第六章 固体润滑

第六章固体润滑
（Solid Lubrication）
概述
固体润滑是指利用固体粉末、薄膜或复合材料代替流体润滑材料来隔开两个承载表面间金属的直接接触，以达到降低相对运动时的摩擦磨损。

如果有低摩擦的反应膜或吸附膜能够遮盖摩擦面上金属间的接触，则就可以实现低摩擦的边界润滑。

固体润滑是在不能形成流体润滑的情况下，人们主动引入的低摩擦的固体润滑膜情况下的边界润滑。

固体润滑也是在流体润滑不能奏效的情况下使用的。

虽然摩擦系数不如流体润滑低，但是，在高温、真空、超低温、强氧化以及辐射等特殊环境下，固体润滑的优点就凸现出来了，因此在高科技、国防方面的应用促使了固体润滑的发展。

尽管现在固体润滑还不像流体润滑那样有了系统的理论。

但在固体润滑机理方面的研究已经得到重视，做过很多工作，这里向大家介绍前人作过的工作，希望能对大家今后的研究有所帮助。

在摩擦过程中，固体润滑剂，固体润滑材料和周围介质与摩擦表面发生物理化学反应生成固体润滑膜，可以降低摩擦磨损。

但要达到此目的，这些固体膜必须满足：
a．与金属底材有良好的附着性；
b．有低的剪切强度；
c．有良好的稳定性；
d．有强的承载能力。

6.1 固体润滑的应用形式
凡是固体润滑均属边界润滑状态，其摩擦系数均高于流体润滑。

因此在可以达到流体润滑的条件下还是不要用固体润滑。

固体润滑虽然到处可用，但不一定到处都好用。

只有适合它使用的地方才能起到良好的效果。

固体润滑的应用形式有以下多种。

①在流体润滑剂中加入极压添加剂，使其与金属反应成固体膜起润滑作用。

②液体润滑剂中混入低摩擦固体的颗粒，制成固液分散体系。

或作为油、脂、膏的添加剂，以提高其极压性能。

但这类颗粒对流体润滑是不利的，只是在流体润滑失效时起边界润滑作用。

③用各种方法制备成固体润滑膜，覆盖在摩擦表面上，起降低摩擦的作用。

根据制备方法不同，有以下几类：
⑴擦涂膜
将润滑剂粉末用软布或泡沫塑料直接擦涂到摩擦表面上。

这种膜的润滑性直接取决于固体润滑剂与金属摩擦面的亲和力，即覆盖摩擦表面的能力，以及固体粉末的润滑性。

⑵粘结膜
利用粘结剂将固体润滑剂牢固地粘在摩擦表面上,使固体膜起润滑作用。

决定其润滑能力的关键因素是：膜与摩擦面的粘结强度,以及粘结膜中润滑性添加剂的润滑性。

⑶电化学沉积膜
通过电化学方法，把电解液中低摩擦软金属离子或固体润滑剂沉积到摩擦表面上；或使某些成分与金属摩擦面起反应生成润滑膜；或附着（化学吸附）在表面上起润滑作用。

