固體潤(rùn)滑劑是指用以分隔摩擦副對(duì)偶表面的一層低剪切阻力的固體材料。對(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生在固體潤(rùn)滑劑內(nèi)。

　　

　　TPM設(shè)備管理培訓(xùn)公司對(duì)于使用固體潤(rùn)滑劑的優(yōu)點(diǎn)在于：潤(rùn)滑油脂的使用溫度范圍一般為-60℃～+350℃,超過這一溫度范圍，潤(rùn)滑油脂將無能為力，而固體潤(rùn)滑劑卻能充分發(fā)揮其效能；潤(rùn)滑油脂的承載能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如固體潤(rùn)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(rùn)滑油脂容易失效，也需借助于固體潤(rùn)滑劑；固體潤(rùn)滑劑在貯存，運(yùn)輸和使甩過程中，對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品的污染也比潤(rùn)滑油脂少得多；固體潤(rùn)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(rùn)滑劑的時(shí)效變化小，保管較為方便。然而，固體潤(rùn)滑劑的缺點(diǎn)也很突出，例如潤(rùn)滑膜一旦失效就難以再生；一般地說，其摩擦因數(shù)比潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(huì)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(rùn)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(duì)石墨或石墨對(duì)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(rùn)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(duì)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(rùn)滑效果。若把石墨粉加在油（或脂）中作為潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(huì)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(huì)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(zhǎng)。它在真空和惰性氣體中也具有潤(rùn)滑性，從而改善了石墨在無水蒸氣條件下的潤(rùn)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?rùn)滑性能很好，但在干燥氧氣和潮濕空氣中則潤(rùn)滑性較差，這些潤(rùn)滑特性均與石墨不同。MoS2在420～430℃內(nèi)就會(huì)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(rùn)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(duì)偶表面間，靠摩擦副對(duì)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(duì)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(jiǎn)單地刷涂到表面上。事先對(duì)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(rùn)滑作用。

　　

　　（4）潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(duì)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(rùn)滑油中，可以作為高溫潤(rùn)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?。s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(rùn)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(rùn)滑作用，是良好的高溫固體潤(rùn)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