第六章 固体润滑

第六章固体润滑

（Solid Lubrication）

概述

固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或复合材料代替流体润滑材料来隔开两个承载表面间金属的直接接触，以达到降低相对运动时的摩擦磨损。

如果有低摩擦的反应膜或吸附膜能够遮盖摩擦面上金属间的接触，则就可以实现低摩擦的边界润滑。固体润滑是在不能形成流体润滑的情况下，人们主动引入的低摩擦的固体润滑膜情况下的边界润滑。固体润滑也是在流体润滑不能奏效的情况下使用的。虽然摩擦系数不如流体润滑低，但是，在高温、真空、超低温、强氧化以及辐射等特殊环境下，固体润滑的优点就凸现出来了，因此在高科技、国防方面的应用促使了固体润滑的发展。尽管现在固体润滑还不像流体润滑那样有了系统的理论。但在固体润滑机理方面的研究已经得到重视，做过很多工作，这里向大家介绍前人作过的工作，希望能对大家今后的研究有所帮助。

在摩擦过程中，固体润滑剂，固体润滑材料和周围介质与摩擦表面发生物理化学反应生成固体润滑膜，可以降低摩擦磨损。但要达到此目的，这些固体膜必须满足：

a．与金属底材有良好的附着性；

b．有低的剪切强度；

c．有良好的稳定性；

d．有强的承载能力。

6.1 固体润滑的应用形式

凡是固体润滑均属边界润滑状态，其摩擦系数均高于流体润滑。因此在可以达到流体润滑的条件下还是不要用固体润滑。固体润滑虽然到处可用，但不一定到处都好用。只有适合它使用的地方才能起到良好的效果。固体润滑的应用形式有以下多种。

①在流体润滑剂中加入极压添加剂，使其与金属反应成固体膜起润滑作用。

②液体润滑剂中混入低摩擦固体的颗粒，制成固液分散体系。或作为油、脂、膏的添加剂，以提高其极压性能。

但这类颗粒对流体润滑是不利的，只是在流体润滑失效时起边界润滑作用。

③用各种方法制备成固体润滑膜，覆盖在摩擦表面上，起降低摩擦的作用。

根据制备方法不同，有以下几类：

⑴擦涂膜

将润滑剂粉末用软布或泡沫塑料直接擦涂到摩擦表面上。这种膜的润滑性直接取决于固体润滑剂与金属摩擦面的亲和力，即覆盖摩擦表面的能力，以及固体粉末的润滑性。

⑵粘结膜

利用粘结剂将固体润滑剂牢固地粘在摩擦表面上,使固体膜起润滑作用。决定其润滑能力的关键因素是：膜与摩擦面的粘结强度,以及粘结膜中润滑性添加剂的润滑性。

⑶电化学沉积膜

通过电化学方法，把电解液中低摩擦软金属离子或固体润滑剂沉积到摩擦表面上；或使某些成分与金属摩擦面起反应生成润滑膜；或附着（化学吸附）在表面上起润滑作用。

⑷气相沉积润滑镀层

通过物理或化学的方法，在热或电磁场的作用下使一些化合物呈气相状态或等离子态，然后沉积到金属底材表面上，形成具有润滑性的薄膜。这类膜的制作方法复杂，其润滑性很大程度上取决于制备过程中需要的能量。现在已经使用了很多高新技术，如溅射、离子镀、离子束、离子注入、激光强化等物理气相沉积法。可制得厚度在μm量级的固体润滑剂（如MoS2、石墨）或软金属薄膜等。

⑸原位化学转化膜

在高温、高压或电磁场的作用下，导入需要的元素或化合物，与金属摩擦表面起化学反应，生成牢固结合在表面上的化学转化膜起润滑作用。

⑹摩擦聚合膜

利用摩擦过程中金属接触表面产生的局部高温，使液体润滑剂或其中添加剂与摩擦表面发生聚合反应，生成固体润滑膜起润滑作用。

⑺热喷涂和等离子喷涂膜

利用氧乙炔焰或等离子发生器所产生的火焰或热能，使某些特殊用途的化合物或金属熔解后粘结在摩擦表面上起润滑作用。

⑻LB膜(Langmuir-Blodgett)

将某种长链单分子层连续转移到金属摩擦面上形成多层组合膜，这就是人们以一定的方法制成的多分子层边界润滑膜。

④用各种方法制成具有自润滑性的复合材料

⑴有机高分子复合材料（塑料基自润滑材料）

a.填充塑料：用固体润滑剂及其它填充剂混入高分子材料，以提高其自润滑性能和机械性能。

b.增强塑料：为充分发挥有机高分子材料的低摩擦性，用纤维织物等材料增强其机械性能。

c.镶嵌材料：以金属底材为主体承受载荷，在其表面以一定形式嵌入自润滑材料或／和固体润滑剂，在摩擦面运动时，嵌入材料可形成润滑膜。

d.金属背多层材料：以金属为背（承受载荷的主体），于其上敷有较厚的有自润滑性的高分子材料或固体润滑剂，使其形成具有自润滑性的多层材料。

⑵金属基自润滑材料

固体润滑剂分散在粉末金属中压制烧结（粉末冶金）或铸造成具有自润滑性能的金属基复合材料。

利用粉末冶金材料压制和烧结过程中形成的孔隙，将润滑油吸入其中。在摩擦过程中，又从孔中渗出，形成吸附在摩擦表面上的单分子或多分子层的边界润滑膜。

⑶金属陶瓷基复合材料

以金属为粘结剂，加入陶瓷粉末及固体润滑剂压制并烧结而成的自润滑材料。

⑷碳-碳或碳-石墨材料

利用碳-石墨等的润滑性，在烧结后浸渍树脂或金属作润滑和密封（动）材料。或用有机碳氢化合物高温下碳化，作自润滑部件。

⑸固体润滑剂成型体

由固体润滑剂粉末压制而成，具有良好的自润滑性，但机械强度和耐磨性很差。利用这个特点，这种材料就成为…牺牲型?自润滑材料。

⑤软金属和玻璃以液态方式作润滑剂。

6.2固体润滑的适用场合

a.高负荷滑动部件如重型机械中的摩擦部件，拉丝模具等；

b.低速滑动部件如煤气阀，机床导轨等；

c.高温和超低温环境下的摩擦副如烤炉，燃汽轮机，钢厂高温设备等高温下操作的摩擦部件或制冷压缩机，导弹燃料泵等在超低温下使用的摩擦部件；

d.真空环境中的活动部件如真空容器中，航天器上以及真空电子管内的活动部件等；

e.受强辐射的摩擦部件如原子能发电站用设备中，卫星上裸露的活动件

等；

f.在强腐蚀或强氧化介质中的活动部件如化工反应器轴承，氧气压缩机，导弹燃料泵等；

g.微震环境中使用的部件如汽车、飞机上的固定件等；

h.很不好保养（加油）要求终身润滑的部件如大桥支撑，房屋防震支撑等微小移动的部件等；

i.使用时人不能接近的部件如原子能设备中、煤气阀、密封容器中的摩擦部件等；

j.必须简化设计的部件如火箭、人造卫星不采用油路供油的摩擦部件；

k.需长期搁置，而一旦起动又要求灵活运转的部件如安全设施，保险装置，军事设施中的活动部件等；

l.需消毒的机械部件如食品机械、医疗器械中的摩擦部件等；

m.防止紧配合部件压配时将表面拉伤如销钉、轴承套圈外表面等；

n.要求摩擦接触面导电的部件如马达电刷，滑动电阻，电车滑环等；

o.处于尘土或有磨料环境中的部件如矿山，煤场等处的设备中的摩擦件；

p.有液体冲刷的部件如潜水泵，船用轴承等；

q.要求清洁的部件如办公设备，纺织机械，食品机械中的摩擦部件；

r.需防止沾污其它部位的部件如电真空器件中的活动部件，红外照相机活动件等；

s.人工关节要求惰性、耐磨和与人体相适应：

t.对长时间不用部件的防护如武器的封存，防锈等；

u.大型摩擦副的修复如大轴上的小损伤；

v.机械加工过程中的润滑剂如金属切削加工切削液，压力加工的脱模剂等。

6.3固体润滑作用机理

6.3.1层状固体润滑剂的润滑机理

一些具有低摩擦的无机固体，往往具有层状结晶结构，最常用的是MoS2和石墨。与其它固体相比，层状固体具有较低的摩擦系数。但也不是所有层状固体都有效。表6.1所列为部分层状固体的摩擦系数。

从表中可以看出：MoS2,石墨,Zn(C18H35O2)2, CdCl2, CoCl2 WS2, CdI2等摩擦系数较低，AgSO4，HgI2等次之，而PbI2,Na2SO4，Mo(OH)2，TiS2，BN则无效。

润滑性较好的层状固体其结晶结构一般为：原子紧密地排列在一层一层的平

面内，处在同一层面上原子间的相互作用力很强，而处在相邻层面上的原子间则比较弱。因此层与层之间是比较容易滑动的。也就是说，这种结构的材料在受到剪切力时，晶体将在其棱面上劈开，也即在平行于其层面的方向发生滑移（因其间结合强度较弱）。

