层状固体润滑薄膜的研究进展
层状固体润滑薄膜的研究进展
康嘉杰1,2
,李国禄1
,王海斗2
,刘家浚3
,徐滨士2
,朱丽娜
1,2
(11河北工业大学材料科学与工程学院,天津 300130;21装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重
点实验室,北京 100072;31清华大学机械工程系,北京 100084)
摘要:层状物固体润滑薄膜是固体润滑薄膜中最常用的形式。本文针对4种有代表性的层状物固体润滑薄膜(硫化亚铁、二硫化钼、石墨及二硫化钨薄膜)的制备方法及摩擦学性能进行了详细论述,这些薄膜都具有优良的减摩、耐磨、抗擦伤性能,但不同的薄膜其摩擦学性能有差异,适用工况也不尽相同。关键词:固体润滑;层状物薄膜;摩擦学性能中图分类号:TG156.8 文献标识码:A 文章编号:025426051(2007)0420015204
D evelopm en t of Research on the Layered Soli d L ubr i ca ti on F il m s
K ANG J ia 2jie
1,2
,L I Guo 2lu 1,WANG Hai 2dou 2,L I U J ia 2jun 3,XU B in 2shi 2,ZHU L i 2na
1,2
(11College ofMaterials Science and Engineering,Hebei University of Technol ogy,Tianjin 300130,China;21Nati onal Key Lab f or Re manufacturing,Acade my of A r mored Forces Engineering,Beijing 100072,China;
31Depart m ent of Mechanical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China )Abstract:The layered s olid lubricati on fil m is the most popular f or m a mong s olid lubricati on fil m s .Preparati on methods and tribol ogical perfor mance of f our typ ical layered s olid lubricati on fil m s such as FeS fil m ,MoS 2fil m ,graphite fil m and W S 2fil m were discussed .The results show that all the fil m s possess good fricti on 2reducti on,wear 2resistance and anti 2scuffing p r operties .However,different fil m s have different tribol ogical perf or mance and app licati on working conditi ons .Key words:s olid lubricati on;layered fil m s;tribol ogical perf or mance
作者简介:康嘉杰(1984101—),男,河北张家口人,硕士生,主要从事固体润滑薄膜研究,已发表论文1篇。本文联系人:王海斗,联系电话:010********* E 2mail:wanghaidou@tsinghua .org .cn
基金项目:国家自然科学基金项目(50575225)收稿日期:2006211230
0 引言
固体润滑是指利用某些具有特殊晶体特性的固体材料来改善接触表面之间摩擦磨损程度的润滑方式,其突出的优点是能满足流体润滑无法满足的某些特殊工况对润滑的要求,如高温[1]
、高负荷
[2]
、超低温
[3]
、
超高真空、强氧化
[4]
、强辐射等。固体润滑材料可以
块状或粉末的形式使用,但更多的是以薄膜(涂层)的方式使用。固体润滑薄膜在摩擦时固体润滑剂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
[5]
。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。固体润滑材料类型可分为层状物、聚合物、软金属和无机化合物4类。层状物(硫化亚铁、二硫化钼、石墨、二硫化钨)固体润滑薄膜是常用的固体润滑材料,具有良好的摩擦学性能。在航空、航天、汽车工业等领域都有应用,但由于起主要作用的固体润滑相本身的差别,这4种固体润滑薄膜有着各自的最适合用途和使用条件要求
[6]
。
1 硫化亚铁固体润滑薄膜
FeS 具有密排六方结构,变形抗力小,易于沿密排
面滑动,塑性流变较强,涂层疏松且多孔,易于储存并保持润滑介质,因此具有良好的减摩性能[729]
,而且其
制备工艺简单,成本低,并可由多种方法制备[10211]
。最常用的方法是低温离子渗硫法,该方法制备的涂层已经开始工业应用,但深入研究发现,同是硫化亚铁涂层,由于不同的制备工艺,它们的结构和摩擦学性能有较大的不同。
王海斗等[12]
采用两步法即射频溅射Fe 膜与低温离子渗硫复合处理工艺,在非黑色金属表面得到了FeS 固体润滑薄膜,并利用DD92型摩擦磨损试验机评价了FeS 薄膜的摩擦磨损性能。图1为FeS 薄膜与45钢原始表面的摩擦磨损性能曲线。由图1可见,两步法制备的FeS 薄膜为金属Fe 与固体润滑剂FeS 共同组成的复合固体润滑薄膜,与基体结合紧密,具有适当的表面硬度;FeS 薄膜具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能,摩擦系数与磨损量明显比45钢原始表面的低,抗擦伤载荷明显提高。
