固体润滑剂性能和应用
干润滑剂或固体润滑剂是一种材料，尽管处于固相，但能够减少两个表面之间相互滑动的摩擦力，而不需要液体油介质。
两种主要的干润滑剂是石墨和二硫化钼。它们提供比液体和油基润滑剂工作温度更高的润滑。干润滑剂通常用于锁或干润滑轴承等应用中。此类材料在氧化环境下的工作温度可达350°C（662°F），在还原/非氧化环境下的工作温度更高（二硫化钼可达1100°C，2012°F）。大多数干润滑剂的低摩擦特性是由于分子水平上的层状结构和层间的弱结合。这些层能够以最小的作用力相对滑动，从而使其具有低摩擦特性。
然而，单是层状晶体结构并不一定足以润滑。事实上，在某些应用中，有一些具有非层状结构的固体起到了干润滑剂的作用。其中包括某些软金属（铟、铅、银、锡）、聚四氟乙烯、一些固体氧化物、稀土氟化物，甚至钻石。
人们对金属滑动系统中在几百摄氏度下形成的致密氧化釉层的低摩擦性能表现出有限的兴趣。然而，由于其物理性质不稳定，实际应用还有许多年的时间。
四种最常用的固体润滑剂是：
石墨。用于空气压缩机、食品工业、铁路轨道接头、黄铜仪表阀、开式齿轮、滚珠轴承、机械车间等。由于液体润滑剂会使微粒卡在锁内，从而使问题恶化，因此润滑锁也很常见。
二硫化钼（MoS2）。用于等速万向节和空间飞行器。在真空中润滑。
六氮化硼。用于太空飞行器。也叫“白石墨”
二硫化钨。用途与二硫化钼类似，但由于成本高，只能在一些干润滑轴承中找到。
石墨和二硫化钼是主要的干润滑剂材料。
干润滑剂或固体润滑剂是一种材料，尽管处于固相，但能够减少两个表面之间相互滑动的摩擦力，而不需要液体油介质。
两种主要的干润滑剂是石墨和二硫化钼。它们提供比液体和油基润滑剂工作温度更高的润滑。干润滑剂通常用于锁或干润滑轴承等应用中。此类材料在氧化环境下的工作温度可达350°C（662°F），在还原/非氧化环境下的工作温度更高（二硫化钼可达1100°C，2012°F）。大多数干润滑剂的低摩擦特性是由于分子水平上的层状结构和层间的弱结合。这些层能够以最小的作用力相对滑动，从而使其具有低摩擦特性。
然而，单是层状晶体结构并不一定足以润滑。事实上，在某些应用中，有一些具有非层状结构的固体起到了干润滑剂的作用。其中包括某些软金属（铟、铅、银、锡）、聚四氟乙烯、一些固体氧化物、稀土氟化物，甚至钻石。
人们对金属滑动系统中在几百摄氏度下形成的致密氧化釉层的低摩擦性能表现出有限的兴趣。然而，由于其物理性质不稳定，实际应用还有许多年的时间。
四种最常用的固体润滑剂是：
石墨。用于空气压缩机、食品工业、铁路轨道接头、黄铜仪表阀、开式齿轮、滚珠轴承、机械车间等。由于液体润滑剂会使微粒卡在锁内，从而使问题恶化，因此润滑锁也很常见。
二硫化钼（MoS2）。用于等速万向节和空间飞行器。在真空中润滑。
六角氮化硼。用于太空飞行器。也叫“白石墨”
二硫化钨。用途与二硫化钼类似，但由于成本高，只能在一些干润滑轴承中找到。
石墨和二硫化钼是主要的干润滑剂材料。
结构-功能关系
许多固体的润滑性可归因于层状结构。片层沿运动方向平行于表面，容易相互滑动，即使在高载荷下也能产生低摩擦，防止滑动部件之间的接触。大颗粒在粗糙的表面上以低速表现最好，在更光滑的表面上以更高的速度表现最好。这些材料可以以干粉的形式添加到液体润滑剂中，以修改或增强其性能。
其他有用的固体润滑剂包括氮化硼、聚四氟乙烯（PTFE）、滑石粉、氟化钙、氟化铈和二硫化钨。
应用
固体润滑剂适用于常规润滑剂不足的情况，例如：
往复运动。典型的应用是需要润滑以减少磨损的滑动或往复运动，例如在齿轮和链条润滑中。液体润滑剂会挤出，而固体润滑剂不会逸出，防止微动、腐蚀和磨损。
陶瓷。另一种应用是在某些特定表面（如聚合物和陶瓷）未发现化学活性润滑剂添加剂的情况下。
