WS2在国内汽车和机械工业中的导入和应用

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关键词:固体润滑  镀膜/涂层  WS2金属表面处理技术

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   一.固体润滑概念

   固体润滑材料是一类概念上与传统润滑材料（润滑油、脂）完全不同的新型润滑材料，利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。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。与传统润滑材料在摩擦界面上形成某种形式的流体或半流体膜而起到有效的润滑作用相对应，固体润滑材料则主要是依靠材料本身或其转移膜的低剪切特性而具有优良的抗磨和减磨的作用。通常固体润滑材料是以粉末、薄膜、涂敷层或整体材料的形式使用。

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作为一类新型润滑材料，固体润滑材料在性能上极大地突破了传统材料的使用极限，这就为解决现代军工高技术机械急需解决的超低温、超高真空、强辐射、高速高负载、特殊介质等典型特殊工况条件下的摩擦磨损问题提供了强有力的技术支持，同时也为提高军工机械的稳定性和可靠性奠定了重要的基础。

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   二.固体润剂的基本性能

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   (1)与基材表面能牢固地附着，有保护表面功能。
& C* t. Z# T1 v9 I% l   (2)抗剪强度较低 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。
$ z# w4 q- i% r  [1 n  （3)稳定性好，包括物理热稳定，化学热稳定和时效稳定。
+ l1 B! g; B: P6 {1 P  V1 I  （4)固体润滑剂有较高的承载能力
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   下面是几种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

如聚四氟乙烯等擦系数较低、成形加工性和化学稳定性好、抗冲击能力强的材料，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，有溅射、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。

   （3)制成复合或组合材料使用   

比较常见的有镶嵌石墨、二硫化钼（MoS2）的固体润滑轴承、导轨等。

   （4)作为固体润滑粉末添加剂使用 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办润滑状态等，如MoS2油剂、MoS2油膏等。

   三.精密机械中对固体润滑涂层的苛刻要求

. f( J/ s; U' A4 e8 ^   精密机械中存在着对固体润滑技术的需求，但一般必须符合处理工艺低温化、对膜层或涂层厚度范围要求高（控制在几微米级以内或更小）的特点，因而传统的固体润滑技术已经不能满足其技术要求。

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WS2干膜润滑技术来源于美国NASA使用的航空干膜技术，在固体润滑领域具有突出的技术优势

7 \8 o0 e0 n) Q. m5 e& \1 J    国外发达国家的汽车工业、机械工业、塑料工业及军事工业中已广泛使用WS2。例如，在美国每年有200万个以上的汽车活塞环要用WS2来处理，而国内最先进的还是二硫化钼处理：采用的工艺有喷涂法、电泳法等几种。随着国际产业的转移和国内产品的升级换代，将会有越来越多的对固体润滑涂层(coating)技术需求，抓住这一趋势将WS2及其系列技术引入到中国机械和汽车行业，达到规模化和产业化，必将极大地改善中国工业的技术条件、产品质量和寿命，创造巨大的经济效益，缩短与世界发达国家的差距。

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WS2技术性能
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摩擦系数               0.030（动态），0.070（静态）
3 P& X" F  |& O* s5 k7 b9 Y8 z5 C承载能力               膜层与基材的承载能力相同，膜最高承载可达到100,000PSI（帕斯卡）
润滑温度范围         在正常大气压中，从-273℃到650℃
4 o( c$ ~6 G' R3 @: p! O( q                              在10-14Torr高真空中，从-188℃到1316℃
. c$ Z3 ~+ o) h化学稳定性            惰性物质，无毒
磁  性                    无磁性
硬  度                     洛氏硬度约30RC
膜  厚                     0.5微米
颜  色                     兰灰色
) Q; [* m% p/ G% c' F( ?1 M3 M耐腐蚀性                减缓腐蚀，但不能完全防止基体受腐蚀
; Y( f4 D% f3 V! H2 e, q3 E可镀基材                铁、钢、铝、铜等各种金属，塑料及人造固体
兼容性                    与大部分油漆兼容,  与溶剂、油、燃料兼容
, Q% l1 ]( G1 I% ?% s& X! G2 ~1 o军用标准                DOD-L-85645