[科普中国]-润滑涂料

润滑涂料，实际上是在要求润滑的部件表面上形成一层润滑剂的覆盖膜（俗称粘结固体干膜润滑剂/BSLF）来代替润滑油膜，以便满足某些不能使用油脂润滑的润滑要求。它的适用范围比较广，从1000℃以上的白热高温到液态氢的深冷温度；从化学工业的腐蚀环境到受强辐射的在月球表面工作的机械都能有效地润滑，已被广泛应用于航天器、飞机、卫星、火箭、原子能设备、仪器仪表、车辆、船舶等领域。

分类润滑涂料按主要成膜物质可分为无机、有机和金属三大类。金属型主要以Ca、Ag、Pb、Ni、Sn等做粘结剂。有机型则常用醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯、有机硅等作基料，能在200℃以上的环境条件下，则用聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯丙咪唑、聚苯硫醚，聚对羟基苯甲酸酯等耐高温树脂作基料。无机型则常用硅酸盐、磷酸盐、陶瓷作粘合剂，能在800~1000℃的高温下使用。

润滑涂料按添加的固体润滑剂分为：石墨型、二硫化钼型、聚四氟乙烯型、混合型及其他型（如二硒化钼等）1。

组成润滑涂料主要成膜物质、固体润滑剂、辅助添加剂及溶剂等组成。

1、主要成膜物质

成膜物质是润滑涂料的基础部分，它在涂层中起粘结剂的作用，使之能在底材表面形成一层附着牢固的固体润滑膜，并赋予良好的物理力学性能、耐腐蚀性能、抗环境介质、耐磨性能。

因此，成膜物质的选择应从环境适应性、润滑耐磨性、防腐蚀性等几方面来考虑。还要考虑到所配涂料有适宜的施工性能和干燥固化性能。

不同的成膜物质复配，可以得到更好的润滑耐磨性，如环氧/酚醛、环氧/聚酰胺等，优于单纯的环氧或酚醛树脂。另外，聚四氟乙烯树脂本身，具有很好的润滑性能。

2、固体润滑剂

常用固体润滑剂种类分三大类。

（1）无机化合物 MoS2、石墨、PbO、Na2MoO4、及高温用的LaF3、CeF3等。

（2）有机化合物 聚四氟乙烯、酞菁、尼龙等。

（3）金属及其氧化物 Ag、Au、Al、In、Ba及其氧化物。

其中以石墨、MoS2 、聚四氟乙烯最常用。但它们也有各自的缺点，聚四氟乙烯的承载能力较低，粉碎较难；石墨易产生电化学腐蚀，在真空中失去润滑性；MoS2高温（400℃）易被氧化，耐水耐盐雾性差，对底材有腐蚀性。

3、辅助添加剂

常用Ag、Pb、Sn、Pbo、Sb2O3、Bi2O3、AgI、PbI2、BN等，主要起提高润滑性、耐磨性、承载能力、防锈能力和抗环境介质的稳定性。一般添加5%~20%。Sb2O3最高可达45%，有利于降低涂料成本。

金属氧化物摩擦系数较大，主要赋予涂层良好的耐磨性；金属粉给予导热性，提高耐磨性和涂层强度。固体润滑剂和各辅助剂配合，能改善涂层的整体性能1。

特点润滑涂料除应具有高抗压强度、低剪切强度和底材有强的粘结度的3中性能之外，与润滑油脂相比，它还具有以下特点：

1.运转条件苛刻化

1）使用温度范围的扩大（高温：+350℃以上；低温：-60~-269℃）；

2）载荷能力增大；

3）使用速度范围的扩大（高温、低速）。

2.运转环境的多样化

1）在真空中或惰性气体中；

2）在活泼气体中；

3）在水中、海水中或特殊流体中；

4）在辐射环境中。

3.无人化和无需保养化（长寿命化）

4.防止环境污染

5.适用材料扩大化（除金属外，工程塑料、橡胶、木质纤维、纤维材料和陶瓷材料部件等均可）

6.具有防腐性能和动密封性能，以防止机械振动，减少机械噪音。1

作用机理材料的摩擦系数（μ）由材料的剪切强度（S）和压缩流动压力（Pm）的比值决定，即μ=S/Pm，因此，降低材料的剪切强度或增加其流动压力，或使二者配合变化，都能降低材料的摩擦因数。但是，同一材料不可能同时得到低的剪切强度和高的流动压力。低剪切强度的材料，往往流动压力也低，若在高流动压力的硬直材料表面薄薄涂一层低剪切强度的润滑涂料，其厚度接近于底材的粗糙度，则滑动表面的流动压力接近于底材的高Pm值，剪切强度接近于涂层的低S值。这样，两滑动表面摩擦因数处于低值状态，从而赋予良好的润滑性能。

润滑涂层的低剪切强度是靠涂料中添加低剪切强度的固体润滑剂（如石墨、二硫化钼等）来实现的，而润滑涂料的耐磨性通过添加软金属氧化物作填料来大幅度提高，同时也能增进润滑性能。

由于润滑涂层很薄，降低摩擦系数显著，因此，它实质上是固体润滑膜。

性能润滑涂料是涂于滑动表面，降低表面摩擦因数，提高表面润滑性和耐磨性的专用涂料。润滑涂料并非是一般的耐磨涂料，它虽然有很好的耐磨性能，但更主要的是它具有很低的摩擦因数，在润滑脂不能发挥作用的情况下，它能替代润滑脂，在高温、强辐射、强腐蚀、高真空及其他特殊介质中，使摩擦界面很好地得到润滑，同时给予有效的防腐蚀保护，减少磨损。2

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学