1.引言

    摩擦與磨損在材料加工過程中是一大障礙，它們損害刀具，增加功率消耗，并且磨損的磨粒污染了加工材料。在切削加工過程中，刀具的前、后刀面不斷與切屑和工件發生劇烈摩擦，接觸區處于高溫、高壓狀態。發生在刀具上的摩擦與磨損會造成刀具鈍化失效，使切削無法進行，發生在工件上的劇烈摩擦則會使加工表面質量惡化。為減輕切削加工時的摩擦與磨損，普遍采用的方法是在切削加工中進行潤滑。潤滑的主要作用是改善切削過程的摩擦潤滑狀態，降低切削溫度，從而延長刀具壽命、提高加工表面質量。
    早在19世紀，固體潤滑劑就應用于低速運轉的機器上，由于摩擦性能優良、承載能力和耐磨性較高、良好的寬溫特性和時效性等特點，可以應用在不能使用潤滑油脂的地方、環境惡劣及無需維護的場合下。由于固體潤滑劑的優良特性，切削加工中也廣泛應用固體潤滑劑來改善摩擦的潤滑情況。對切削加工進行潤滑的方法主要有三種：①采用具有潤滑功能的切削液；②在刀具表面進行潤滑涂層；③使用自潤滑刀具。在切削液中，固體潤滑劑只是以添加劑的形式起輔助作用，來提高切削液的性能；而在后兩種潤滑方法中固體潤滑劑是其發揮潤滑作用的主要因素。
    固體潤滑劑的種類很多，有晶體為層狀結構的石墨，MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂、BN等；有質地較軟的金屬，如Ag、Pb、Sn、In等；有金屬氧化物、氟化物、磷酸鹽等。在這些固體潤滑劑中，有僅適用于大氣中潤滑的，如石墨、BN等；有適于真空潤滑的，如MoS₂，WS₂，Pb等。

    2.固體潤滑機理

    如果硬金屬在軟金屬表面滑移，在負荷的作用下，硬金屬壓入軟金屬中，使真實接觸面積增加，摩擦力也隨之增大，將發生犁溝現象。如果硬金屬在硬金屬表面滑移，盡管硬金屬間的接觸面積不會增加，但是硬金屬的屈服強度大，摩擦力也將增大，由于摩擦表面的升溫，容易發生咬合現象。這兩種情況的摩擦系數都較大。
    如果在硬金屬基材表面涂敷一層剪切強度很小的薄膜，使摩擦副間的接觸面積既不增加，又能使剪切強度降低的很多，摩擦力和摩擦系數也都有較大的降低，這就起到了固體潤滑的作用。但是，如果這層薄膜涂敷在軟金屬表面，薄膜則不能起到潤滑作用。
    因此，在硬金屬之間的摩擦表面粘著一層剪切強度很小的薄膜能夠起到減摩的潤滑作用。如果這層薄膜由固體潤滑劑來填充，則可稱該物質為固體潤滑劑。而這層極薄的膜稱為固體潤滑膜。

    3.固體潤滑劑在切削液中的應用

    切（磨）削加工通常使用液體潤滑，以潤滑油、乳化液和水基合成切削液為基礎添加各種添加劑，以解決切削加工中的潤滑冷卻問題。在流體潤滑狀態下，降低潤滑油粘度就可以降低摩擦能量損失，但在邊界潤滑條件下，降低摩擦最有效途徑是選擇恰當的潤滑油添加劑——極壓抗磨劑和摩擦改進劑(FM)。摩擦改進劑有兩大類：一類是化學摩擦改進劑，其中大部分是極性的或含活性元素(硫、磷和氯)的油溶性大分子化合物；另一類是所謂的機械摩擦改進劑，這類添加劑主要是非油活性的、懸浮在油中的固體微粒，如石墨、二硫化相(MoS₂)、聚四氟乙烯(PTFE)粉末和三聚氰胺氰尿酸絡合物(MCA)等是其中最常用的固體潤滑劑添加劑。
    在生產實踐中，人們也逐漸發現固體潤滑劑在切削加工中所起的作用有時比常規液體潤滑還要好。通常，加入切削液的固體潤滑劑有石墨、MoS₂和紅丹粉（Pb₃O₄）等。尤其在油基或水基切削液中添加了二硫化鉬（MoS₂）后，效果更為顯著。切削韌性材料時，可用含膠體石墨或MoS2的切削油；切削脆性材料時，可用含膠體石墨的乳化液。比如，重量0.5％石墨(或二硫化鉬)、10％～12％磺酸鈉，其余為潤滑油組成的乳化油(另加少量的鈍化劑)，用水將濃度稀釋在1％以下，可用于超硬金屬的切削加工，而且該液在各種金屬切削加工中均有較好的效果。
    在潤滑油中加入鉛皂、膠體石墨或二硫化鉬等組成的膏狀物，可用于有跳動或彈性振動的切削狀況，也可用于切削速度較低的加工。使用時，可直接涂抹在刀具上，也可配成乳化液使用。
    二硫化鉬只要在金屬表面形成1μm厚的潤滑膜，就有很高的粘著力和承裁能力。如將它與硬脂酸、石臘混合制成油膏，涂于刀具表面，就可以大大提高刀具的使用壽命。如