摘要：粘結(jié)固體潤滑涂層是固體潤滑材料的主要類型之一，在航空航天等軍工高技術(shù)領(lǐng)域和民用工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了幾種主要類型的粘結(jié)固體潤滑涂層及其性能特點；概述了在粘結(jié)固體潤滑涂層基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面的最新進展；結(jié)合典型應(yīng)用事例，評述了粘結(jié)固體潤滑涂層在解決特殊工況條件下機械的磨損、潤滑、粘著冷焊等摩擦學(xué)問題中所發(fā)揮的重要作用；最后列表介紹了中科院蘭州化物所近年來研制的幾種粘結(jié)固體潤滑涂層材料。
　　1 引言 　　
　　近30年來，摩擦學(xué)研究的重大進展之一就是其研究重點從傳統(tǒng)的流體動力潤滑與潤滑系統(tǒng)向摩擦學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)（包括表面工程）的轉(zhuǎn)變⑴。作為這一轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志之一的新型固體潤滑材料與技術(shù)不僅在航空航天等軍工高技術(shù)領(lǐng)域解決了一系列特殊工況條件下的潤滑難題，而且在民用工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在迅速擴展。　　
　　粘結(jié)固體潤滑涂層是固體潤滑材料的主要類型之一，這是一種將固體潤滑劑分散于有機或無機粘結(jié)劑體系中，再用類似于油漆的涂裝工藝在摩擦部件表面上成膜以降低其摩擦與磨損的一種新型潤滑技術(shù)。在西方發(fā)達國家，自1946年美國NASA研制出第一種含MoS2的有機粘結(jié)固體潤滑涂層以后，因其性能獨特，有關(guān)這一類材料的研究和應(yīng)用均得到了迅速的發(fā)展。有關(guān)國家不僅制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且創(chuàng)建了多個專門從事這一類材料研究和開發(fā)生產(chǎn)的實體，截止目前，僅實現(xiàn)商品化生產(chǎn)的就有上百個品種，其應(yīng)用已遍布從高技術(shù)的航空航天到日常生活的各個方面。 　　
　　國內(nèi)粘結(jié)固體潤滑涂層研究的起步并不算晚，60年代初以來，結(jié)合國防軍工高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求，先后研制了幾十個品種的粘結(jié)固體潤滑涂層材料，解決了一大批航空航天等重點軍工型號建設(shè)中的重大潤滑難題。尤其是近年來，針對高溫、真空、高負(fù)載、強輻射等極端苛刻工況條件下的使用要求，在系統(tǒng)開展粘結(jié)固體潤滑涂層應(yīng)用基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上，研制出了多種具有特殊性能并具有良好綜合性能的先進粘結(jié)固體潤滑涂層材料，其中有些品種達到了美國軍標(biāo)的要求，使我國的粘結(jié)固體潤滑涂層材料的研究達到了國際同類材料的先進水平，為國防現(xiàn)代化做出了重要的貢獻；另一方面，在民用工業(yè)領(lǐng)域，自八十年代以來，隨著引進技術(shù)的不斷增多，帶來了大量的粘結(jié)固體潤滑涂層的應(yīng)用技術(shù)，國產(chǎn)粘結(jié)固體潤滑涂層亦以此為契機，開始獲得了廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。本文在系統(tǒng)概述各種類型粘結(jié)固體潤滑涂層性能特點的基礎(chǔ)上，重點評述了近年來中科院蘭州化學(xué)物理研究所在粘結(jié)固體潤滑涂層的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面的最新進展，介紹了粘結(jié)固體潤滑涂層在軍用和民用工業(yè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用，目的是要推動我國粘結(jié)固體潤滑涂層之研究和應(yīng)用的更快發(fā)展。　　
