固态润滑说明

Boron Nitride(BN)……Anti-wear and fill up the metal scratch

陶瓷(氮化硼)抗磨添加剂
氮化硼也是一种具有层状结构的新型耐高温润滑材料，具有类似石墨的六方晶系层状结构。每层之间硼与氮交错重叠，沿层间滑移的剪切阻力很小，易于滑动，具有优良的润滑性。石墨、二硫化钼、滑石等在大于400-500℃温度时润滑性能减小，而氮化硼仍能保持良好的润滑性能。在空气中，石墨只能用于温度小于500℃的地方，BN为白色，而且熔点高于3100℃而氮化硼可用在900℃左右的高温下。石墨容易和许多金属反应形成碳化物，而氮化硼在一般温度条件下不与任何金属反应，它对熔融金属、熔融玻璃不润湿。石墨是导电体，而氮化硼是电的绝缘体。在加工性、抗腐蚀性、热传导性、润滑性等方面均较石墨为优。BN是白色，成形体可制成各种颜色，这是石墨与MoS2所不具备的。

复合纳米陶瓷润滑材料通过润滑油携带进入机械摩擦副后，在一定的工作温度、压力、速度等条件下，硼、碳、氮、氧会迅速向摩擦表面渗透并发生化学反应，生成多种复杂的化合物，这种化合物层会随反应的不断进行而逐渐加厚，可达十多微米。我们称其为复相微晶陶瓷层。这种微晶陶瓷层的生长速度与摩擦件材料的性质、摩擦副工作条件有很大关系。通过对复相微晶陶瓷层的测试我们发现其显微硬度在800Hv至1400Hv之间。这也是复相微晶陶瓷层具有很高的耐磨
性的原因之一。更为重要的是通过扫描电子显微镜（SEM）和光电子能谱仪（XPS）的分析发现复相微晶陶瓷层是一个多晶态组织，这意味着复相微晶陶瓷层可能有较低的干摩擦系数。经过测试确认干摩擦系数在0.001～0.005之间；使用立式万能摩擦磨损实验机的止推圈副(材料为HT 200)进行对比测试，同样条件下，形成复相微晶陶瓷层后的摩擦表面磨损率降低了95%，个别条件下还出现摩擦副增重的情况；即经过复合纳米陶瓷润滑材料处理后的摩擦表面表现出卓越的低摩擦系数和抗磨性。由于微晶陶瓷层的存在大大的改善了摩擦表面原有材料的某些性质，使得摩擦件可以在更为苛刻的条件下工作。
纳米陶瓷抗磨剂对引擎的保护
首先，摩擦学专家认为，发动机的正常磨损主要有两种，占到了磨损的70%-80%。一种是冷启动磨损，车辆每天第一次启动时，机油都沉淀在油底壳中，发动机内部机件处于无抗磨剂状态，机油喷溅到机件摩擦表面需要一段时间，这时造成的磨损是很剧烈的。有人说，冷启动一次相当于正常状态下行驶80至100公里所产生的磨损。再一种就是低温磨损，机油的输送需要一定的泵送温度，车辆启动以后，抗磨剂温度低，粘度大，这时的润滑还没有进入到最佳状态，磨损也是比较剧烈的。发动机一旦进入到正常温度工作，磨损是很轻微的。如果能够解决冷启动磨损和低温磨损，那么，汽车的寿命至少能延长一倍以上。
纳米陶瓷抗磨剂中的纳米陶瓷粒子随润滑油作用于发动机内部的摩擦副金属表面，在高温和极压的作用下被激活，并牢固渗嵌到金属表面凹痕和微孔中，修复受损表面，形成纳米陶瓷保护膜。因为这层膜的隔离作用，使机件间相对运动产生的摩擦只是作用于这层保护
膜，纳米陶瓷粒子像小滚珠一样将摩擦副间的部分摩擦由传统的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而极大的降低摩擦力，将运动机件间的磨擦

对磨损金属机件凹痕，由内及外进行牢固的耐高温、耐极压、耐磨的物理性纳米渗镀，修复磨损。而使用传统润滑油对金属机件而言是无法避免和修复磨损的。把机油放掉之后，发动机内部的机件表面仍然有一层坚韧的纳米陶瓷保护膜，使车辆在无抗磨剂以后的一定时间内避免了摩擦副间的剧烈磨损，保护了机件。
因此使用纳米陶瓷抗磨剂既是一种延长发动机寿命的日常保养措施，也是一种防止机件损坏、降低维修费用的措施，更是一种防患与未然的预防和车辆自救措施。

