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        固體潤滑劑是指用以分隔摩擦副對偶表面的一層低剪切阻力的固體材料。對于這類材料，除了要求具有低剪切阻力外，與基底表面之間還應具備較強的鍵聯力。這也就是說，載荷由基底承受，而相對運動發生在固體潤滑劑內。
        使用固體潤滑劑的優點在于：潤滑油脂的使用溫度范圍一般為-60℃～+350℃,超過這一溫度范圍，潤滑油脂將無能為力，而固體潤滑劑卻能充分發揮其效能；潤滑油脂的承載能力也遠遠不如固體潤滑劑；在高真空、強輻射、活性或惰性氣體環境中以及在水或海水等流體中，潤滑油脂容易失效，也需借助于固體潤滑劑；固體潤滑劑在貯存，運輸和使甩過程中，對環境和產品的污染也比潤滑油脂少得多；固體潤滑劑還特別適合于要求無毒、無臭、不影響制品色澤的食品和紡織等行業；固體潤滑劑的時效變化小，保管較為方便。然而，固體潤滑劑的缺點也很突出，例如潤滑膜一旦失效就難以再生；一般地說，其摩擦因數比潤滑油脂的大；摩擦界面上的熱量不易被帶走或逸散；容易產生碎屑、振動和噪聲等。
        常用的固體潤滑劑有：層狀固體材料（如石墨、二硫化鉬、氮化硼等）、其它無機化合物（如氟化鋰、氟化鈣、氧化鉛、硫化鉛等）、軟金屬（如鉛、銦、錫、金、銀、鎘等）、高分子聚合物（如尼龍、聚四氟乙烯、聚酰亞胺等）和復合材料。
        一、層狀固體材料
        層狀固體具有層片狀結晶結構，同一層內的原子間結合力較強，而層與層之間原子間的結合力較弱。這種層片狀晶體的疊合，意味著垂直于層片方向可以承受很大的壓力，而沿層片方向只要有一個較小的切向力作用，就會很容易地使層片與層片相互錯開，故能承受較大壓力而摩擦因數較小。這種承壓能力大而抗剪切力低的材料，為摩擦副提供了良好的潤滑。這一點與吸附膜相似。
        1.石墨
        石墨為層片狀碳，層與層之間的結合力較小。在切向力作用下，層與層之間容易滑動。在大氣條件下，石墨對石墨或石墨對鋼的摩擦因數大約為0.1~0.15，具有明顯的減摩效果；而在真空中，石墨間的摩擦因數則上升為0.5～0.8。在摩擦過程中，經過除氣處理的石墨一旦導入空氣、氧氣、水蒸氣或苯、乙醇、丙酮、庚烷蒸汽等，則摩擦因數將很快降低，而當導入氮或二氧化碳等氣體，卻并先降低摩擦的效果。
        不論是天然石墨還是人造石墨，使用前均應粉碎。作為潤滑劑，特別是粉劑，應以天然石墨為主。使用時，可直接將石墨粉加在摩擦副對偶表面之間，也可以將石墨和其它材料制成復合材料使用；也有把碳一石墨粉壓制成塊，經切削（或不經切削）制成零件（已成功地應用于壓縮機活塞環等零件上），這種材料具有很好的自潤滑效果。若把石墨粉加在油（或脂）中作為潤滑劑使用，則在重載作用下油膜破裂時，石墨仍能繼續起潤滑作用。將石墨粉加在水中，并添加合適的粘結劑制成的潤滑劑，已成功地應用于熱軋等工藝中。
        石墨的化學穩定性好，抗輻射能力強，無毒，價格低等，都是其優點，但因石墨的熱穩定性較差，所以限制了它以粉狀或塊狀固體膜的形式使用。石墨在325℃時與氧接觸會生成CO2，因而一般最高使用溫度不超過400℃。
        將石墨置于氟氣中，經加熱可制備氟化石墨。氟化石墨呈白色（或接近白色），不像石墨的磨屑會污染摩擦副或產品。在27～345℃的溫度內，氟化石墨的摩擦因數比石墨小，其壽命則比石墨長。它在真空和惰性氣體中也具有潤滑性，從而改善了石墨在無水蒸氣條件下的潤滑性。氟化石墨的缺點是價格較貴。