⑷气相沉积润滑镀层
通过物理或化学的方法，在热或电磁场的作用下使一些化合物呈气相状态或等离子态，然后沉积到金属底材表面上，形成具有润滑性的薄膜。

这类膜的制作方法复杂，其润滑性很大程度上取决于制备过程中需要的能量。

现在已经使用了很多高新技术，如溅射、离子镀、离子束、离子注入、激光强化等物理气相沉积法。

可制得厚度在μm量级的固体润滑剂（如MoS2、石墨）或软金属薄膜等。

⑸原位化学转化膜
在高温、高压或电磁场的作用下，导入需要的元素或化合物，与金属摩擦表面起化学反应，生成牢固结合在表面上的化学转化膜起润滑作用。

⑹摩擦聚合膜
利用摩擦过程中金属接触表面产生的局部高温，使液体润滑剂或其中添加剂与摩擦表面发生聚合反应，生成固体润滑膜起润滑作用。

⑺热喷涂和等离子喷涂膜
利用氧乙炔焰或等离子发生器所产生的火焰或热能，使某些特殊用途的化合物或金属熔解后粘结在摩擦表面上起润滑作用。

⑻LB膜(Langmuir-Blodgett)
将某种长链单分子层连续转移到金属摩擦面上形成多层组合膜，这就是人们以一定的方法制成的多分子层边界润滑膜。

④用各种方法制成具有自润滑性的复合材料
⑴有机高分子复合材料（塑料基自润滑材料）
a.填充塑料：用固体润滑剂及其它填充剂混入高分子材料，以提高其自润滑性能和机械性能。

b.增强塑料：为充分发挥有机高分子材料的低摩擦性，用纤维织物等材料增强其机械性能。

c.镶嵌材料：以金属底材为主体承受载荷，在其表面以一定形式嵌入自润滑材料或／和固体润滑剂，在摩擦面运动时，嵌入材料可形成润滑膜。

d.金属背多层材料：以金属为背（承受载荷的主体），于其上敷有较厚的有自润滑性的高分子材料或固体润滑剂，使其形成具有自润滑性的多层材料。

⑵金属基自润滑材料
固体润滑剂分散在粉末金属中压制烧结（粉末冶金）或铸造成具有自润滑性能的金属基复合材料。

利用粉末冶金材料压制和烧结过程中形成的孔隙，将润滑油吸入其中。

在摩擦过程中，又从孔中渗出，形成吸附在摩擦表面上的单分子或多分子层的边界润滑膜。

⑶金属陶瓷基复合材料
以金属为粘结剂，加入陶瓷粉末及固体润滑剂压制并烧结而成的自润滑材料。

⑷碳-碳或碳-石墨材料
利用碳-石墨等的润滑性，在烧结后浸渍树脂或金属作润滑和密封（动）材料。

或用有机碳氢化合物高温下碳化，作自润滑部件。

⑸固体润滑剂成型体
由固体润滑剂粉末压制而成，具有良好的自润滑性，但机械强度和耐磨性很差。

利用这个特点，这种材料就成为…牺牲型‟自润滑材料。

⑤软金属和玻璃以液态方式作润滑剂。

6.2固体润滑的适用场合
a.高负荷滑动部件如重型机械中的摩擦部件，拉丝模具等；
b.低速滑动部件如煤气阀，机床导轨等；
c.高温和超低温环境下的摩擦副如烤炉，燃汽轮机，钢厂高温设备等高温下操作的摩擦部件或制冷压缩机，导弹燃料泵等在超低温下使用的摩擦部件；
d.真空环境中的活动部件如真空容器中，航天器上以及真空电子管内的活动部件等；
e.受强辐射的摩擦部件如原子能发电站用设备中，卫星上裸露的活动件
等；
f.在强腐蚀或强氧化介质中的活动部件如化工反应器轴承，氧气压缩机，导弹燃料泵等；
g.微震环境中使用的部件如汽车、飞机上的固定件等；
h.很不好保养（加油）要求终身润滑的部件如大桥支撑，房屋防震支撑等微小移动的部件等；
i.使用时人不能接近的部件如原子能设备中、煤气阀、密封容器中的摩擦部件等；
j.必须简化设计的部件如火箭、人造卫星不采用油路供油的摩擦部件；
k.需长期搁置，而一旦起动又要求灵活运转的部件如安全设施，保险装置，军事设施中的活动部件等；
l.需消毒的机械部件如食品机械、医疗器械中的摩擦部件等；
m.防止紧配合部件压配时将表面拉伤如销钉、轴承套圈外表面等；
n.要求摩擦接触面导电的部件如马达电刷，滑动电阻，电车滑环等；
o.处于尘土或有磨料环境中的部件如矿山，煤场等处的设备中的摩擦件；
p.有液体冲刷的部件如潜水泵，船用轴承等；
q.要求清洁的部件如办公设备，纺织机械，食品机械中的摩擦部件；
r.需防止沾污其它部位的部件如电真空器件中的活动部件，红外照相机活动件等；
s.人工关节要求惰性、耐磨和与人体相适应：
t.对长时间不用部件的防护如武器的封存，防锈等；
u.大型摩擦副的修复如大轴上的小损伤；
v.机械加工过程中的润滑剂如金属切削加工切削液，压力加工的脱模剂等。

