二硫化钨/锂基润滑脂复合性能评测

二硫化钨作为一种新型固体润滑材料，具有优良的润滑性能和环境应变能力，是高端精密工业的润滑材料。二硫化钨具有层状六方晶系结构，层内W、S元素通过共价键结合，层间由S-S形成的分子键结合. 由于后者键能较低， 在摩擦过程中极易发生滑移，故具有较低的摩擦系数。

研究表明，二硫化钨中的W元素在4f电子层拥有空轨道，加之纳米二硫化钨粉体具有较大的比表面积， 二者共同作用，促使二硫化钨较易实现在金属表面的吸附为，其更好发挥效能提供了有利条件. 二硫化钨适用于高温、重载、高压、高真空、高转速、高辐射、强腐蚀和超低温等各种苛刻条件下的润滑，在航空、航天和国防工业等领域有着重要的应用价值。

在我国，与二硫化钨配对的多是高温锂基润滑脂。锂基润滑脂是由天然脂肪酸(硬脂酸或12-羟基硬脂酸)锂皂，稠化中等粘度的矿物润滑油或合成润滑油制成，在加有抗氧化剂、防锈剂和极压剂之后，就成为多效长寿命通用润滑脂，可以代替钙基润滑脂和钠基润滑脂，用于飞机、汽车、坦克、机床和各种机械设备的轴承润滑。无疑，锂基润滑脂（油）是二硫化钨理想的载体，将二硫化钨润滑加入高温锂基润滑脂（油）能实现润滑性能的大幅提升。

那么，加入二硫化钨的润滑脂（油）性能具体提升多少呢？根据GB/T 3142方法， 采用MQ-800四球摩擦试验机测试润滑脂的承载能力， 其中钢球材质GCr15， 直径12.7 000 mm。在试验中，人们发现二硫化钨具有以优势。

1、承载力，WS2添加剂均能提高润滑脂的承载能力，其中含质量分数2%WS2添加剂的润滑脂在最大无卡咬负荷(PB)方面比基础脂提高了112.8%，在烧结负荷(PD)方面比基础脂提高了84.3%.。

2、摩擦系数：相对基础脂而言，WS2添加剂的加入均能有效降低摩擦系数，其中含质量分数2%WS2的润滑脂为最佳，平均摩擦系数为0.115，比基础脂降低17.3%.。WS2添加量过大， 在摩擦副表面表层逐渐形成了非常致密的化学反应膜，而使表层硬度过高，形成了黏着磨损。

3、磨损量，不同质量分数WS2粉体作为润滑脂添加剂对磨损性能的影响。含质量分数2%WS2的锂基润滑脂的抗磨性能最佳，其中磨斑直径为0.450 mm，比基础脂的降低了46.8%。

通过研究可以发现二硫化钨在锂基润滑脂复合剂中发挥着至关重要的作用，在摩擦过程中， 二硫化钨粉体能发挥纳米尺度效应吸附沉积在摩擦副凹坑，从而起到表面修复作用；同时在高温高负荷条件下，形成了WS₂纳米粒子渗透层，并且二硫化钨纳米粉体与摩擦副表面发生化学反应， 生成含有WO₃和Fe₃O₄的化学保护膜，从而提升润滑功效，这就是为什么二硫化钨为什么能成为高端精密工业的润滑材料的原因。

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