庄大明等[13]
根据离子渗氮原理开发了一种离子渗硫技术,通过化学反应和原子扩散形成厚度在几个至几十个微米之间的FeS 薄膜层。并采用SRV 和MM2000磨损试验机,对在45钢和GCr15钢上FeS 薄膜层试样进行了摩擦学性能试验,结果表明FeS 薄
图1 FeS薄膜和45钢的摩擦磨损性能[12]
(a)摩擦系数与摩擦时间的关系 (b)磨痕宽度与载荷的关系
Fig.1 Tribol ogical p r operties of FeS fil m and45steel[12]
(a)fricti on coefficient vs ti m e (b)wear width vs l oad
膜层能明显的降低摩擦系数,增加材料的耐磨性。
2 二硫化钼固体润滑薄膜
MoS2薄膜用于固体润滑剂已经有很长的历史[14215]。MoS
2
晶体是六方层状晶体结构,这种结构允
许在低应力情况下晶格有少许的偏移。MoS
2
晶体的各个晶面之间存在较弱的范氏力,晶面之间易发生位
移。此外,MoS
2
膜多孔,储油能力强,可在摩擦表面形成连续而不易破坏的表面活化润滑油膜,有效阻碍金
属间的直接接触。研究表明[16]MoS
2
薄膜具有优良的
润滑性能。常见的MoS
2
薄膜的制备方法有等离子镀法[17]、有机粘结法[18]、溅射沉积法[19]等。但这些方法
都有一定的缺点。近年出现了一些新的MoS
2
薄膜的制备方法,弥补了传统方法的不足。
王海斗等[20]采用多弧离子镀及低温离子渗硫相
结合的复合镀渗工艺,成功实现了MoS
2
薄膜的原位合成,在45钢基体上制备了二硫化钼固体润滑薄膜。其工艺流程是首先在M I P262800型旋转式多弧离子镀膜
设备中沉积2h生成单质的MoS
2
膜层,然后在DW21型渗硫炉内进行低温离子渗硫,反应气体为固体硫蒸气,渗硫处理时间为2h,渗硫结束后在已镀了Mo层
的45钢试样表面生成复合镀渗MoS
2
薄膜。图2为复
合镀渗MoS
2
薄膜、直接离子渗硫FeS薄膜及45钢表
面的摩擦学性能曲线。由图2可见,复合镀渗MoS
2
薄膜具有优异的摩擦学性能。
魏杰等[21]采用电泳沉积法制得了MoS
2
固体润滑薄膜,其沉积过程主要包含水的电解、微粒的电泳、微粒的电沉积和水分的电渗4个反应。电泳沉积法的优点是设备及生产过程较简单,膜厚均匀,薄膜与基底的附着好,防腐性和耐潮湿性好等。魏杰还对制得的MoS2薄膜进行了摩擦性能评价试验,由图3所示的在不同环境条件下试样摩擦系数随时间变化的试验结果可知,该薄膜具有优良的润滑性能,极强的防锈和抗氧化能力
。
图2 经不同工艺处理后试样的摩擦学性能[21]
(a)摩擦系数与摩擦时间的关系 (b)磨痕宽度与时间的关系
Fig.2 Tribol ogical p r operties of the sa mp les
after different treat m ents
(a)fricti on coefficient vs ti m e (b)wear width vs ti m
e
图3 MoS
2
摩擦系数随时间变化的曲线[21]
Fig.3 The curves of MoS2fil m fricti on coefficient vs ti m e
3 石墨固体润滑薄膜
在固体润滑剂中,石墨以其来源广、价格低、固体润滑效果好等特点,大量应用于工业生产已有上百年的历史。其固体润滑机理及工业实用效能已得到大量的研究及验证[22]。从碳原子的结构分析,石墨材料本身就存在着润滑性,同一层面的碳原子间的距离很近,为01142n m,层面之间碳原子的距离为013345n m。根据石墨的晶体结构可知,同一平面网层每个碳原子和相邻的三个碳原子间的距离都相等,构成正六边形环。由于每个碳原子除与同一网层平面内的三个碳原子以强共价键结合外,还要与临近网层中的碳原子以较弱的次价键相结合,因此网层之间有较弱的力将其结合在一起。由于原子间的距离愈大,其结合力要比
同一层内碳原子间的结合力小100多倍,所以层与层之间的结合就比较松。因此石墨在受到外力作用时层面容易发生解理,出现解理面(基面),所以石墨具有
润滑的性质[23]
。
目前常用的石墨涂层制备方法是热喷涂法[24225]
。
王海斗等[26]
为了拓展固体润滑石墨涂层的制备方法,利用溶胶凝胶法在45钢基体上制备了4种不同质量分数的石墨涂层。石墨为粉状人造石墨,纯度为98wt%,平均粒径约5μm 。胶体溶液(溶剂)为Z M 21型无机硅水基涂料。添加材料(溶质)为石墨粉末和平均粒径5μm 的锌粉的混合物。一次配制溶胶时,取溶剂500mL 、溶质100g,均匀搅拌15m in 后形成溶胶。石墨用于发挥固体润滑作用,锌粉用于使石墨粉末在溶胶中均匀分散,并提供石墨附着体,同时增大石墨与基体的结合强度。室温常压条件下,在45钢基体表面均匀涂覆一层厚约015mm 的溶胶,在50℃下干燥2h 。为对比不同石墨添加量对涂层减摩耐磨性能的影响,分别制备了4种具有不同石墨(质量分数)的涂层,石墨含量分别20、25、30、35g (相应锌含量分别为80、75、70、65g ),分别称它们为20%、25%、30%和35%石墨涂层。图4为其利用溶胶凝胶法制得的石墨涂层的摩擦学性能曲线。结果表明:石墨涂层的减摩、耐磨、抗擦伤性能十分优异,其中30%石墨涂层摩擦学性能最好,涂层失效以剥落为主。
王黎钦等[27]
在45钢表面激光合金化Si 3N 4/
石墨
图4 石墨涂层的摩擦学性能
[34]
(a )摩擦因数随时间变化曲线 (b )抗擦伤载荷随速度变化曲线