        2.二硫化鉬
        二硫化鉬粉劑是由天然輝鉬精礦經化學提純制成。其分散性高、純度高、吸附性強、色黑稍帶銀灰色、有金屬光澤、觸之有滑膩感、不溶于水。它也是一種具有層狀結構的材料。由于結合強度低，很容易沿解理平面滑移，所以剪切阻力小，摩擦因數小。在大氣中，MoS2解理面與鋼表面的摩擦因數只有0.1左右，即使在真空中也只有0.2。MoS2在干燥氮氣中的潤滑性能很好，但在干燥氧氣和潮濕空氣中則潤滑性較差，這些潤滑特性均與石墨不同。MoS2在420～430℃內就會快速氧化，當溫度超過800℃時，MoS2 可能分解，而金屬鉬的摩擦因數相當大，因此潤滑性能就大大下降。
        二硫化鉬的常見使用方法有下列幾種。
        (1)干膜  將MoS2置于摩擦副對偶表面間，靠摩擦副對偶表面間的機械作用而形成一層附結于摩擦表面的薄膜。制備干膜以前，應先將摩擦表面凈化，擦除油污、銹斑并清除塵埃，只有這樣才能在摩擦表面上形成一層粘結強度高的MoS2 表面膜。對于不易導入MoS2粉劑的摩擦副，可將MoS2粉混入有揮發性的流體中，將其噴涂在摩擦表面上，待流體揮發后即形成表面膜。但這樣制備的表面膜，不僅粘結強度低，而且不像經機械作用所形成的表面膜那樣按最優取向排列。
        (2)涂敷膜  將MoS2 粉加入樹脂或其它粘合劑形成懸浮膠體，然后噴涂、侵入或簡單地刷涂到表面上。事先對表面進行仔細清洗和預處理，這有利于耐磨壽命的增加。
        (3)復合材料  將MoS2粉加入金屬基或塑料基的復合材料中，可以直接用來制造零件，也可用來覆蓋在金屬表面上，其中所含的MoS2（或其它低剪切強度材料）組分起潤滑作用。
        (4)潤滑油或脂的添加劑  可將MoS2粉以較低的濃度(＜1％）作為齒輪油和發動機油的添加劑，也可以較高的濃度作切削液的添加劑。但主要是以0.5％～18％的濃度用作潤滑脂的添加劑，最常用于鋰基脂。當由于熱或機械作用而使油或脂的潤滑能力衰減時，MoS2就起著保護摩擦表面的作用。當用于在接近潤滑脂滴點溫度下工作的滑動軸承中時，MoS2的濃度以6％-8％為最佳。
        3.與二硫化鉬相類似的材料
        硫族元素，除硫外，尚有硒(Se),碲(Te )等。它們與難熔金屬如鎢(W),釩(V),鉭(Ta )和鈮(Nb)等形成二硫族化合物，如WS2, WSe2, NbSe2, TaS2等，其結構均為六方晶體。在真空、輻射以及高溫下，這些化合物的性能均優于石墨、MoS2。這一特點可能因鈮、鉭、鎢的原子直徑大于鉬原子，削弱了解理面間的范德華力，因而使這些化合物的剪切阻力降低。
        4.氮化硼
        氮化硼（BN）也是一種具有層狀結構的材料，它與傳統的固體潤滑劑相比，石墨的解理面上全是碳原子，MoS2的解理面上全是硫原子，而氮化硼的解理面上既有氮原子又有硼原子。當它在大氣中常溫條件下與金屬表面接觸而相對運動時，摩擦因數約為0.2～0.4，比石墨大，但隨著溫度的升高而減小。BN的摩擦性能不受水蒸氣影響，但在有氣體（如庚烷）中，摩擦因數小于0.2。在大氣條件下，BN在溫度高達900℃時仍有較小的摩擦因數和良好的化學穩定性。將BN加入潤滑油中，可以作為高溫潤滑劑使用。
