二硫化鉬固體潤滑材料(一)
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- 分類：钼的知識
- 發佈於：07 一月 2013
- 作者 jinfeng
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固體潤滑二硫化鉬是用固體微粉、薄膜或複合材料代替潤滑二硫化鉬油脂，隔離相對運動的摩擦面以達到減摩和耐磨的目的。隨著現代科學技術的進步，為解 決高負荷、高真空、高低溫、強輻射和強腐蝕等特殊工況下機械的潤滑二硫化鉬問題，固體潤滑材料已從單一的微粉、粘結膜或單元的整體材料發展成為由多種成分 組成的複合材料。其作用機理和使用方法的研究也得到了迅速的發展，並出現了許多製備和應用這些材料的新工藝新技術。
固體潤滑二硫化 鉬現象是很複雜的，影響因素也很多。負荷、速度、溫度、環境介質氣氛、接觸形式和運動形式等都與潤滑二硫化鉬效果直接有關。稍許改變其中的某一因素，就可 能導致潤滑二硫化鉬效果的急劇改變。這就是說，固體潤滑材料的潤滑二硫化鉬特性是工況條件與材料的機械、物理和化學性能綜合反映的結果。因此，只有運用物 理、化學、機械和材料科學等多學科的綜合知識來探索研究，才能掌握其相應的規律。
第一節固體潤滑材料的組成
固體潤滑材料應該具有：較小的摩擦係數和較好的耐磨性能；與負荷相適應的承載能力；高溫下的抗氧化穩定性；相當高的導熱性和最佳的熱膨脹係數；在真空和各種特殊環境氣氛中工作的適應能力，特別是抗咬合能力和抗疲勞破壞的能力等。
一、組成
固體潤滑材料向基材組元、潤滑二硫化鉬組無以及起各種輔助作用的其他組無按照一定的組成原則和配比，經過相梭的製備工藝而製成的。本書所指的固體潤滑材料均為複合材料。一般來說，它們在力學、化學和摩擦學等方面具有較為理想的綜合性能。
1. 基材組元：基材組元是固體潤滑材料的基體材料。固體潤滑材料的物理、機械和化學等性能主要由基材來體現。按照材料摩擦學性能的要求，基材主要起承受負荷的 作用。同時，基材應當具有與潤滑二硫化鉬組元等的良好浸潤性。基材所反映的物理機械性能有密度、抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度和衝擊韌性等。基材的化學性 能主要指它對其他物質(包括其他組無及對偶材料等）的親和性和腐蝕性，以及它對環境介質的適應性(如抗氧化性和抗腐蝕性等)。從製備工藝來要求，基材應該 具有可加工性、如可塑性、可焊性和可粘合性等。
根據團體潤滑材料的分類，金屬基潤滑材料的基材通常是金屬，非金屬基潤滑材料的基材通常是高分子聚合物，陶瓷潤滑材料的基材通常是陶瓷或金屬和陶瓷。而鍍(塗)覆型潤滑材料和粘結型潤滑材料的基材可以是金屬或非金屬材料。背襯型潤滑材料的基材一般是鋼質或有機編織材料。
2.潤滑二硫化鉬組元:充當潤滑二硫化鉬組元的通常都屬於固體潤滑二硫化鉬劑。固體潤滑二硫化鉬劑的種類較多，潤滑二硫化鉬機理也較複雜。從大類上分，可以分為軟金屬類、金屬化合物類、無機物類和有機物類等。
軟 金屬類許多軟金屬，如Pb、Sn、In、Zn、Ba、Ag、Au等，在壓力加工、輻照、真空和高溫等條件下，具有良好的潤滑二硫化鉬效果。金屬化合物類可 以作固體潤滑二硫化鉬劑的金屬化合物較多，如金屬的氧化物、鹵化物、硒化物、硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽和有機酸鹽等。金屬氧化物如PbO、Pb3O4、 Fe3O4等，金屬鹵化物如CaF2、BaF2、CdCl2、CoCl2、CrCl2、NiCl2、CuBr2、CaI2等，金屬硒化物如WSe2、 MoSe2、NbSe2等，金屬硫化物如MoS2等，金屬磷酸鹽如2n3(PO4)2等，金屬硫酸鹽如Ag2SO4、Li2SO4等，有機酸鹽如各種屬的 脂肪酸皂等。
無機物類:如石墨、氟化石墨、玻璃等。而像滑石和雲母等雖然潤滑二硫化鉬性能差，但電絕緣性能好、在許多特殊工況條件下可作潤滑二硫化鉬劑使用又如BN等也是性能優良的固體潤滑二硫化鉬劑。
有 機物類:如蠟、固體脂肪酸和醇、聯苯、顏料和塗料(如陰丹士林、酞青等)、塑膠和樹脂[如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯胺(尼龍)、聚醯胺、聚甲醛、超高 分子量聚乙烯、聚苯、酚醛等]都可作固體潤滑二硫化鉬劑。一些固體潤滑二硫化鉬劑在高溫下具有良好的潤滑二硫化鉬性能。它們具有熔點和沸點高、抗氧化性能 好、無吸濕性等特點，而且是具有明顯的滑移面的晶體，因而在大氣中能耐650℃以上的高溫井有良好的潤滑二硫化鉬效果。如PbO在比較寬的溫度範圍內具有 良好的潤滑二硫化鉬性能。CaF2在約500℃時經歷由脆性到塑性的轉變，使其從500—1000℃都能起固體潤滑二硫化鉬的作用。在從室溫到1000℃ 的溫度範圍內，稀土金屬氟化物如LaF3、CeF3、NdF3(750℃)的摩擦係數都在0.2—0.5之間。
3.其他組元:為了適應各 種工況和環境氣氛條件下的工作特性，固體潤滑材料中還需添加其他組元，以彌補基材和潤滑二硫化鉬組元的不足。例如，為了提高材料的強度、硬度和耐磨性，可 以加入硬質相。只要控制硬質相的含量，就可以不影響材料的摩擦係數。幾種硬質相塗層材料的物性資料見表1-1。這些硬質相可以單顆粒微粉的形式加入，也可 以在加入後與基體形成固熔體，或組成網狀結構。同時，也可以纖維的形式加入。而纖維在材料中的組合方式和方向性對材料的機械性能和摩擦學特性都有較大的影 響。
幾種硬質塗層材料的物性資料:為了增強固體潤滑二硫化鉬薄膜與基材的結合強度，必需加入粘結劑。而複合鍍層中的基架金屬則起到粘結潤滑 二硫化鉬組元的作用。某些固體潤滑材料要求製成含油材料，其中有孔隙度要求。這時需要根據不同的基材和不同的製備工藝加入不同的造孔劑。為了增強某潤滑材 料的塑性、降低其脆性，需要加入相應的增塑劑。
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