纳米陶瓷抗磨剂的突出特点是通过改变机件摩擦特性，降低摩擦系数，修复磨损，由此衍生出八大功能：
1、延长发动机大修期，延长发动机寿命一倍以上；特别是对私家车和办公车辆而言，行驶里程短，基本上是在低温下运行，冷启动磨损和低温磨损严重，使用纳米陶瓷抗磨剂可以明显减少这两种磨损，保持良好的车况，一般而言，可以将发动机的无大修里程延长到60万公里以上，可以延长发动机寿命一倍以上。
2、减少发动机故障，降低维修费用，减少车辆故障和修车引起的误工损失；对营运车辆而言，可以提高车辆运行效率，提高效益。特别是对于长途行驶的车辆来说，可以减少突发事故带来的损失。3、节省燃油，燃料经济性能突出；根据车况不同，可节油5-35%。
4、抗磨剂高温抗氧化性能好，粘度不易衰减变稀，能有效地延长换油周期。换油周期与车况、路况和驾驶习惯有关。一般来说，与大多数其他品牌同级别产品相比，纳米陶瓷抗磨剂可以延长换油周期1倍以上。5、提升动力，驾驶感觉顺畅；
6、降低机械噪音和振动；
7、低温启动性能优异，在低温条件下，发动机仍然可以一拉就着
私家车和办公车辆：降低冷启动磨损和低温磨损，延长发动机寿命；延长换油周期；节省燃油。
与普通抗磨剂相比，纳米陶瓷抗磨剂的质量优势表现在延长发动机寿命、减少发动机故障、降低维修费用、提升动力、延长换油周期，以及节省燃油、降低噪音、低温启动性好等多个方面。但是，长距离的无机油行车试验最能证明纳米陶瓷抗磨剂与普通抗磨剂的差异，这充分说明纳米陶瓷抗磨剂对发动机具有特殊的保护。

含有纳米陶瓷抗磨节能添加剂的抗磨剂其磨擦系数随负荷增加的变化曲线图。

                          Teflon(PTFE)……Same as above.

铁氟龙(聚四氟乙烯)抗磨添加剂
   聚四氟乙烯的商品名为铁氟隆（Tefon）,是一种工程塑料，也是全氟化乙烯的聚合物，分子量为40 000-90 000。它的摩擦系数小，约为0.05-0.1。滑动平稳，特别适合用于往复式运动部件，如活塞、导轨等的润滑。化学稳定性特别高，是塑料中化学稳定性最高的，故有“塑料之王”的美称。不和各种酸（包括王水）、浓碱以及强氧化剂作用，即使在高温下也不反应。对大多数有机溶剂如醇、醚、酮等均无作用，只有熔融的碱金属、元素氟和三氟化氯在高温下可与之反
应，可抵抗大多数化学试剂。电绝缘性非常好，其介电性能既不受频率的影响又不受温度的影响，在潮湿条件下仍可保持良好的绝缘性。耐热耐寒性两好，使用温度范围为260-302℃，在此温度范围内不失其机械强度，不显脆性。具有自润滑性，聚四氟乙烯的耐温性和自润滑性是目前一般塑料中最好的一种，用它制造自润滑零件，可实现无
油润滑。例如：用聚四氟乙烯和铜粉、石墨、二硫化钼混合制成的活塞环，用在空气压缩机上不需另外加润滑剂可连续运行8 000h。
但是，聚四氯乙烯做润滑材料尚存在一些问题，如耐磨性差、导热性很不好、线膨胀系数很大、存在“冷流”变形性和受热分解放出毒气体等.

Molybdenum Disulfide (MOS2)…..Same as above

二硫化钼抗磨添加剂
MOS2通常称它为Moly,Moly是由硫和钼原子组成的兰灰色
六方晶形，无论把Moly研磨得多么细，它仍具有一定的层状结构和润滑性质。Moly有非常低的摩擦系数，事实上，直到最近Moly获得了最低摩擦系数的世界记录。当在压力下摩擦时，Moly对金属表面有很强的亲和力，它能经受住的压力达3.45×109Pa。镀Moly的零件（如轴承和轴），可在无油下长期运转。在温度和压力作用下，会引起在两金属表面间的Moly和金属表面发生瞬时反