6.3固体润滑作用机理
6.3.1层状固体润滑剂的润滑机理
一些具有低摩擦的无机固体，往往具有层状结晶结构，最常用的是MoS2和石墨。

与其它固体相比，层状固体具有较低的摩擦系数。

但也不是所有层状固体都有效。

表6.1所列为部分层状固体的摩擦系数。

从表中可以看出：MoS2,石墨,Zn(C18H35O2)2, CdCl2, CoCl2 WS2, CdI2等摩擦系数较低，AgSO4，HgI2等次之，而PbI2,Na2SO4，Mo(OH)2，TiS2，BN则无效。

润滑性较好的层状固体其结晶结构一般为：原子紧密地排列在一层一层的平
面内，处在同一层面上原子间的相互作用力很强，而处在相邻层面上的原子间则比较弱。

因此层与层之间是比较容易滑动的。

也就是说，这种结构的材料在受到剪切力时，晶体将在其棱面上劈开，也即在平行于其层面的方向发生滑移（因其间结合强度较弱）。

要达到低摩擦，还应该具有这样的条件：这些晶体应该在摩擦表面上有较强的粘附力，而且是定向地粘附在表面上，使剪切力的方向平行于层面。

石墨和重金属的二硫属化合物如MoS2,WS2,MoSe2,WSe2和NbSe2等都有这种特性。

表6.1 一些层状固体的摩擦系数
注：SAE,AgCN,CuCl2,AgI为摩擦系数较低的非层状固体，数据供对比。

实验条件：三个半球形钢滑子，硬度R B＝97，对钢盘（硬度R A＝50，湿喷砂），负荷180N,滑动半径 4.8cm。

除石墨在湿空气中试验，其余的均在16℃的干空气中试验。

①石墨及石墨层间化合物 a.石墨的结构（见图6.1） 室温下大多数石墨是六方结构（a ），只有少量石墨以斜方六面体的形式排列（b ）。

加温到2000℃以上，斜方六面体就向六方结构转变，如在密封容器中爆炸或冲击，则斜方六面体会转为立方金刚石。

石墨的每个碳原子以键力与其相邻的三个碳原子（互为120度角）连接在同一层面上，C-C 的距离为0.1415nm 。

层间原子的连接由较弱的范德华力束缚，其间距离为0.3354nm 。

当石墨被研磨到0.1μm 以下时，结晶粒子减小到20nm 以下。

这时由三度空间排列变成二度空间排列，层间的约束力更小，层
间距扩大到0.344nm 。

变成无定形碳的特征。

b.石墨的润滑机理
①在滑动条件下石墨的摩擦系数为0.07～0.15（在多种试验条件下得到），同样条件下矿物油的摩擦系数在0.07～0.22。

这样的低摩擦可用其层间结合力相对小于层面上碳原子的结合力而易于滑动来解释。

电子衍射表明，石墨的低摩擦是由于石墨晶体在摩擦过程中变得定向，剪切力作用于碳原子层面上。

偶尔有的晶体发生歪斜，使棱边受剪，会使摩擦加大并划伤对摩面。

②据真空中测量到的石墨层间的结合强度比空气中高一个数量级。

这样的强度足以将石墨看作为非层状固体材料，因而得到高摩擦。

战争年代中，发现在高空中应用的石墨电刷磨损大大加剧，摩擦系数提高到0.5左右。

而只要加少量的凝聚蒸汽（有机气体或水），可使磨损率降到原来的1／1000，摩擦系数由原来的0.8下降到0.18。

在正常大气条件下“跑合” 过的石墨膜，可以在真空中（温度不超过300℃），无限期地有效润滑。

这说明在300℃以下气体的吸附能力很强，即使在真空中也不易被解吸。

A B
A
A B
C A B A
A
B C
0.2456
0.1415
0.1415 0.3354
（a ）
（b ）
图6.1 石墨的结构
（a ）六方结构；（b ）斜方六面体
图6.2为凝聚蒸汽的气压与石墨磨损率的关系。

