IalEleetroniePublishing经过对主润滑剂、辅助润滑剂及树脂体系的研t固体膜润滑剂又称干膜润滑剂或固体润滑涂层，是固体润滑材料的主要类型之一，与常规的油脂润滑相比，固体膜润滑剂可在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化还原、强辐射等特殊环境条件下有效地润滑。可以充当固体润滑材料的物质很多，其中最为典型的有石墨、二硫化钼等层状结构物质，铅、银等软金属，以及聚四氟乙烯、尼龙等高分子材料。其中粘结型固体膜润滑剂应用最广，多年的研究表明，粘结型固体膜润滑剂不仅具有较低的摩擦系数和较高的承载能力，而且还具有较长的耐磨寿命和较好的防腐性能、良好的耐温性能及密封性能等。上世纪50年代初，美国制定了二硫化钼的军用标准，最先在飞机上采用了这类材料，国外在包括宇宙飞船在内的各种空间飞行器中也使用不同类型的二硫化钼润滑剂。

　　我国从20世纪70年代起就进行了固体膜润滑剂的研究，而且已有一批成熟的材料应用于飞机的机体，发动机等机载设备。本文介绍的在飞船机构上应用的研究结果，是根据飞船设计要求的技术条件所进行的一项自主创新的研究，其创新处在于不同于国内外空间技术中常用的溅射型二硫化钼膜，而是采用粘结型固体润滑膜，用“润滑剂组成使用工艺-机构设计”一体化的润滑技术满足了飞船各种机构的工作要求，具有溅射膜技术的不可替代性。主要分为舱外机构用的BJ干膜润滑剂和舱内机构用的GYM-8干膜润滑剂两类。

　　1BJ型固体膜润滑剂。

　　固体膜润滑剂主要是由“固体润滑材料”与“粘结剂”和“各种性能改进剂和溶剂”组成，喷涂在金属表面挥发干燥后，在一定温度下粘结剂固化后就形成了一层粘结在金属表面的薄的润滑层。

　　11配方研究可以作为固体润滑剂的材料很多，比较常用的是石墨和二硫化钼。M0S2在空气中最高使用温度390C，连续使用温度为350C；石墨在空气中最高使用温度540°C，连续使用温度为450°C；同时MaS比石墨具有更低的摩擦系数。在真空中石墨显出高摩擦系数、高摩损特性。同时M0S2具有很好的抗辐射性。有研究曾经把石墨放在混合式反应器的辐射流中，中子剂量为366x102CNVX发现石墨晶格严重破坏，而MoS2在同样条件下无变化。在扫描电镜下观察出MoS2对金属底材有良好的粘附性。MoS2还具有高的承载能力，在经过高载荷运转后可以使表面的粗糙度变得光滑，其抗压能力、防止金属直接接触的能力极大（可以达到345（MPa），可以用在运动摩擦力很大的地方。因而选定M0S2作为固体润滑材料。

　　通过对耐高温性好的酚醛树脂、耐低温性好的有机硅树脂及粘结性好的三种类型的树脂进行筛选试验，最终确定了以环氧树脂作为粘结剂，以高分散性的二硫化钼为主润滑成分，配合辅助剂和溶剂体系制成的符合合同技术要求的干膜润滑剂（牌号定为BJ-A，BJ-1A）解决了飞船舱外机构用的润滑技术。

　　12性能研究1 21物理化学性能究筛选确定了两种固体润滑剂的组成配方，分别命名为BJ-A和BJ-1A.并对其形成的润滑膜层进行综合性能研究，主要包括外观、厚度、附着力、耐热性/3h），耐液体介质（3号喷气燃料、10号航空液压油、8号航空润滑油、120号汽油）、腐蚀（50RH95%，500h）、贮存等方面的测试，各项指标均达到了技术要求。

　　122热真空环境下的性能针对宇航特殊工况的要求，对润滑膜在高温、低温、真空试验后的性能进行试验，采用将固体膜润滑剂喷涂在试片和Falex试验件上进行在（-15~15*C）的温度范围，大气压力小于103Pa的环境下试验后，我们进行附着力、摩擦系数及寿命试验。结果如表1.表1膜层不同试验条件下性能结果从考核结果表1看出，润滑膜在高温、低温、真空试验后的附着力、摩擦系数、磨损寿命均表现出稳定的特性，尽管试验后的寿命有减少的倾向，但至少达到5万余次循环的磨损寿命足以满足飞船结构的要求。

　　123辐照性能试验润滑膜试验件经辐照光谱100~ 4000总辐照量10675x104kcal/cm2条件下辐照后，润滑膜的附着力、摩擦系数、寿命结果见表2表2润滑膜辐照后性能试验结果照后摩擦系数、附着力、飞船结构件相互滑动灵活性、及配合灵活性均全部达到技术要求。