2 粘結(jié)固體潤滑涂層的主要類型及性能特點 　　 
       
    粘結(jié)固體潤滑涂層種類繁多，但其基本組分由圖1所示四部分組成，各組分的基本物理化學(xué)性質(zhì)和組分間的相互作用（相容匹配特性、協(xié)同作用等）對涂層性能有著決定性的重要影響。通常根據(jù)粘結(jié)固體潤滑涂層的固化特性、性能特點、固體潤滑劑種類、粘結(jié)劑類型等對其進行分類，圖2給出了各種分類方法，這些分類方法都是實際應(yīng)用中所經(jīng)常采用的，但都有一定的局限性，如前二種分類方法沒有反應(yīng)涂層的材質(zhì)特性，后二種分類方法又不能全面反應(yīng)涂層的工藝和性能特點。下面按粘結(jié)劑類型分類法分別介紹有機和無機粘結(jié)固體潤滑涂層，同時對粘結(jié)固體潤滑涂層的性能特點做一簡要說明。
         
　　2.1 有機粘結(jié)固體潤滑涂層　　
　　有機粘結(jié)固體潤滑涂層是利用有機樹脂對底材表面優(yōu)良的粘結(jié)能力而把分散于樹脂體系中的固體潤滑劑粘結(jié)到摩擦部件的表面上，通常還需要加入分散劑和抗氧化劑等多種添加劑。常用的有機樹脂包括醇酸樹脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺樹脂及其改性產(chǎn)品、芳香族雜環(huán)聚合物及其它熱塑性樹脂等。為了便于涂膜施工，有機粘結(jié)固體潤滑涂層噴劑中一般還需要加入有機溶劑或水作為稀釋劑，但近年來人們又成功地開發(fā)出了無溶劑型和粉末噴涂的有機粘結(jié)固體潤滑涂層，其應(yīng)用效果也同樣很好。　　
　　有機粘結(jié)固體潤滑涂層是目前品種最多、應(yīng)用面最廣的一類粘結(jié)固體潤滑涂層，其品種和用量都占整個粘結(jié)固體潤滑涂層的80%以上，通過不同固體潤滑劑與樹脂粘結(jié)劑體系的組合，可以制備出具有不同性能特點的粘結(jié)固體潤滑涂層。固體潤滑劑的種類、固體潤滑劑與有機粘結(jié)劑的用量之比、涂層的內(nèi)聚力與涂層同底材的附著力之比等都是影響有機粘結(jié)固體潤滑涂層性能的重要因素。含MoS2、石墨等層狀固體潤滑劑的有機粘結(jié)固體潤滑涂層具有優(yōu)異的耐負(fù)荷性能，適合于中低速高負(fù)荷條件下使用，而含PTFE等低摩擦聚合物的有機粘結(jié)固體潤滑涂層則具有較長的耐磨壽命，適合于中速低負(fù)荷條件下使用，從目前情況來看，要使某一種粘結(jié)固體潤滑涂層同時具備各種性能是不現(xiàn)實的。因此，在實際使用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體工作條件和要求，針對性地選擇具有相應(yīng)性能特點的粘結(jié)固體潤滑涂層。　　
　　由于可以作為涂層粘結(jié)組分的有機樹脂粘結(jié)劑的種類很多，而且新的品種還在不斷地涌現(xiàn)，這為我們設(shè)計新的有機粘結(jié)固體潤滑涂層提供了有利條件。此外，還可以針對具體要求，進行專門的高分子設(shè)計，合成具有特定性能的粘結(jié)劑以滿足特殊工況條件下的使用要求。有機粘結(jié)固體潤滑涂層的最大缺陷是其作為粘結(jié)組分的有機樹脂大多耐溫性有限，難以滿足更高溫度的使用要求，即使是耐高溫型的有機樹脂，其最高使用溫度一般也不超過400℃，而且還存在著真空出氣率高、大氣老化和低溫脆性等問題，大多數(shù)品種不能在液氧環(huán)境中使用等。　　
　　2.2 無機粘結(jié)固體潤滑涂層　　
