WS2二硫化钨固体润滑涂层的实际应用及技术说明

WS2技术的起源和发展水手号太空船的副产品，一个技术转化的典范——由探索太空所衍生出的干膜润滑技术被转化到一般工业生产和制造技术中（本文由美国国家航空暨太空总署（NASA）提供.在美国早期的太空研究中，水手号太空船是NASA所有项目中最为成功的项母质一。

水手号太空船系列是为探索金星和火星所研制的，共有九只。

在那个时代赢得了惊人的成功。

水手号系列太空船的研制处于科学技术飞速发展的时候，因此每一个新的型号都包含了一些超越旧型号的技术改善。

最后四个型号水手六号至水手九号，代表了这个系列的第二代产品，其体积更大，重量更重，并且比早期的水手号复杂得多。

后期的水手号太空船具有许多尖端技术:包括动力系统、科学仪器、通讯手段和图像/数据传输系统。

在所有这些改善中有一项鲜为人知的尖端技术：为水手号太空船航天使命特殊需要而开发的一种干膜润滑剂。

美国Stanford.University（史坦佛大学）的Robert.D.Nelson博士开发的这种产品在严酷的星际环境中（温度极低的温度到500o F），它均能提供优异的润滑效果，以减少运动部件的磨擦和延长使用寿命。

后来，美国伊利诺州的Micro.Surface.Corporation（MSC）公司获得并且发展和完善了此项技术。

MSC将此种润滑剂命名为WS2并推向市场。

该润滑剂能与任何金属或树脂立即牢固结合，膜厚仅0.5微米。

水手号任务完成后，WS2开始在工业领域中得到应用，但仅限于航天航空工业和国防工业。

1984年，MSC公司将WS2技术引入到一般工业领域中。

从那以后，WS2以其优异的特性迅速不断地推广开。

汽车工业、医疗设备、塑料工业、工具和冲模以及机器人工业都已经使用了WS2技术。

例如用在机械工具、工业齿轮和轴承、电动马达、压缩机、低温泵及小火枪上。

在塑料工业中，WS2镀膜可以用于各种注塑成型模具、吹塑成型模具和挤压成形模具中，其效益是减少了在工具钢与树脂之间的拖曳现象，降低了磨擦阻力，增加了产量。

在汽车工业中，美国福特公司、通用汽车公司、Chrysler汽车公司均采用WS2镀膜处理汽车轴承、传动装置和发动机内部部件以减少磨擦、降低磨损。

WS2还可以用于一些特殊的场合，比如用在Indy、NASCAR和Winston赛车比赛中许多类型的赛车上。

除了减少磨擦和降低磨损以外，WS2还具有许多其他的优点,这要取决于所应用的场所.一般地说，它可以改善产品的质量，延长设备的使用寿命，消除或减少昂贵的维护和维修问题。

WS2技术被越来越多的客户所接受，MSC在美国工业中的客户名单也越来越长。

除以上提及的美国汽车工业三巨头外，MSC的客户还有例如：American .Can .Corporation, Continental Can Corporation, Kimberly Clark Company, Dow Corning Corporation, Ethyl Corporation, 通用电器公司，Phillips Petroleum, Whirlpool Corporation . 当然，还有我们NASA（美国国家航空暨太空总署）。

上图中MSC公司总经理Ed.Fabiszak展示一种生产塑料产品时所用的工具，这个工具使用了WS2镀膜处理。

WS2这种最初用于太空探索的干膜润滑技术目前在普通工业中得到了广泛的应用。

比如在塑料工业中WS2用于处理注塑成型模具以减少粘接现象和提高产量；汽车工业中使用WS2来润滑不同的零件，如活塞，以减少摩擦和磨损；机器人工业中用WS2来处理轴承和套筒，以延长这些重复运动易磨损部件的使用寿命。