        二、氧化物、鹵化物及其它化合物
        1.氧化物
        眾所周知，鋼鐵表面的氧化膜具有保護表面的作用。當金屬表面直接接觸并發生粘著時，摩擦磨損就增加，一旦表面存在．氧化物則摩擦磨損就可減小。氧化鉻(Cr2O3 ),氧化鈦(TiO2 )、氧化鋯(ZrO2)的熔點約在1600～3000℃之間，均有可用作高溫工況下的表面保護膜。氧化硼(B2O3  )在400℃以下的摩擦因數并不小，但當溫度接近熔點時下降到0.1左右。氧化鉛(PbO)在常溫下的摩擦因數不小（約為0.3~0.4)，但在200～650℃溫度范圍內只有0.1~0.15，確實也是一種很好的高溫潤滑材料。
        2.鹵化物
        氟化物的質地較軟，抗剪強度較低，并且有化學惰性，可覆蓋在金屬表面上起潤滑作用，是良好的高溫固體潤滑劑。氟化鈣(B2O3  )和氟化鋇(BaF2 )應用溫度范圍比PbO更寬，在空氣或氫氣中，CaF2-LiF以及CaF2-BaF2等混合物，即使在高達650～820℃的高溫下，仍有低摩擦的效果。
        3.其它化合物
        硼酸鹽也是高溫固體潤滑劑，在熔融狀態下才顯示出優良的潤滑性能，當溫度超過480℃時，它具有流體動力效應，超過760℃時則起邊界潤滑劑作用。在高溫下，硼酸與金屬氧化物起反應而形成玻璃。硫化硼在高溫中的低摩擦則歸因于硼酸。此外，各種玻璃，如硼酸鉛玻璃、硼硅酸鉛玻璃、鋁硅酸鹽玻璃等，可以用于500～800℃的溫度范圍，而硅玻璃甚至可用于超過1100℃的高溫。用玻璃潤滑的缺點是難以從潤滑表面將其清除。
        三、聚合物
        近年來，高分子材料在工程中的應用日益普遍。熱固性塑料，如酚醛樹脂、環氧樹脂等，具有網絡狀結構，但無晶態性狀，并不是理想的潤滑材料，與其它潤滑劑組合使用，實質上只起到粘結劑的作用。熱塑性塑料有晶態的，也有非晶態的，如聚四氟乙烯(PTFE )、尼龍(PA),聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC),聚酰亞胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA )等，其中有些材料可以直接用于潤滑，有些材料則須與其它材料組合在一起而產生潤滑效果。用聚合物潤滑的主要優點是：化學穩定性好，在低溫、真空中以及各種氣氛中仍能有效潤滑，與潤滑油脂一起使用不發生干擾。其缺點則是：機械強度和承載能力低，熱傳導能力弱，只能在有限的載荷及溫度條件下使用。
        1.聚乙烯(PE)
        聚乙烯的摩擦因數約為0.3~0.35，耐磨性也比較好。高密度聚乙烯的摩擦因數只有0.1～0.14，減摩效果更佳。
        2.聚四氟乙烯(PTFE)
        聚四氟乙烯的摩擦因數很小（約為0.05-0.1），而耐磨性能很差，化學穩定性則很好，在高達260℃的溫度下仍能表現出良好的低摩擦性能。PTFE可通過涂敷工藝或在金屬表面上涂擦而靠機械作用附結于表面上，也可以將其編織而用粘結劑粘合在表面上，還可將PTFE噴涂于表面上，在＞325℃溫度下燒結（可用其它樹脂粘結），再在較低溫度下固化。單獨使用PTFE時，只適用于中等滑動速度、輕載以及防粘，但使用MoS2會造成污染的場合。