Fig .4 Tribol ogical p r operties of graphite fil m s (a )fricti on fact or vs ti m e (b )anti 2scuffing l oad vs vel ocity
复合涂层,在工艺研究阶段,激光合金化的基底材料选
用45钢,其表面经磨削加工,清洗干净。涂层材料是由粒径介于1～2μm 的氮化硅、石墨、钴和氧化钇按一定比例均匀混合后的复合粉,预置涂层厚度介于013～014mm ,并在100℃左右烘干。合金化采用横流CO 2激光器,多模光束,最大输出功率为5k W ,工作台为SI E ME NS 数控机床。试验结果表明,激光合金化Si 3N 4/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层。并且在干摩擦条件下,减小了金属表面的摩擦系数,提高了耐磨性和抗粘着的能力,整个摩擦过程也很稳定。
4 二硫化钨固体润滑薄膜
W S 2具有与MoS 2相似的物理性质
[28]
,润滑机理与
石墨大体相似,W S 2为立方晶系,在该晶系中,W 和S 的原子以强化学键结合,而S 和S 之间以弱分子键结合,摩擦过程中S 和S 之间剪切强度低,很容易沿S 和S 面
滑动。故W S 2也是一种常见的固体润滑材料[29230]
。张远明等[31]
在磨削后的45钢表面上分别刷镀N i 2Fe 2W 2S 合金镀层和Cr 镀层。在磨削后的45钢(尺寸20mm ×10mm ×10mm )表面上刷镀N i 2Fe 2W 2S 合金镀层,其镀膜工艺条件为工作电压10～11V,电
流密度(50±5)A /dm 2
,相对运动速度(10±1)m /m in,镀覆温度为(20±2)℃。镀层平均厚度为01025～01040mm ,镀层成分(质量分数)为65%N i 、28%Fe 、6%W 、1%S 。图5为合金镀层与Cr 镀层分别在机油润滑和无润滑条件下的磨损率曲线。经试验分析
,
图5 N i 2Fe 2W 2S 合金镀层与Cr 镀层磨损率曲线
[31]
(a )油润滑 (b )无润滑
Fig .5 W ear rati o of N i 2Fe 2W 2S all oying p lating and Cr p lating
(a )with oil lubricati on (b )without lubricati on
N i2Fe2W2S合金镀层由于产生了FeS和W S2复合薄膜使得减摩性能优于Cr镀层。
5 结束语
硫化亚铁、二硫化钼、石墨基和二硫化钨固体润滑涂层的摩擦学性能不尽相同,其适用的工况也不同。硫化亚铁固体润滑涂层的摩擦学性能优良,可广泛应用于1000℃以下的各种摩擦副表面,缺点是涂层在保存过程中易受氧的影响。二硫化钼基固体润滑涂层具有高的承载能力,干摩擦条件下适用于低速、重载工况,在200℃以下的条件下,二硫化钼基固体润滑涂层的主要性能指标全面优于石墨基涂层,在300℃条件下可短期使用。而石墨基固体润滑涂层耐温性能优于二硫化钼基固体润滑涂层,可在300℃的条件下使用,石墨基涂层的缺点是对金属底材有电化学腐蚀。
本文介绍的4种涂层是目前运用比较广泛和比较有发展前途的固体润滑薄膜,它们都有各自的优缺点,所以如何能够制得可以相互弥补不足,具有更良好的减摩性能的复合涂层将是今后研究的重点。
参考文献:
[1] 薛茂权,熊党生,闫 杰.高温固体润滑材料的研究现状
[J].兵器材料科学与工程,2003,26(6):58262.
[2] Zhang N,Zhuang D M,L iu J J,et al.M icr ostructure of ir on
sulfide layer as s olid lubricati on coating p r oduced by l ow2
te mperature i on sulfurizati on[J].Surface and Coatings Tech2
nol ogy,2000,132(1):125.
[3] 古 乐,王黎钦,李秀娟,齐毓霖.超低温环境固体润滑研
究的发展现状[J].摩擦学学报,2002(4):3142320.
[4] Peters on M B,et al.Considerati on of lubricants f or tempera2
tures above1000F[J].AS ME Trans.,1959(2):2252234. [5] 严晓华,陈国需.固体润滑技术的研究现状及展望[J].能
源研究与信息,2005,21(2):69273.
[6] 郑友华,李冀生,王美玲.固体润滑涂层的评价和使用
[J].润滑与密封,2003(2):14217.
[7] 王超会,王典亮,王 铀.硫化物自润滑涂层的制作方法
及其前景展望[J].热加工工艺,2005(11):70272.
[8] Zhang N,Zhuang D M,W ang Y H,L iu J J,et al.Tribol ogical
behavi ours of an i on sul phurisati on layer on steels[J].Tri2
bol ogy I nternati onal,1999,32(1):5972603.
[9] 刘家浚.材料磨损原理及其耐磨性[M].北京:清华大学
出版社,1993(Ⅶ～Ⅹ):1442158.
[10] Zhuang D M,L iu T R,L iu J J,et al.M icr ostructure and tri2
bol ogical p r operties of sul phide coating p r oduced by i on sul2
phurati on[J].W ear,1999,2252229:7992805.