在重工业及机械工业中也用WS2来处理各式钻头、铣刀等工具。

WS2的应用领域（1）WS2已经在美国、日本、英国、德国、加拿大、意大利等国家广泛使用，成功地应用在以下工业领域中的工件及部件上，为使用企业带来显著的经济效益：●轴承线轴承——用于切割、制粉及定位装置中球轴承——激光、原子能、无尘宝及医疗设施记录器轴承——高速复制辊子轴承——高速运转的轴（锭子），肉类包装设备中的载运轮球螺杆——汤姆森轴及线性驱动定位仪汽车——发动机的主轴承、杆轴承、轮轴及连C.V.联接器●齿轮复印机,印刷机械,高温齿轮,汽车变速箱,自动传动,高负载设备,高速的电动马达及无尘室用的无油润滑齿轮等。

●轴: 马达传动装置、内轴、外部花键轴与螺纹顶点、牙医用马达、涡轮发动机等。

●楔: 塑料注塑模具、容器制造、冷加工处理、夹具、成型及传输系统等。

●链条链辊，组合连接、玻璃面板、纸浆厂、食品加工、无尘室、机器装配、轮齿与链条的结合、自动传输、自行车链条等。

●阀门伺服阀、螺线管、针阀、球阀、自动喷射系统中的阀门、柴油机液压阀及原子能系统等。

●连接及非连接件不锈钢组件，水压、气压、油压等压力装置中需抑制摩损的地方。

●切割机械在精磨、粗磨、钻床夹具、钻孔装置、攻丝等加工过程中及在切割高硬度的物体时使用。

●铸件加工几乎排除硅的使用，从而延长活动部件的使用寿命。

●注模成型注模成型生产中，与塑料接触的所有金属部件，如模具、销等，WS2能增加液体塑料的流速3~9%，平均提高生产率4~8%。

其成型物具有较高的光洁度。

●其它小火枪、磁头、低温泵、火车、军舰、坦克、装甲车、直升机、卫星、导弹装置中的易磨损部件；空气振动器、电子连接器、断路器和开关；车床夹具、垫块、压缩机、变阻器、滑块、定时器中的机械部件、导向阀、链条锯、橡胶衬垫、O型密封垫、高真空设备等。

WS2的应用领域（2）WS2特别适用于无油或少油润滑工况条件和较宽松的工作温度范围（—273℃—+650℃）内使用。

经过国外近20年的实际应用证明，WS2可应泛应用于航空，汽车，冶金，液压，水利，电力，轻机重机，农机，仪表，医疗器械等行业的机械设备中。

（1）WS2特别适用于以下各种不能加油的场合●150℃温度的油漆烘房的衬套.●—150℃以下的冷藏传动带，（衬套）●制氧蝶阀及球阀轴承（衬套），无油空压机的润滑衬套，连杆套。

