固體潤滑劑是指用以分隔摩擦副對偶表面的一層低剪切阻力的固體材料。對于這類材料，除了要求具有低剪切阻力外，與基底表面之間還應(yīng)具備較強(qiáng)的鍵聯(lián)力。這也就是說，載荷由基底承受，而相對運(yùn)動(dòng)發(fā)生在固體潤滑劑內(nèi)。

　　

　　TPM設(shè)備管理培訓(xùn)公司對于使用固體潤滑劑的優(yōu)點(diǎn)在于：潤滑油脂的使用溫度范圍一般為-60℃～+350℃,超過這一溫度范圍，潤滑油脂將無能為力，而固體潤滑劑卻能充分發(fā)揮其效能；潤滑油脂的承載能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如固體潤滑劑；在高真空、強(qiáng)輻射、活性或惰性氣體環(huán)境中以及在水或海水等流體中，潤滑油脂容易失效，也需借助于固體潤滑劑；固體潤滑劑在貯存，運(yùn)輸和使甩過程中，對環(huán)境和產(chǎn)品的污染也比潤滑油脂少得多；固體潤滑劑還特別適合于要求無毒、無臭、不影響制品色澤的食品和紡織等行業(yè)；固體潤滑劑的時(shí)效變化小，保管較為方便。然而，固體潤滑劑的缺點(diǎn)也很突出，例如潤滑膜一旦失效就難以再生；一般地說，其摩擦因數(shù)比潤滑油脂的大；摩擦界面上的熱量不易被帶走或逸散；容易產(chǎn)生碎屑、振動(dòng)和噪聲等。

　　

　　常用的固體潤滑劑有：層狀固體材料（如石墨、二硫化鉬、氮化硼等）、其它無機(jī)化合物（如氟化鋰、氟化鈣、氧化鉛、硫化鉛等）、軟金屬（如鉛、銦、錫、金、銀、鎘等）、高分子聚合物（如尼龍、聚四氟乙烯、聚酰亞胺等）和復(fù)合材料。

 

主要固體潤滑劑介紹

　　

　　一、層狀固體材料

　　

　　層狀固體具有層片狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，同一層內(nèi)的原子間結(jié)合力較強(qiáng)，而層與層之間原子間的結(jié)合力較弱。這種層片狀晶體的疊合，意味著垂直于層片方向可以承受很大的壓力，而沿層片方向只要有一個(gè)較小的切向力作用，就會很容易地使層片與層片相互錯(cuò)開，故能承受較大壓力而摩擦因數(shù)較小。這種承壓能力大而抗剪切力低的材料，為摩擦副提供了良好的潤滑。這一點(diǎn)與吸附膜相似。

　　

　　1、石墨

　　

　　石墨為層片狀碳，層與層之間的結(jié)合力較小。在切向力作用下，層與層之間容易滑動(dòng)。在大氣條件下，石墨對石墨或石墨對鋼的摩擦因數(shù)大約為0、1~0、15，具有明顯的減摩效果；而在真空中，石墨間的摩擦因數(shù)則上升為0、5～0、8。在摩擦過程中，經(jīng)過除氣處理的石墨一旦導(dǎo)入空氣、氧氣、水蒸氣或苯、乙醇、丙酮、庚烷蒸汽等，則摩擦因數(shù)將很快降低，而當(dāng)導(dǎo)入氮或二氧化碳等氣體，卻并先降低摩擦的效果。

　　

　　不論是天然石墨還是人造石墨，使用前均應(yīng)粉碎。作為潤滑劑，特別是粉劑，應(yīng)以天然石墨為主。使用時(shí)，可直接將石墨粉加在摩擦副對偶表面之間，也可以將石墨和其它材料制成復(fù)合材料使用；也有把碳一石墨粉壓制成塊，經(jīng)切削（或不經(jīng)切削）制成零件（已成功地應(yīng)用于壓縮機(jī)活塞環(huán)等零件上），這種材料具有很好的自潤滑效果。若把石墨粉加在油（或脂）中作為潤滑劑使用，則在重載作用下油膜破裂時(shí)，石墨仍能繼續(xù)起潤滑作用。將石墨粉加在水中，并添加合適的粘結(jié)劑制成的潤滑劑，已成功地應(yīng)用于熱軋等工藝中。

　　

　　石墨的化學(xué)穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)，無毒，價(jià)格低等，都是其優(yōu)點(diǎn)，但因石墨的熱穩(wěn)定性較差，所以限制了它以粉狀或塊狀固體膜的形式使用。石墨在325℃時(shí)與氧接觸會生成CO2，因而一般最高使用溫度不超過400℃。

　　

　　將石墨置于氟氣中，經(jīng)加熱可制備氟化石墨。氟化石墨呈白色（或接近白色），不像石墨的磨屑會污染摩擦副或產(chǎn)品。在27～345℃的溫度內(nèi)，氟化石墨的摩擦因數(shù)比石墨小，其壽命則比石墨長。它在真空和惰性氣體中也具有潤滑性，從而改善了石墨在無水蒸氣條件下的潤滑性。氟化石墨的缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。

　　

　　2、二硫化鉬

　　