要达到低摩擦，还应该具有这样的条件：这些晶体应该在摩擦表面上有较强的粘附力，而且是定向地粘附在表面上，使剪切力的方向平行于层面。

石墨和重金属的二硫属化合物如MoS2,WS2,MoSe2,WSe2和NbSe2等都有这种特性。

表6.1 一些层状固体的摩擦系数

注：SAE,AgCN,CuCl2,AgI为摩擦系数较低的非层状固体，数据供对比。

实验条件：三个半球形钢滑子，硬度R B＝97，对钢盘（硬度R A＝50，湿喷砂），负荷180N,滑动半径 4.8cm。除石墨在湿空气中试验，其余的均在16℃的干空气中试验。

①石墨及石墨层间化合物 a.石墨的结构（见图6.1） 室温下大多数石墨是六方结构（a ），只有少量石墨以斜方六面体的形式排列（b ）。加温到2000℃以上，斜方六面体就向六方结构转变，如在密封容器中爆炸或冲击，则斜方六面体会转为立方金刚石。

石墨的每个碳原子以键力与其相邻的三个碳原子（互为120度角）连接在同一层面上，C-C 的距离为0.1415nm 。层间原子的连接由较弱的范德华力束缚，其间距离为0.3354nm 。当石墨被研磨到0.1μm 以下时，结晶粒子减小到20nm 以下。这时由三度空间排列变成二度空间排列，层间的约束力更小，层

间距扩大到0.344nm 。变成无定形碳的特征。

b.石墨的润滑机理

①在滑动条件下石墨的摩擦系数为0.07～0.15（在多种试验条件下得到），同样条件下矿物油的摩擦系数在0.07～0.22。

这样的低摩擦可用其层间结合力相对小于层面上碳原子的结合力而易于滑动来解释。电子衍射表明，石墨的低摩擦是由于石墨晶体在摩擦过程中变得定向，剪切力作用于碳原子层面上。偶尔有的晶体发生歪斜，使棱边受剪，会使摩擦加大并划伤对摩面。

②据真空中测量到的石墨层间的结合强度比空气中高一个数量级。这样的强度足以将石墨看作为非层状固体材料，因而得到高摩擦。

战争年代中，发现在高空中应用的石墨电刷磨损大大加剧，摩擦系数提高到0.5左右。而只要加少量的凝聚蒸汽（有机气体或水），可使磨损率降到原来的1／1000，摩擦系数由原来的0.8下降到0.18。

在正常大气条件下“跑合” 过的石墨膜，可以在真空中（温度不超过300℃），无限期地有效润滑。这说明在300℃以下气体的吸附能力很强，即使在真空中也不易被解吸。

A B

A

A B

C A B A

A

B C

0.2456

0.1415

0.1415 0.3354

（a ）

（b ）

图6.1 石墨的结构

（a ）六方结构；（b ）斜方六面体

图6.2为凝聚蒸汽的气压与石墨磨损率的关系。

1.水蒸汽的吸附作用使石墨微晶表面，尤其是棱边的饱和，因此降低了晶体层间的吸引力，降低了摩擦。P.J.Bryant 认为可能是由于来自气体中的电子与石墨晶格中不饱和π电子相结合的结果。

2.D.H.Buckley 认为，石墨的润滑性可能是由于它具有形成牢固地粘结在金属表面上的薄层或转移膜的能力，而凝聚气体的存在，帮助它提供了金属与石墨的原子键，使其牢固地粘结在金属表面上，提高了在金属表面上形成薄层或形成转移膜的能力。

3.E.R.Braithwaite 认为，蒸气进入石墨晶格，降低了碳原子间的剪切强度，使摩擦系数降低。

4.有的报道认为，石墨棱面的表面能比基础面的高100倍，因此在真空中比基础面更易粘附在金属表面上，此时，剪切力就不会作用在容易滑移的基础面上，所以摩擦系数高。而当棱面上吸附上其它气体（水）达到饱和时，则吸附在金属表面上的只能是基础面，所以摩擦系数就低。

5.顾则鸣利用分子轨道理论研究了石墨润滑机理，研究结果表明： 两层上下对应的两个碳原子的重叠集居数比同一层相邻两个碳原子的重叠集居数小3个数量级（同一层面的C-C 之间为0.9891，相邻两层的C-C 之间为0.0004）。所以相邻层碳原子之间的结合力远小于同层内相邻碳原子间的结合力，使石墨层间具有较低的剪切力。

当凝聚蒸汽存在时，层间重叠集居数发生了改变。根据他计算的结果表明，在层内碳原子间吸附有氢原子与未吸附氢原子的重叠集居数总和之差极微（-0.000001），即没有什么影响。而层间碳原子吸附氢原子后的重叠集居数总和

图6.2 几种凝聚蒸汽的气压与石墨磨损率的关系

1 l-溴代烷；

2 n-正庚烷；

3 l-异丙醇；

4 n-戊烷；

5 四氯化碳；

6 水；

7 甲醇；

8 丙烷

1 2

3

4

5

6

7

8

磨损率m m /m i n

压力×102Pa

与未吸附的结果相差很大（-0.004138）。说明其很容易被剪切，从而改善了石墨的润滑性。

③温度的变化也影响石墨的润滑性

石墨在标准大气压下，538℃以上因急剧氧化而不能保持其润滑性。在真空中，去气的石墨摩擦系数高于大气中的，但随温度的升高而逐渐降低。这可能是高温下石墨晶间的键力变弱。图 6.3 为空气和真空中石墨摩擦系数随温度的变化。

c.石墨层间化合物

石墨层间的结合力小，摩擦力就小。如在石墨层间插入一些分子、离子或原子，使层间结合力更小，预计可能会得到摩擦力更小的材料。这就是石墨的层间化合物。这种化合物有两类：

⑴插入化合物不损害石墨原有的层状结构键合网络，只是层间距离显著扩大。使石墨更易于沿层面滑移，从而改善其润滑性。有人认为插入越多，润滑性能改善越明显。但是，这类化合物的插入物很容易脱插。

例如，金属氯化物（FeCl 3）插入石墨。其摩擦磨损性能如下：

将FeCl 3的石墨层间化合物（GIC ）与FeCl 3和石墨机械混合物以及石墨的

温度（℃） （a 空气中）

摩擦系数（μ）

摩擦系数（μ）

样品温度（℃）

（b 真空中除气）

图6.3 温度对石墨在大气和真空中摩擦系数的影响

1 光谱纯标准石墨；

2 普通石墨

1

2

图6.4 石墨（G ）、石墨层间化合物（GIC ）和石墨氯化铁机械混合物(G-FeCl 3) 240m 擦涂膜

（底材：45＃钢）在大气中的耐磨寿命

摩擦线速度：0.26m ／s ；摩擦负荷：49.9N 摩擦系数

耐磨寿命min

负

荷

68.6N

G

GIC

G-FeCl 3

耐磨寿命，min

图6.5 石墨

（G ）和石墨层间化合物（GIC ）480m 擦涂膜的真空耐磨寿命 真空度：6.7×10-4Pa ；比负荷：1.5×103Pai 摩擦线速度：0.23m/s ；底材：1Cr18Ni9Ti

摩擦系数

G GIC

擦涂膜进行对比，发现擦涂240m 以后的三种擦涂膜的摩擦磨损性能如图6.4和图6.5。

由图可见，GIC 的承载能力、摩擦系数和耐磨寿命，无论在大气或真空中，均优于石墨和石墨与FeCl 3的混合物。

但从X 光衍射分析得知，在45＃钢上的擦涂膜中，FeCl 3主峰消失。随擦涂距离的加长，石墨峰变强，并伴有FeCl 3峰出现。说明此时GIC 中的FeCl 3已经脱插。并逐渐与钢底材发生反应，形成反应物与石墨的复合膜。而石墨与FeCl 3混合物由于暴露在空气中，很快与底材发生反应，其擦涂膜成了FeCl 3的反应膜－氯化物水合物和石墨组成的混合物（不同于脱插的FeCl 3在压力和摩擦热的作用下与底材发生化学反应生成的复合膜）。故GIC 的摩擦磨损性能优于混合物。

在真空中由于底材为1Cr18Ni9Ti 不锈钢，擦涂时尚不易与FeCl 3发生反应，直到摩擦后才形成复合膜，所以起始时的摩擦系数较高。

由此可见，层间插入化合物的低摩擦主要是由于FeCl 3与Fe 的反应物在起作用而并非石墨层间化合物本身的作用。

⑵石墨的另一类层间化合物，如氟化石墨，是在石墨的碳基础面上与氟原子反应形成共价键。氟化石墨是由石墨粉与氟原子直接反应生成。由于反应条件的不同，产品中生成不同比例的（CF n ）和（C 2F n ）。

图6.6 氟化石墨和石墨的分子形状

ⅰ氟化石墨的结构

氟化石墨中的C-C 键长为1.52×10-10m （石墨中C-C 键长为1.42×10-10m ），层间间隙为7.08×10-10m （石墨层间为3.36×10-10m ），碳平面为锯齿状。形成了典型的范德华力联系的结晶体。其分子结构如图6.6所示。

ⅱ氟化石墨的摩擦磨损性能

表6.2所示为氟化石墨擦涂膜在湿空气中摩擦系数和耐磨寿命均优于石墨和MoS 2；在干空气和干Ar 气中耐磨寿命明显下降（与石墨类似）。

表6.2 几种固体润滑剂在不同环境气氛下的润滑性能

＊膜立即磨破

从耐温性来看，氟化石墨的分解温度高于MoS 2，约为450℃，而且摩擦系数随温度升高而下降，直到400℃仍有较好的润滑性。石墨虽耐湿性好, 但在此高温下由于吸附蒸气的解吸，已无法形成润滑膜（如图6.7和6.8所示）。