[11] Yang D H,et al.Characteristics of chem ical reacti on be2
t w een pure ir on i m p lanted with molybdenu m i on and S2con2
taining lubricating oil additive[J].W ear,1996,193(1):
66272.
[12] 王海斗,徐滨士,等.两步法制备固体润滑FeS薄膜的摩
擦磨损性能研究[J].摩擦学学报,2005,25(4):3042307. [13] 庄大明,刘有荣,林育扬,等.离子硫化层的微观组织及
其摩擦学性能[J].中国表面工程,1998,11(4):15220. [14] 张泽抚,刘维民,等.钼化合物润滑材料的摩擦学应用与
研究发展现状[J].摩擦学学报,1998,18(4):3782382. [15] W u Y X,W ang F X,et al.A study of the op ti m izati on
mechanis m of s olid lubricant concentrati on in N i2MoS2self2
lubricating composite[J].W ear,1997,205(1):64270. [16] W ang D Y,et al.M icr ostructural and tribol ogical character2
izati on of MoS22Ti composite s olid lubricating fil m s[J].
Surface and Coatings Technol ogy,1999,1202121:6292635.
[17] 韩成名,周兰英,贾庆莲,郎 平.非平衡纳米复合等离
子体镀膜法沉积二硫化钼复合膜的摩擦学性能的研究
[J].兵工学报,2004,25(3):3352339.
[18] 冶银平,陈建敏,等.有机粘结MoS2固体润滑膜耐腐蚀
性能的研究[J].中国表面工程,2001,14(2):26228. [19] 张晓玲,胡奈赛,何家文.提高溅射沉积MoS2膜耐磨性
的途径及分析[J].材料工程,1999(10):44247.
[20] 王海斗,刘家浚,徐滨士.复合镀渗MoS2薄膜及其组织
性能分析[J].金属热处理,2004,29(4):29232.
[21] 魏 杰,任 妮.电泳沉积MoS2固体润滑膜研究[J].真
空与低温,1999,5(2):88293.
[22] Andre w W,Batchel or,et al.Lubricati on of satellite at a mbi2
ent and elevated te mperatures by transfer fil m s fr om graph2
ite slider[J].W ear,1996,198(1):2082215.
[23] 陈 锐,李 平,陆玉峻.固体润滑材料—石墨的应用
[J].炭素,2004(4):23225.
[24] 许德强,杨宏伟.石墨在热喷涂耐磨材料中的自润滑机
理[J].金属热处理,2002,27(10):12215.
[25] 李 亚,杜庆柏,白宝丰,等.偶联剂对火焰喷涂超高分
子量聚乙烯/石墨涂层力学性能的影响[J].郑州轻工业
学院学报(自然科学版),2003,18(4):53255.
[26] 王海斗,刘家浚,徐滨士,庄大明.溶胶2凝胶石墨涂层的
表面特征与摩擦学性能[J].清华大学学报(自然科学
版),2005,45(5):5932596.
[27] 王黎钦,应丽霞,等.激光合金化Si3N4/石墨复合涂层及
其摩擦学性能研究[J].应用激光,2003,23(2):77280. [28] 熊 文,等.二硫化钨在高温锂基润滑脂中摩擦性能的
研究[J].湖南工程学院学报,2004,14(3):36239. [29] Rapoport L,Leshchinsky V,et al.Fricti on and wear of pow2
dered composites i m p regnated with W S2inorganic fullerene2
like nanoparticles[J].W ear,2002,252(1):5182527. [30] Rapoport L,Leshchinsky V,Lap sker I,et al.Tribol ogical
p r operties of W S2nanoparticles under m ixed lubricati on
[J].W ear,2003,255(1):7852793.
[31] 张远明,惠文华.N i2Fe2W2S刷镀层耐磨性机理研究
[J].材料保护,2001,36(6):18220.
