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3Z22第二节（二）尼龙基填充型润滑材料二硫化钼-（MoS2）

2012-04-02 08:34阅读：

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3Z22第二节（二）尼龙基填充型润滑材料二硫化钼-（MoS2）
文章来源：开拓者钼业
公司网址：www.ktzmy.com
二、尼龙基填充型润滑材料二硫化钼-（MoS2）
为了改善尼龙的摩擦学性能，人们进行了大量的尝试。认为：添如硬质填料将改善尼龙的耐磨性。无机填料对尼龙 6的摩擦系数几乎没有改善，但对其耐磨性则稍有提高。高分子材料作填料在改善尼龙6的摩擦系数和磨损方面都有较明显的效果。见表 3-21。表 3-21 中的摩擦学性能数据是在M
HK-500型试验机上测定的。试验的对偶材料为 GCrl5钢。负荷98N，速度0.51m/s。试验时间40min。
玻璃纤维填充的尼龙基复合材料会造成收缩不匀，便制品发生翘曲，故发展了一系列矿物 (包括硅酸盐)填充的尼龙，可以克服其收缩不匀的缺点，并使之具有硬度高、表面平滑等特点。填充PTFE、PE、碳纤维及其复合填料所组成的尼龙基复合材料的综合性能都得到了不同程度的提高。例如，由15 %碳纤维和15 %PTPE填充的尼
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龙材料，其密度为 1.26g/cm3，抗拉强度为 41.3MPa。摩擦系数在Timken试验机上测定，当负荷为8.9N，转速为 800r/min 时其摩擦系数为 0.46；当负荷为 8.9N，转速为 l500r/min 时其摩擦系数为0.23。磨损试验在Skoda试验机上测定，当负荷为 19.8N，转速为l200r/min，总转数10000转时其磨损率为 1.8xlO - l4m3/m。用该材料作专用气泵 (气量 72m3/h，转送 l450r'min，气缸内径 llOmm)中的滑片 (199.8mmx 32mm x 4.8mm)，在工作过程中的平均磨损量为 0.9m/h。
用固体润滑剂填充尼龙材料，关于摩擦学性能的改善情况因试验条件和方法的局限性以及研究的角度不同，众说纷云。有人在实验中发现3% (质量)的二硫化钼-MoS2对尼龙 6的磨损几乎没有影响，仅使摩擦系数稍有升高。15% (质量)的石墨填充的尼龙6也会使摩擦系数升高。认为这可能是填料影响了尼龙的硬度，石墨和二硫化钼-MoS2在其中充当了磨粒的作用。有人发现，填充了 5% (体积)的 MoS2使尼龙的耐磨性有所提高，但对摩擦系数九乎无影响。有人发现二硫化钼-MoS2能提高尼龙66的耐磨性并同时使摩擦系数升高。有人将二硫化钼- MoS2与尼龙66混合注射成型后发现，二硫化钼-MoS2 能降低尼龙的摩擦系数和磨损量。认为二硫化钼-MoS2起到了润滑作用，并促进了尼龙66 的结晶，从而使材料的某些机械性能得到了改善。有人将石墨填充到芳香尼龙中发现，石墨能明显降低芳香尼龙的摩擦系数和磨损。
为了改善尼龙的自润滑性能，提高耐磨性，可将润滑油预先吸附于活性碳或p等材料中，然后与尼龙混合均匀，挤压成型，制成含油尼龙。由于添加的油量较少 (一般在2%—5%质量)，不会损失尼龙本身的机械强度。但呈徽滴形式的润滑油 (微滴油之间互不相通)可使复合材料的摩擦学性能在长期运行中保持良好且稳定的状态。有时，润滑油还与其他填料共同填充尼龙，这样的复合材料具有更优异的摩擦学性能。见表 3-22。表中摩擦学性能测试的设备与表 3-21相同，试验条件为：负荷0.27MPa，摩擦系数测定时的速度为 2cm/s。由表 3-22可见，含油可以进一步提高填充尼龙的摩擦学性能。
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PTFE作为一种优良的固体润滑剂用于填充尼龙，能够有效地改善其摩擦学性能。例如，将 PTFE粉料与尼龙 6粉料按一定的体积百分比 (体积%)混合均匀，装入模具并升温熔化，然后冷却至200℃时开始加压，压力维持在 14.5—16.5MPa，任其自然冷却到100℃以下，脱模，便制备成了由 PTFE填充的尼龙 6基复合材料。
摩擦学性能在Timken试验机上测定。对偶为 GCrl5钢环。负荷98N，速度0.51m/s。室温干摩条件。每隔5min测一次摩擦系数。试验总时间为 40min，然后用读数显微镜测定磨痕宽度。几种 PTFE不同填充量的复合材料的摩擦系数随时间变化的规律见图 3-71。可
以看出， PTFE的填充量在8%~20% (体积)之间的摩擦系数较低，高于或低于此含量的摩擦系数都升高，但仍比纯尼龙6的摩擦系数0.73低。图 3-72为 PTFE填充量对磨痕宽度的影响。可以肴出， PTFE的填充量在 8%一35%(体积)范围内的磨痕宽度铰小，并以填充量为 20 %时的磨痕宽度最小。
填充量为 8%的PTFE填充尼龙 6基复合材料的摩擦学性能见图3-73一 图 3-76。图中同时示出纯尼龙6以作对比。可见，填充型材料的摩擦系数和磨损率先随速度和：负荷的增加而缓慢降低，在速度为 1.5m/s 和负荷为 98N (即 PV值约为 l50N.m.s 1)时，摩擦系
数和磨损率都有最小值。随后均开始迅速上升。而纯尼龙6的摩擦

