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二硫化钨与二硫化钼固体润滑剂的性能对比

2019-07-05   
作为固体润滑剂而有应用价值的二硫属化合物有钨、钼、铌、钽的二硫化物、二硒化物和二碲化物。二硫化钼(MOS2)是目前应用比较广泛而富有代表性的,它是天然形成的,而其它二硫属化合物都是人工合成的。其中具代表性的就是二硫化钨(WS2),二硫化钨等这些合成产品的杂质含量都小于0.5%,是相当昂贵和专用的材料,在二硫化钼由于其抗氧化性较差或者电阻率较大而受到限制的地方,它就会被介绍作为二硫化钼的直接替代用品。

二硫化钼为黑灰色有光泽的粉末,溶于及浓硫酸,不溶于水及烯酸,可被用于处理和仓储条件的保养润滑,可形成高效粘附干性润滑膜,是减少磨损和摩擦技术方面许多问题的专用材料。二硫化钼是最常见的钼的自然形态,从矿石中提取净化后直接用作润滑剂。由于二硫化钼具有六方晶的层状结构,因而是一种很有效的润滑剂。这些分层能够在彼此间相互滑动,允许在钢面和其他金属面上流动自如,即使在重压下也是如此,如轴承表面。因为二硫化钼是地热作用形成的,它具有承受热压的化学稳定性。少量的硫和铁反应并形成一个硫化物层,该硫化物层与硫化钼是相容的,保持润滑膜。二硫化钼对许多化学品具有惰性,并在真空下会完成其润滑作用,而石墨则不能。

二硫化钨状态为黑灰色粉末,在自然界出现为辉钨矿,为深灰色斜方系晶状固体,微溶于冷水,溶于热水,不溶于和碱(浓硝酸与的混合液除外)。溶于熔融碱,不溶于醇。二硫化钨摩擦系数较低,抗极压性能和抗氧化性能较强,适用于高温、高压、高真空、高负荷、高转速、高辐射、强腐蚀、超低温等各种苛刻条件下的润滑;对金属表面有很好的吸附能力,在冲锻中添加使用可以提高模具的寿命和工件表面的光洁度。
二硫化钨的润滑性能优于二硫化钼,可完全取代二硫化钼。二硫化钼是常用的固体润滑剂,润滑性能优良,被广泛应用于航天器运动构件和空间滚动轴承的真空润滑,但二硫化钼在349°C时氧化剧烈,极大的限制了其他应用。二硫化钨是作为一种新型的固体润滑剂,特性与二硫化钼相似,莫氏硬度低,易形成转移膜,摩擦因数比MOS2略低,热稳定性更高;空气中510°C开始分解,650°C完全分解,425°C下可长期润滑;真空中1100°C开始分解,2000°C完全分解。
通过摩擦磨损试验,研究二硫化钨及二硫化钼固体润滑剂的摩擦性能对比。结果表明:常温工况下,二硫化钨固体润滑剂的摩擦因数与二硫化钼相近,但二硫化钨涂层在金属基上成膜状态不如二硫化钼涂层;高温工况下,二硫化钨基涂层摩擦因数稳定,摩擦性能优于二硫化钼固体润滑涂层。

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