　　無機粘結(jié)固體潤滑涂層是指以硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等無機鹽以及陶瓷、金屬等作為粘結(jié)組分的粘結(jié)固體潤滑涂層。與有機粘結(jié)固體潤滑涂層相比，其突出的優(yōu)點是使用溫度范圍寬、真空出氣率低、與液氧的相容性好等，但卻存在著脆性大、耐負(fù)荷性差、摩擦學(xué)性能不及有機粘結(jié)固體潤滑涂層等缺點。因此，截止目前大多數(shù)無機粘結(jié)固體潤滑涂層還只局限于在特殊工況條件下（如液氧環(huán)境、特殊高溫、忌有機蒸氣污染的衛(wèi)星機械等）使用。
    近年來，金屬和陶瓷粘結(jié)的固體潤滑涂層發(fā)展很快，其成膜技術(shù)包括電化學(xué)復(fù)合共鍍、粉末冶金、自曼延技術(shù)、等離子熱噴涂和激光熱噴涂等。目前，國內(nèi)外已經(jīng)得到實際應(yīng)用的金屬粘結(jié)固體潤滑涂層有Ni-P-石墨、Ni-P-石墨-SiC、Ni-P-碳化硼、Ni-P-BN、Ni-P-SiC、Ni-PTFE、Ni-氟化石墨、Cu–(CF)n、Ni-石墨、Cu-In和Ni-銅合金-CaF2-Ag-玻璃等；在陶瓷粘結(jié)的固體潤滑涂層方面，研究的重點是試圖將其應(yīng)用于高效絕熱發(fā)動機的氣缸和活塞表面以提高發(fā)動機的效率，但離實用尚有一定的距離。　　
　　除了上述有機和無機二類粘結(jié)固體潤滑涂層外，近年來，隨著有機無機納米復(fù)合技術(shù)的進步，使得制備有機無機復(fù)合粘結(jié)固體潤滑涂層成為了可能，目前專家們正在致力于開發(fā)多種類型的有機無機復(fù)合粘結(jié)固體潤滑涂層，人們希望這類涂層能兼具有機和無機二類涂層的優(yōu)點，在具有優(yōu)異綜合物理機械性能的同時，解決較寬溫度范圍內(nèi)的摩擦學(xué)問題，可以認(rèn)為這是一類很有發(fā)展前景的粘結(jié)固體潤滑涂層。 　　
　　2.3粘結(jié)固體潤滑涂層的性能特點 　　
　　a.由于粘結(jié)固體潤滑涂層比較薄，因此可以用到幾乎所有的摩擦部件上而不需改變部件的尺寸。機械設(shè)備采用粘結(jié)固體潤滑涂層技術(shù)，可以改進機械設(shè)計，省去油潤滑所必需的復(fù)雜的油泵油路系統(tǒng)。　　
　　b.與常規(guī)油脂潤滑相比，粘結(jié)固體潤滑涂層可在高溫、高負(fù)荷、超低溫、超高真空、強氧化還原和強輻射等環(huán)境條件下有效地潤滑，有些品種的粘結(jié)固體潤滑涂層的承載能力比常規(guī)油脂的高十倍甚至幾十倍（圖3），且無油脂潤滑所存在的污染及漏油等問題，可作為特殊工況及忌諱油脂存在的機械零部件的潤滑材料。
　　c.粘結(jié)固體潤滑涂層適用于多種類型材質(zhì)的底材，且不隨時間發(fā)生變化和流動，可以作為頻繁起動和長期不動偶爾起動的機械零部件的潤滑材料，有些粘結(jié)固體潤滑膜與潤滑油脂的相容性好，配合使用可以產(chǎn)生良好的復(fù)合效應(yīng)，如改進初期磨合、防止起動咬合和延長使用壽命等；還有一些品種可以在水介質(zhì)條件下有效潤滑。　　
　　d.粘結(jié)固體潤滑涂層不僅具有突出的摩擦學(xué)性能，而且還具有優(yōu)良的防腐性能和動密封性能，能起到防止機械振動和減少機械噪音的作用。
         　　
　　e.粘結(jié)固體潤滑涂層除適用于金屬部件外,還適用于普通潤滑油脂難以潤滑的工程塑料、橡膠、木質(zhì)材料、纖維材料和陶瓷材料部件等，解決這些材料部件的摩擦學(xué)問題。　　
　　f.一定品種的粘結(jié)固體潤滑涂層的適用范圍有限,為了適應(yīng)多種工況下的潤滑要求,必須制備多種不同類型的粘結(jié)固體潤滑涂層,品種繁多給正確選用帶來了一定的困難,因而需要在有經(jīng)驗的工程技術(shù)人員或?qū)＜业闹笇?dǎo)下使用。　　
　　g.與油脂潤滑相比，粘結(jié)固體潤滑涂層的補充工藝比較復(fù)雜，且不象油脂潤滑那樣具有冷卻作用，因此一般不適用于高速滑動的機械零部件。