在真空中，氟化石墨的摩擦系数比石墨都有所改善，但比MoS 2高，而且耐磨性也不如MoS 2（见表6.3）。

时间，min

图6.8 氟化石墨在不同温度下的摩擦特性

1 CF- 440C ；

2 CF- 301；

3 MoS 2- 440C ；

4- MoS 2- 301 ；5 石墨-301

温度，℃ 图6.7 氟化石墨在各种温度下的摩擦学特性

磨损寿命m i n

摩擦系数μ

表6.3 几种擦涂膜在高真空（10－

4Pa ）下的润滑性能*

＊负荷 0.98MPa ，平均线速 0.25m/s ，面接触

结论是：氟化石墨的润滑性比石墨有所改善。其机理是：层间距加大，但由于其基础面不成平面，所以摩擦系数改善不大。

②二硫化钼（MoS 2） a.晶体结构

MoS 2是层状六方形结晶，由S 平面、Mo 平面和S 平面组成。S-Mo 层间距为0.154nm ，S-Mo-S 层内距离为0.308nm 。Mo-Mo 层间距为0.616nm ，S-S 层间距也是0.308nm 。见图6.9。

由此可见，S-Mo-S 层内是强键，垂直方向的力难以穿透。S-S 层之间是弱键，容易劈开，S-Mo-S 层面与S-Mo-S 层面间容易滑动而得到低摩擦。Mo 层面如面包，S 层面如面包两面加的黄油，奶油处易于滑动，此处即为MoS 2的劈开面。

b.MoS 2的润滑性及其影响因素

将MoS 2擦涂或单独使用时的摩擦系数为0.025～0.10（随试验条件的不同而不同），在大

多数实际情况中的摩擦系数为0.08。粘结膜中使用MoS 2的摩擦系数为其单独使用时的2倍。

MoS 2的摩擦系数与晶体的定向有关。当易劈开平面平行于滑动平面时摩擦最小，垂直于滑动平面时摩擦最大。要得到完全平行于摩擦面的定向是很困难的。

S-Mo-S 层之间为强键结合

S-S 层之间为弱键结合

0.315n

0.154nm

0.616

0.154nm

0.308

图6.9 MoS 2的结晶结构

擦涂和摩擦抛光可以提高MoS 2的定向程度。所以经过跑合会使摩擦系数有所降低。

MoS 2的摩擦系数往往随负荷的增加而降低。说明增大MoS 2与摩擦面之间的接触力，可降低其摩擦系数。而且与其他固体润滑材料相比，同样的压力条件下，MoS 2的摩擦系数最低，这正好将其用于极压负荷下。

用电子衍射法检测MoS 2擦涂膜的

摩擦系数随温度而变化的情况。在室温～275℃之间，MoS 2变化很小；370℃时，外表面变成MoO 3，摩擦系数逐渐升高，到500℃时，摩擦系数升高到0.8。见图6.10。但只要含有0.1％的MoS 2时，仍有润滑性。而P.M.Mage 认为，温度升

高时摩擦系数增大也并非MoO 3的作用。因为，MoO 3的摩擦系数约为0.5～0.6。

由图 6.11可以看到，在

150℃以下的范围内，随着温度的升高，MoS 2的摩擦系数有所

下降。这与吸附水蒸气的挥发有密切的关系。MoS 2在潮湿空气中的摩擦系数比干燥环境中的高（正好与石墨相反）。

MoS 2的摩擦系数随湿度

的加大而升高，如图6.12所示。图中还显示了负荷对摩擦系数的影响。负荷增高，摩擦系数降低。这个效应对于湿度大的情况更为明显。相对湿度RH%＝0时，负荷的影响几乎没有。这是由于负荷大时摩擦热使湿气蒸发的缘故。所以也可以说湿度是影响MoS 2摩擦系数的主要因素。

温度（℃）

摩擦系数（μ）

图6.10 MoS 2的摩擦系数与温度的关系

图6.12 湿度及负荷对MoS 2摩擦的影响

摩擦系数（μ）

温度℃

图6.11 温度和湿度对MoS 2摩擦的影响

2

1

1 相对湿度<6％，

2 室温大气（相对湿度40-50％） 实验条件：环 SAE4620钢；对偶平板表面 SAE1020钢； 洛氏硬度 Rc62；负荷 172N ；滑动速度 0.29m/s

15 82 150

曾经有人试验，相对湿度由15％增加到30％，MoS 2的摩擦系数由0.05增加到0.38，磨损增加到200％。由于摩擦生热，温度由22℃升高到50℃，使湿气蒸发，摩擦系数就明显下降。后又将温度降到原来的22℃，当湿度为RH 0.1％时，摩擦系数为0.06；而当湿度为RH 60％时，同样冷却到为22℃，摩擦系数却增加到0.15。

上述这些实验说明，与其说是温度对MoS 2摩擦系数的影响，不如说是湿度的影响。

MoS 2在真空中的摩擦系数比在空气中的低，这可能是由于真空中水蒸气解吸的缘故。

但是，有的试验结果（如图6.13）表明，溅射MoS 2无论在干空气或湿空气

中（低气压时）的摩擦系数均有一个低值，但并非在气压最低时。极纯的单晶MoS 2的摩擦系数也不是最低的。说明，MoS 2在略有吸附时摩擦系数低，而吸附多了摩擦系数就高。

c .对MoS 2润滑机理的解释

Johnson 早先的工作认为MoS 2滑动时产生了无定型 S 层，此层起着润滑作用。他的实验是在10-4Pa 的真空中进行，此时摩擦系数平均为0.07，运行一段时间后让其停止一个时期，当重新滑动时的摩擦系数接近0.3，然后才逐渐降低到平衡值0.07左右。因此，他认为是停止滑动期间无定形S 膜挥发了。

后来，Flom 在10-7Pa 中的实验也发生类似情况。但他认为这是由于静止期间真空系统中的残留气体对MoS 2产生污染，以致摩擦系数增大。

因此，Braithwaite 认为MoS 2的低摩擦主要是由于各个晶体之间的低粘结，而不是晶体内部的劈开（虽然，它也是很容易被劈开的）。因为，MoS 2的棱面容易与氧反应生成氧化层，把很多晶体连在一起，使摩擦系数上升。只有在升高温度或真空中这些水合物（氧化物）才能挥发，只剩MoS 2

晶体之间本身的键合力。

图6.13 溅射MoS 2的摩擦系数随干燥空气和水蒸气压力的变化

（a ）干空气中；（b ）水蒸气中 1torr=133.3Pa

图6.15 TX 2层状多形体结构

（a ）1T-HfS 2；（b ）2H-MoS 2；（c ）2H-NbSe 2

图6.16 2H 型MoS 2的组合单元模型

而这种键合也较弱，所以摩擦系数下降。

同时，因为水蒸气与MoS 2反应形成酸性物质的有害影响还在于它阻碍了MoS 2与金属表面的粘结，因为边界膜必须牢牢附着在金属上，才能起润滑作用，与金属底材粘结不好，则润滑性变差。水蒸气与MoS 2反应形成的腐蚀性酸，也会增大金属的磨损。

③二硫属过渡金属化合物 二硫属过渡金属化合物是指TX 2（T 为Ti ，Zr ，Hf ，V ，Nb ，Ta ，Mo ，W ；X 为S ，Se ），即元素周期表中Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ族的重金属元素与S ，Se 的化

合物。它们与MoS 2有相同的层状结构，也具有类似的低摩擦。

几种二硫属过渡金属化合物和层状固体润滑剂的摩擦系数与速度、负荷的关系如图 6.14(试验是用粉末擦在金属上形成薄膜润滑时得到的)所

示。由图可见，二硫属过渡金属化合物具有良好的润滑性，但因其为合成化合物，比较稀贵，只有在特殊条件下才用以代替MoS 2。

但是，具有同样结构的另一些化合物，却不具备作为固体润滑剂的基本条件。

顾则鸣从计算配位体群轨道能量着手，对二硫属过渡金属化合物结构与润滑性能的关系作了初步研究，二硫属过渡金属化合物的特点，也都呈MoS 2那样的

图6.14 速度负荷对几种层状固体润滑剂

摩擦系数的影响

1Psi=6.895×103Pa ft/m=5.08×10-3m/s

摩擦系数（μ）

摩擦系数（μ） 摩擦系数（μ）

速度，ft/m

负荷，psi

负荷，psi

夹心层状结构（即两层X 元素中夹一层T 元素）；以及均具有伸向范德华区域（两夹心层之间的区域）的孤对电子。对于任何类型堆积的TX 2化合物，下一夹心层上层的一个X 原子的孤对电子正好伸进上一夹心层下层三个X 原子组成的空穴中。影响TX 2润滑性能的因素在于这一孤对电子伸进去的空穴带电的正负性。

图6.15和图6.16所示分别为TX 2层状多种形体结构和2H 型MoS 2的组合单元模型。它显示了各种配位和堆积类型的TX 2化合物的孤对电子的位置。

MoS 2的下层S 原子的孤对电子伸入上层三个S 原子组成的空穴区带负电，由于静电排斥，所以易于被分开而得到较好的润滑性。配位和堆积类型与MoS 2相同的WS 2,MoSe 2,WSe 2等的润滑性也均较好。