1.水蒸汽的吸附作用使石墨微晶表面，尤其是棱边的饱和，因此降低了晶体层间的吸引力，降低了摩擦。

P.J.Bryant 认为可能是由于来自气体中的电子与石墨晶格中不饱和π电子相结合的结果。

2.D.H.Buckley 认为，石墨的润滑性可能是由于它具有形成牢固地粘结在金属表面上的薄层或转移膜的能力，而凝聚气体的存在，帮助它提供了金属与石墨的原子键，使其牢固地粘结在金属表面上，提高了在金属表面上形成薄层或形成转移膜的能力。

3.E.R.Braithwaite 认为，蒸气进入石墨晶格，降低了碳原子间的剪切强度，使摩擦系数降低。

4.有的报道认为，石墨棱面的表面能比基础面的高100倍，因此在真空中比基础面更易粘附在金属表面上，此时，剪切力就不会作用在容易滑移的基础面上，所以摩擦系数高。

而当棱面上吸附上其它气体（水）达到饱和时，则吸附在金属表面上的只能是基础面，所以摩擦系数就低。

5.顾则鸣利用分子轨道理论研究了石墨润滑机理，研究结果表明： 两层上下对应的两个碳原子的重叠集居数比同一层相邻两个碳原子的重叠集居数小3个数量级（同一层面的C-C 之间为0.9891，相邻两层的C-C 之间为0.0004）。

所以相邻层碳原子之间的结合力远小于同层内相邻碳原子间的结合力，使石墨层间具有较低的剪切力。

当凝聚蒸汽存在时，层间重叠集居数发生了改变。

根据他计算的结果表明，在层内碳原子间吸附有氢原子与未吸附氢原子的重叠集居数总和之差极微（-0.000001），即没有什么影响。

而层间碳原子吸附氢原子后的重叠集居数总和
图6.2 几种凝聚蒸汽的气压与石墨磨损率的关系
1 l-溴代烷；
2 n-正庚烷；
3 l-异丙醇；
4 n-戊烷；
5 四氯化碳；
6 水；
7 甲醇；
8 丙烷
1 2
3
4
5
6
7
8
磨损率m m /m i n
压力×102Pa
与未吸附的结果相差很大（-0.004138）。

