分類
潤滑塗料按主要成膜物質可分為無機、有機和金屬三大類。金屬型主要以Ca、Ag、Pb、Ni、Sn等做粘結劑。有機型則常用醇酸樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯、有機矽等作基料,能在200℃以上的環境條件下,則用聚四氟乙烯、聚醯亞胺、聚苯丙咪唑、聚苯硫醚,聚對羥基苯甲酸酯等耐高溫樹脂作基料。無機型則常用矽酸鹽、磷酸鹽、陶瓷作粘合劑,能在800~1000℃的高溫下使用。
潤滑塗料按添加的固體潤滑劑分為:石墨型、二硫化鉬型、聚四氟乙烯型、混合型及其他型(如二硒化鉬等) 。
組成
潤滑塗料主要成膜物質、固體潤滑劑、輔助添加劑及溶劑等組成。
1、主要成膜物質
成膜物質是潤滑塗料的基礎部分,它在塗層中起粘結劑的作用,使之能在底材表面形成一層附著牢固的固體潤滑膜,並賦予良好的物理力學性能、耐腐蝕性能、抗環境介質、耐磨性能。
因此,成膜物質的選擇應從環境適應性、潤滑耐磨性、防腐蝕性等幾方面來考慮。還要考慮到所配塗料有適宜的施工性能和乾燥固化性能。
不同的成膜物質復配,可以得到更好的潤滑耐磨性,如環氧/酚醛、環氧/聚醯胺等,優於單純的環氧或酚醛樹脂。另外,聚四氟乙烯樹脂本身,具有很好的潤滑性能。
2、固體潤滑劑
常用固體潤滑劑種類分三大類。
(1)無機化合物 MoS、石墨、PbO、NaMoO、及高溫用的LaF、CeF等。
(2)有機化合物 聚四氟乙烯、酞菁、尼龍等。
(3)金屬及其氧化物 Ag、Au、Al、In、Ba及其氧化物。
其中以石墨、MoS聚四氟乙烯最常用。但它們也有各自的缺點,聚四氟乙烯的承載能力較低,粉碎較難;石墨易產生電化學腐蝕,在真空中失去潤滑性;MoS高溫(400℃)易被氧化,耐水耐鹽霧性差,對底材有腐蝕性。
3、輔助添加劑
常用Ag、Pb、Sn、Pbo、SbO、BiO、AgI、PbI、BN等,主要起提高潤滑性、耐磨性、承載能力、防鏽能力和抗環境介質的穩定性。一般添加5%~20%。SbO最高可達45%,有利於降低塗料成本。
金屬氧化物摩擦係數較大,主要賦予塗層良好的耐磨性;金屬粉給予導熱性,提高耐磨性和塗層強度。固體潤滑劑和各輔助劑配合,能改善塗層的整體性能 。
特點
潤滑塗料除應具有高抗壓強度、低剪下強度和底材有強的粘結度的3中性能之外,與潤滑油脂相比,它還具有以下特點:
1.運轉條件苛刻化
1)使用溫度範圍的擴大(高溫:+350℃以上;低溫:-60~-269℃);
2)載荷能力增大;
3)使用速度範圍的擴大(高溫、低速)。
2.運轉環境的多樣化
1)在真空中或惰性氣體中;
2)在活潑氣體中;
3)在水中、海水中或特殊流體中;
4)在輻射環境中。
3.無人化和無需保養化(長壽命化)
4.防止環境污染
5.適用材料擴大化(除金屬外,工程塑膠、橡膠、木質纖維、纖維材料和陶瓷材料部件等均可)
6.具有防腐性能和動密封性能,以防止機械振動,減少機械噪音。
作用機理
材料的摩擦係數(μ)由材料的剪下強度(S)和壓縮流動壓力(Pm)的比值決定,即μ=S/Pm,因此,降低材料的剪下強度或增加其流動壓力,或使二者配合變化,都能降低材料的摩擦因數。但是,同一材料不可能同時得到低的剪下強度和高的流動壓力。低剪下強度的材料,往往流動壓力也低,若在高流動壓力的硬直材料表面薄薄塗一層低剪下強度的潤滑塗料,其厚度接近於底材的粗糙度,則滑動表面的流動壓力接近於底材的高Pm值,剪下強度接近於塗層的低S值。這樣,兩滑動表面摩擦因數處於低值狀態,從而賦予良好的潤滑性能。
潤滑塗層的低剪下強度是靠塗料中添加低剪下強度的固體潤滑劑(如石墨、二硫化鉬等)來實現的,而潤滑塗料的耐磨性通過添加軟金屬氧化物作填料來大幅度提高,同時也能增進潤滑性能。
由於潤滑塗層很薄,降低摩擦係數顯著,因此,它實質上是固體潤滑膜。
性能
潤滑塗料是塗於滑動表面,降低表面摩擦因數,提高表面潤滑性和耐磨性的專用塗料。潤滑塗料並非是一般的耐磨塗料,它雖然有很好的耐磨性能,但更主要的是它具有很低的摩擦因數,在潤滑脂不能發揮作用的情況下,它能替代潤滑脂,在高溫、強輻射、強腐蝕、高真空及其他特殊介質中,使摩擦界面很好地得到潤滑,同時給予有效的防腐蝕保護,減少磨損。