而如HfS 2的下层S 的孤对电子伸入上层S 的空穴区带正电，则静电吸引，润滑性较差。

4.3.2.其它固体润滑剂的润滑机理

①软金属

钢球在钢表面上滑动时，摩擦系数为0.8，当在硬表面上涂有很薄一层铟膜时，摩擦系数降为0.1。这是因为在硬质金属表面上涂覆一层软质金属时，法向载荷由硬底材承受，真实接触面积Ar 较小；滑动时，则沿着软金属层剪开，软金属的剪切强度τ较低，可得到较低的摩擦，如图6.17。

一般，软金属的纯度越高，其剪切强度越低。根据波登的摩擦粘着理论，摩擦系数。

所以涂有一层较软的金属膜，就可以获得较低的摩擦。但如果软金属铟膜过厚，则法向载荷由软金属本身承受，此时真实接触面积增大，摩擦系数又上升到0.16。软金属膜也不能太薄，太薄了容易被法向载荷压破。

适合作为固体润滑剂的软金属有Au 、Ag 、Pb 、Zn 、Sn 、In 等。其中Pb 、Zn 、Sn 等为低熔点软金属，可以薄膜形式应用。还利用其摩擦生热后的软化，类似于高粘度流体的润滑行为。Au 、Ag 、Pb 均系面心立方晶体，不易与硬质金属底材发生粘着，可获得低摩擦。而且，没有低温脆性，可在超低温下使用。

但在空气中暴露时间长，表面上的软金属易于氧化，特别像Ag 。离子镀Ag

膜，在真空中摩擦系数低而稳定，耐磨寿命也很长。而一进入大气环境，摩擦系

图6.17 软金属薄层的

润滑机理

极限

硬金属底材的压缩屈服限

软金属膜的剪切强度极=

=στμ

数就明显增加，耐磨寿命也明显降低。故软金属常用于真空中。

Au虽不易氧化，但Au与对偶材料或底材会因其与某些金属的亲和性而发生扩散或相互固溶，从而影响其摩擦性能。因此用Au作润滑剂时，应选用与其亲和的金属作底材，使其与底材牢固地粘结；而选与其不亲和的金属作对摩偶件，使Au不至于与其扩散形成固溶体而使摩擦升高。如果配对金属选择不合适，Au 膜的摩擦系数不稳定，耐磨性也受到影响。

另一些金属，如铅锡青铜，以铜为基体，其中散布着软质点Pb粒。滑动过程中，Pb被涂抹在摩擦表面上，犹如在硬表面上涂了软金属膜，使摩擦系数降低。

又如，铅基或锡基合金（俗称巴氏合金），是一种可以防止轴颈轴承与轴摩擦时被咬伤的轴承材料。主要是由软基体铅起作用。因为铅很软，如摩擦界面上有硬质微粒时会嵌入软基体中而不致伤害配对的材料。

软金属作润滑剂使用，还具有自行修补性，因其有一定的流动性，一旦被磨破或压碎尚可恢复。但氧化物等杂质影响此恢复功能。

②氧化物

金属干摩擦时如表面存在氧化物，则摩擦系数就会比纯金属表面有明显的降低，说明氧化物膜本身就具有润滑作用。也就是边界润滑作用。

摩擦面的温度越高，表面氧化越厉害，在高温下氧化膜是否也存在良好的润滑性？Peterson为寻找能在540℃以上可起润滑作用的氧化膜，研究了40多种氧化物的润滑性。但他发现，硬度低的氧化物润滑性不一定都好；而且剪切强度与润滑性的关系也没有明显的规律。

表6.4 各种氧化物的性质和摩擦系数

＊ΔG为680℃时与Ni反应生成物的生成自由能；μ为530℃时的摩擦系数。

Orcutt 等在Peterson 研究的氧化物中，发现其润滑性与金属底材反应生成物的生成自由能ΔG 之间似有一定的规律。数据见表6.4。ΔG 为负值的氧化物显示出较低的摩擦系数；而ΔG 为正值的氧化物除氧化锌例外，摩擦系数均高而不稳。

PbO 的润滑性最好，不过在常温下摩擦系数比较高，到400℃以上，就显示出其作为高温润滑剂的优点。但在370～480℃可氧化为Pb 3O 4，此时摩擦系数变高。而在480～850℃，连续长时间显示良好的润滑性。但其润滑性很大程度上受底材性质的支配，（如该温度下底材能否将PbO 很好地附着其上等）。由于摩擦过程中，摩擦热引起的摩擦化学作用，PbO 在真空中170℃以上，Ar 气中500℃摩擦时均有低熔点的铅析出，这是PbO 得到低摩擦的原因。

③氟化物

氟化钙、氟化钡等氟化物都可作固体润滑剂，而且比氧化物使用的温度范围更宽。

62％BaF 2+38％CaF 2这种复合剂，使用的温度范围在500～590℃，见图6.17。稀土氟化物如LiF 、CeF 3、LaF 3等可以用到1000℃，但尚未见其润滑机理的报道。

④其他润滑剂 a. 氮化硼（BN ）

氮化硼具有菱面体晶系、立方晶系、乱层结构及六方晶系等晶体结构。只有六方晶系的BN 具有润滑性，其结晶结构与石墨类似，c 轴方向的结合力比a 轴

图6.17 BaF 2-CaF 2涂层在空气中的润滑特性

1 无润滑剂，摩擦速度2m/s ；

2 有润滑剂，摩擦速度2 m/s ；

3 有润滑剂，摩擦速度10 m/s

温度，℃

图6.18 BN 在真空中的润滑特性

1 BN 涂膜；

2 BN 成型体

1

2

摩擦系数μ

1

2

3

4

5

6

气体压力，mmHg

图6.19 BN 在各种气氛中的润滑特性

1 氧;

2 氮;

3 干空气;

4 氢;

5 水蒸气;

6 有机气体

摩擦系数μ

方向的小得多，故易于劈开。

BN 在常温到900℃，μ为0.2以下，。BN 成型体对不锈钢摩擦时μ＝0.1。在真空高温脱气后，μ由0.1上升到0.5。图6.18为BN 在真空中的摩擦系数；如再导入气氛，如甲醇、庚烷等，μ即下降到0.18，而导入N 2、O 2则μ几乎不变，见图6.19。与石墨的情况大致相同。可以这样解释，因为温度上升或导入有机气体，使层间的范德华力变弱，μ下降。BN 的μ真空中大于大气中，是因为层间吸附物使层间结合力减小（与石墨相似）。BN 是良好的高温润滑剂。

b.氮化硅（SiN ）

氮化硅既非层状结构，也没有塑性流动，而且粒子硬度大，所以粉末状态没有润滑性，只有成型体经精加工后才显示低摩擦。其润滑性主要是由于成型体的硬度大，表面光，摩擦时接触处不发生粘着，所以摩擦系数小。精加工到表面粗糙度为0.025～0.05μm 摩擦系数为0.1～0.2（有人甚至测得0.01）；而粗糙度为0.75μm 时，则μ为0.3～0.7。

c.MCA （三聚氰胺氰尿酸络合物）

MCA 是一种具有滑润感的白色

粉末，在大气到100℃时的μ为0.13～0.15，随温度升高而下降，（300℃～400℃时为0.1以下）。主要作为油、脂、膏的添加剂，具有较高的承载能力，且与PTFE 等有协同效应。图6.20为几种有机固体润滑膜的耐磨性，可以

看到含BN 的干膜耐磨寿命特长。但其润滑作用机理还未深入探讨。

d.有机钼

在油脂润滑剂中加入添加剂后，在摩擦面上形成的类似MoS 2的物质，起边

界润滑作用。也把它算作固体润滑剂。

6.3.3固体润滑膜的润滑机理

①固体膜的润滑性

根据波登的摩擦理论：摩擦力是在正压力作用下，剪断固体间真实接触面积上发生的粘着所需的力。

F=τA r

图6.20 几种有机固体润滑膜的耐磨寿命

（Falex －0试验机）

A-膜厚约20μm ；载荷为600×4.448N B-膜厚约32μm ；载荷为300×4.448N

1 酚醛树脂加温固化膜；

2 含MCA 的酚醛树

脂润滑膜；3 含PTFE 的酚醛树脂润滑膜

耐磨寿命m i n

式中：F 摩擦力； τ 固体材料的剪切强度； A r 固体间的真实接触面积

当正压力作用下，个别高点接触处由于受力而发生弹性变形。如应力大于材料的压缩屈服极限，则将发生塑性变形，接触点面积扩大。直到真实接触面积上所受的应力之和与正压力处于平衡，则真实接触面积就不再扩大。此时的

A r ·σb =N 即A r =N/σb

N 正压力； σb 固体材料的压缩屈服极限。

摩擦系数被定义为：μ＝F/N 将上述两式代入，则得：μ＝τ／σb 即可粗略的视为材料的剪切强度与压缩屈服极限之比。

当固体膜牢固地粘在表面上，与另一固体接触时，由于膜的剪切强度低，所以剪切发生在膜中，被剪断的是膜材料；而接触面积的大小取决于金属底材的压缩屈服极限（因为膜很薄，可以看成是二维的材料，能牢固地附着在金属表面上且随金属发生变形）。见图6.22。因此，