说明其很容易被剪切，从而改善了石墨的润滑性。

③温度的变化也影响石墨的润滑性
石墨在标准大气压下，538℃以上因急剧氧化而不能保持其润滑性。

在真空中，去气的石墨摩擦系数高于大气中的，但随温度的升高而逐渐降低。

这可能是高温下石墨晶间的键力变弱。

图 6.3 为空气和真空中石墨摩擦系数随温度的变化。

c.石墨层间化合物
石墨层间的结合力小，摩擦力就小。

如在石墨层间插入一些分子、离子或原子，使层间结合力更小，预计可能会得到摩擦力更小的材料。

这就是石墨的层间化合物。

这种化合物有两类：
⑴插入化合物不损害石墨原有的层状结构键合网络，只是层间距离显著扩大。

使石墨更易于沿层面滑移，从而改善其润滑性。

有人认为插入越多，润滑性能改善越明显。

但是，这类化合物的插入物很容易脱插。

例如，金属氯化物（FeCl 3）插入石墨。

其摩擦磨损性能如下：
将FeCl 3的石墨层间化合物（GIC ）与FeCl 3和石墨机械混合物以及石墨的
温度（℃） （a 空气中）
摩擦系数（μ）
摩擦系数（μ）
样品温度（℃）
（b 真空中除气）
图6.3 温度对石墨在大气和真空中摩擦系数的影响
1 光谱纯标准石墨；
2 普通石墨
1
2
图6.4 石墨（G ）、石墨层间化合物（GIC ）和石墨氯化铁机械混合物(G-FeCl 3) 240m 擦涂膜
（底材：45＃钢）在大气中的耐磨寿命
摩擦线速度：0.26m ／s ；摩擦负荷：49.9N 摩擦系数
耐磨寿命min
负
荷
68.6N
G
GIC
G-FeCl 3
耐磨寿命，min
图6.5 石墨
（G ）和石墨层间化合物（GIC ）480m 擦涂膜的真空耐磨寿命 真空度：6.7×10-4Pa ；比负荷：1.5×103Pai 摩擦线速度：0.23m/s ；底材：1Cr18Ni9Ti
摩擦系数
G GIC
擦涂膜进行对比，发现擦涂240m 以后的三种擦涂膜的摩擦磨损性能如图6.4和图6.5。

由图可见，GIC 的承载能力、摩擦系数和耐磨寿命，无论在大气或真空中，均优于石墨和石墨与FeCl 3的混合物。

但从X 光衍射分析得知，在45＃钢上的擦涂膜中，FeCl 3主峰消失。

随擦涂距离的加长，石墨峰变强，并伴有FeCl 3峰出现。

说明此时GIC 中的FeCl 3已经脱插。

并逐渐与钢底材发生反应，形成反应物与石墨的复合膜。

而石墨与FeCl 3混合物由于暴露在空气中，很快与底材发生反应，其擦涂膜成了FeCl 3的反应膜－氯化物水合物和石墨组成的混合物（不同于脱插的FeCl 3在压力和摩擦热的作用下与底材发生化学反应生成的复合膜）。

故GIC 的摩擦磨损性能优于混合物。

在真空中由于底材为1Cr18Ni9Ti 不锈钢，擦涂时尚不易与FeCl 3发生反应，直到摩擦后才形成复合膜，所以起始时的摩擦系数较高。

由此可见，层间插入化合物的低摩擦主要是由于FeCl 3与Fe 的反应物在起作用而并非石墨层间化合物本身的作用。

⑵石墨的另一类层间化合物，如氟化石墨，是在石墨的碳基础面上与氟原子反应形成共价键。

氟化石墨是由石墨粉与氟原子直接反应生成。

由于反应条件的不同，产品中生成不同比例的（CF n ）和（C 2F n ）。

图6.6 氟化石墨和石墨的分子形状
ⅰ氟化石墨的结构
氟化石墨中的C-C 键长为1.52×10-10m （石墨中C-C 键长为1.42×10-10m ），层间间隙为7.08×10-10m （石墨层间为3.36×10-10m ），碳平面为锯齿状。

形成了典型的范德华力联系的结晶体。

其分子结构如图6.6所示。

ⅱ氟化石墨的摩擦磨损性能
表6.2所示为氟化石墨擦涂膜在湿空气中摩擦系数和耐磨寿命均优于石墨和MoS 2；在干空气和干Ar 气中耐磨寿命明显下降（与石墨类似）。

表6.2 几种固体润滑剂在不同环境气氛下的润滑性能
＊膜立即磨破
从耐温性来看，氟化石墨的分解温度高于MoS 2，约为450℃，而且摩擦系数随温度升高而下降，直到400℃仍有较好的润滑性。

石墨虽耐湿性好, 但在此高温下由于吸附蒸气的解吸，已无法形成润滑膜（如图6.7和6.8所示）。

在真空中，氟化石墨的摩擦系数比石墨都有所改善，但比MoS 2高，而且耐磨性也不如MoS 2（见表6.3）。

时间，min
图6.8 氟化石墨在不同温度下的摩擦特性
1 CF- 440C ；
2 CF- 301；
3 MoS 2- 440C ；
4- MoS 2- 301 ；5 石墨-301
温度，℃ 图6.7 氟化石墨在各种温度下的摩擦学特性
磨损寿命m i n
摩擦系数μ
表6.3 几种擦涂膜在高真空（10－
4Pa ）下的润滑性能*
＊负荷 0.98MPa ，平均线速 0.25m/s ，面接触
结论是：氟化石墨的润滑性比石墨有所改善。

