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。

⑶.良好的热安定性。

大气中，MoS2在399℃下可短期使用，在349℃下可长期使用。一般地说MoS2在空气中于－184～＋400℃下都具有低摩擦的润滑特性。但是，在与空气充分接触条件下，当温度超达450℃后，二硫化钼会发生明显氧化。尤其在温度超达538℃时氧化作用将急剧进行。

真空条件下温度达840～1000℃时二硫化钼开始分解，在氮气卢需达1350～1550℃才分解，分解产物是三氧化钼和氧化钼等。高温下二硫化钼在金属表面的附着能力低於常温，而其在低温下的使用性能却十分突出。

⑷. 强的化学安定性。

抗酸腐蚀性很强。对碱性水溶液要在PH值大于10时才发生缓慢氧化。但对各种强氧化剂不安定，将被氧化为钼酸。对油、脂、醇的化学安定性却很高。

⑸. 抗辐照性。若将二硫化钼制成抗辐照的固体润滑膜，则可在

－180～＋649℃范围内使用。这种抗辐照的固体润滑膜对于外层空间的应用而言具有重大意义。

⑹．耐高真空性。

二硫化钼是在超高真空和极低温度条件下仍有效的润滑材料，这对于尖端科学技术有着非常重要的作用。将二硫化钼和环氧树脂等材料所制成的轴承就常用于卫星上的仪表和控制系统。

三．二硫化钼的基本性状

外观

灰黑色、无光泽、有一定脂肪感

硬度莫氏1。0～1。5

密度/（g/cm3）4。7～4。8

熔点℃1800

相对分子质量160。08

摩擦系数

随条件而变化，一般使用条件下为0。04～0。1左右

负荷能力/MPa 超过2745

可溶性

不溶於水、石油产品、合成润滑剂

磁性无（抗磁性）

固体润滑剂(优质参考)

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

第四章固体润滑材料

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

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。

固体润滑剂的特性

固体润滑剂的特性文章来源：开拓者钼业 https://www.360docs.net/doc/6111263641.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℃

固体润滑剂二硫化钼

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。

固体润滑材料

固体润滑材料 The latest revision on November 22, 2020

钻井液用固体润滑剂

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

固体润滑材料

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。

固体润滑剂的选用原则

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

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。 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

固体润滑剂概述

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

固体润滑剂

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