3 國內(nèi)粘結(jié)固體潤滑涂層應(yīng)用基礎(chǔ)研究的新進展 　　
　　國內(nèi)粘結(jié)固體潤滑涂層的主要研究和生產(chǎn)單位是中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所。
近年來，該所針對國防軍工高技術(shù)型號建設(shè)對極端苛刻工況條件使用的高性能粘結(jié)固體潤滑涂層的迫切需求和已有粘結(jié)固體潤滑涂層難以滿足使用要求的狀況，在重點開展型號配套特種粘結(jié)固體潤滑涂層材料研制工作的同時，針對應(yīng)用研究工作中所遇到的難點問題，開展了相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。其基本思路是著眼于影響涂層材料摩擦學(xué)性能的基本因素，在選擇或合成高性能原料的基礎(chǔ)上，重點考察涂層中各組分之間的相容匹配特性和復(fù)合協(xié)同作用對其性能的影響，研究涂層的潤滑和失效機理，以找到改善涂層摩擦學(xué)性能的方法。有關(guān)研究結(jié)果對指導(dǎo)高性能粘結(jié)固體潤滑涂層的研制起到了十分重要的作用。　　
　　3.1 涂層中多組分之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng)
         
　　研究發(fā)現(xiàn)，在粘結(jié)固體潤滑涂層中，有些組分復(fù)合使用會產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，如石墨和聚四氟乙烯、石墨和尼龍等；而另一些組份配合使用則存在協(xié)同效應(yīng),如石墨與MoS2、MoS2與PTFE等，它們之間按適當(dāng)配比復(fù)合使用,可明顯改善潤滑涂層的減摩抗磨性能和承載能力。對多種稀土化合物與MoS2復(fù)合效應(yīng)的研究結(jié)果表明，LaF3、CeF3等稀土氟化物與MoS2在粘結(jié)固體潤滑涂層中的復(fù)合添加，可大大延長涂層的耐磨壽命，以氟化鑭為例（見圖4），其機制是LaF3具有抑制MoS2氧化的作用，同時可以形成MoS2·nLaF3結(jié)構(gòu)，LaF3在活潑的MoS2棱面上與MoS2發(fā)生鍵合，阻止了MoS2與氧和水鍵合的機會，但又不破壞MoS2的層狀結(jié)構(gòu)，因此具有協(xié)同效應(yīng)。為了解決MoS2潤滑涂層的氧化磨損問題和石墨涂層對金屬底材的電化學(xué)腐蝕問題，我們還合成了油溶性有機稀土化合物二正丁基磷酸鈰（BuC），并將其加入到了含MoS2和石墨的粘結(jié)固體潤滑涂層中，發(fā)現(xiàn)由于BuC在溶劑中的可溶性而使得其在粘結(jié)涂層的表面和與底材接觸的界面上富集，因而阻止了空氣與MoS2的作用，同時也使石墨與被BuC鈍化的金屬表面的電化學(xué)作用受到了抑制，改善了粘結(jié)固體潤滑涂層的摩擦學(xué)性能和抗蝕性（圖5）。我們還發(fā)現(xiàn)，填料和固體潤滑劑在粘結(jié)劑體系中的潤濕分散性和匹配穩(wěn)定性對涂層的質(zhì)量有著重要的影響，對固體潤滑劑和填料進行預(yù)處理，如輻照、表面活性劑處理、偶聯(lián)劑處理等，可以改變表面基團性質(zhì)和表面能等，使其與樹脂體系的相容性得到根本性的改善。上述研究結(jié)果為我們利用多種組分的相互作用研制高性能粘結(jié)固體潤滑涂層奠定了基礎(chǔ)。 
            
    粘結(jié)劑是粘結(jié)固體潤滑涂層的基本組分之一，在很大程度上決定了涂層的附著力、強度、耐溫性和固化特性等基本性能，鑒于單一組分的粘結(jié)樹脂往往難以滿足實際應(yīng)用的要求，因此利用化學(xué)和物理方法對粘結(jié)樹脂進行復(fù)合改性是研制高性能粘結(jié)固體潤滑涂層的基礎(chǔ)。