●加油会污染产品的场合，如纺织机，印刷机，烟草机，医疗仪器等。

●水润滑衬套。

（2）WS2适用于不能形成油膜的场合●摇摆运动及微振运动下的轴承（衬套）。

●经常在压力启闭的场合。

●在冲击疲劳负载下的高中压齿轮油泵，叶片泵，液压马达等。

（3）WS2适用于要求特殊摩擦性能的场合●要求克服“粘——滑”现象，或称爬行的场合。

●为解决桥梁热胀冷缩问题而应用的活络支承结构中的高负荷低速轴承及滑块等。

●暴晒或高温下的滑块。

（4）具体应用场合●制氧机：切换蝶阀●液压机厂：齿轮油泵，叶片泵，柱塞泵，液压马达。

●印刷机械厂，输纸部套中的滚针轴承及铜套。

●机床：1.数控机床，镜面机床，压力机，折弯机，冲剪机等的机床导轨，必须达到在0.0025米 /分的进程精度下，不发生颤抖或爬行现象。

2.冷扎机主轴两端的婆司，轴瓦。

3.机床传动部位的衬套，压力机飞轮的滑动衬套。

4.卷板机主轴两端的滑动轴承衬套。

●汽车：汽车上的万向节，转向节，弹簧钢板衬套，前后制动凸轮衬套，都是加油困难的地方，可以使用WS2的技术。

●叉车：联轴器上使用WS2可以减少因缺油而咬轴的麻烦。

●起重机：大型龙门吊车，港口吊车中的顶杠及顶杠的润动衬套。

●水利电力设备：阀门支铰轴承，发电机组的滑动轴承。

水轮机叶轮处理，克服水中不能加油和磨粒磨损的困难。

WS2技术性能摩擦系数0.030（动态），0.070（静态）承载能力膜层与基材的承载能力相同，膜最高承载可达到100,000PSI（磅/平方英寸）润滑温度范围在正常大气压中，从-273℃到650℃在10-14Torr高真空中，从-188℃到1316℃化学稳定性惰性物质，无毒磁性无磁性硬度洛氏硬度约30RC膜厚0.5微米颜色兰灰色耐腐蚀性减缓腐蚀，但不能完全防止基体受腐蚀可镀基材铁、钢、铝、铜等各种金属，塑料及人造固体兼容性与大部分油漆兼容, 与溶剂、油、燃料兼容军用标准DOD-L-85645WS2 ——解决严重磨损问题的最佳WS2的应用实例WS2可以延长变速箱的寿命1.英国著名的摩托车赛手Stuart.Medd的赛车(125cc和750cc两种)也使用WS2技术。

他发现使用WS2以后变速箱运转更为平滑流畅。

2.美国军用直升机的变速箱中各齿轮均采用WS2技术处理。

3.WS2和变速箱(1)薄膜仅0.5微米，不会给零件带来任何外形上的变化。

(2)薄膜含极细微孔，与润滑油有亲和力，因此确保在齿轮表面上总是有一个润滑层（WS2和润滑油）。

(3)WS2可忍受650℃的高温。

(4)WS2呈化学惰性，并不与金属基材发生反应。

(5)WS2有非常低的摩擦系数，因此在变速箱中产生的热减少了许多。

(6)齿轮变换时所需要的力将减少，在操作时更加快速和平滑。

(7) WS2延缓了齿轮表面微坑现象的出现。

化油器针阀以三国为代表的日本厂商占领了国外（包括美国）通用汽油机化油器的高端市场，表面采用了固体润滑涂层处理。

固体润滑涂层处理针阀表面的目的：在摩托车化油器和通用机化油器中，针阀很轻，在往复运动中容易被吸粘、堵塞，导致故障。

经过固体润滑涂层处理后，针阀会自动回落，不会吸粘。

美国通用汽油机市场的针阀绝大部分是经过固体润滑涂层处理的。

因而经过WS2处理的针阀完全可以替代日本厂商的针阀产品。

WS2处理球形轴承一个著名的国际轴承公司在他们设计的非常大的自校准平面轴承系统中使用这些经过WS2处理过的球形轴承，有效地延长了该系统的寿命，使该公司的产品质量一直处在国际领先水平。

WS2延长轴承寿命微型单座赛车所使用的100cc发动机，是一种转速极高（20,000转/分钟）的特种发动机，因此经常造成大末端轴承（Big.End.Bearings）的损坏。

自从该种发动机使用WS2处理大末端轴承后，这种损坏显著减少了。

WS2在高真空设备中是一种优秀的润滑剂美国格林公司专业为高真空方面的研究机构提供特种抽真空机和压缩机。

原先他们使用常规的方法来润滑这些设备中的轴承，既费时又昂贵。

目前他们改换用WS2来处理这些轴承，效果明显改善，既省了时间又节约了资金。

WS2在汽车工业中的应用及效益发动机中可用WS2处理的零部件:活塞：在发动机运转过程中，活塞工作时温度很高，顶部达600-700K，在气缸内以很高的速度（8~12m/s）住复运动，活塞在这种恶劣的条件下工作，会加速磨损，一般使用高强度铝合金，如镀上一层WS2膜，则可降低磨损，延长寿命。

WS2本身可在高温下保持润滑功能。

活塞环：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其是第一道环的工作条件最为恶劣。

因此，活塞环一直是发动机上使用寿命最短的零件。

活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作用，温度很高（第一道环温度高达600K），同时在气缸内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油容易变质，使活塞环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。