二硫化钼固体润滑材料(一)
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- 分类：钼的知识
- 发布于 2013年1月07日
- 作者：jinfeng
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固体润滑二硫化钼是用固体微粉、薄膜或复合材料代替润滑二硫化钼油脂，隔离相对运动的摩擦面以达到减摩和耐磨的目的。随着现代科学技术的进步，为解决高负荷、高真空、高低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下机械的润滑二硫化钼问题，固体润滑材料已从单一的微粉、粘结膜或单元的整体材料发展成为由多种成分组成的复合材料。其作用机理和使用方法的研究也得到了迅速的发展，并出现了许多制备和应用这些材料的新工艺新技术。
固体润滑二硫化钼现象是很复杂的，影响因素也很多。负荷、速度、温度、环境介质气氛、接触形式和运动形式等都与润滑二硫化钼效果直接有关。稍许改变其中的某一因素，就可能导致润滑二硫化钼效果的急剧改变。这就是说，固体润滑材料的润滑二硫化钼特性是工况条件与材料的机械、物理和化学性能综合反映的结果。因此，只有运用物理、化学、机械和材料科学等多学科的综合知识来探索研究，才能掌握其相应的规律。
第一节固体润滑材料的组成
固体润滑材料应该具有：较小的摩擦系数和较好的耐磨性能；与负荷相适应的承载能力；高温下的抗氧化稳定性；相当高的导热性和最佳的热膨胀系数；在真空和各种特殊环境气氛中工作的适应能力，特别是抗咬合能力和抗疲劳破坏的能力等。
一、组成
固体润滑材料向基材组元、润滑二硫化钼组无以及起各种辅助作用的其他组无按照一定的组成原则和配比，经过相梭的制备工艺而制成的。本书所指的固体润滑材料均为复合材料。一般来说，它们在力学、化学和摩擦学等方面具有较为理想的综合性能。
1.基材组元：基材组元是固体润滑材料的基体材料。固体润滑材料的物理、机械和化学等性能主要由基材来体现。按照材料摩擦学性能的要求，基材主要起承受负荷的作用。同时，基材应当具有与润滑二硫化钼组元等的良好浸润性。基材所反映的物理机械性能有密度、抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和冲击韧性等。基材的化学性能主要指它对其他物质(包括其他组无及对偶材料等）的亲和性和腐蚀性，以及它对环境介质的适应性(如抗氧化性和抗腐蚀性等)。从制备工艺来要求，基材应该具有可加工性、如可塑性、可焊性和可粘合性等。
根据团体润滑材料的分类，金属基润滑材料的基材通常是金属，非金属基润滑材料的基材通常是高分子聚合物，陶瓷润滑材料的基材通常是陶瓷或金属和陶瓷。而镀(涂)覆型润滑材料和粘结型润滑材料的基材可以是金属或非金属材料。背衬型润滑材料的基材一般是钢质或有机编织材料。
2.润滑二硫化钼组元:充当润滑二硫化钼组元的通常都属于固体润滑二硫化钼剂。固体润滑二硫化钼剂的种类较多，润滑二硫化钼机理也较复杂。从大类上分，可以分为软金属类、金属化合物类、无机物类和有机物类等。
软金属类许多软金属，如Pb、Sn、In、Zn、Ba、Ag、Au等，在压力加工、辐照、真空和高温等条件下，具有良好的润滑二硫化钼效果。金属化合物类可以作固体润滑二硫化钼剂的金属化合物较多，如金属的氧化物、卤化物、硒化物、硫化物、磷酸盐、硫酸盐和有机酸盐等。金属氧化物如PbO、Pb3O4、Fe3O4等，金属卤化物如CaF2、BaF2、CdCl2、CoCl2、CrCl2、NiCl2、CuBr2、CaI2等，金属硒化物如WSe2、MoSe2、NbSe2等，金属硫化物如MoS2等，金属磷酸盐如2n3(PO4)2等，金属硫酸盐如Ag2SO4、Li2SO4等，有机酸盐如各种属的脂肪酸皂等。
无机物类:如石墨、氟化石墨、玻璃等。而像滑石和云母等虽然润滑二硫化钼性能差，但电绝缘性能好、在许多特殊工况条件下可作润滑二硫化钼剂使用又如BN等也是性能优良的固体润滑二硫化钼剂。
有机物类:如蜡、固体脂肪酸和醇、联苯、颜料和涂料(如阴丹士林、酞青等)、塑料和树脂[如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(尼龙)、聚酰胺、聚甲醛、超高分子量聚乙烯、聚苯、酚醛等]都可作固体润滑二硫化钼剂。一些固体润滑二硫化钼剂在高温下具有良好的润滑二硫化钼性能。它们具有熔点和沸点高、抗氧化性能好、无吸湿性等特点，而且是具有明显的滑移面的晶体，因而在大气中能耐650℃以上的高温井有良好的润滑二硫化钼效果。如PbO在比较宽的温度范围内具有良好的润滑二硫化钼性能。CaF2在约500℃时经历由脆性到塑性的转变，使其从500—1000℃都能起固体润滑二硫化钼的作用。在从室温到1000℃的温度范围内，稀土金属氟化物如LaF3、CeF3、NdF3(750℃)的摩擦系数都在0.2—0.5之间。
3.其他组元:为了适应各种工况和环境气氛条件下的工作特性，固体润滑材料中还需添加其他组元，以弥补基材和润滑二硫化钼组元的不足。例如，为了提高材料的强度、硬度和耐磨性，可以加入硬质相。只要控制硬质相的含量，就可以不影响材料的摩擦系数。几种硬质相涂层材料的物性数据见表1-1。这些硬质相可以单颗粒微粉的形式加入，也可以在加入后与基体形成固熔体，或组成网状结构。同时，也可以纤维的形式加入。而纤维在材料中的组合方式和方向性对材料的机械性能和摩擦学特性都有较大的影响。
几种硬质涂层材料的物性数据:为了增强固体润滑二硫化钼薄膜与基材的结合强度，必需加入粘结剂。而复合镀层中的基架金属则起到粘结润滑二硫化钼组元的作用。某些固体润滑材料要求制成含油材料，其中有孔隙度要求。这时需要根据不同的基材和不同的制备工艺加入不同的造孔剂。为了增强某润滑材料的塑性、降低其脆性，需要加入相应的增塑剂。
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