    近年來，我們主要進行了有機/無機復(fù)合樹脂改性研究；有機硅、有機鈦和芳香族雜環(huán)聚合物改性酚醛、環(huán)氧和酚醛環(huán)氧樹脂的研究；液體橡膠、熱塑性聚合物對熱固性涂層樹脂的增韌改性等研究。其目的是為了在保持原樹脂粘結(jié)性能的基礎(chǔ)上，改善其耐高溫性能、耐介質(zhì)性能和綜合物理機械性能。研究發(fā)現(xiàn)，有機硅和有機鈦中的端羥基可以分別和酚醛和環(huán)氧樹脂中的羥甲基和環(huán)氧基發(fā)生加成縮合反應(yīng)，使二者之間交鏈固化，生成以有機硅為主鏈的三相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在保持原樹脂粘結(jié)強度好等特性的基礎(chǔ)上，較大輻度地提高耐溫性能；熱塑性芳香族雜環(huán)聚合物和液體丁腈橡膠能夠與大部分熱固性樹脂實現(xiàn)分子水平復(fù)合，形成聚合物合金，使復(fù)合樹脂的韌性和綜合物理機械性能得到明顯改善，上述研究結(jié)果使制備有機耐高溫、耐高負(fù)荷、長壽命粘結(jié)固體潤滑涂層成為了可能。　　　　　　　　　　　　　　　　    3.2 粘結(jié)固體潤滑涂層的潤滑和失效機理的研究　　
　　用摩擦的粘著理論對粘結(jié)固體潤滑涂層的潤滑過程進行了分析，得到了涂層潤滑條件下的摩擦系數(shù)表達式： 
          　　
　　該式從形式上與一般薄膜的潤滑理論公式非常相似，不同之處是出現(xiàn)了一個膜厚修正因子，它給出了粘結(jié)固體潤滑涂層潤滑的作用本質(zhì)以及改善涂層摩擦學(xué)性能（承載能力、潤滑性能）的途徑；較系統(tǒng)地研究了摩擦工況條件對各類粘結(jié)固體潤滑涂層摩擦學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)對于以MoS2、石墨等層狀固體為潤滑劑的涂層，滑動速度比負(fù)荷對其耐磨壽命有更大的影響，即這類涂層在重負(fù)荷、低速度條件下的使用壽命長于在同樣PV值下低負(fù)荷、高速度下的耐磨壽命，適用于解決中低速度、高負(fù)載條件下的摩擦學(xué)問題，而對于以PTFE為潤滑劑的涂層，其摩擦學(xué)性能受負(fù)載的影響大，在中低載荷條件下有較低的摩擦系數(shù)和較長的耐磨壽命；研究了粘結(jié)固體潤滑涂層的物理機械性能和改性填料對其摩擦學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)涂層的柔韌性和硬質(zhì)填料是影響其承載能力的重要因素，納米填料可以顯著改善涂層在摩擦過程中轉(zhuǎn)移膜的形成并大幅度延長其耐磨壽命，由此指導(dǎo)研制了多種具有超高承載能力的粘結(jié)固體潤滑涂層材料，其極限承載能力超出常規(guī)潤滑材料幾十倍；對粘結(jié)固體潤滑涂層的磨損失效過程進行了考察，發(fā)現(xiàn)粘結(jié)固體潤滑涂層在摩擦過程中，摩擦表面氣泡（圖6）的形成、擴大和破裂是其加速失效的主要原因，并提出了氣泡的形成主要是由于摩擦作用導(dǎo)致涂層發(fā)生塑性變形，使涂層摩擦表面局部松馳，進一步的摩擦作用導(dǎo)致松馳膜中形成氣泡并逐漸長大，直至破裂，由此而導(dǎo)致了涂層磨損失效的觀點，證實了通過增強涂層與底材的界面結(jié)合，改善摩擦表面的導(dǎo)熱性，可以有效地抑制摩擦過程中氣泡的產(chǎn)生和擴展，延長涂層的耐磨壽命。以上研究結(jié)果對于我們認(rèn)識粘結(jié)固體潤滑涂層的潤滑本質(zhì)，確定最佳涂層厚度和摩擦轉(zhuǎn)移膜的作用，研制低摩擦、高承載、長壽命粘結(jié)固體潤滑涂層都具有理論指導(dǎo)意義。 
              
             
　　3.3 底材預(yù)處理對潤滑涂層摩擦學(xué)性能的影響　　
　　底材表面預(yù)處理是影響粘結(jié)固體潤滑涂層摩擦學(xué)性能的重要因素，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同底材選擇相應(yīng)的處理工藝。
