固体润滑剂及自润滑材料的类型及特性
固体润滑剂一般作为两个对摩物体的第三体存在于摩擦界面,其主要类型和特性参见表24。有的固体润滑剂本身可构成整体结构材料,由于其无需另行润滑或只需少量润滑,故也称自(少)润滑材料。自润滑材料的主要类型和优缺点见表25。
表24 固体润滑剂的类型和特性
类 型 | 特 性 |
层状化合 物
| 石墨 | 在吸附水汽或气体情况下,摩擦因数较小,典型值为0.05"一0.15,在真空中,摩擦很大,不能用。当温度较高时,减少了吸附水汽,摩擦因数增大;添加某些无机化合物如CdO、PbO或Na2S04等,可扩展低摩擦范围约550℃。在大气中,温度上升到500~600"C,由于发生氧化而应用受到限制。承载能力较大,但不如MoSz;无毒,价廉;可用于辐射环境及高速低负荷场合,导电性、导热性良好,热膨胀小 |
MoSz
| 摩擦因数较小,典型值0.05~0.15;承载能力高,可达3200MPa;抗酸抗辐射,能用于高真空。在大气中一般用于350~400"C;对强氧化剂不稳定 |
WS2 | 与MoS2相似,但高温抗氧化温度略高 |
(CFx)n 氧化石墨 | 耐高温,承载能力优于石墨,能用于真空环境的润滑,承载能力和摩擦因数与MoSz相仿,温度可用到550℃;色白;耐高温 |
金属化合物
| BN | 新型耐高温材料,能用于900*(2以下,摩擦因数0.35左右,承载能力不高,使用寿命短,不导电,色白 |
Pb0 | 从室温到350℃,摩擦因数0.25左右。在500~700℃时摩擦因数0.1左右,提供有效润滑,在350~500℃之间,氧化成Pb304,润滑性较差。为填补这一空当,可掺人siOz |
CaF2及BaF2 的混合物 | 很好的高温润滑剂,CaF2用陶瓷黏合剂在钢板上生成粘接膜。在800~1000"(2,摩擦因数0.1~0.15,磨耗很小。混入BaF2可进一步改善摩擦 |
PbS | 在500℃时,摩擦因数0.12~O.25,室温时摩攘较大 |
软金属 | ln、Pb、 Sn、Cd、Ba、Al、Sb、Bi、仉、Au、Ag、Cu等 | 磨擦因数在0.3左右,提高温度或载荷,可使摩擦因数下降。主要用于辐射、真空环境及高温条件(金属热压力加工),有较好润滑效果。常用于电镀、蒸镀、溅射、离子镀等方法生成薄膜 |
他 其 | SiN4
| 耐高温(大气中,耐1200'C),硬度大(莫氏9)。粉末状态不具润滑性。只有当成形表面经精加工后,显示低摩擦。耐磨、抗卡咬,可用作空气轴承及无润滑滑动轴承材料 |
玻璃
| 并无边界润滑性。通常将工件预热,浸入玻璃粉末或纤维中,形成薄膜,用于热压加工中,在界面上以熔化状态瞬流体膜保持润滑,故也有人认为不属于固体润滑荆 |
表25 固体润滑剂及自(少)润滑材料的类型及优缺点
材 料 | 优 点 | 缺 点 |
热 塑性塑料
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未 填 充 | 尼龙(PA) | 价廉,安静,抗擦伤,低磨损率,一定的自润滑性,易压制、浇铸,易机械加工成高尺寸精度 | 具吸水性,热膨胀大,热导率小 |
聚甲醛 (POM) | 价廉,吸水率小,潮湿环境下尺寸稳定,一定的自润滑性,摩擦因数较小 | 易被酸侵蚀 |
高密度聚乙烯 (HD PE) | 抗擦伤性、冲击韧度高,低摩擦因数,无黏 滑,抗化学腐蚀 | 软化温度低 |
聚四氟乙烯 (PT FE) | 特低摩擦因数,尤其在重载低速下,无黏滑, 抗化学腐蚀,工作温度范围广 | 高磨耗,价贵,易于冷流、蠕变, 不易注射或模压加工,导热性低 |
PTFE编织
| 承载能力大,抗疲劳强度高,低速下耐磨性好 | 洗体中使用,.可使性能恶化;价 贵;只限于低速下使用 |
填 充 | 热塑性塑料
| 填料改善力学性能、抗磨性、蠕变性及最高使用温度 | 抗擦伤性可能低于未填充热塑性塑料 |
钢 背 | 多孔锅漫渍PTFE或POM | 金属背改善承载能力及散热性,改善蠕变性
| 腐蚀环境中需将金属保护 |
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| 热圊性塑料
| 强度、刚度大大提高,可在超过最高使用温度下短期运行。流体澜精辩常有利 | 比磨损率常较填充塑料高,制造成本提高,热膨胀率较小 |
热 固性塑料
| 增 强
| 环氧树脂 (EP) | 粘接强度高,适宜用作低摩擦固体以及碳纤维 增强基体,作承受重载用 | 加工费用较高
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酚醛树脂 (PF) | 价廉,常用石棉纤维或玻璃纤维、石棉布或玻璃布增强,强度较高,主要用于水润滑部件 | 只用于增强材料,未增强材料性脆而硬 |
聚酰亚胺 (P1) | 承受较高温度,蠕变小
| 价贵,加工困难。摩擦因数略高
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碳/石墨
| 包括碳/石墨、金 属石墨、电解质石墨 | 用于很高潺度(在空气中受氯化限制)及高速场合,很好的导电、导热性,易加工到精确尺寸 | 许用压力低、热膨胀小,脆,抗拉强度小 |
浸渍热固性树脂 | 提高强度及抗磨性 | 使用温度受树脂含量限制 |