其机理是：层间距加大，但由于其基础面不成平面，所以摩擦系数改善不大。

②二硫化钼（MoS 2） a.晶体结构
MoS 2是层状六方形结晶，由S 平面、Mo 平面和S 平面组成。

S-Mo 层间距为0.154nm ，S-Mo-S 层内距离为0.308nm 。

Mo-Mo 层间距为0.616nm ，S-S 层间距也是0.308nm 。

见图6.9。

由此可见，S-Mo-S 层内是强键，垂直方向的力难以穿透。

S-S 层之间是弱键，容易劈开，S-Mo-S 层面与S-Mo-S 层面间容易滑动而得到低摩擦。

Mo 层面如面包，S 层面如面包两面加的黄油，奶油处易于滑动，此处即为MoS 2的劈开面。

b.MoS 2的润滑性及其影响因素
将MoS 2擦涂或单独使用时的摩擦系数为0.025～0.10（随试验条件的不同而不同），在大
多数实际情况中的摩擦系数为0.08。

粘结膜中使用MoS 2的摩擦系数为其单独使用时的2倍。

MoS 2的摩擦系数与晶体的定向有关。

当易劈开平面平行于滑动平面时摩擦最小，垂直于滑动平面时摩擦最大。

要得到完全平行于摩擦面的定向是很困难的。

S-Mo-S 层之间为强键结合
S-S 层之间为弱键结合
0.315n
0.154nm
0.616
0.154nm
0.308
图6.9 MoS 2的结晶结构
擦涂和摩擦抛光可以提高MoS 2的定向程度。

所以经过跑合会使摩擦系数有所降低。

MoS 2的摩擦系数往往随负荷的增加而降低。

说明增大MoS 2与摩擦面之间的接触力，可降低其摩擦系数。

而且与其他固体润滑材料相比，同样的压力条件下，MoS 2的摩擦系数最低，这正好将其用于极压负荷下。

用电子衍射法检测MoS 2擦涂膜的
摩擦系数随温度而变化的情况。

在室温～275℃之间，MoS 2变化很小；370℃时，外表面变成MoO 3，摩擦系数逐渐升高，到500℃时，摩擦系数升高到0.8。

见图6.10。

但只要含有0.1％的MoS 2时，仍有润滑性。

而P.M.Mage 认为，温度升
高时摩擦系数增大也并非MoO 3的作用。

因为，MoO 3的摩擦系数约为0.5～0.6。

由图 6.11可以看到，在
150℃以下的范围内，随着温度的升高，MoS 2的摩擦系数有所
下降。

这与吸附水蒸气的挥发有密切的关系。

MoS 2在潮湿空气中的摩擦系数比干燥环境中的高（正好与石墨相反）。

MoS 2的摩擦系数随湿度
的加大而升高，如图6.12所示。

图中还显示了负荷对摩擦系数的影响。

负荷增高，摩擦系数降低。

这个效应对于湿度大的情况更为明显。

相对湿度RH%＝0时，负荷的影响几乎没有。

这是由于负荷大时摩擦热使湿气蒸发的缘故。

所以也可以说湿度是影响MoS 2摩擦系数的主要因素。

温度（℃）
摩擦系数（μ）
图6.10 MoS 2的摩擦系数与温度的关系
图6.12 湿度及负荷对MoS 2摩擦的影响
摩擦系数（μ）
温度℃
图6.11 温度和湿度对MoS 2摩擦的影响
2
1
1 相对湿度<6％，
2 室温大气（相对湿度40-50％） 实验条件：环 SAE4620钢；对偶平板表面 SAE1020钢； 洛氏硬度 Rc62；负荷 172N ；滑动速度 0.29m/s
15 82 150
曾经有人试验，相对湿度由15％增加到30％，MoS 2的摩擦系数由0.05增加到0.38，磨损增加到200％。

