二硫化鉬涂層在汽車零部件中的應用

顧飛

摘要：主要介紹了運用二硫化鉬涂層良好的潤滑性，實現汽車變速器運轉減小噪聲的目的。進而提供一個思路，在一些特殊的領域，利用二硫化鉬或其他涂層的特性，在高負載，高溫，高濕、高耐腐性環境中，實現產品的可靠功能和增加壽命的目的。

關鍵詞： 二硫化鉬涂層；潤滑；減小噪聲； 功能； 壽命

涂層，是涂料一次施涂所得到的固態連續膜。在汽車零部件中的涂層，常見采用電泳、達克羅、噴漆以及電鍍等方式。為了滿足不同的目的，采用防護、絕緣、防銹以及裝飾等不同的涂層方式，還有一些齒輪機構和軸承采用二硫化鉬涂層，實現潤滑、減噪的目的。

二硫化鉬（MoS2）作為固體潤滑劑的歷史，在17世紀就有使用。二硫化鉬的晶體結構決定了其良好的潤滑性能，在19世紀中期的加利福尼亞淘金熱時代，二硫化鉬就被作為馬車軸承用潤滑劑。1950年開始用于軍事。從20世紀60年代起，二硫化鉬在工業中的應用逐漸盛行起來。同石墨一樣，二硫化鉬現在也作為粉末添加在潤滑油或潤滑脂中，或是以復合材料和涂層等形式，廣泛應用與產業機械。

河北京聯機械制造有限公司有一款用于汽車變速器總成的法蘭盤，在機器啟動運轉瞬間，法蘭盤端面與其接觸的工件之間有微小的相對運動（見圖1），兩種鋼件的相互摩擦導致產生尖銳的噪聲，引發乘車者的聽覺不適。

圖1 工件相對運動示意

為了改善和消除這種情況，嘗試采用了在工件端面涂覆二硫化鉬涂層的工藝，并對涂層工藝進行了探索和研究。

工件的涂層工藝簡介

1.待涂表面粗糙度的控制

金屬表面的粗糙度直接影響二硫化鉬涂層質量。基體表面粗糙度值太大，涂層與基體結合時在界面容易產生明顯缺陷和氣泡；基體表面粗糙度值太小，基體表面太光滑，導致涂層的附著力變差。把基體表面粗糙度控制在一定范圍內，二硫化鉬分子就會沉積在基體表面的微凸體上，從而形成牢固的二硫化鉬涂層。

2．清潔度的控制。

工件表面的潔凈程度，直接影響涂層的附著力和質量，所以涂前清洗是不可缺少的工序，需要通過一些手段進行。可根據產品品類或批次數量大小，選擇合適的清洗方式，如擦拭、通過式清洗機、超聲波清洗、噴丸及激光等。

涂覆方式

1.浸涂

是將被涂物全部浸沒在漆液中，待各部位都沾上漆液后將被涂物提起離開漆液，經干燥后在被涂物表面形成涂膜。

浸涂是高效，操作簡單，涂料損失少的涂覆方式，因為任何多余的涂料都會滴落回浸槽中，以用于下一輪應用。適用于小型的五金零件、標準件、薄片以及結構比較復雜的器材或電氣絕緣體材料等。

2.空氣噴涂

用壓縮空氣將涂料帶出并霧化，附著在工件表面。小端面是法蘭盤需要涂層部位（見圖2），屬于局部涂層，只能采用噴涂的方式，且其他部位需要做好防護，避免污染。

圖2 待涂層表面位置示意

固化

工件噴涂完成后，經流平，在溫度為 120～200℃的烘干箱中進行固化，時間控制在30min（注：根據不同二硫化鉬涂料的特性設置適合的烘烤溫度和烘烤時間）。經烘烤后，涂層的附著力會大大提升。

附著力的檢測：根據GB/T 9286—1998附著力檢測標準，在涂層上畫格，用3M 膠帶貼緊畫格部位，并用力揭開膠帶，對面進行檢查，根據黑色粉末狀粘附物的脫落情況，判斷試驗結果分級。

結語

本文所述產品應用在汽車變速器內，涂覆二硫化鉬涂層后，經客戶的臺架試驗和整車客戶路試驗證，完全滿足相關的試驗要求。可以說，本方案利用二硫化鉬特殊性能，即耐高溫性、耐油性、潤滑性及耐磨減損的特性，很好地解決了汽車零部件裝配中的異響和噪聲問題。

隨著生活水平的提高，人們對汽車的安全性、動力性、經濟性等功能要求之外，對車輛的舒適性和駕駛環境要求也越來越高。

在汽車的發動機、變速器，或航空航天、機電化工等領域，在高負載，高溫，高濕、高耐腐性的特殊工況環境中，一些特殊的部位，需要實現功能良好的潤滑性能，和降噪性能，可運用二硫化鉬的優良特性來實現。MoS2的性能，需要不斷地加強新工藝的開發，挖掘其特性潛力。MoS2特殊的結構以及優異的性能也必將在更廣泛領域中體現更大的應用價值和商業價值。

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