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
固体润滑材料
固体润滑材料 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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
旋涂法制备功能薄膜的研究进展
旋涂法制备功能薄膜的研究进展 摘要：作为众多的薄膜制备方法之一，旋涂法具备薄膜厚度精确可控、高性价比、节能、低污染等优势，在微电子技术、纳米光子学、生物学、医学等领域中有着广阔的应用前景． 功能薄膜是发展信息技术、生物技术、能源技术等领域和国防建设的重要表面材料和器件，关系到资源、环境及社会的可持续发展．旋涂法制备的薄膜厚度在30nm一2000nm之间精确可控，其设备结构简单且易于操作，具备优良的性价比．现已广泛应用于微电子行业的光刻图案化( Lithographic patterning process ) 、印刷电路(Printed circuit)和集成电路(Integrated circuit)的制造，以及光储存媒体介质( DVD- R、CD- R等)的感光胶( P h o t o r e s i s t ) 、染料( Dye ) 、粘合剂、物理保护层等聚合物薄膜的涂覆．旋涂法在其它许多新型领域也有一定的应用，如薄膜晶体管、光子晶体材料、光波导、有机发光二极管薄膜、光电转换薄膜电极以及生物/化学功能膜等薄膜类器件的制备．旋涂法涉及到许多物理化学过程，如流体流动、润湿、挥发、粘滞、分散、浓缩等．在研究这些过程时，流体力学传质、传热、传动的原理是非常重要的．其中，需要考虑的参数主要包括薄膜的结构、厚度、面积等性能参数以及转速、粘度、挥发速率等操作参数[1,2,3]。 1、旋涂法原理 旋涂法因其所用流体粘度较大，呈胶体状，所以也被称为匀胶。一个典型的旋涂过程主要分为滴胶、高速旋转和干燥( 溶剂挥发) 三个步骤．首先，滴胶是将旋涂液滴注到基片表面上，然后经高速旋转将其铺展到基片上形成均匀薄膜，再通过干燥除去剩余的溶剂，最后得到性能稳定的薄膜．对于各种粘度、润湿性不同的旋涂液，通常使用的滴胶方法有两种，即静态滴胶和动态滴胶[4]，旋涂法中的高速旋转和干燥是控制薄膜厚度、结构等性能的关键步骤，因此这两个阶段中工艺参数的影响成为研究的重点[5]．
GLEITMO 605螺钉用干燥固体润滑膜
福斯中国 营口福斯油品有限公司 上海福斯油品有限公司 合肥福斯油品有限公司 https://www.wendangku.net/doc/306029497.html, 地址: 营口市西市区清华路北17号地址: 上海南翔静塘路1508号 地址: 合肥市经济技术开发区丹霞路 Gleitmo 605 螺钉用干燥固体润滑膜 Dry solid film lubricant for coating screws 概述Description ： Gleitmo 605是Gleitmo 白色固体润滑剂的水基悬浮液, 干燥的润滑膜使用在不同的物质表面有很好的附着性。 Gleitmo 605 is a colloidal suspension of Gleitmo White Solid Film Lubricants in water. The dry lubricating film remaining upon application shows a very good adhesion on the different surfaces types. 应用范围Field of application ： Gleitmo 605适用于螺钉﹑螺帽﹑木螺钉﹑刨花板螺钉﹑薄钢板螺钉﹑固定螺钉(一般来说电子行业用的各种螺钉)﹑切割环形接口用螺帽等的润滑。 Gleitmo 605 is used for lubrication of threaded screws, nuts, wood screws, chipboard screws, sheet metal screws; clamping screws (generally all screws for the electrical industry) cap nuts for cutting ring joints. 特性Properties ： ? 温度范围: - 40/ + 110℃ Temperature range : - 40/ + 110℃ ? 满足自动化工业生产(VDA)用螺钉的润滑需要 Meets the requirements of the automotive industry (VDA) for screw lubrication ? 特别适用于大批量小零件 Is especially suitable for bulk small parts ? 节省装配时间, 特别适用于自动螺钉装配系统 Saves on assembly time and is particularly well suited for automatic screw-driving systems ? 清澈﹑不含油脂 Is clean and non-greasing ? 与各种材料都有良好的表面附着性 Has a very good surface adhesion on all materials ? 不影响螺帽锁紧系统的效率 Will not affect the efficiency of screw locking systems ? 利于环保, 对使用者无害 Is environmentally and consumer friendly ? 润滑膜性能通过德国饮用水法认证 Curred film is approved for lubrication in contact with drinking water (German Drinking Water Legislation) ? 含一种UV 添加剂﹐通过UV 灯(340-380nm)进行涂层控制 Is containing an UV-illumination additive for coating control by means of UV-light (340-380 nm)
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。
层状固体润滑薄膜的研究进展
