為防止與 保護摩擦表面在作相對運動時免於損壞及減少其摩擦和磨損而在表面上使用的粉末狀或 薄膜狀固體稱為固體潤滑劑。固體潤滑劑的使用溫度範圍寬，承載能力強、防粘滑性好、抗高真空、耐輻射、導 電率範圍寬、防腐、防塵，因此是一類特殊的潤滑劑。其缺點是摩擦係數一般大於潤滑油脂，能量損失較大；不能起冷卻作用；制膜工藝複雜等。
基本介紹
- 中文名：固體潤滑劑
- 外文名：solid lubricants
- 學科：精細化工
- 分類：乾性、熔化
- 作用：減少摩擦
- 套用領域：航空工業、金屬加工等
介紹,固體潤滑劑類型,潤滑劑的使用方法,套用,
介紹
用以潤滑相對運動中的表面不被磨損或擦傷的固體物質，這些物質可以是薄膜狀、粉狀。在大多數情況下固體潤滑劑具有層狀結構，例如石墨、二硫化鉬和滑石粉，也有採用一氮化四硼者。但不包括以熔融態起潤滑作用的石蠟和冰。石墨和滑 石作為固體潤滑劑早在19世紀後半葉就已開始使用。此外，尚有氟化鈣、氟化鋇、氧化鉛等非層 狀結構的無機物，鉛、鎘、巴比合金等軟金屬，聚四氟乙烯、聚亞胺等有機高分子化合物，酞菁那樣的有機層狀結晶化合物等。在金屬表面用磷 酸處理由此而在金屬表面生成一種表面膜也是一種固體潤滑劑。在它們之中石墨和二硫化鉬的穩定性好、潤滑性優良。
固體潤滑劑類型
固體潤滑劑可以分為：(1)乾性固體潤滑劑； (2) 在使用過程中軟化和熔化的潤滑劑。
乾性固體潤滑劑 具有原子鍵呈平行狀的層片狀結構，各層間距較小，在使用過程中不改變聚集狀態。如石墨、二硫化鉬、氮化硼等。這種潤滑劑具有優良的耐壓、耐熱與潤滑性能，能在金屬表面形成一層粘附性很強的膜，主要用於擠壓、鍛造及軋管機芯棒的潤滑。
二硫化鉬 鱗片狀晶體，晶體結構為六方晶系的層片狀，分子層之間的結合力很弱、即分子層間表面為低剪下應力平面。當分子層間受到很小的切應力作用時，很容易沿分子層產生相對滑動。因此，如果把工具與變形金屬間的摩擦轉移到二硫化鉬內部，其摩擦顯然要小得多。 二硫化鉬的每個分子層厚度為6.26Å，而二硫化鉬潤滑膜的厚度通常為μm數量級，因此，它可能產生的滑移平面很多，就有可能充分而有效地降低摩擦，減少磨損。二硫化鉬具有較好的熱穩定性，在大氣中，400℃左右才開始氧化，氧化後潤滑性急劇下降，但實際熱塑性加工時，高溫接觸時間較短，因此，仍能保留較好的潤滑性能。在二硫化鉬層狀結構中，碳原子與鉬原子結合較牢，硫原子又與金屬表面有較強的吸附力，因此二硫化鉬有較強的耐壓性能。二硫化鉬的摩擦係數隨大氣中的濕度增加而增加，在相對濕度低於15%時，其潤滑效果最好。
石墨 具有層片狀結構的高效固體潤滑劑，原子層間距為3.4Å，受剪下應力作用時，很容易在層間發生滑移。影響其潤滑性能的因素有：(1)結晶性。石墨的結晶性好且硬度小，則潤滑性能好。(2)純度。純度越高，所含雜質越少，對工模具的磨損越小，摩擦係數也越小。(3)粒度與粒子形狀。粒度越大，摩擦係數越小，在金屬表面上的塗敷性能則越差;因此，在選擇石墨潤滑劑的粒度時要綜合考慮;另外，形狀越扁平的石墨，潤滑性越好，磨損也越少。(4)環境氣氛。石墨非常容易吸附氣體和大氣中的水汽，這有利於它的潤滑性能。
氮化硼 晶體結構與石墨相似，有“白石墨”之稱，其性能則比石墨更優良。在常溫下不與任何金屬起反應，絕緣性能好，使用溫度可高達900℃，是目前惟一的高溫潤滑材料。
二硒化鈮 一種新型固體潤滑劑，具有金屬光澤的灰色固體粉末。熱穩定性較好，使用溫度在氮氣中為600℃，在真空中可達900℃，其性能與石墨及二硫化鉬大致相同。
在使用過程中軟化和熔化的潤滑劑 在常溫下為粉狀粒子，使用過程中，在變形區內則軟化成膏狀或變為流體。屬於這類潤滑劑的有鹽類及皂粉類潤滑劑。它們能在金屬表面生成耐壓的粘附力極強的潤滑膜，從而起潤滑作用。
鹽類 以無機化合物氯化物和磷酸鹽為主的鹽類潤滑劑是無煙潤滑劑中使用比較成熟的。這些含氯、磷的物質具有活化作用，在一定的溫度下，能與金屬表面的化學元素髮生化學反應，在接觸面上形成具有防粘、降磨作用的磷化物或氯化物的化學反應膜，其膜的強度遠大於化學或物理吸附膜。由於這類潤滑劑在薄膜破裂情況下，有較快的再次覆蓋能力。因此，它是最可靠和最有效的潤滑劑之一。
皂粉類潤滑劑 在絲材的拉拔工藝中使用最普遍，主要是鈣皂和鈉皂。這類潤滑劑不具有層片狀結構，它是依靠分子極性吸附在金屬表面，進入變形區後在壓力和溫度作用下呈軟熔狀態而起到潤滑作用。
潤滑劑的使用方法
有以下幾種：
(1)製成懸浮液。把粉末狀固體潤滑劑與油或水混合，成為液、固兩相分散的懸浮液。
(2)製成糊膏狀。把粉末狀固體潤滑劑添加到潤滑脂中，或過量地混到潤滑油中，分別成溶膠狀或糊膏狀使用。
(3)直接使用粉狀。把一種或幾種固體狀粉末潤滑劑相混合後直接由金屬帶進變形區。
(4)壓成塊狀。把單獨的固體潤滑粉末或向含有增強材料的固體潤滑粉末添加一定粘結劑後，壓製成塊。使用時，把潤滑塊緊壓在要潤滑的工具表面起潤滑作用。
套用
隨著航空工業、 空間技術等的發展，其使用條件更加苛刻，如 高溫、高速、高真空、超低溫和強輻射等，超 過了潤滑油和潤滑脂的使用極限，必須選用 特殊的潤滑劑來潤滑。這種特殊的潤滑劑就是固體潤滑。正確套用固體潤滑劑，可以保 障特殊工況下機器的正常運轉，提高機械設備使用的安全係數，延長機器的使用壽命，為機械設備實現大型化、微型化、高速運轉、自動控制創造有利條件，還能為改進已有的機械設備採用新工藝、新技術、新材料以及為機械零件設計的改革提供很大的方便，從而達到節約人力、材料、能源和提高產品質量的目的。