　　2GYM-8型固体膜润滑剂21配方研究由于飞船舱内机构在工作过程中瞬间承受极大挤压力，机构发生塑性变形，挤压强度超过金属的屈服强度，其摩擦特性完全不同于一般的滑动摩擦，是一种工作时间虽短但十分苛刻的摩擦学过程。金属机构表面粗糙度小，与润滑膜的结合力较差但同时所要求的固化温度又较低，这样就进一步限制了润滑材料内在性能的发挥，因此对润滑膜的附着力及低温固化下的润滑性能都提出了很高的要求。针对这些性能要求材料选择的重点就放在了如何在苛刻使用条件下能提供低摩擦、低磨损、防辐射等独特性能的研究上。

　　我们采用了极压性能优良的二硫化钼作为主润滑剂，筛选辅助润滑剂以增强二硫化钼的性能；采用粘结型的润滑膜形式，以粘结力强的环氧树脂为粘结剂，同时配合使用低温固化剂。最终在包括环氧树脂低温固化剂粘结体系、二硫化钼主润滑剂-辅助润滑剂润滑体系中选出了最佳材料方案，确定了最终配方，牌号定为GYM-8型固体膜润滑剂。

　　22性能研究对润滑膜的性能考核集中在摩擦性能和指标性能上，试验结果如下。

　　221摩擦性能飞船舱内机构在实际工作过程中的摩擦状态难于在，从中体现出了GYM-8型固体膜润滑剂在摩擦性能的优越性。

　　2211二硫化钼的摩擦特性用环块式摩擦磨损试验机评价二硫化钼的润滑特性，其特征如所示。随着摩擦行程d的延长，摩擦系数逐渐下降。这种特征表明在运动过程中二硫化钼晶粒不断取向，同时因其强极性以及硫原子的活性，和金属表面发生物理吸附和化学反应，导致表面硫化膜的形成而使摩最终达到稳定。

　　2212粘结型二硫化钼-树脂润滑膜的摩擦特性用Felex摩擦磨损试验机评价粘结型二硫化钼-树脂润滑膜的摩擦特性，同样具有上述特征，而摩擦系数更低，耐磨寿命更长。是它的承载能力特性，以维持运转1分钟而摩擦系数仍保持稳定的载荷L作为承载能力。可以看到，随着载荷强度的提高，摩擦系数不断下降，至550MPa以上，才逐渐升高，但即使在该阶段，也不发生金属表面间的粘结（冷焊）。如果以启动前的静载荷计算则载荷强度要高一倍。

　　2213GYM-8粘结型二硫化钼润滑膜的摩擦特性对GYM-8粘结型二硫化钼润滑膜，用Felex摩擦磨损试验机评价其摩擦特性，如所示。和相似，并具有更低的摩擦系数。它的承载能力特性见。与相比，在较低载荷下摩擦系数开始增大，这是因为GYM-8采用较低的固化温度、底材的粗糙度较小且没有表面处理的缘故。如果以启动前的静载荷计算则载荷强度要高一倍。

　　综合上面试验结果可以看到，GYM-8粘结型二硫化钼润滑膜具有低摩擦、高承载能力的特性，能够满足飞船内部机构高挤压条件下的润滑要求。

　　222物理化学性能根据指标性能要求对选定配方进行了外观、厚度、附着力（轴承钢、普通钢、5A06锡青铜）、摩擦系数的验证试验，全部达到了合同规定的指标要求，其中膜层厚度为5~15Um，摩擦系数为009~003（摩擦系数在启动时达到的峰值为0 GYM-8粘结型二硫化钼润滑膜的摩擦特性Fig3TribologypropertiesofGYM-8 223与润滑脂的相容性按照委托单位的要求，还进行了GYM -8二硫化钼固体润滑膜与MoS2锂基润滑脂的相容性试验；-8二硫化钼固体润滑膜的试片上涂上MoS锂基润滑脂，经过4天后发现润滑膜不软，用硬物也不容易刮掉。单独的锂基润滑脂在Felex试验机上不能维持稳定的润滑，启动时的摩擦系数为0. 08~0.09然后迅速失效。把GYM-8二硫化钼固体润滑膜涂上MoS2锂基润滑脂在Felex试验机上试验，摩擦系数在006~008之间波动，在不太长的时间内失效，比单独的GYM-8润滑膜的耐磨时间短很多。

　　3应用情况及推广前景研制开发的BJ和GYM-8两种固体膜润滑剂以极压性能优良的二硫化钼为主润滑剂和相应的辅助润滑剂，采用粘结力强的环氧树脂为主要粘结剂，配合使用低温固化剂，采用“润滑剂配方-涂膜工艺-机构设计配伍”一体化的技术措施，形成厚度仅6~12Um的低摩擦、高耐磨涂层满足了机构高挤压应力条件下的极压润滑要求，具有溅射膜技术的不可替代性，目前已经成功应用于载人飞船的各种机构上。性能全部满足飞船机构耐高温、低温、真空、抗辐照特殊环境下的润滑要求。载人飞船机构上的成功应用，表明固体膜润滑技术在航天技术领域中具有广阔的应用前景。