添加WS₂/MoS₂固体润滑剂的自润滑复合涂层研究进展

来源期刊：材料导报2019年第17期

论文作者：王晋枝 姜淑文 朱小鹏

文章页码：2868 - 2872

关键词：WS₂;MoS₂;自润滑;涂层;

摘    要：自润滑复合材料由于含有固体润滑剂,可在摩擦过程中形成连续润滑膜实现自润滑特性,与传统的在摩擦界面添加以油为主的液体或半固态润滑脂的方法相比,更能适应现代真空、高温、高压、辐射等环境下的服役要求,因而得到广泛研究和关注。硫化物固体润滑剂（WS₂/MoS₂）附着性强,具有较好的成膜特性,是目前优选的固体润滑剂之一。添加WS₂/MoS₂的自润滑复合涂层的制备方法有低温湿化学法（电沉积、化学镀）和高温物理法（激光熔覆、热喷涂）。自润滑复合涂层的减摩特性与WS₂/MoS₂在涂层中的含量与分布密切相关。固体润滑剂含量太低时,不足以保证润滑膜的形成和稳定,起不到减摩作用;含量太高时,润滑剂分子堆积,易产生粘弹性摩擦阻力,甚至剥落造成恶性犁沟磨损。研究表明,固体润滑剂颗粒的团聚会导致涂层表面平整性变差、结构疏松。然而,现有工艺条件下WS₂/MoS₂固体润滑剂颗粒在涂层中的分散都达不到单分散状态。低温湿化学法具有良好的均镀能力和化学稳定性,工艺方法灵活,但微粒在镀液中的分散性有待提高,微粒在镀层中的含量需要更精准的控制。目前,可添加表面活性剂或通过金属包覆处理对粉体进行改性,以增强固体润滑剂颗粒与基体间的润湿性。迄今,无论是电沉积还是化学镀制备添加固体润滑剂的复合涂层,镀层沉积速度和镀层中WS₂/MoS₂微粒含量都随着镀液pH值、镀液中WS₂/MoS₂固体微粒含量和电流密度的增大呈现先增后减的趋势。高温物理法制备的涂层具有结合力强、密度大、硬度高的特点,目前存在的最大问题是WS₂/MoS₂超过400℃会发生分解,不仅导致润滑相减少,使涂层减摩特性受限,而且生成的气体会形成孔洞,降低涂层内聚结合力;若表面生成硬质相还会脱落造成磨粒磨损,损害涂层性能。目前,通过金属包覆WS₂/MoS₂颗粒可在一定程度上降低其分解,但也不能完全避免;也可利用WS₂/MoS₂高温分解的特点直接在熔池中生成其他润滑相,提高涂层的自润滑性能。本文综述了含WS₂/MoS₂固体润滑剂的自润滑复合涂层的制备研究进展,评价了相关工艺的优势与局限性,提出涂层中固体润滑剂含量和分布的关键影响因素以及可能的解决措施,以期为高性能自润滑复合涂层的制备和工艺优化提供参考。