层状固体润滑薄膜的研究进展 康嘉杰1,2 ,李国禄1 ,王海斗2 ,刘家浚3 ,徐滨士2 ,朱丽娜 1,2 (11河北工业大学材料科学与工程学院,天津 300130;21装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重 点实验室,北京 100072;31清华大学机械工程系,北京 100084) 摘要:层状物固体润滑薄膜是固体润滑薄膜中最常用的形式。本文针对4种有代表性的层状物固体润滑薄膜(硫化亚铁、二硫化钼、石墨及二硫化钨薄膜)的制备方法及摩擦学性能进行了详细论述,这些薄膜都具有优良的减摩、耐磨、抗擦伤性能,但不同的薄膜其摩擦学性能有差异,适用工况也不尽相同。关键词:固体润滑;层状物薄膜;摩擦学性能中图分类号:TG156.8 文献标识码:A 文章编号:025426051(2007)0420015204 D evelopm en t of Research on the Layered Soli d L ubr i ca ti on F il m s K ANG J ia 2jie 1,2 ,L I Guo 2lu 1,WANG Hai 2dou 2,L I U J ia 2jun 3,XU B in 2shi 2,ZHU L i 2na 1,2 (11College ofMaterials Science and Engineering,Hebei University of Technol ogy,Tianjin 300130,China;21Nati onal Key Lab f or Re manufacturing,Acade my of A r mored Forces Engineering,Beijing 100072,China; 31Depart m ent of Mechanical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China )Abstract:The layered s olid lubricati on fil m is the most popular f or m a mong s olid lubricati on fil m s .Preparati on methods and tribol ogical perfor mance of f our typ ical layered s olid lubricati on fil m s such as FeS fil m ,MoS 2fil m ,graphite fil m and W S 2fil m were discussed .The results show that all the fil m s possess good fricti on 2reducti on,wear 2resistance and anti 2scuffing p r operties .However,different fil m s have different tribol ogical perf or mance and app licati on working conditi ons .Key words:s olid lubricati on;layered fil m s;tribol ogical perf or mance 作者简介:康嘉杰(1984101—),男,河北张家口人,硕士生,主要从事固体润滑薄膜研究,已发表论文1篇。本文联系人:王海斗,联系电话:010********* E 2mail:wanghaidou@tsinghua .org .cn 基金项目:国家自然科学基金项目(50575225)收稿日期:2006211230 0 引言 固体润滑是指利用某些具有特殊晶体特性的固体材料来改善接触表面之间摩擦磨损程度的润滑方式,其突出的优点是能满足流体润滑无法满足的某些特殊工况对润滑的要求,如高温[1] 、高负荷 [2] 、超低温 [3] 、 超高真空、强氧化 [4] 、强辐射等。固体润滑材料可以 块状或粉末的形式使用,但更多的是以薄膜(涂层)的方式使用。固体润滑薄膜在摩擦时固体润滑剂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 [5] 。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。固体润滑材料类型可分为层状物、聚合物、软金属和无机化合物4类。层状物(硫化亚铁、二硫化钼、石墨、二硫化钨)固体润滑薄膜是常用的固体润滑材料,具有良好的摩擦学性能。在航空、航天、汽车工业等领域都有应用,但由于起主要作用的固体润滑相本身的差别,这4种固体润滑薄膜有着各自的最适合用途和使用条件要求 [6] 。 1 硫化亚铁固体润滑薄膜 FeS 具有密排六方结构,变形抗力小,易于沿密排 面滑动,塑性流变较强,涂层疏松且多孔,易于储存并保持润滑介质,因此具有良好的减摩性能[729] ,而且其 制备工艺简单,成本低,并可由多种方法制备[10211] 。最常用的方法是低温离子渗硫法,该方法制备的涂层已经开始工业应用,但深入研究发现,同是硫化亚铁涂层,由于不同的制备工艺,它们的结构和摩擦学性能有较大的不同。 王海斗等[12] 采用两步法即射频溅射Fe 膜与低温离子渗硫复合处理工艺,在非黑色金属表面得到了FeS 固体润滑薄膜,并利用DD92型摩擦磨损试验机评价了FeS 薄膜的摩擦磨损性能。图1为FeS 薄膜与45钢原始表面的摩擦磨损性能曲线。由图1可见,两步法制备的FeS 薄膜为金属Fe 与固体润滑剂FeS 共同组成的复合固体润滑薄膜,与基体结合紧密,具有适当的表面硬度;FeS 薄膜具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能,摩擦系数与磨损量明显比45钢原始表面的低,抗擦伤载荷明显提高。 庄大明等[13] 根据离子渗氮原理开发了一种离子渗硫技术,通过化学反应和原子扩散形成厚度在几个至几十个微米之间的FeS 薄膜层。并采用SRV 和MM2000磨损试验机,对在45钢和GCr15钢上FeS 薄膜层试样进行了摩擦学性能试验,结果表明FeS 薄
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。
二氧化钛薄膜的研究进展(2-24)