限

金属底材的压缩屈服极固体润滑膜的剪切强度

==

b f στμ 式中：τf 是膜的剪切强度；σb 是金属底材的压缩屈服极限

与边界润滑中边界膜的情况一样，固体膜的剪切强度一般均小于底材的剪切强度，所以，膜的摩擦系数一般都小于底材的摩擦系数。这就是固体膜的润滑性。

也就是说，在流体润滑失效时，只要表面存在剪切强度低于底材的固体润滑膜，就形成边界润滑，从而得到比金属摩擦系数低的表面膜摩擦系数。

②影响固体润滑膜摩擦磨损行为的因素 a.负荷与速度对耐磨寿命的影响

对于各种类型的固体润滑膜而言，只要在其允许的PV 条件下，其耐磨寿命随负荷与速度的增长而降低。

以聚钛酸丁酯为粘结剂，SbSbS 4,MoS 2,石墨为润滑剂的粘结固体润滑膜为例：

在试验中选择不同的P 和V ，膜的耐磨寿命将随之而变化。寿命受速度、负荷影响的曲线如图6.23和图6.24所示。试验是在环-块试验机上进行，膜涂在环上，膜厚为10±1μm 。

由图可见，固体润滑膜的耐磨寿命受工况条件的影响十分明显，而且具有一定的规律性（符合指数函数）。通过一系列的寿命与负荷和速度关系的试验曲线中得到以下规律：

τf

Ar

F=τf A r

固体润滑膜

σb 图6.22 固体膜的润滑原理

F U C FL

f

=； G U

C GL g =

式中：F 负荷；G 速度；L 耐磨寿命；U f 对负荷的指数；U g 对速度的指数；C F 、C G 相应的常数。

对上述两式两边取对数：

F f C L U

G log log log =+； G g C L U G l o g l o g l o g =+ 设F X log =,或G log ； L Y l o g = 则上列两式可写成：0B BX Y +-= 式中：B 和B 0为常数。f U B 1=

或g U B 1

=；f

F U C B log 0=或g

G U C B log 0=。 以上述两组实验曲线的数据输入计算机拟合，对于每个实验条件得到一组相应的U f 、C F 值和U g 、C G ，然后对每条曲线取一个合理的U 和C ，得到一条由Y=-BX+B 0的计算曲线，这条曲线应当与各点的实验值之间误差最小。经过计算机的运算，在双对数坐标上画出所假定的数学式的寿命-负荷和寿命-速度的关系曲线，如图6.25和图6.26所示。

1

2 3

4

1

2

3

4

图6.23 固体膜寿命与负荷的关系

速度为：1 500r/min ； 2 1000r/min ；

3 1500r/min ；

4 2000r/min

图6.24 固体膜寿命与速度的关系

负荷为：1 612N ； 2 960N ；

3 1470N ；

4 1960N

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

工业润滑油的分类及用途

工业润滑油的分类及用途 润滑剂应用指南 摘要主要叙述了国产润滑剂的分组、命名和代号，以及各组产品的主要性能和用途；并对部分国外润滑剂的牌号、性能和用途作了简单介绍。目的是使设备维修、从事润滑人员能按照各类设备制造厂的要求，正确选用所需的润滑剂。 叙词润滑剂分类性能应用 0前言 随着科学技术的发展，机械设备对润滑剂的质量要求越来越高。 我国及世界各国为了满足机械设备的润滑要求，已经制订了一些润滑剂产品的新技术标准，生产出了一批润滑剂新产品。因此，及时掌握润滑剂的新技术标准及其应用范围，对设备的润滑管理是非常必要的。 本文对润滑剂的新、旧国家标准作了系统的介绍，并对各类产品的技术指标及其应用作了必要的叙述，便于设备润滑管理人员了解润滑剂的基本知识，并能按照各类机械设备的特点和新旧情况，正确选择新、旧牌号的润滑材料，搞好设备的润滑管理，延长设备的使用寿命。 随着改革开放的不断深入，进口设备日益增多，本文对目前比较通用的国外润滑剂产品标准及其与国内标准的对应关系也作了必要的介绍，有利于设备润滑管理人员选择所规定的油品或选择合适的代用油品，既能保证设备润滑的需要，又能节约成本，提高经济效益。1润滑剂的分组、命名和代号 1987年，我国颁布了GB498—87《石油产品及润滑剂的总分类》，根据石油产品的主要特征对石油产品进行分类，其类别名称分为燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有关产品、蜡、沥青、焦等六大类。其类别名称的代号取自反映各类产品主要特征的英文名称的第一个字母，见表1。 表1石油产品的总分类 类别代号类别名称

F燃料 S溶剂和化工原料 L润滑剂和有关产品 W蜡 B沥青 C焦 由表1可知，润滑剂和有关产品的代号为英文字母“L”。 1.1润滑剂的分组及组别代号 国家标准GB498—87颁布的同年，我国颁布了GB7631.1—87《润滑剂和有关产品(L)类的分类第一部分：总分组》。该标准根据尽可能地包括润滑剂和有关产品的应用场合这一原则，将润滑剂分为19个组。其组别名称和代号见表2。 GB7631.1—87根据GB498—87《石油产品及润滑剂的总分类》的规定而制定，系等效采用ISO6743/0—1981《润滑剂、工业润滑油和有关产品(L类)的分类—第0部分：总分组》，它代替了GB500—65。其组别代号见表2。 表2润滑剂和有关产品的分组 组别代号组别名称 A全损耗系统油 B脱模油 C齿轮油 D压缩机油(包括冷冻机和齿轮泵) E内燃机油

第六章 发动机点火系统二

第六章发动机点火系统 二机构五系统：曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系 第三节点火提前 1．为什么要点火提前点火时刻对发动机性能影响很大，从火花塞点火到气缸内大部分混合气燃烧，并产生很高的爆发力需要一定的时间，虽然这段时间很短，但由于曲轴转速很高，在这段时间内，曲轴转过的角度还是很大的。若在压缩上止点点火，则混合气一面燃烧，活塞一面下移而使气缸容积增大，这将导致燃烧压力低，发动机功率也随之减小。因此要在压缩接近上止点点火，即点火提前。把火花塞点火时，曲轴曲拐位置与活塞位于压缩上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角称为点火提前角 (spark advance angle)。 2.点火提前的影响因素最佳的点火提前角随许多因素变化，最主要的因素是发动机转速 和混合气的燃烧速度，混合气的燃烧速度又和混合气的成分、燃烧室形状、压缩比等因素有关。当发动机转速一定时，随着负荷的加大，节气门开大，进入气缸的可燃混合气量增多，压缩终了时的压力和温度增高，同时，残余废气在气缸内所占的比例减小，混合气燃烧速度加快，这时，点火提前角应适当减小。反之，发动机负荷减小时，点火提前角则应适当增大。当发动机节气门开度一定时，随着转速增高，燃烧过程所占曲轴转角增大，这时，应适当加大点火提前角。点火提前角应随转速增高适当加大。另外，点火提前角还和汽油的抗暴性能有关，使用辛烷值高，抗爆性能好的汽油，点火提前角应较大。 3.点火提前角调节装置 自动调节装置：离心式点火提前调节装置 真空式点火提前调节装置 手动调节装置：辛烷值校正器 蓄电池点火系的主要元件 1．分电器（图6-6）

图6-6 图6-7 (1)接通或断开初级电路 (2)将点火线圈产生的高压电按照发动机分配给各缸火花塞 (3)根据发动机转速和负荷自动调节点火时刻 组成：分电器是由断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组成。断电器的功用是周期地接通和断开初级电路，使初级电流发生变化，以便在点火线圈中感应生成次极电压。断电器的触点间隙一般为0.35～0.45ｍｍ,可以通过调整固定触点的位置来改变触点间隙（图6-7）配电器的功用是将点火线圈中产生的高压电，按照发动机的工作顺序轮流分配到各气缸的火花塞上 （图6-8） 图6-8 图6-9 电容器(图6-9)与断电器触点并联，其功用是在点火线圈初级电路断开时，减小触点间产生的电火花，防止触点烧损，并可加速点火线圈中的磁通变化率，提高点火电压。点火提前调节装置位于分电器下部，由离心式点火提前调节装置（图6-10）和真空式点火提前调节装置（图6-11）组成。 图6-10