　　二硫化鉬粉劑是由天然輝鉬精礦經(jīng)化學(xué)提純制成。其分散性高、純度高、吸附性強(qiáng)、色黑稍帶銀灰色、有金屬光澤、觸之有滑膩感、不溶于水。它也是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的材料。由于結(jié)合強(qiáng)度低，很容易沿解理平面滑移，所以剪切阻力小，摩擦因數(shù)小。在大氣中，MoS2解理面與鋼表面的摩擦因數(shù)只有0、1左右，即使在真空中也只有0、2。MoS2在干燥氮?dú)庵械臐櫥阅芎芎?，但在干燥氧氣和潮濕空氣中則潤滑性較差，這些潤滑特性均與石墨不同。MoS2在420～430℃內(nèi)就會快速氧化，當(dāng)溫度超過800℃時(shí)，MoS2 可能分解，而金屬鉬的摩擦因數(shù)相當(dāng)大，因此潤滑性能就大大下降。

　　

　　二硫化鉬的常見使用方法有下列幾種。

　　

　?。?）干膜  將MoS2置于摩擦副對偶表面間，靠摩擦副對偶表面間的機(jī)械作用而形成一層附結(jié)于摩擦表面的薄膜。制備干膜以前，應(yīng)先將摩擦表面凈化，擦除油污、銹斑并清除塵埃，只有這樣才能在摩擦表面上形成一層粘結(jié)強(qiáng)度高的MoS2 表面膜。對于不易導(dǎo)入MoS2粉劑的摩擦副，可將MoS2粉混入有揮發(fā)性的流體中，將其噴涂在摩擦表面上，待流體揮發(fā)后即形成表面膜。但這樣制備的表面膜，不僅粘結(jié)強(qiáng)度低，而且不像經(jīng)機(jī)械作用所形成的表面膜那樣按最優(yōu)取向排列。

　　

　?。?）涂敷膜  將MoS2 粉加入樹脂或其它粘合劑形成懸浮膠體，然后噴涂、侵入或簡單地刷涂到表面上。事先對表面進(jìn)行仔細(xì)清洗和預(yù)處理，這有利于耐磨壽命的增加。

　　

　　（3）復(fù)合材料  將MoS2粉加入金屬基或塑料基的復(fù)合材料中，可以直接用來制造零件，也可用來覆蓋在金屬表面上，其中所含的MoS2（或其它低剪切強(qiáng)度材料）組分起潤滑作用。

　　

　?。?）潤滑油或脂的添加劑  可將MoS2粉以較低的濃度（＜1％）作為齒輪油和發(fā)動(dòng)機(jī)油的添加劑，也可以較高的濃度作切削液的添加劑。但主要是以0、5％～18％的濃度用作潤滑脂的添加劑，最常用于鋰基脂。當(dāng)由于熱或機(jī)械作用而使油或脂的潤滑能力衰減時(shí)，MoS2就起著保護(hù)摩擦表面的作用。當(dāng)用于在接近潤滑脂滴點(diǎn)溫度下工作的滑動(dòng)軸承中時(shí)，MoS2的濃度以6％-8％為最佳。

　　

　　3、與二硫化鉬相類似的材料

　　

　　硫族元素，除硫外，尚有硒（Se）,碲（Te ）等。它們與難熔金屬如鎢（W）,釩（V）,鉭（Ta ）和鈮（Nb）等形成二硫族化合物，如WS2, WSe2, NbSe2, TaS2等，其結(jié)構(gòu)均為六方晶體。在真空、輻射以及高溫下，這些化合物的性能均優(yōu)于石墨、MoS2。這一特點(diǎn)可能因鈮、鉭、鎢的原子直徑大于鉬原子，削弱了解理面間的范德華力，因而使這些化合物的剪切阻力降低。

　　

　　4、氮化硼

　　

　　氮化硼（BN）也是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的材料，它與傳統(tǒng)的固體潤滑劑相比，石墨的解理面上全是碳原子，MoS2的解理面上全是硫原子，而氮化硼的解理面上既有氮原子又有硼原子。當(dāng)它在大氣中常溫條件下與金屬表面接觸而相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦因數(shù)約為0、2～0、4，比石墨大，但隨著溫度的升高而減小。BN的摩擦性能不受水蒸氣影響，但在有氣體（如庚烷）中，摩擦因數(shù)小于0、2。在大氣條件下，BN在溫度高達(dá)900℃時(shí)仍有較小的摩擦因數(shù)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。將BN加入潤滑油中，可以作為高溫潤滑劑使用。

　　

　　二、氧化物、鹵化物及其它化合物

　　

　　1、氧化物

　　

　　眾所周知，鋼鐵表面的氧化膜具有保護(hù)表面的作用。當(dāng)金屬表面直接接觸并發(fā)生粘著時(shí)，摩擦磨損就增加，一旦表面存在．氧化物則摩擦磨損就可減小。氧化鉻（Cr2O3 ）,氧化鈦（TiO2 ）、氧化鋯（ZrO2）的熔點(diǎn)約在1600～3000℃之間，均有可用作高溫工況下的表面保護(hù)膜。氧化硼（B2O3  ）在400℃以下的摩擦因數(shù)并不小，但當(dāng)溫度接近熔點(diǎn)時(shí)下降到0、1左右。氧化鉛（PbO）在常溫下的摩擦因數(shù)不小（約為0、3~0、4），但在200～650℃溫度范圍內(nèi)只有0、1~0、15，確實(shí)也是一種很好的高溫潤滑材料。

　　

　　2、鹵化物

　　

　　氟化物的質(zhì)地較軟，抗剪強(qiáng)度較低，并且有化學(xué)惰性，可覆蓋在金屬表面上起潤滑作用，是良好的高溫固體潤滑劑。氟化鈣（B2O3  ）和氟化鋇（BaF2 ）應(yīng)用溫度范圍比PbO更寬，在空氣或氫氣中，CaF2-Li