    對于非金屬底材，通常采用的是脫脂或噴砂處理的工藝，也有采用化學(xué)預(yù)處理的；對于金屬材料，除了一般采用的除銹和脫脂工藝外，針對不同的金屬還可以進一步采用陽極氧化、化學(xué)氧化、電鍍、氮化、噴砂、硫化或磷化等。　　
　　脫脂是表面預(yù)處理工藝中較為重要的一環(huán)，其處理的好壞直接關(guān)系到涂層對底材的粘結(jié)及其它預(yù)處理步驟的效果。通常采用的脫脂方法有堿洗、酸洗、溶劑清洗、乳液清洗和電解脫脂等，可以根據(jù)具體情況選擇其中的一到兩種方法，以洗凈為原則。　　
　　對于同種金屬底材，不同的預(yù)處理工藝對粘結(jié)固體潤滑涂層的摩擦學(xué)性能具有不同的影響，日本的伊藤晁逸進行過這一方面的詳細(xì)考察⑵，圖7所示為經(jīng)過3種不同工藝表面處理之后粘結(jié)固體潤滑涂層的耐磨壽命，顯然，噴砂＋磷化處理的效果最好，噴砂處理的次之，而以研磨處理的最差；對于同一種預(yù)處理工藝，處理表面的粗糙度亦有重要影響，經(jīng)驗表明，在進行噴砂處理時，對于硬質(zhì)底材，應(yīng)當(dāng)采用粒徑為76μm以下的細(xì)砂，而對于軟質(zhì)底材，則以采用粒徑約為150μm之粗砂處理的效果更好；對于磷化處理，不同的磷化系列，以及同一系列中不同的結(jié)晶尺寸都對粘結(jié)固體潤滑涂層的摩擦學(xué)性能有重要影響，如對于45號鋼底材，采用磷酸錳細(xì)晶處理比用粗晶處理的耐磨壽命幾乎提高一倍，柱狀細(xì)結(jié)晶的錳系磷化處理對提高粘結(jié)固體潤滑膜之耐磨性能的效果最好。　　
　　3.4 粘結(jié)固體潤滑涂層配方的計算機輔助設(shè)計
              
　　在粘結(jié)固體潤滑涂層的研制中，最基礎(chǔ)的工作是配方的設(shè)計和選擇，它包括：根據(jù)使用工況和性能要求選定粘結(jié)劑和潤滑劑的類型及相互之間的配比；根據(jù)各種組分之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng)規(guī)律確定采用何種復(fù)合潤滑劑方案及與此相適應(yīng)的填料；根據(jù)樹脂的溶解特性及涂敷工藝要求確定混合溶劑配方等。采用人工試驗篩選的方法確定配方，需要進行大量的組合設(shè)計和選擇,試驗工作量極大。為此,我們根據(jù)近年來有關(guān)固體潤滑涂層基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的成果，把上述各種因素及其對涂層性能的影響總結(jié)成若干個數(shù)學(xué)模型，如固體潤滑劑粒子的油吸附理論及粒子在有機樹脂粘結(jié)劑中的緊密填充模型（圖8）、混合溶劑選擇的溶解度參數(shù)原則和揮發(fā)速度均衡適中原則等，然后通過計算機輔助設(shè)計得出涂層的最佳計算配方，最后對計算配方進行試驗調(diào)整，確定出最佳涂層配方。對環(huán)氧和酚醛樹脂基粘結(jié)固體潤滑涂層的研究結(jié)果表明，計算機輔助設(shè)計配方與試驗確定的最佳配方十分接近，而且可以顯著縮短配方研制周期，節(jié)省大量的人力和物力，顯示了重要的推廣價值。
4 粘結(jié)固體潤滑涂層的應(yīng)用　　
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，粘結(jié)固體潤滑涂層在現(xiàn)代工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用并取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
    粘結(jié)固體潤滑涂層的成功應(yīng)用是與其獨特的性能分不開的，下面按使用工況分類分別闡述粘結(jié)固體潤滑涂層的主要應(yīng)用。　　
　　4.1 在真空機械中的應(yīng)用 　　