聚合物基自润滑材料的研究现状和进展

聚合物基自润滑材料的研究现状和进展 由于聚合物本身具有较低的摩擦系数,优良的机械性能及耐腐蚀性等优点,其基自润滑复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,正在被广泛的应用到减摩领域。本文综述了聚醚醚酮、聚四氟乙烯及聚酰亚胺等几种高聚物的摩擦磨损特点及其应用,聚合物基自润滑复合材料发展现状。指出目前聚合物基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度,通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能,有效提高其综合性能。聚合物基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。 论文关键词:高聚物,复合材料,自润滑材料,摩擦,磨损 1、聚醚醚酮(PEEK) 1.1 聚醚醚酮(PEEK)的特点 聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能热塑性高聚物,具有良好机械性能、抗化学腐蚀性和抗辐射性,显着的热稳定性和耐磨性。它可以在无润滑、低速高载下或在液体、固体粉尘污染等 收稿日期: 修订日期: 作者简介:刘良震(1980-),男,助理讲师, E-mail:ldcllfz@https://www.wendangku.net/doc/548942695.html, 恶劣环境下使用。因而关于聚醚醚酮及其复合材料的研究越来越受到人们重视。聚醚醚酮是一种半晶态热塑性聚合物,为了改善其机械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)和碳纤维(FC)等材料,也可添加颗粒增强型材料或进行特种表面处理等离子体处理等。当聚醚醚酮及其复合材料与金属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移膜,其结构、成分均与原有的聚合物及复合材料不同,其性能、厚度及连续程度均对摩擦副的摩擦学性能有重大影响[4]。 1.2 对聚醚醚酮(PEEK)摩擦性能的研究 章明秋等人[5,6]对聚醚醚酮(PEEK)在无润滑滑动条件下磨损产生的磨屑的形态进行研究,结果表明,聚醚醚酮(PEEK)的磨屑具有分形特征,其分形维数与载荷的关系对应于磨损率与载荷的关系,能够反映聚醚醚酮(PEEK)磨损机制的变化。在给定的试验条件下,随着载荷的增大,聚醚醚酮(PEEK)的磨损机制从粘着磨损为主伴随着疲劳-剥层磨损,进而转变为热塑性流动磨损。 张人佶等[7,8]利用扫描电镜、扫描微分量热仪、红外光谱仪、俄歇电子谱仪等分析手段系统的研究了聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的滑动转移膜,结果表明:纯聚醚醚酮(PEEK)在滑动摩擦过程中形成不连续的转移膜。聚四氟乙烯(PTFE)的光滑分子结构有助于使转移膜更光滑,固体润滑效果也更好。在PEEK/FC30中,不仅加入PTFE,而且加入具有层状

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

工业润滑油的型

工业润滑油的型精选文 档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

工业润滑油的型号 一、工业闭式齿轮油： 分类CKB CKC (中载荷齿轮油)CKD（中载荷齿轮油）CKE（蜗轮蜗杆油）CKT(低温中载荷工业齿轮油)CKS（合成烃齿轮油）以上型号68#、100#、150#、220#、320#、460#、680#、1000#、 二、工业用开式齿轮油： 分为68#、100#、150#、220#、320#、相近，原牌号：（1号、2号、3号、4号）。 三、汽轮机油： 32#、46#、68#、100#用于发电设备专用，也可用于船舶和其它工业汽轮机组，小轮机组的润滑与密封。抗氨汽轮机油（32、32D）46、68，用于大型合成氨化肥装置的离心式合成压缩机，冰机及汽轮机组的润滑与密封，工作重要条件温度为50—55℃，环境温度为-10-50℃，其中32D可在-20—50℃下使用。 四、分为：15、22、32、46、68、100、150、220、320。使用于空调普通制冷压缩机，半封闭及开启式。普通制冷压缩机，冷冻、冷藏设备，空调，全封闭。冷冻、冷藏设备，冰箱。 五、变压器油：分为10号、25号、40号。 六、热处理用油，淬火油分为：普通、快速、快速光亮、超速。 七、热传导油：分为L-QB、L-QC、L-QD。280℃、320℃、360℃。使用于工业印染、建筑、木材、加工、化工，日常生活食品加工，电取暧———锅炉和热传导系统。 八、真空泵油分为：46#、68#、100#。使用于机械真空泵和扩散泵的润滑。 九、防锈油： 1.通用防锈油，使用于黑色金属及有色金属长期封存。 2.置换型防锈油，分为1号、2号、3号、4号。1号油适用于黑色金属封存防锈；2号油、3号油适用于黑色金属和有色金属封存防锈；4号油适用于钢铸铁等制件的工序间防锈。 脱水防锈油，分为TS-1和TS-5工序间防锈期可达2个月以上。TS-1油适用于黑色金属和有色金属加工件，TS-5油适用于钢铁件加工处理。 4.冷扎板系列防锈油。

润滑油调和技术和配方

基础油是国标矿物基础油或合成基础油，基本要求是： 1）粘度指数规格要高，粘度指标要适宜 2）清净分散性要好（包括酸中和性） 3）低温性能好 4）不应含有挥发性成分，350℃以下馏分不得超过5%，内燃机油的基础油馏分，必须控制在常压沸点400℃以上，以防机油蒸发损失而损耗过大 5）良好的抗氧化性能（包括轴承抗腐蚀性） 6）良好的抗磨损性能 7）良好的防锈性 8）良好的抗泡性 因此，多选用深度精制石蜡基基础油或合成油。 根据API标准，基础油分为I,II,III,IV,V五类，我们常规采用的是I,II,III类，在抗氧化性能、低温性能、粘温性能方面I<II<III'> ；对添加剂的溶解性能III<II<I'> 。III类基础油可以调配所有级别的内燃油，II类基础油汽油机油SF~SL;柴油机油CD~CH-4,一般情况下，I类基础油从柴机油的CD~CH-4,汽机油SF~SL都可以使用，但再高级别的内燃机油，就很难通过台架试验了。由于I类基础油低温性能较差，一般调合40、50、15W40、20W50，齿轮油90和85W90，而10W机油和75W齿轮油是难以做到合格的。5W、10W机油和75W齿轮油多采用II和III类基础油或PAO合成基础油。另外，虽然倾点很低的环烷基基础油的倾点很容易达到指标，但低温动力粘度和低温泵送性很难达标。 常规采用的矿物基础油有150SN、500SN、150BS;不常用的矿物基础油有200SN、350SN、400SN、650SN等。具体组合规则在配方中详细说明。 润滑油的配方元素确定： 首先要确定选用几种基础油来进行调合，这可根据经验配方和产品品种需要来确定，一般根据油品的粘度等级来选择基础油的组合，常规原则如下： 单级30、40、50机油采用500SN和150BS基础油； 15W40和20W50机油采用150SN和500SN基础油； 10W30采用深度精制的150SN或100SN，或合成油、半合成油基础油； 5W40、5W50采用全合成基础油； 85W90齿轮油采有150BS和500SN基础油； 自动排档液采用深度精制的100SN或150SN基础油或合成油。 通常根据所需产品的类型和性能级别来选择什么类型的添加剂

工业润滑油的种类和选择

1、润滑油基础油。矿物基础油应该选用加氢裂化、加氢精制和加氢重整、或采用异构脱蜡工艺所生产的基础油，以及使用合成基础油。 2、添加剂。添加剂技术对于润滑油生产商来说，属于核心技术，完全决定着润滑油的使用性能和使用寿命，一般不会少于八种。常用润滑油添加剂有清净分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、抗氧剂和金属减活剂、黏度指数改进剂、抗泡沫剂、抗乳化剂、降凝剂、防锈剂、复合添加剂。由于添加剂的品种很多，至于使用那种，使用多少那就要看生产者的了。 3、润滑油性能指标，包括物理指标和化学指标。一般来说，高品质的润滑油，必须 具备：高的黏度指数、闪点高、凝点低、抗乳化性、抗泡沫性、抗氧化性、抗摩擦性，以及橡胶兼容性都要好，而且色相要好，无刺激性气味。 品牌和价格 国内工业润滑的的牌子有安美润滑长城统一昆仑龙蟠等等,其中安美润滑科技是国内相对较大的生产厂家, 也是口碑比较好的牌子. 润滑油假的比较多，只要是买到真的，质量都还可以，可以去官网买，像中联商城之类，还是可靠的。 常用的工业润滑油,像液压油/切削液等一般价格在2200-2800元/200升左右. 工业润滑油的主要选用原则是粘度。 一般说，在中转速、中载荷和温度不太高的工况下，选用中粘度润滑油;在高载荷、低转速和温度较高的工况下，选用高粘度润滑油或添加极压抗磨剂的润滑油在低载荷、高转速和低温的工况下，选用低粘度润滑油;在宽高低温范围、轻载荷和高转速，以及有其它特殊要求的工况下，选用合成润滑油。 工业润滑油的类别多，品种繁杂，技术性能各有特点，涉及的技术范围也广泛，而液压油是工业润滑油中用量最多的大品种，试以此品种为例简要说明。 在液压传动系统中，作为能量传递介质的液压油可传递功率，减少摩擦，隔断磨损表面，悬浮污染物，控制元件氧化，并具有冷却作用。各种液压系统具有不同的种类结构和使用条件。为了满足各类系统的要求，液压油必须具备一定的性能，例如，粘度、粘度指数、相对密度、抗磨性、低温性、酸值、闪点、氧化安定性、破乳化性、水解安定性、起泡性、空气释放性、剪切安定性、防锈性和过滤性。按GB11118.1-94液压油依据组成的用途分为下列品种，每一个品种又有不同的粘度等级。

润滑油调和工艺详解-- 管道调和

润滑油过滤,润滑油过滤设备,润滑油过滤器,润滑油过滤机,润滑油过滤袋,润滑油粘度,润滑油检测,润滑油生产工艺,润滑油润滑油调和工艺详解--管道调和 1.润滑油调合工艺类型 常见的润滑油调合工艺，一般分两种基本类型：罐式调合和管道调合。不同的调合工艺具有独特的特点和适用不同的场合。 管道调合是将润滑油配方中的基础油、添加剂组分，按照计算好的比例，同时送入总管和混合器，经过均匀混合后即为成品油，其理化指标和使用性能即可达到技术要求，可以直接灌装或送入储罐。 管道调合通过实时在线调整管道泵的转速，以使得各条管道中原料油的流量进行动态地调整，以达到预设定的比例，保证最优的调合精度。另外一种管道调合，也是通过管道加入添加剂，经过管道上流量计计量，但需要在调合罐中混合均匀方为成品油。见下图。润滑油调合广泛应用计算机自动控制技术和在线分析仪表，具有自动化程度高、调合 质量好、计量精度高及品种调换灵活等特点。 图2：管道调合示意图

