二硫化钼固体润滑性能及其应用

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1、《精密制造与自动化》二硫化钼固体润滑性能及其应用1.2郭青1天津大学材料工程与科学学院（300380）2天津轻工职业技术学院（300072）摘要详细介绍了二硫化钼的结构特点以及作为固体润滑减磨材料的原理。综述了二硫化钼作为固体润滑的粘结型固体润滑膜、沉积型固体润滑膜这两种固体润滑膜的性能及工艺特点，并介绍了它们在工业上的应用及其发展现状。关键词二硫化钼固体润滑粘结型固体润滑膜沉积型固体润滑膜二硫化钼(MoS2)作为固体润滑剂的历史可以个原子层(见图2)，上下两层为硫原子层，中间一层上溯到17世纪。在19世纪中期的加利福尼亚淘金热为钼原子层，每

2、个钼原子被6个硫原子所包围（6个[1]时代，二硫化钼就被作为马车轴承润滑剂。二战硫原子分布在三棱柱体的各顶端），只有硫原子暴期间，德国的马克思·普朗克研究所和美国国家航空露在分子层的表面，每个分子层的厚度为0.626nm。和宇航局的前身国家航空委员会都曾进行过将二由于钼和硫原子之间的键较短，而硫原子之间硫化钼用于工业应用的试验，并开发了有机粘结固的间隔较大，致使相邻的硫原子层之间的键较弱，体润滑膜。到20世纪50年代初，美国制定二硫化钼以至它们之间容易发生劈理，这些劈理面表面能的美国军用标准，并将其作为军事机密。随后，二低，是亲水性的。另外由

3、于在含有S-Mo-S原子群的硫化钼溅射膜和离子镀膜相继出现。在新兴的产业薄片中键结很强，使晶体的棱边具有高的表面能，部门和新兴的技术领域中都在逐渐应用固体润滑，在空气中特别是与氧气将迅速起反应，天然二硫化如以机器人和电子计算机为主的电子机械中，其主钼常常是大粒晶体，而合成的二硫化钼通常是很小[2]要的润滑部分(如齿轮机构、谐波减速器、轴承、滚的颗粒。珠丝杠、链索和链轮等)就是常用聚四氟乙烯和二硫1.2二硫化钼一般性质化钼润滑剂。由表1的二硫化钼物理、化学性质可见：a)该物质摩擦系数低、硬度低,适用的温度、1二硫化钼的基本特性载荷及速度变化范围

4、广,具有优良的润滑性、附着1.1二硫化钼结构性、抗压性、抗腐蚀性和超低温及热稳定性等；二硫化钼层状结构是钼和硫通过共价键结合b)特别适用于接触面极紧密以及精度高的机在一起的六方晶系结构(见图1)，每一个晶体有很多械摩擦副润滑；二硫化钼分子组成，每一个二硫化钼分子层分为3c)能长时间地保持润滑状态；d)可以解决一般润滑油难以润滑和工作环境恶劣的摩擦面。1.3二硫化钼的润滑性能二硫化钼良好的润滑性能是由其晶体结构决定的。因为每个分子层的硫原子与钼原子之间的结合力很强，而分子之间的硫原子与钼原子之间的结合力很弱，因而产生了一个低剪切力的平面，当分子

5、之间受到很小的剪切力时沿分子层很容易断裂，而形成滑移面。例如，在厚度为0.5µm的二硫化钼图1MoS[3]图2MoS[3]表面膜中有800个分子层和799个滑移面。这些众多2的晶体结构2分子层示意图262007年第3期（总171期）的滑移面使原来相对滑移的两金属表面的直接接应用中最广泛的一种固体润滑技术。它是将固体润触转化为二硫化钼分子层的相对滑移，从而降低了滑剂（二硫化钼或聚四氟乙烯等）、耐磨添加剂等摩擦因数，减少了磨损（如图3所示)。固体粉末成分分散于有机粘结剂(酚醛、环氧树脂、硅树脂、近年来新型的树脂如聚酰亚胺、聚苯骈噻表1二硫化钼物理

6、化学性质唑、聚苯骈咪唑等)或无机粘结剂(Na2SiO3、K2SiO3、项目特性B2O3、Na2B4O7、Na3PO4、K2PO4等)体系中，再用化学式MoS2类似于油漆的涂装工艺在摩擦部件上形成一层微色泽蓝灰色米厚度的润滑涂层，以降低部件的摩擦和磨损。它莫氏硬度1-3可以在干摩擦条件下作润滑剂，也可与润滑油、脂、比重/g·cm4.8摩擦系数0.04膏共用；它可以作为零件磨合时的预涂膜，也可以结晶构造层片六方晶系作为已有磨痕表面的修补剂；还兼有防护或防粘等耐压性/MPa2744作用。该涂层厚度很薄，不影响零件的尺寸和机械电阻较大如电压和温度上升

7、，电阻显著减小强度，在压力的作用下，涂层不易被挤出摩擦接触熔点/℃1800以上面，因而承载力较高。其涂层施工简单，成本低廉，使用温度/℃-180～343空气氧化400℃慢慢氧化可根据零件的不同形状及要求，采用喷涂、刷涂或与气体的反应除与氧气反应，与氯气、滚涂等工艺，以实现在各种不同摩擦面上的涂敷。氢气在高温下反应以外，不受侵害;它还特别适合在高低温、高真空、辐照、强氧化、化学稳定性与酸的反应除王水，热硫酸，热硝酸以外，不受侵害;水、有机溶媒不溶腐蚀等环境中使用。该涂层可广泛地应用于航天、解;在油脂、醇中操作均能保持高度的航空、机械、交通、轻重

8、工业的各种摩擦部件及需化学稳定性适当防护的零件上。-1生成热/kJ·mol△H298.16K=-56.1粘结固体润滑涂层分常温固化和加温固化两生成自由能/kJ·mo