石墨抗磨添加剂
石墨有天然和人造石墨之分。石墨的高温稳定性特别好，它是温度越高强度越大的稀有物质，从常温到2500℃的温度范围内，其抗拉、抗弯和抗压强度均随温度的上升而增大，最大值可达常温的2倍。 石墨为层片状碳，黑色碳原子按六方晶格排列，是碳结晶的变形体。在石墨晶体中，同层碳原子之间距离为1.45×10-10m，碳原子之间按共价健结合。层与层之间的距离为3.34510-10m碳原子之间按范德华力结合。石墨有优良的润滑性。在摩擦过程中，因平面层与平面层之间的结合键能较低，容易滑移，平面层不会发生崩溃。因此，石墨具有优良的润滑性。但是，石墨的摩擦特性与环境气氛有很大的关系。如石墨在真空条件下的摩擦系数比在大气环境下的高两倍左右，在真空条件下的磨损比在大气环境下的差不多高1000倍。
石墨还有良好的电导性（但无磁性）和优良的热导性，这些特性——润滑性、化学惰性和传导性倍增了它的应用，最新的应用是作防火剂、电池塑料的厚盖剂以及垫圈工业的的箔片。石墨的另一个优点可以与水共存，即使是以水作为冷却剂或作为载体而使用石墨，其润滑特性
也不会象MOS2变差。

温度对石墨的摩擦特性有很大的影响。通常，在小于540℃时石墨具有良好的润滑性，大于540℃以后石墨才开始急剧氧化。所以，石墨在大气中使用的温度为540℃。如果采用加入氧化抑制剂的方法，则可使用到700℃。当温度继续提高，大于950℃以后，其润滑性又逐渐下降。这是因为大于950℃时，石墨晶间键能变弱的缘故。所以，

石墨的化学安定性很好，几乎不受所有的有机溶剂和腐蚀性化学药品的侵蚀，还具有不受熔融金属和熔融玻璃侵润的特点。所以，当和其他物料混合时，可保持它本身的特性。在燃烧后生成二氧化碳或一氧化碳，不留残存物，比二硫化钼等其他固态润滑剂显示了特殊的优越性。
石墨具有良好的导电性和导热性，在摩擦过程中能沿摩擦方向定向，与钢、铬、橡胶等的表面有一定的粘着能力。一般条件下，石墨很适合于作为电接点材料。由于良好的导电性和导热性，石墨很适用于高速、低负荷条件下的润滑。
强辐射有利于石墨的润滑性。在强辐射的条件下或受到中子轰击时，石墨晶体中碳原子会发生错位，这样可使其下降一个数量级，石墨上应用在强辐射条件下的优良润滑剂。

几种固态润滑添加剂的应用范围

                  Solid lubricants suspension additive

固态润滑悬浮添加剂
阿莫特公司的固态润滑剂添加剂原料是一种胶体悬浮液，作减磨剂用，应用时加一定的量于发动机油中，当与金属接触时，能在金属表面形成低摩擦系数的表面膜，既可减少摩擦，又可以减少磨损，达到节省燃料的效果。目前市场上销售的所谓纳米抗磨节能剂就是用固态润滑剂添加剂配成的一种胶体悬浮液。阿莫特公司采用的是1-100nm颗粒度的石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼抗磨剂、腐蚀抑制剂、分散剂和酯类油经一系列反应处理后生成。
美国科罗拉多矿业学校和丹佛公路段联合进行的一项公共汽车行车试验。试验表明，Moly与传统发动机油相比，可使NO2排放降低73%，燃油经济性提高10%-35%。这种矿物油的特点是能在悬浮中保存大量的二硫化钼，二硫化钼是一种强有力的抗氧剂和润滑剂。Moly被联合国制定为向成员国推荐的125项新技术，在欧洲，生产出高稳定性的含有二硫化钼的发动机油，在发动机运转中，利用剪切力，二硫化钼被填充到活塞环、活塞和汽缸壁表面，这样既改善燃烧室的机械密封，抑制了压缩和动力冲程中的压缩空气与燃料从活塞缝中漏掉，同时也提供了更有效的燃料燃烧，既提高了燃料经济又改善了环境。
固态润滑剂（Solid Lubricants）的应用具有很长的历史，石墨（Graphite）、二硫化钼（Ｍolyb-denum Disulfide,MOS2）、铅盐、金属粉末和其他固态物质都在工业上得到了较好的应用，如聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene,PTFE）粉末已成功应用在润滑脂和润滑

