2.该材料应能牢固附着于底材金属表面上。 只有当该材料与金属底材面间的附着力大于晶体内剪切强度时,滑动才会发生在该材料的晶体内部,而不发生在底材金属与底材金属之间,或底材金属和润滑剂之间。附着力与剪切强度相差得愈大,该材料的润滑性能愈好,其摩擦系数(μ)与磨损(√)也愈小。 下面从这几方面来研究探讨二硫化钼的润滑机理: 1.二硫化钼的晶体结构 MoS2中含钼%,硫%。自然界天然产出的晶体MoS2呗称作“辉钼矿”。其组成部分与上述理论值相近。偶有钨、铼、锇或硒、碲作为类质同象元素取代钼或硫,进入晶格,而成为辉钼矿中的微量元素。 2.二硫化钼的晶体结构图 二硫化钼的晶体结构是六方晶体系结构,在两层位置相同的硫原子密堆积层中,形成许多三方棱柱体孔隙。钼原子就处在由六个硫原子形成的三方棱柱配位体的个数恰为钼原子个数的两倍。 二硫化钼的多型与润滑 当二硫化钼层片之间平行相叠加构成了二硫化钼晶体,其叠加方式不同,形成多种同质异构体。矿物学里称它为“辉钼矿”。 近年来有人依据对称原理和紧密堆积原理,在七层范围内重叠时,用 电子计算机推导出了112种类型。但迄今,自然界里已确定的辉钼矿的类型有两种: 2H(六方晶型)辉钼矿石1923年由Dickinson与Pauling所确定。它系二硫化钼层片接两层相重复的形式叠加。 3R(三方晶型)辉钼矿是1957年由Bell与Herfert发现,它系二硫化钼层片按三层相重叠的形式叠加。 2H与3R型辉钼矿的形成规律与其生成温度有关。二硫化钼晶型与生成温度的关系: 型态 胶体 胶体 晶态3R 晶态2H MoS3 MoS2 MoS2 MoS2 生成温度 ℃ 20~300 200~300 350~900 600~1300 自然界分出的钼矿物质中98%为辉钼矿,而辉钼矿的80%为2H型,仅3%为3R型。其余17%为2H与3R混合型,它们可以通过Xˉ射线衍射图来区别。 3R系亚稳定态,当温度上升到600~1300℃后,它会转化为2H行辉钼矿。 对不同二硫化钼而言,合成多面因声场温度较低,通常为3R型;而天然工艺多面因保持着自然界辉钼矿原料面目,通常为2H型。在应用时,大多数人认为2H比3R型二硫化钼的润滑效果好。反之若无特别标明,所涉及二硫化钼均系2H(六方)晶型辉钼矿。 二硫化钼分子成键规律与滑移面 在一个MoS2分子中,每个Mo以d3p杂化规道,每个硫,有着六个So、六个P2规道,它们由原子内已成对的孤对电子所占据,为非键规道。它还有十二个由PX、PY电子经杂化而成的PO规道。这样,每个硫原子上都有由孤对电子构成的So与P2规道。当二硫化钼层片平衡叠加时,上一层下部硫面网上的硫原子的孤对电子,恰好伸进了由下一层上部硫面网上三个硫原子孤对电子组成的负电空穴区。由于电子间静电斥力,使其间结合不牢。 以EHMO分子轨道的计算也不难发现结合力的差距:石墨层内两相邻碳原子间重叠据数Nrs=;而层间两相邻碳原子间重叠集居数Nrs=;两者相差数千倍!所以,层内碳原子间易键合,键合力很强;层间碳原子间难键合,键合力很弱。 对于二硫化钼进行计算,其层间硫原子间重叠集居数Nrs=,比石墨还低很多。所以,层间硫原子更难键合,键合力更弱,更易滑动。实际应用时,真空里的二硫化钼比石墨润滑效果好得多,这就很容易解释了。 而六方氮化硼层间的硼原子与氮原子间的重叠集居数Nrs=,比石墨和二硫化钼的高,因而,它润滑作用也自然比不上石墨和二硫化钼。 二硫化钼力学各向异性与滑移面 二硫化钼在外力作用下粉碎将分出七种不同的破裂面:[001] [100] [101] [103] [104] [105] [112]。 [001]破裂面垂直于晶系C轴,它是两层MoS2之间相邻两个分子间断裂、形成与层片方向平行的解理面。该面上裸露出平整的、同一面 网硫原子。它属非报性表面,Hoover将它称作“表面”或简称作“面”。 [100]及其他五种破裂面均为与二硫化钼层片按不同角度香蕉的解理面,它由层内Mo-S离子键,Mo-Mo金属键、S-S共价键断裂形成。六种断裂面间差异可以反映在面上裸露钼原子与硫原子数比值上。它们为极性面,Hoover将它们统称作“棱面”或简称作“棱”。非极性“面”与极性“棱”间表现出明显的力学各向异性和润滑效果的不同。见表一 表一 “面”与“棱”的力学性质对比 表面能j/M2 显微硬度MPa 摩擦系数 “面”[001] ×10-2 ×102 “棱”[100] ×10-3 ×103 二硫化钼显着的力学各向异性与“面”上报弱的分子特征,它在外力下报易沿[001]面滑动。Clauss将它形象地比喻为一叠抹了黄油的“面”,每层二硫化钼好比中间面包片,就好像黄油层。平行叠加时,黄油面与黄油面间相接处,其结合力很弱。稍受外界切向推理作用,就会华黄油发生滑动。 