二氧化钛薄膜的研究进展 引言 TiO2是一种性能稳定的半导体材料，具有氧化活性高，对人体无毒害、成本低和无污染等特点，在许多领域有广泛的用途。TiO2薄膜具有良好的化学稳定性、电学性能、优良的光催化特性和亲水性，使其在污水处理、空气净化、电子材料、光学材料、生物材料和金属表面防护等方面呈现出巨大应用潜力。目前，TiO2薄膜的制备方法有很多，大体可以分为两大类：物理法和化学法。物理法主要是利用高温产生的物质蒸发或电子、离子、光子等高能粒子的能量所造成的靶物质溅射等方法，在衬底上形成所需要的薄膜；化学法是利用化学反应在基片上形成薄膜的方法。[1] 制备方法 1 溶胶-凝胶法 溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜一般以钛醇盐及其相应的溶剂为原料，加入少量水和络合剂，经搅拌和陈化后形成溶胶，然后利用浸渍-提拉法、旋转涂层或喷涂等方法涂在基片表面，经过焙烧后形成薄膜。常用的钛醇盐主要有：钛酸乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、钛酸四丁酯、四氯化钛和三氯化钛等等。 姚敬华等[2]人以钛白粉厂价格低廉的偏钛酸为原料,采用溶胶-凝胶法,结合微乳化技术和共沸蒸馏的工艺路线,制备了纳米锐钛矿型TiO2粉体。用电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)技术进行了表征。结果表明:TiO2结晶良好,分布均匀,无团聚现象。将一定量偏钛酸和NaOH按一定量比混合,再按一定固液比用水稀释,搅拌均匀后转入蒸馏瓶中,在沸腾状态下回流2 h后转入烧杯.在搅拌条件下,缓慢加入一定体积的浓硝酸至沉淀溶解,得到浅白色半透明状溶液。在此溶液中加入一定体积的8%DBS溶液和二甲苯,搅拌30 min静置,液体分为3层(3相),取中间相进行蒸馏,至馏出液中不分层为止,过滤,将滤渣在80℃烘 4 h后,放入茂福炉,在650℃下灼烧3 h后得纳米TiO2微粒。
薄膜流研究进展
薄膜流研究进展 班级：机械工程专硕1班 学号：6160805020 姓名：程帅 摘要：液体在重力作用下以薄层形式沿壁面向下流动，称为液体薄膜流。它具有小流量、小温差、高传热传质系数、高热流密度、结构简单、动力消耗小等独特优点，己作为一项高效传热传质技术在化工、能源、航天、石油、制冷、电子等许多工业领域得到了广泛应用。本文介绍了非牛顿流体层流降膜流、新型薄膜覆盖材料、薄膜流涎机。正是由于实际应用的重要性和迫切性，在液体薄膜流的水动力过程和传热传质特性力一面，近几十年来开展了大量的深入研究。本文通过全面阐述液体薄膜流动和传热特性的研究现状，分析目前研究中存在的问题与不足，为未来研究提供借鉴。 关键词：液体薄膜流、非牛顿流薄膜流、新型薄膜覆盖材料、薄膜流涎机 1.液体薄膜流表面特征 对于液膜沿倾斜壁或垂直管壁向下流动的情形，从实验上观察到三种不同的流动状态:当Re=4T/v<20~30 (T为单位湿周的体积流率，v为流体的运动粘度)，流动为层流，膜表面呈平滑状态且膜厚为常数;当200
固体润滑薄膜及其设备制作方法和用途与制作流程
图片简介: 本技术介绍了一种固体润滑薄膜及其制备方法和用途。所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo S N复合层交替连接形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo S N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo S N复合层为N掺杂MoS2复合层。本技术的固体润滑薄膜中，纳米级厚度的MoS2层和Mo S N复合层交替堆叠，得到纳米级或微米级的多层结构膜，所得固体润滑薄膜呈现为高强度、低摩擦、长寿命等优异性能的真空润滑，有效实现了过渡族金属二硫化物基固体润滑薄膜机械性能和润滑性能的协同优化。 技术要求 1.一种固体润滑薄膜，其特征在于，所述固体润滑薄膜包括由MoS2层和Mo-S-N复合层交替堆叠形成的多层结构膜，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的厚度均为纳米级厚度，所述Mo-S-N复合层为N掺杂的MoS2基复合层。 2.根据权利要求1所述的固体润滑薄膜，其特征在于，所述多层结构膜的层数为至少两层； 优选地，所述多层结构膜的厚度为1μm-3μm； 优选地，所述MoS2层和Mo-S-N复合层的单层厚度独立地为6nm-30nm，优选为9nm-15nm；
优选地，所述Mo-S-N复合层中，N元素的掺杂量为1at.％-10at.％，优选为4at.％-6at.％。 3.根据权利要求1或2任一项所述的固体润滑薄膜，其特征在于，所述固体润滑薄膜负载在基底上，所述基底优选为钢材； 优选地，所述基底和固体润滑薄膜之间还设置有Ti过渡层。 4.如权利要求1-3任一项所述的固体润滑薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 采用MoS2靶材，利用反应磁控溅射方法，通过改变沉积气氛，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层，得到固体润滑薄膜。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形成MoS2层和Mo-S-N复合层之前，在基底表面制备Ti过渡层； 优选地，制备Ti过渡层的方法为：采用Ti靶进行磁控溅射。 6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层的方法包括： (1)采用MoS2靶材进行磁控溅射，在通入工作气体和氮源气体的条件下，对基底进行沉积，制备Mo-S-N 复合层； (2)继续通入工作气体，停止通入氮源气体，对基底进行沉积，制备MoS2层； (3)依次重复步骤(1)和步骤(2)，直至达到固体润滑薄膜的预设厚度； 或者，在基底表面交替形成MoS2层和Mo-S-N复合层的方法包括： (1')采用MoS2靶材进行磁控溅射，在通入工作气体条件下，对基底进行沉积，制备MoS2层； (2')继续通入工作气体，并通入氮源气体，对基底进行沉积，制备Mo-S-N复合层； (3')依次重复步骤(1')和步骤(2')，直至达到固体润滑薄膜的预设厚度。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述工作气体为Ar。 优选地，所述氮源气体为N2，优选N2纯度大于等于99.999％； 优选地，步骤(1)和步骤(2')中，所述工作气体和氮源气体的流量之比为40sccm:(2sccm-10sccm)，优选为40sccm:(4sccm-6sccm)； 优选地，步骤(1)和步骤(2')中，所述沉积的温度为150℃-250℃。
超疏水高分子薄膜的研究进展 (1)