        3.尼龍(PA)
        尼龍有一定的低摩擦性能（摩擦因數約為0. 15～0. 35）和良好的耐磨性，在載荷作用下會發生冷流，在潮濕空氣中會吸水膨脹。尼龍基體中以玻璃纖維作填充料可以降低冷流，而添加MoS2和PTFE則可降低摩擦。
        4.聚酰亞胺(PI）
        聚酰亞胺在常溫時摩擦因數較高（約0.47)，在100℃以上時，摩擦較小，壽命也比較長。PI的機械強度和耐溫性能較好，使用溫度范圍為- 240～+360℃，連續使用的最高溫度可達260℃。
        四、軟金屬
        軟金屬如鉛、鎘、銦、金或銀等，可用作硬質基底的表面涂層。在常規潤滑劑不起作和在極高溫以及特殊工況下，它們可以為摩擦面提供一層有效的潤滑膜。載荷由基底承受，切向運動則發生在低抗剪強度的軟金屬膜中。雖然這些軟金屬的摩擦因數要比MoS2、PTFE等材料高些，但可有效地應用于防腐蝕、耐輻射和高溫的場合。
        軟金屬膜的膜厚對潤滑的有效性影響很大。在硬基底（如鋼）表面鍍敷或浸涂一層軟金屬（鉛膜或銦膜等），與鋼配對摩擦，如果軟金屬層過薄，則在承載并作相對運動的過程中很容易破裂或穿透，這時又變成基底金屬直接接觸，使摩擦增大且磨損加劇。在輕載作用下，鋼對以鉛膜覆蓋的鋼表面的摩擦因數與鋼對整塊鉛的摩擦一樣；當載荷增加到某一數值時，涂敷的軟金屬層減薄，此薄層在載荷的作用下有類似流體膜的特性，摩擦因數也同時降低。一般地說，軟金屬膜的厚度為10-6～10-7  m時，潤滑效果最佳。實質上，在適當的膜厚和載荷條件下，當溫度達到軟金屬的熔點時，其摩擦因數為最小。
        軟金屬層材料與基底金屬應有較好的相容性，同時還要求軟金屬有一定的耐磨能力。例如，摩擦副為同種材料（如鋼對鋼），當采用能溶于基底金屬的軟金屬時，就可能得到滿意的粘附強度，但是這與配對表面的相容性要求相矛盾，因當薄層被穿透后，或摩擦副穿過軟金屬層擴散時，就將發生鋼與鋼的直接接觸，從而引起粘著。如摩擦副用鋼(S)對鋼(S)組成，在某一鋼表面上用不溶于鋼的軟金屬（A)涂敷，這種S/A-S的組合也是不適用的。在S和A層之間再加一層金屬B，如果B既能溶于S又能溶于A,則這種S/B/A-S的組合（即雙金屬層）仍然不適用，因為基底S可以通過B擴散到A層中，就會發生A層中的S成分與配對表面S相接觸，仍有增強配對表面(S與S)間粘著的趨勢。現在往往采用三金屬層，即S/B/C/A-S的組合，這里的中間層C是可溶于A和B的，但C不溶于S,這樣，基底S就不能穿過C層而向A層擴散，于是可以獲得滿意的減摩效果。這三種金屬覆蓋層最滿意的結構組成為鋼／鎳／金／銀，覆蓋層可用電解法分層鍍敷，表面的銀層最厚（約為5μm)。這樣配對的摩擦因數僅0.11左右。
        工程中常用的金屬摩擦副，在高真空環境下會產生強粘著，如選擇合適的軟金屬層加以隔離可取得滿意效果。例如，在工具鋼表面用電鍍法鍍敷鉛，則摩擦因數小于0.4。
        軟金屬薄層的一種新發展為使用混合金屬涂層，例如用Ag+Mo層在500°C下往復3000次行程后，摩擦因數仍能保持0.05的低值。軟金屬膜Cu+Pb，在一240～816℃及高壓、高真空中能有效地進行潤滑。

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