这种极易滑动的“三明治”仅为单分子层,因而,在1μm厚二硫化钼晶体中就存在有1660个这钟报好的滑移面。 气体滑动与滑移面滑动 二硫化钼实际润滑时,滑动是发生在二硫化钼晶内这些“滑移面”上,或二硫化钼晶粒与晶粒之间,这当是个争议了很久的问题。 有人依据石墨润滑机理,认为二硫化钼的滑动也发生在颗粒之间的气 体吸附层里,是气体吸附层阻止了二硫化钼粉末间的接触,起到润滑层的作用,称其为“蒸汽润滑”。 Deacon和Goodman以石墨为例,退出了相应模式,则在二硫化钼脱气之后,高能的棱吸附气体,呈强结合,不规则排列,低能面吸附气体呈弱结合规则排列。当它的再吸附了环境气体后,亦会转化为规则排列。此时,粉末横向构成结实膜,而容易滑动了。 但是,在没有环境气体的真空中,二硫化钼润滑更好。为此,Johnson和Vaughn提出“硫蒸汽”润滑:在摩擦时,因摩擦势头二硫化钼分解出较高硫蒸汽形成了“气体间滑层”。则用它圆满解释了停止时间与摩擦系数μ的变化关系。 摩擦起始,因尚无硫蒸汽,μ较高;摩擦连续,硫蒸汽量增加,μ下降直至平衡。摩擦停止一段时间后再启动,因硫蒸汽在停止时逸失,所以起始时μ仍较高,摩擦继续,硫蒸汽量增加,μ下降。停止时间越长,硫蒸汽剩余越少,μ上升愈多。 但是Haltner发现在饱和硫蒸汽或氮气氛下。按理,已消除了硫蒸汽量的变化,规律依然存在,头“硫蒸汽”说 ,不能自园其说。 在实际摩擦中,二硫化钼本来如何变化呢 津各裕子用电子显微镜观察到,摩擦中,二硫化钼本系发生了微细粉碎化。Sawage发现,石墨和二硫化钼在滑动中必然伴随晶体的破坏。 显然,在摩擦中,二硫化钼的滑动主要应发生在晶体内的“滑移面”上,当然,不能排除有粒间气体的“蒸汽润滑”的机能。 至于环境气氛对其润滑的影响还是存在的,Bayant在×10-7Pa超真空 中,测定了多种层状结晶的劈开强度。二硫化钼劈开性良好,劈开强度不太受周围气氛的影响、润滑性也不受周围气氛的影响。1=10m则发现二硫化钼在真空中劈开面平滑,而在大气中劈开面不平滑。松永正久发现二硫化钼对气体有良好的吸附性,少量吸附可头μ下降,大量的吸附头μ增大。 3.镶嵌或反应与牢固附着性 在润滑膜里,二硫化钼如何与金属底材附着,粘时强度怎样 镶嵌与物理成膜 对于二硫化钼润滑膜的形成原理有物理说、化学说与物理化学混合说三种。 Lancaster和Gansheimer认为,由于二硫化钼结晶构造的力学各向异性,其棱很硬,能够嵌入到底材金属中,作为凝聚核心而形成完整的润滑膜。 Johnson、Moore和Jamison等人认为,粗糙的底材面上,二硫化钼联结在其凹陷处作为凝聚核心,进而形成完整的润滑膜。显然,底材愈软,愈粗糙,二硫化钼的物理成膜应愈容易。 反应与化学成膜 化学说认为摩擦学促进了二硫化钼的硫原子与金属底材间的化学反应。新生表面化合物既牢固附着在底材金属上。又牢固古着在二硫化钼颗粒上。用化学说可很容易解释,用超声波也无法洗净金属面上二硫化钼润滑膜的事实。 考察二硫化钼在Cu、Fe、Ni不锈钢和Au等不同底材上转移动膜时发现:几种金属的表面显微硬度(测定值)和顺序为:不锈钢, 708kg/mm2>>Ni,160kg/mm2>Fe,125kg/mm2>Cu,110kg/mm2>Au,64kg/mm2。按物理说推理,二硫化钼在他们表面附着强度应与该硬度顺序相反:Au>Cu>Fe>Ni>>不锈钢。 扫描电镀(SEM)观测,铜表面的硫原子排列紧密,二硫化钼覆盖程度最高,铁次之,镍再次之;不锈钢上覆盖较差;金表面上硫原子少且不均匀,相比,二硫化钼覆盖得最差。 俄些歇能谱氩离子溅射后,铜表面的二硫化钼膜附着强度很高。铁次之,而金属表面的二硫化钼膜附着强度最低,极易被氩离子溅射除去。 这些不同底材上的二硫化钼转移磨损寿命相差很大,依然是铜的最长,金的最短。 综合以上检测结果,二硫化钼在不同底材上覆盖程度,附着强度与磨损寿命顺序一致,为:Cu>Fe>Ni>不锈钢>>Au。该测试结果与上述物理结论不一致。 若以有关金属与硫间的原子化能,Me-s间键能出发,就能容易地用化学反应来解释上述实际结果。 表二 有关金属硫化物原子化能与Me-s键能 化合物 Cu2S FeS NiS Cr2S3 Au2S3 原子化能(kJ/mol) 519 380 389 385 176
Me-s键 Cu-S Fe-S Au-s Cr-s Au-s 键能(kJ/mol) 285±15 399±20 360±20 399±20 419±25
由表二可见:从院子化能看,Cu2S最大,分子最稳定,而Au2S3最小,相比,分子稳定性最差,而从Me-s键能看,Cu-S最小,最易成键;而Au-s最大,相比下最难成键。这个顺序与实测下,二硫化钼在这