　　潤滑油脂在真空條件下會急劇蒸發(fā)干燥而失效，因而不宜作為真空機械的潤滑材料，此時可考慮選擇粘結(jié)固體潤滑涂層。盡管有機粘結(jié)固體潤滑涂層在真空中亦會釋放有機蒸汽，但其釋放速率遠(yuǎn)低于油脂的蒸發(fā)速率，一般不影響其作為潤滑材料的性能。在忌諱有機蒸汽對緊密真空機械造成污染的情況下，可考慮選擇無機粘結(jié)固體潤滑涂層。　　
　　研究表明，含MoS2的粘結(jié)固體潤滑涂層在真空中具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，在其它條件相同的情況下，其摩擦系數(shù)約為大氣中的1/3，而耐磨壽命比在大氣中長幾倍甚至幾十倍，是可用于真空機械潤滑的諸多粘結(jié)固體潤滑涂層中的首選品種。此外，含PTFE的粘結(jié)固體潤滑涂層也具有良好的真空潤滑性能，也經(jīng)常被用于解決真空中的潤滑問題。與此對應(yīng)，含石墨的粘結(jié)固體潤滑涂層在真空條件下的摩擦系數(shù)和磨損率都比較高，因而不宜作為真空機械的潤滑材料。　　
　　粘結(jié)固體潤滑涂層在空間技術(shù)方面得到了廣泛的應(yīng)用，例如，人造衛(wèi)星上的天線驅(qū)動系統(tǒng)、太陽電池帆板機構(gòu)、光學(xué)儀器的驅(qū)動機構(gòu)和溫控機構(gòu)、星箭分離機構(gòu)及衛(wèi)星搭載機械等都使用了粘結(jié)固體潤滑涂層技術(shù)，尤其是在真空防冷焊方面，粘結(jié)固體潤滑涂層更是發(fā)揮了其它潤滑材料所無法替代的重要作用。近年來，粘結(jié)固體潤滑涂層技術(shù)在民用真空機械中的應(yīng)用也在迅速增多。　　
　　4.2 在高低溫條件下的應(yīng)用 　　
　　粘結(jié)固體潤滑涂層的特點之一是其適用溫度范圍寬，從-200℃以下的極低溫到接近1000℃的高溫，都有可供應(yīng)用的產(chǎn)品。就常用的品種而言，環(huán)氧樹脂粘結(jié)系列的允許使用溫度為-70～250℃，聚酰亞胺系列的使用溫度范圍為-70～380℃，無機磷酸鹽和硅酸鹽粘結(jié)的固體潤滑涂層的最高允許使用溫度達700℃。粘結(jié)固體潤滑涂層在適用溫度范圍內(nèi)無相變化，而且摩擦系數(shù)也比較穩(wěn)定，因而被廣泛用于解決潤滑油脂所無法解決的高溫機械的潤滑和防粘問題。　　
　　目前，粘結(jié)固體潤滑涂層在高低溫條件下的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，如各類發(fā)動機（包括火箭發(fā)動機）的高溫滑動部件、汽缸、活塞環(huán)，飛機上的其它高溫滑動件如高壓壓氣機后幾級、加力系統(tǒng)和反推力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程炮的炮膛、金屬熱加工模具、煉鋼機械、熱電機械、原予能反應(yīng)堆的有關(guān)部件、耐高溫?zé)g緊固件等；在低溫下的典型應(yīng)用實例有如火箭氫氧發(fā)動機渦輪泵齒輪和超導(dǎo)設(shè)備的有關(guān)滑動部件等。粘結(jié)固體潤滑膜在高低溫條件下的成功應(yīng)用解決了高低溫機械的一系列特殊潤滑難題，為高低溫機械的技術(shù)進步奠定了材料基礎(chǔ)，顯示了重大的社會和經(jīng)濟效益。 
    4.3 在高負(fù)荷條件下的應(yīng)用　　
　　現(xiàn)代機械的設(shè)計工況越來越苛刻，主要標(biāo)志就是機械的運行速度和負(fù)荷越來越高。盡管固體潤滑技術(shù)不太適用于解決高速條件下的潤滑問題，但在解決高負(fù)荷條件下的摩擦學(xué)問題方面卻顯示了其獨特的優(yōu)勢，粘結(jié)固體潤滑涂層更是固體潤滑材料中耐負(fù)荷性最為突出的材料類型之一，尤其是含MoS2和石墨等層狀固體潤滑劑的粘結(jié)固體潤滑涂層的耐負(fù)荷性能最好，其耐負(fù)荷性超出極壓性能好的潤滑油脂的10倍以上，而且具有長期靜壓后不會從摩擦面流失的特性。