油中作润滑剂添加剂。过去，固态润滑剂作为润滑油的添加剂使用于高温、高负荷等苛刻的润滑条件下，但现在，即使在发动机油等一般润滑条件下也能很好的使用。在流体润滑状态下，降低润滑油粘度就可以降低摩擦能量损失；但在边界润滑条件下，降低摩擦最有效途径是选择恰当的润滑油添加剂——极压抗磨剂和摩擦改进剂（FM）。摩擦改进剂有两大类：一类是化学摩擦改进剂，其中大部分是极性的或含活性元素（硫、磷和氯）的油溶性分子化合物，另一类是所谓的机械摩擦改进剂，这类添加剂主要是非油溶性的，悬浮在油中的固态微粒，如氮化硼、石墨、二硫化钼、聚四氯乙烯粉末和三聚氰胺氰尿酸等是其中最常用的固态润滑剂添加剂（Solid Lubricants Additive）润滑油的使用温度范围在-60-+350℃，超过这一温度范围将无能为力，而固态润滑剂却能充分发挥其效能。润滑油的承载能力也远不如固态润滑剂，固态润滑剂在超高真空、超低温、强氧化或还原、强辐射、高温、高负荷等条件下能有效地进行润滑，突破了油脂润滑的有效极限，是卫星、宇宙飞船、航天和空间站的发展所不可缺少的润滑剂。
在液体中应用固态润滑剂，稳定性和相溶性非常关键，不能用简单的搅拌方法把这些固态（不管颗粒多么细或是胶体）分散在液体中，这样搅拌的固态悬浮体会很快地沉降出来。无论颗粒大小，甚至最细的分散悬浮体，如果不稳定，悬浮的絮凝物也将会沉降出来，因此分散技术是非常重要的。
固态润滑剂添加剂的种类和使用性能
具有代表性固态润滑剂添加剂的种类有三类

1. 无机层状结构物质：石墨、二硫化钼、氮化硼（Boron Nitride ,BN）等。其中石墨及二硫化钼自古以来就使用在各种润滑油及润滑脂里，由于显示出有效的润滑性，因此广泛地使用于发动机油、齿轮油等油品中。氮化硼在高温条件下，显示出优异的润滑性。
2. 高分子化合物：主要代表是聚四氟乙烯和尼龙，PTFE最初使用于润滑脂，现在也可以使用在润滑油中。
3. 氰尿酸络合物（MCA），主要使用于轻负荷用润滑脂及焊锡膏。

上述这些物质在滑动面间受力都容易断裂（剪切），因此具有减少摩擦的作用。同时，由于存在于滑动面间，能有效地防止了两个滑动面的直接接触，从而防止了基材的磨损。
固态润滑剂添加剂的特征

       在液体中不溶解，但可分散：大部分固态润滑剂添加剂不溶于油、溶剂和水，而是以粒子的形式分散在溶剂中：

• 直接作用是减少摩擦：固态润滑剂添加剂直接作用是减少滑动金属面间的摩擦和减少滑动面间的直接接触的频度，其作用结果是降低了油温、减少了磨损，提高了抗磨性和载荷性；而化学极压抗磨剂上通过在滑动面产生反应生成物来防止烧结。

1. 物理的作用机理：固态润滑剂在润滑中受滑动面间所产生的摩擦力影响，其层状结晶结构容易剪切，吸收了摩擦应力的缘故。
2. 在低温和高温均有效果：固态润滑剂减低摩擦不需要反应，因此即使在低温下也能起润滑作用。几乎所有的固态润滑剂
3. 在高于普通润滑油发挥润滑作用的温度下仍有耐热性，在润滑油成分不能发挥润滑作用的场合下，固态润滑剂起暂时的润滑作用。

固态润滑剂添加剂的作用机理
减少边界、混合润滑领域的摩擦
在发动机、齿轮箱等的润滑条件下，不仅是流体润滑，而且还包括混合润滑领域和边界润滑领域，在滑动条件下，高温、高负、低速等苛刻使用状态的情况较多。苛刻的滑动条件下摩擦急剧增加。如果此时固态润滑剂粒子存在于滑动面间，由于粒子本身容易剪切，就可以减少滑动面的摩擦。
防止金属间接触，减少磨损

度，可以抑制磨损的产生。
减少相对表面的粗糙度及维持油膜
由于固态润滑剂粒子附着或沉积在滑动表面的较低部位，起到了填平作用，因此减少了相对表面的粗糙度。其结果，容易维持油膜，使流体比例增大。此外，固态润滑剂所持有的效果能使滑动面的微小金属凸出部分通过变形变成平滑。实际上，添加石墨与二硫化钼的工业齿轮油提高了齿面的平滑性，同时降低油温，减少消耗。
固态润滑剂添加剂粒子大小
固态润滑剂添加剂的粒子大小因其用途不同而异，用于发动机油及齿轮油等液体润滑油的情况下，由于需要稳定地分散在油中，多半使用比较细的平均粒径约为0.1-100nm,固态润滑剂添加剂微粒子直接加入到润滑油中会产生凝集和沉淀，堵塞润滑系统细管，使供油停止。