润滑油过滤,润滑油过滤设备,润滑油过滤器,润滑油过滤机,润滑油过滤袋,润滑油粘度,润滑油检测,润滑油生产工艺,润滑油2.管道调合 2.1．管道调合系统的构成 管道调合也称连续调合。调合系统由主控计算机控制，计算机中可预先输入配方，操作人员只需输入产品名称和调合量，计算机自动计算、控制各组分的投料量，动态画面可以显示整个操作过程中各部分的运行状态，通过色彩变化显示物流方向和设备起用情况，可对现场的设备、阀门进行监控和连锁停泵，对油罐高液位和设备故障报警，还可打印报表。这些也是自动调合系统的共同特点。 管道调合装置的一般构成： ①储罐：基础油罐、添加剂罐、调合罐/成品油罐 ②组分通道：每个通道包括配料泵、计量表、过滤器、排气罐、温度传感器、止回阀、压力调节阀等。组分通道的配备需要综合考虑原料种类、配方组分结构和配比、总体产品结构、预计产量等因素。通道口径和泵的排量由装置的调合能力和组分的配比决定。 ③集合管、混合器和脱水器：各组分通道与总管相连，各组分按规定比例汇集到集合管；进入混合器混合均匀；脱水器将油中的微量水脱出，一般为真空脱水器。脱水器采用蒸汽盘管加热和导热油加热。该设备采用螺旋推进式搅拌，带导流筒，能实现液体上下、内外循环。采用填料密封、抽真空，便于润滑油中水分的逸出，从而达到脱水的目的。见图 4－1－8

【CN110016277A】用于制备自润滑耐磨材料的组合物、自润滑耐磨涂料、自润滑耐磨涂层、自润滑耐

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910375103.9 (22)申请日 2019.05.07 (71)申请人 河南科技大学 地址 471003 河南省洛阳市涧西区西苑路 48号 (72)发明人 邱明　李迎春　程蓓　庞晓旭　 谷守旭　 (74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限 公司 41119 代理人 张兵兵　李宁 (51)Int.Cl. C09D 163/00(2006.01) C09D 7/61(2018.01) (54)发明名称 用于制备自润滑耐磨材料的组合物、自润滑 耐磨涂料、自润滑耐磨涂层、自润滑耐磨材料 (57)摘要 本发明涉及一种用于制备自润滑耐磨材料 的组合物、自润滑耐磨涂料、自润滑耐磨涂层、自 润滑耐磨材料，属于自润滑材料技术领域。本发 明的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，主要由 树脂和以下重量份数的组分组成：二硫化钼11～ 12份、石墨烯0.088～0.3份。本发明的组合物，以 二硫化钼为润滑剂，以石墨烯作为润滑添加剂， 利用二硫化钼和石墨烯二维层状结构的相似性， 将两者按照特定比例与树脂进行复合制成耐磨 材料可以发挥二硫化钼和石墨烯的协同润滑效 应，使耐磨材料的耐磨性能和自润滑性能得到显 著提高；尤其是采用本发明的组合物制得的自润 滑减摩耐磨涂层在干摩擦和海水条件下均具有 良好的润滑减摩、 耐磨和环境自适应性能。权利要求书1页 说明书7页 附图2页CN 110016277 A 2019.07.16 C N 110016277 A

权　利　要　求　书1/1页CN 110016277 A 1.一种用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：主要由树脂和以下重量份数的组分组成：二硫化钼11～12份、石墨烯0.088～0.3份。 2.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述树脂与二硫化钼的质量比为2～3:1。 3.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述石墨烯的平均粒径为0.5～2μm。 4.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述石墨烯的平均层数为5～7层。 5.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述二硫化钼的平均粒径为10～20μm。 6.根据权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物，其特征在于：所述组合物还包括溶剂；所述溶剂与树脂的质量比为1:1～2.5。 7.一种自润滑耐磨涂料，其特征在于：包括组分A和组分B；所述组分A为如权利要求1所述的用于制备自润滑耐磨材料的组合物；所述组分B包括固化剂。 8.一种采用如权利要求7所述的自润滑耐磨涂料制得的自润滑耐磨涂层。 9.根据权利要求8所述的自润滑耐磨涂层，其特征在于：所述自润滑耐磨涂层的厚度为20～30μm。 10.一种自润滑耐磨材料，其特征在于：包括基体以及涂覆在基体上的自润滑耐磨涂层；所述自润滑耐磨涂层是将如权利要求7所述的自润滑耐磨涂料的组分A与组分B混合后涂覆在基体上固化得到。 2

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/548942695.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。

润滑油培训资料

第一部分润滑油基础知识 一、认识润滑 １、什么是润滑? 润滑是在相对运动的两个接触表面之间加入润滑剂,从而使两磨擦面之间形成润滑膜,将直接接触的表面分隔开来，变干磨擦为润滑剂分子间的内磨擦，达到减少磨擦，降低磨损,延长机械设备使用寿命的目的,即谓之润滑。 无润滑剂表面直接接触有润滑剂表面分离 ２、润滑油的主要作用： 1 润滑减磨 2 冷却降温 3 清净清洗 4 防锈防蚀 5 密封防漏 6 减震缓冲 二、油品理化指标与应用 1、检测评定润滑油质量性能的方式和内容有哪些? 润滑油质量性能的检测评定一般可分为:理化性能分析、模拟实验、台架评定三类。 理化性能分析包括:密度(或比重)、颜色、粘度、粘度指数、倾点、闪点、酸值、水溶性酸碱、总碱值、机械杂质、水分、灰分和硫酸盐灰分、残炭等。 模拟试验项目包括：低温特性(表观粘度、低温泵送、成沟点等）、抗腐蚀性、防锈蚀性、抗泡性、气体释放性、抗乳化性、氧化安定性、热安定性、剪切安定性、水解安定性、橡胶密封性、清净分散性、极压抗摩性(四球试验、梯姆肯试验、叶片泵试验)等。 台架评定包括：汽油机台架试验，柴油机台架试验,齿轮油后桥台架试验等等。 2、什么是粘度？表示粘度的方法有几种？润滑油的粘度等级是如何划分的? 粘度是指液体受外力作用移动时，其分子之间产生的内摩擦阻力的度量。摩擦阻力越大的液体,其粘度越大。 表示粘度的方法通常有以下五种：运动粘度、动力粘度、恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度。最常用的是运动粘度-它是液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，以m2/s(二次方米每秒）表示。实际上常用mm2／s(二次方毫米每秒)作为计量单位。 国际标准化组织（ISO)和美国汽车工程师协会（SＡE）根据润滑油的１00℃或４０℃时的运动粘度来划分油品的粘度等级；其中，内燃机油和齿轮油主要按100℃的运动粘度来划分油品的粘度等级；而工业润滑油常采用40℃的运动粘度来划分油品的粘度等级。 3、什么是粘度指数？其实用意义及局限性是什么？

固体自润滑材料研究进展

固体自润滑材料研究进展 摘要：综述了固体自润滑材料的种类、性能、组织、应用以及自润滑机理。指出为了满足科技的日益发展，迫切需要研制从添加润滑剂到无须添加润滑剂而具有自润滑的材料。 关键词：自润滑摩擦磨损组织机理 前言 固体润滑是指利用固体材料来减少构件之间接触表面的摩擦与磨损的润滑方式。而自润滑材料是具有固体润滑的性能。固体润滑技术的发展,主要是从二战以后的航空工业、空间技术等高技术领域开始的。在某些不能或者无法使用润滑油和润滑油脂的高温、超低温、强辐射、高负荷、超高真空、强氧化、海水以及药物等介质的条件下,固体自润滑技术显示出良好的适应性能,被广泛应用于冶金、电力、船舶、桥梁、机械、原子能等工业领域,因而在欧美工业发达国家受到相当的重视。 1固体自润滑材料的性能 1.1铝、铅及石墨的含量对铝铅石墨固体自润滑复合材料性能的影响 固体润滑剂的加入对材料的摩擦学性能有较大的影响，采用常规的粉末冶金方法制备了铝铅石墨固体自润滑复合材料,并对其力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。早在20世纪60年代初期,人们就已经发现,两种或者多种固体润滑剂混合使用时,会产生一种料想不到的协同润滑效应。其润滑效果比任何一种单独使用时都好[1]。考虑将石墨和铅作为组合固体润滑剂同时使用。多元固体润滑剂的复合使用是固体自润滑材料的一个发展方向。 实验通过不同的成分配比，采用常规的粉末冶金方法。将各种原料粉末按实验需要的配比称好后置于V型混料机中干混4~6h,在钢模中进行压制,压制压力为0.5Gpa,然后在高纯氮气保护气氛下烧结60 min。得到的样品，对其进行性能测试。主要是对其样品进行力学性能、物相分析、金相分析及摩擦学性能的测试。 通过实验的测试结果可得到以下结论[2]： 1)在铅和石墨总含量不变的情况下,随着石墨含量的增加,铝铅石墨固体自润滑复合材料的力学性能下降,但石墨含量对强度的影响不如对硬度的影响程度大。 2)铅和石墨有着良好的协同润滑效应,随着石墨含量的增加,复合材料的摩擦因数减小,同时材料的磨损量也明显下降。 3)在固体润滑剂含量相同的情况下,铝铅石墨材料的力学性能略低于铝铅材料,但是其摩擦磨损性能好得多,这是因为石墨的润滑性能比铅好,而且存在良好的协同润滑效应。 1.2石墨含量、粒度及温度对铜基自润滑材料力学和摩擦磨损性能的影响 铜基自润滑材料具有抗氧化、耐腐蚀及磨合性好等特性,含油粉末冶金铜基自润滑轴承和轴瓦在纺织机械、食品机械、办公机械及汽车工业中得到了广泛的应用.然而当温度高于300℃后,铜基材料强度明显降低、耐磨性变差.为了充分发挥铜基材料的优良特性,提高铜基自润滑材料的使用温度显得尤为重要。通过基体多元合金化和选用不同粒度的石墨颗粒,采用常规粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑材料,在大越式OAT-U型摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温到500℃温度条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,进而探讨其摩擦磨损机理。深入研究铜基自润滑材料在较高温度条件下的摩擦磨损性能及机理,对研制开发高温铜基自润滑材料具有重要意义。选用不同粒度的石墨颗粒作为主要润滑组分,并对铜合金基体进行合金化优化设计,采用常规的粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑复合材料,考察了其在室温至500℃温度条件下的摩擦磨损性能。 通过实验测试可得到石墨含量对室温力学和摩擦磨损性能的影响、石墨粒度对室温力学和摩擦磨损性能的影响及温度对铜基石墨自润滑摩擦磨损性能的影响[3]。