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系数和磨损率均随速度和负荷的增加而上升，在速度为 0.51m/和负荷为 l50N (即PV值约为75N.m.s 1)时，擦系数和磨损率都比较大。由此看出，8% PTFE填充尼龙6材料的 PV 值可比纯尼龙 6 的高出一倍。 PTFE填充尼龙在摩擦过稳中在对偶金属表面上形成均匀、致密的转移膜，PTFE在膜中勺富集程度高且分布均匀，这是 PTFE能有效地提高尼龙摩擦学性能的主要原因。

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填充MC尼龙是在MC尼龙中添加增强减摩耐磨填料 (如TiO2、玻璃 (空心)微珠、石英砂等)和固体润滑剂 (二硫化钼-MoS2、石墨、BN等)所组成的润滑材料。例如，填充0.3 % TiO2 的mC尼龙在泥砂含量为 5%的泥浆水中与不锈钢对摩，比同等条件下的铝青铜耐磨性高 10倍左右。填充MoS2、石墨和BN等固体润滑剂的减摩耐磨效果更好。
例如，在单体己内酰胺 (89%质量)中填充 二硫化钼-MoS23%石墨6%、BNl96和石英砂 l%，用离心浇铸法制成毛坯，再加工成型。这种填充MC尼龙材料的物理机械性能见表 3-23。为了比较，表中同时给出了MC尼龙和尼龙 6 的性能数据。由表可见，填充MC尼龙的机械强度大致与纯 MC尼龙相近，硬度和冲击强度有所下降，但吸水率低，因而材料的尺寸稳定性好，给加工应用带来了很大的方便。

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在高温三号试验机上进行摩擦学性能测定。被测材料作成圆柱销，与45 钢的圆盘对摩。试验条件为：负荷 1.6MPa，转速 280r/min (0.37m/s)。室温干摩擦条件。试验开始前先在销的端面涂一薄层Ca基胳。试验时间2h。其结果见表 3-24。可以看出，填充MC尼龙的摩擦系数为铸青铜的 1/2，并低于纯MC尼龙；其磨损量约为铸青铜的 1/150。如果在 Skoda 试验机上，以负荷 200N，转速 400r/min(0.64m/5}的试验条件作磨损试验，时间 1.5h，填充MC尼龙的平均体积磨损量为 0.l20mm3，仅为纯MC：尼龙 (磨损量 0.231mm3)


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的 1/2。这种材料可在少油或无油状态下使用。用它代替铸青铜作轴承，解决了开放式炼胶机不能满负荷运行、漏油和抱轴等问题。这种自润滑材料还在蜗轮减速器上得到了成功的应用。
芳香尼龙 (FN)有良好的耐热性、高的玻璃化温度、高的强度和，优异的耐磨性，主要用作油润滑轴瓦，可在 1—l4MPa 和高达200℃的温度下工作，其耐磨性比青铜材料好几十倍。在ItN 中填充固体润滑剂可以提高其摩擦学性能。见表 3-25。表中的数据是在Timken试验机上测定的，负荷 200N，转速 200r/min，时间 30min。可见、填充石墨和PTFB都有明显的作用，但填充 15%MoS2却几乎没有影响。

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墨含量村填充FN材料摩擦学性能的影响见图 3-770 在Timken试验机上测定，负荷200N，速度 0.515m，时间30min。可见，随着石墨含量的增加，摩擦系数：逐渐减小，磨痕宽度逐渐减小。当石墨含量为 20%时，其磨痕宽度最小：
填充20%疆的FN基复合材科的摩擦学性能见图 3-78和图 3-79。试验条件与图 3-77
梢闽。由图 3-77 和图 3-78可见，材料的摩擦系数随负荷的变化不大，平均保持在0.28左右。磨损量随负&nt的增加而增
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大，而且在负荷大于400N 时，变化的速率很大。1司时可见，材料的摩擦系数随滑动速度的增加而降低。而磨损量与滑动速度基本上无关，这种'情况可能是个特例。

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填充20%石墨的FN基复合材料在不同负荷、速度和不同的润滑条件下的摩擦学性能见表 3-26。由表可见，水润滑可以降低摩擦系数，但磨损量增大了。用20号机油润滑，其摩擦系数和磨痕宽度均大为下降。，在1000N 的负荷时，摩擦系数仅为 0.008。在 400、700和1000N 的负荷下材料无明显磨损，仅有很小的压痕，说明该材料可以作为油润滑条件下的轴承材料。

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开拓者钼业有限公司是一家科技型的钼加工企业，主要产品有99.9%高纯二硫化钼、99.5%高纯二硫化钼、99%高纯二硫化钼、98.5%二硫化钼、98%二硫化钼、高纯超细三氧化钼、炼钢钼粉、金属钼粉等钼系列制品。
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