由于摩擦生热，温度由22℃升高到50℃，使湿气蒸发，摩擦系数就明显下降。

后又将温度降到原来的22℃，当湿度为RH 0.1％时，摩擦系数为0.06；而当湿度为RH 60％时，同样冷却到为22℃，摩擦系数却增加到0.15。

上述这些实验说明，与其说是温度对MoS 2摩擦系数的影响，不如说是湿度的影响。

MoS 2在真空中的摩擦系数比在空气中的低，这可能是由于真空中水蒸气解吸的缘故。

但是，有的试验结果（如图6.13）表明，溅射MoS 2无论在干空气或湿空气
中（低气压时）的摩擦系数均有一个低值，但并非在气压最低时。

极纯的单晶MoS 2的摩擦系数也不是最低的。

说明，MoS 2在略有吸附时摩擦系数低，而吸附多了摩擦系数就高。

c .对MoS 2润滑机理的解释
Johnson 早先的工作认为MoS 2滑动时产生了无定型 S 层，此层起着润滑作用。

他的实验是在10-4Pa 的真空中进行，此时摩擦系数平均为0.07，运行一段时间后让其停止一个时期，当重新滑动时的摩擦系数接近0.3，然后才逐渐降低到平衡值0.07左右。

因此，他认为是停止滑动期间无定形S 膜挥发了。

后来，Flom 在10-7Pa 中的实验也发生类似情况。

但他认为这是由于静止期间真空系统中的残留气体对MoS 2产生污染，以致摩擦系数增大。

因此，Braithwaite 认为MoS 2的低摩擦主要是由于各个晶体之间的低粘结，而不是晶体内部的劈开（虽然，它也是很容易被劈开的）。

因为，MoS 2的棱面容易与氧反应生成氧化层，把很多晶体连在一起，使摩擦系数上升。

只有在升高温度或真空中这些水合物（氧化物）才能挥发，只剩MoS 2
晶体之间本身的键合力。

图6.13 溅射MoS 2的摩擦系数随干燥空气和水蒸气压力的变化
（a ）干空气中；（b ）水蒸气中 1torr=133.3Pa
图6.15 TX 2层状多形体结构
（a ）1T-HfS 2；（b ）2H-MoS 2；（c ）2H-NbSe 2
图6.16 2H 型MoS 2的组合单元模型
而这种键合也较弱，所以摩擦系数下降。

同时，因为水蒸气与MoS 2反应形成酸性物质的有害影响还在于它阻碍了MoS 2与金属表面的粘结，因为边界膜必须牢牢附着在金属上，才能起润滑作用，与金属底材粘结不好，则润滑性变差。

水蒸气与MoS 2反应形成的腐蚀性酸，也会增大金属的磨损。

③二硫属过渡金属化合物 二硫属过渡金属化合物是指TX 2（T 为Ti ，Zr ，Hf ，V ，Nb ，Ta ，Mo ，W ；X 为S ，Se ），即元素周期表中Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ族的重金属元素与S ，Se 的化
合物。

它们与MoS 2有相同的层状结构，也具有类似的低摩擦。

几种二硫属过渡金属化合物和层状固体润滑剂的摩擦系数与速度、负荷的关系如图 6.14(试验是用粉末擦在金属上形成薄膜润滑时得到的)所
示。

由图可见，二硫属过渡金属化合物具有良好的润滑性，但因其为合成化合物，比较稀贵，只有在特殊条件下才用以代替MoS 2。

但是，具有同样结构的另一些化合物，却不具备作为固体润滑剂的基本条件。

顾则鸣从计算配位体群轨道能量着手，对二硫属过渡金属化合物结构与润滑性能的关系作了初步研究，二硫属过渡金属化合物的特点，也都呈MoS 2那样的
图6.14 速度负荷对几种层状固体润滑剂
摩擦系数的影响
1Psi=6.895×103Pa ft/m=5.08×10-3m/s
摩擦系数（μ）
摩擦系数（μ） 摩擦系数（μ）
速度，ft/m
负荷，psi
负荷，psi。