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。

润滑油技术现状及发展趋势

润滑油技术现状及发展趋势.txt当你以为自己一无所有时，你至少还有时间，时间能抚平一切创伤，所以请不要流泪。能满足的期待，才值得期待；能实现的期望，才有价值。保持青春的秘诀，是有一颗不安分的心。不是生活决定何种品位，而是品位决定何种生活。润滑油技术现状及发展趋势 一、润滑油技术现状 1、我国润滑油现状 润滑油加氢技术经过几十年的发展，一方面如加氢处理、加氢补充精制、临氢降凝等技术已成熟并有新的进步，另一方面异构降凝等新技术日益得到应用。采用加氢新技术生产的基础油质量已接近或达到PAO合成润滑油的性能而占有明显的价格优势，为适应汽车工业与其他工业技术高速发展与更新换代打下牢固的基础。因此加氢工艺在润滑油生产中将起到巨大的作用。 石油化工科学研究院RIPP根据原油组成的不同，开发出一系列润滑油加氢新工艺，为我国炼油企业生产优质的润滑油基础油提供了强有力的技术支持。 对于润滑油高压加氢工艺，环烷基原油是世界各类原油中最高贵的资源之一，其储量仅占原油总储量的2.2%。目前世界上只有美国、委内瑞拉和中国拥有环烷基原油资源。因此如何更加合理利用有限的环烷基原油资源，是炼油界关心的重要课题之一。从环烷基原油的特点看，其润滑油馏分的化学组成以环烷烃、芳烃为主，直链石蜡烃少，凝点较低，是生产电气用油、冷冻机油的良好原料，同时也适宜于生产白油、化妆品用油以及特殊工艺用油。针对石蜡烃含量少的环烷基原料的特点，采用催化脱蜡技术生产高质量的环烷基润滑油有利于资源的合理配制，具有很好的经济效益与社会效益。 克拉玛依石化厂采用RIPP开发的全氢型高压加氢组合工艺，建成了30万吨/年润滑油高压加氢装置，2000年10月高压加氢装置投入运转。表1、2是工厂加工的原料油与所得基础油的性质，从性质可以看出，在生产期间，各线主产品颜色水白，低温流动性好，各项指标都达到要求。 表1 原料油性质 ---------------------------------------------------------- 原料油运动粘度mm2/s 粘度指数凝点℃氮含量μg/g ---------------------------------------------------------- 100℃ 40℃ 减二线油— 64.49 — -21 516 减三线油 12.6 264.3 -43 -20 1065 轻脱沥青油 57.8 2295 50 -8 1862 ---------------------------------------------------------- 表2 加氢后各线润滑油基础油的性质 ---------------------------------------------------------- 原料油运动粘度mm2/s 粘度指数倾点 ℃硫含量μg/g 氮含量μg/g 色度 号紫外吸收度260nm

润滑油的组成成分汇总

润滑油 lubricating oil 不挥发的油状润滑剂。按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。石油润滑油的用量占总用量97％以上，因此润滑油常指石油润滑油。主要用于减少运动部件表面间的摩擦，同时对机器设备具有冷却、密封、防腐、防锈、绝缘、功率传送、清洗杂质等作用。主要以来自原油蒸馏装置的润滑油馏分和渣油馏分为原料，通过溶剂脱沥青、溶剂脱蜡、溶剂精制、加氢精制或酸碱精制、白土精制等工艺，除去或降低形成游离碳的物质、低粘度指数的物质、氧化安定性差的物质、石蜡以及影响成品油颜色的化学物质等组分，得到合格的润滑油基础油，经过调合并加入添加剂后即成为润滑油产品。润滑油最主要的性能是粘度、氧化安定性和润滑性，它们与润滑油馏分的组成密切相关。粘度是反映润滑油流动性的重要质量指标。不同的使用条件具有不同的粘度要求。重负荷和低速度的机械要选用高粘度润滑油。氧化安定性表示油品在使用环境中，由于温度、空气中氧以及金属催化作用所表现的抗氧化能力。油品氧化后，根据使用条件会生成细小的沥青质为主的碳状物质，呈粘滞的漆状物质或漆膜，或粘性的含水物质，从而降低或丧失其使用性能。润滑性表示润滑油的减磨性能。

一、润滑油作用 润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油占全部润滑材料的85%，种类牌号繁多，现在世界年用量约3800万吨。对润滑油总的要求是： （1）减摩抗磨，降低摩擦阻力以节约能源，减少磨损以延长机械寿命，提高经济效益； （2）冷却，要求随时将摩擦热排出机外； （3）密封，要求防泄漏、防尘、防串气； （4）抗腐蚀防锈，要求保护摩擦表面不受油变质或外来侵蚀； （5）清净冲洗，要求把摩擦面积垢清洗排除； （6）应力分散缓冲，分散负荷和缓和冲击及减震； （7）动能传递，液压系统和遥控马达及摩擦无级变速等。二、润滑油组成 润滑油一般由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。

润滑系——【汽车构造 精品资源】

>> 第六章润滑系 第三节润滑系的主要机件 一、机油泵 (一)作用：将一定压力和数量的润滑油供到润滑表面。 (二)齿轮式机油泵 1.工作原理 齿轮式机油泵工作原理如图所示。因油泵壳体内壁的间隙很小，泵壳上有进出油孔。当发动机工作时，齿轮按图示箭头方向旋转。 图6-7 齿轮式机油泵工作原理 1-进油腔；2-出油腔；3-卸压槽 (1)吸油：机油泵进油腔齿轮的轮齿脱开啮合，其容积增大，产生真空吸力，机油便经进 1

油口被吸入进油腔。 (2)压油：机油泵齿轮的轮齿将机油带入到出油腔，出油腔齿轮的轮齿进入啮合，其容积减小，油压增大，机油便经出油口被压送到发动机油道中。 2.构造 (1)组成：由泵壳、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、油泵盖等组成。如图所示。 (2)主动轴下端用半圆键固装着主动齿轮，上端制有长槽与分电器传动轴连接。分电器轴通过齿轮由凸轮轴驱动。 (3)从动轴固装在壳体上，从动齿轮松套在从动轴上。 (4)密封衬垫：泵盖与壳体之间的密封衬垫做得很薄，衬垫既可防止漏油，又可调整齿轮端隙。因齿轮与壳体内壁及泵盖间的间隙很小，以保证产生必要的油压。 (5)泵盖上有限压阀组件，以维持主油道内的正常压力(150 kPa～600 kPa)。它是在试验台上通过调整垫片来改变弹簧预紧力而实现的。 (6)泵盖上有泄压槽：当齿轮进入啮合，啮合齿间的润滑油产生很高的压力，给齿轮的运动带来阻力，并通过齿轮作用在主、从动轴上，加剧了轴与齿轮孔间的磨损。因此，通常在泵盖上铣泄压槽，使啮合齿隙与出油腔连通，以降低其油压。 1

图6-8 齿轮式机油泵 1-主动轴；2-联轴套；3-铆钉；4-油泵壳体；5-主动齿轮；6-半圆键；7刁单簧座；8-密封垫圈；9-螺塞；10-限压阀弹簧；11-调整垫片；12-管接头；13-油泵盖；14-球阀；15-卡圈；16-从动轴 3.机油泵传动轴的安装 由于机油泵和分电器共用一根传动轴，由凸轮轴驱动，所以机油泵的转速与凸轮轴的转速相同。再者，传动轴的螺旋齿轮在凸轮轴的外侧，分电器分火头顺时针转动。在安装传动轴时，需使第一缸活塞处于压缩终了位置，用长螺丝刀将机油泵主动轴上的扁槽转至垂直于曲轴中心线位置(传动轴的上扁槽与下扁舌相互垂直)，再将传动轴装入曲轴箱内。此时传动轴上扁槽应平行于曲轴中心线，且扁槽大面朝外，如图所示，以保证点火正时的准确性。 1