超疏水高分子材料的研究进展 摘要：近十年来，由于超疏水表面在自清洁、防冰冻、油水分离等方面的广泛应用前景，超疏水高分子薄膜的研究受到了极大的关注。本文综述了超疏水高分子材料的制备方法，并对超疏水高分子材料研究的未来发展进行了展望。 关键词：超疏水，高分子材料，自清洁 Developments of super-hydrophobic Ploymeric material Abstract: In the last decades, super-hydrophobic surface has aroused great interest in both academic and industrial fields owing to their potential application in self-cleaning, anti-icing/fogging, water/oil separation, et al. In this paper, the recent development in super-hydrophobic polymeric membrane is reviewed from both preparation and technique, and the future development direction of the superhydrophobic polymeric surface is also proposed in the end． Key Words: super-hydrophobic, polymeric membrane, self-cleaning. 引言 自然界是功能性表面的不竭源泉。植物叶表面的自清洁效果引起了人们的很大的兴趣，在以荷叶为典型代表的自然超疏水表面上充分体现了这种自清洁性质，因此称之为“荷叶效应”[1]。图 1.1中展示的是水滴和汞在荷叶表面的宏观与微观的照片[2]。植物叶表面的微观结构产生自清洁性这一发现不仅为人工构筑超疏水表面提供的灵感，而且植物叶本身也是一个优异的模板，通过对其结构的复制，可望得到具有类似于植物叶表面微结构及自清洁性能的表面。通过对生物体表面结构仿生可以实现结构和性能的完美统一[3-12]。 随着高分子材料在日常生活中的广泛应用，针对高聚物材料存在的表面问题，例如表面的防污性、湿润性，防冰冻，抗菌性等的研究变得越来越重要，特别是智能高分子材料的性能研究尤为引人注目。由于超疏水材料在自清洁、
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.wendangku.net/doc/306029497.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。
第一节(三)固体润滑材料二硫化钼-(MoS2)固体润滑材料的制备方法
固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）固体润滑材料的制备方法 文章来源：开拓者钼业 公司网址：https://www.wendangku.net/doc/306029497.html, 三、固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）的制备方法 在密闭的齿轮箱内放进一定量的固体润滑剂粉末，通过齿轮运动将其飞溅在摩擦表面，依靠它的粘着力附着在轮齿表面，便组成了最简单的固体润滑摩擦副。随着对固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）要求的不断提高和科学技术的进步，固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）的制备工艺也不断完善。从制备原理来讲，刚本润滑材料二硫化钼-（MoS2）的制备可归纳为以下几种方法。 1. 二硫化钼-（MoS2）机械混合 将几种作用互补的物质进行机械混合，使其成为均质混合体。 2. 二硫化钼-（MoS2）热压烧结 在一种粉末型基材中加人另一种(或多种)其他粉末，经机械混合后成为均质混合体。然后进行热压烧结(在不同的气氛、压力和温度下)，使其成为具有一定物理机械和摩擦学性能的整体。用这种方法制备的固体润滑材料二硫化钼-（MoS2）较多，适用于金属基、非金属基和陶瓷等润滑材料二硫化钼-（MoS2）。 3. 二硫化钼-（MoS2）粘结 利用粘结剂将润滑剂粉末粘结在基材表面。如果将具有相当强度的金属或有机编织材料二硫化钼-（MoS2）作为背衬，其上再粘结润滑层，使形成了既有强度又有润滑性的复合层润滑材料二硫化钼-（MoS2）。 4 . 二硫化钼-（MoS2）气相沉积 通过物螋∫气相沉积（包括溅射、离子镀和等离子喷涂等)或化学气相沉积将润滑剂微粒粘着在基材表面形成固体润滑涂层。其粘着力由原子间的结合力呈现。 5 . 二硫化钼-（MoS2）化学反应 通过电镀化学镀，包括多层镀和复合镀等，将润滑剂微粒粘着在基材表癣形成固体润滑镀层。
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℃
耐湿性二硫化钼固体润滑膜及其制造方法
分 类 号证 书 号类型申请国家申 请 日专 利 期 限C23C01816189442 发明中华民国89/06/3092/09/21～109/06/29适于高湿度之环境中使用。其镀膜组织较致密化，使二硫化钼固体润滑膜具有良好之机械性质，例如硬度由HV150左右提高到HV500以上，并仍保持其摩擦系数在0.05以下而继续发挥其固体润滑效果；金属中间层介于二硫化钼镀膜与工件间，以增强二硫化钼镀膜与工件间之附着力，使镀膜不易自工件脱落。 特 色 及 优 点 耐湿性二硫化钼固体润滑膜及其制造方法 发 明 人 李新中、杨玉森、卓廷彬应 用 面 固体润滑剂 摘 要 一种耐湿性二硫化钼固体润滑膜，系于二硫化钼镀膜中，掺入适量(约2－50at％)之金属，该金属之氧化电位须大于钼之氧化电位，如钛或铬等金属。因此，所掺入之金属得优先与潮湿空气中之氧气及水气反应，防止二硫化钼固体润滑膜之二硫化钼与潮湿空气中之氧气及水气反应，其在高湿度(相对湿度80％以上)的环境下仍保可持其良好之固体润滑性，亦即其摩擦系数不会随湿度和时间而急遽上升。此外，所掺入之金属可使二硫化钼固体润滑膜组织较致密化，使其具有良好之机械性质，例如硬度由HV150左右提高到HV500以上，并仍保持其摩擦系数在0.05以下而继续发挥其固体润滑效果。 1.一种涂层耐湿性二硫化钼固体润滑膜于一工 件之制造方法，其包含下列步骤： 清洗该工件表面， 将清洗后工件置放于一蒸镀设备中， 将挡板遮住二硫化钼靶， 通入Ar气，启动靶电流，将一钛或铬金属靶 之钛或铬原子击出，镀于工件表面以形成一 金属中间层，及 将二硫化钼靶之挡板移开，将二硫化钼靶及 钛或铬金属靶之钛或铬原子击出，镀于工件 表面以形成一二硫化钼与钛或铬原子镀膜。申请专利范围图 式 首 页