    近年來，結(jié)合航空、航天、兵器、金屬加工、建筑等行業(yè)對耐高負(fù)荷粘結(jié)固體潤滑涂層的需求，研制了多種高承載的粘結(jié)固體潤滑涂層材料，解決了許多高負(fù)荷條件下的潤滑難題，如魚雷舵機渦輪渦桿組件的潤滑、大型橋梁與立體高速公路支承臺座的潤滑、建筑減震支承滑移系統(tǒng)的潤滑、坦克支承傳動系統(tǒng)的潤滑、飛機前緣襟翼驅(qū)動系統(tǒng)的潤滑以及機床卡盤和金屬冷加工模具的潤滑等。以建筑減震滑移支承為例，長年作用在支承面上的靜載荷達200Mpa以上，要求一旦地震發(fā)生時，支承面能迅即滑移，這就對支承面所用潤滑材料提出了很高的要求，不僅要求具有低的摩擦系數(shù)，而且要求在支承面上的潤滑材料在長期超高靜載荷的作用下不被擠出或失效，常規(guī)潤滑材料顯然難以達到要求，采用復(fù)合粘結(jié)固體潤滑涂層方案，成功地解決了這一技術(shù)難題。　　
　　4.4 在防腐防污防震和降噪方面的應(yīng)用 　　
　　粘結(jié)固體潤滑涂層除具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能外，還具有防腐、防污、防震和降噪作用，是適用于腐蝕環(huán)境和解決環(huán)境污染問題的理想潤滑材料。事實上，某些粘結(jié)固體潤滑涂層的防腐性能甚至與某些防腐涂料相當(dāng)，已經(jīng)在海洋機械設(shè)備、化工設(shè)備、水中機械和野外作業(yè)設(shè)備等方面得到了廣泛的應(yīng)用。如我國海軍航空兵機載導(dǎo)彈發(fā)射裝置（機載導(dǎo)彈發(fā)射架導(dǎo)軌、外露卡簧、后防振器等部件）由于受導(dǎo)彈發(fā)射燃廢氣，污物和海洋鹽霧氣氛的作用，腐蝕和燒蝕問題十分嚴(yán)重，不僅造成大量的材料和設(shè)備浪費，而且嚴(yán)重影響戰(zhàn)斗力的發(fā)揮，采用防腐耐磨耐燒蝕粘結(jié)固體潤滑涂層技術(shù)，有效地解決了這一難題，取得了顯著的效益。　　
　　新型紡織機械采用粘結(jié)固體潤滑涂層技術(shù)，成功地解決了油脂潤滑對織物的污染問題而使產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，其它類似的設(shè)備還有復(fù)印機和印刷機等；近年來，國外在自行車鏈條等部位采用粘結(jié)固體潤滑涂層，不僅克服了油脂潤滑污染衣物的缺點，而且還避免了多雨地區(qū)因油脂干枯所產(chǎn)生的銹蝕；在新型汽車上采用粘結(jié)固體潤滑涂層技術(shù)，能夠明顯地降低震動和噪音，從而提高了行車的安定性和舒適感。 　　
　　4.5 在其它方面的應(yīng)用 
　　利用粘結(jié)固體潤滑涂層可以有效地解決鐘表和電子儀表傳動機構(gòu)、照相機快門、自動記錄儀表導(dǎo)軌、電子計算機磁盤和電于音像設(shè)備磁帶驅(qū)動機構(gòu)等精密機械的潤滑問題，使這些機械的反應(yīng)靈敏度和精度得到大幅度的提高。 　　
　　粘結(jié)固體潤滑涂層還可以作為動密封材料、非金屬材料的潤滑材料以及輻射環(huán)境和水介質(zhì)環(huán)境中的潤滑材料等。研究表明，以二硫化鉬和石墨作為潤滑劑的無機粘結(jié)固體潤滑涂層具有抗強輻射的能力，可以作為核反應(yīng)堆裝置的潤滑材料，其中以硅酸鉀為粘結(jié)劑的MoS2潤滑涂層已成功地解決了國產(chǎn)高溫氣冷堆滑動部件在高溫氦氣、強輻射條件下的潤滑問題；以石墨或某些低摩擦聚合物作為固體潤滑劑的粘結(jié)固體潤滑涂層在水介質(zhì)中具有良好的潤滑性能，可作為水輪機、水泵的葉片與轉(zhuǎn)軸的抗氣蝕和抗浸蝕耐磨涂層等。
　　即使某些用油脂能夠?qū)崿F(xiàn)良好潤滑的機械，若改用粘結(jié)固體潤滑涂層潤滑，亦可以改進機械設(shè)計而使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更趨合理、性能更加穩(wěn)定，從這個意義上說，粘結(jié)固體潤滑涂層是進行產(chǎn)品更新?lián)Q代所必不可少的新技術(shù)之一。