高温。石墨和MoS2在高温和氧化性环境中充当润滑剂，在这种环境中，液体润滑剂通常无法存活。典型的应用包括在高温下长时间使用后容易拧紧和拧松的紧固件。
极端接触压力。层状结构与滑动面平行，承载力高，剪切应力低。大多数涉及塑性变形的金属成形应用使用固体润滑剂。
石墨
石墨在结构上是由多环碳原子平面构成的，这些平面是六边形的。碳原子在两个平面之间的距离较长，因此键合较弱。
石墨最适合在空气中润滑。水蒸气是石墨润滑的必要成分。水的吸附将石墨六边形平面之间的结合能降低到比基底和石墨之间的结合能低的水平。因为水蒸气是润滑的必要条件，石墨在真空中不起作用。因为它是导电的，石墨能促进电偶腐蚀。在氧化气氛中，石墨在高达450℃的高温下连续有效，并能承受更高的温度峰值。
石墨润滑剂
石墨主要有两大类：天然石墨和合成石墨。
合成石墨是一种高温烧结产品，其特点是碳纯度高（99.5-99.9%）。一级合成石墨可以接近优质天然石墨的良好润滑性。
天然石墨来自采矿。天然石墨的质量因矿石质量及其采后加工而不同。最终产品是含碳（高级石墨96-98%碳）、硫、二氧化硅和灰分的石墨。碳含量和石墨化程度越高（高结晶度），润滑性和抗氧化性越好。
对于只需要少量润滑性和需要更隔热涂层的应用，则选择非晶石墨（80%碳）。
二硫化钼
MoS2是从一些富含硫化物的沉积物中开采出来的，并经过精炼以获得适合润滑油的纯度。与石墨一样，MoS2具有六边形晶体结构，具有易剪切的特性。MoS2的润滑性能往往超过石墨，在真空中也有效，而石墨则不然。氧化限制了MoS2在400℃时的温度限制。颗粒尺寸和膜厚是与基体表面粗糙度相匹配的重要参数。大颗粒可能由于MoS2中的杂质引起的磨损而导致过度磨损，小颗粒可能导致加速氧化。
应用方法
喷涂/浸渍/刷涂
固体润滑剂作为添加剂在油、水或油脂中的分散是最常用的。对于组装后无法进行润滑的零件，可以喷涂干膜润滑剂。溶剂蒸发后，涂层在室温下固化，形成固体润滑剂。膏状润滑剂是一种油脂状润滑剂，含有高百分比的固体润滑剂，用于装配和润滑高负荷、缓慢移动的零件。黑糊状物通常含有MoS2。对于高于500°C的高温，膏体是在金属粉末的基础上组成的，以保护金属零件免受氧化，这是便于拆卸螺纹连接和其他组件所必需的。
游离粉末
干粉滚压是一种有效的应用方法。通过预先对基材进行磷化处理，可以改善结合。使用游离粉末有其局限性，因为固体颗粒与基底的粘附通常不足以在连续应用中提供任何使用寿命。然而，为了改善磨合条件或在金属成形过程中，改进的滑动条件的短持续时间可能足够。
耐磨涂层
减摩涂料是由润滑颜料的微粒（如二硫化钼、聚四氟乙烯或石墨）与粘合剂混合而成的“润滑涂料”。在使用和适当的固化后，这些“光滑”或干燥的润滑剂与金属表面结合，形成一层深灰色的固体薄膜。许多干膜润滑剂含有特殊的防锈剂，提供特殊的防腐保护。大多数长耐磨薄膜是粘合型的，但仍限于滑动距离不太长的应用。当微动和磨损是一个问题时（如花键、万向节和键轴承），当工作压力超过普通机油和润滑脂的承载能力时，当需要平滑磨合时（活塞、凸轮轴），当需要清洁操作时（AF涂层不会收集灰尘和碎屑，如润滑脂和机油），以及零件可能长期存放的地方。
复合材料
自润滑复合材料：固体润滑剂，如聚四氟乙烯、石墨、MoS2和一些其他的抗摩擦和抗磨添加剂，经常在聚合物和各种烧结材料中复合。例如，MoS2在用于套筒轴承、弹性体O形圈、碳刷等的材料中复合。固体润滑剂在塑料中复合，形成“自润滑”或“内部润滑”热塑性复合材料。例如，在塑料中复合的PTFE颗粒在配合面上形成PTFE膜，从而减少摩擦和磨损。MoS2与尼龙复合，减少磨损、摩擦和粘滑。此外，它作为成核剂作用于非常精细的晶体结构。石墨润滑热塑性塑料的主要用途是在水环境中工作。
