引信润滑与减摩技术综述

张泽楠，王雨时

(南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

引信中零部件之间的摩擦多为干摩擦。引信须长时间储存且免维护维修，工作时为一次性瞬时工作。目前，关于引信运动零部件间的摩擦和润滑在国内未能得到应有重视，少有文献披露这方面的研究工作。如在低速弹、非旋弹或低旋弹(如枪榴弹、迫击炮弹、火箭弹)中的引信安全和解除保险机构，其润滑与减摩技术对机构工作可靠性和动态性能会有较大影响。国内关于引信润滑与减摩的研究主要借鉴于常用金属材料、航空精密仪器的润滑，而关于引信材料的减摩与润滑没有形成共识。润滑与减摩问题是引信机构运动和动态性能研究中的重要内容。笔者在参考国内外学者研究的基础上，从引信材料和减摩与润滑方式的选用两方面阐述了引信润滑与减摩技术。

1 引信常用结构材料及其表面处理的减摩特性

1.1 引信常用结构材料及其摩擦特性

1.1.1铝合金及其摩擦特性

铝合金密度小、强度质量比大、耐腐蚀性强、加工性能好，而且铝资源丰富，所以，铝合金已广泛应用于引信中。但作为机械零件材料的铝合金本身也有硬度低、耐磨损性差、摩擦系数高、不容易润滑等缺陷，这些都限制了铝合金的应用[1]。铝合金表面耐磨损性能差，会导致工件使用寿命缩短，但这对在引信这种短时工作的一次性产品中的应用影响不大。而铝合金表面摩擦系数高，既加速了自身磨损，也增加了能量损耗，还会导致对偶材料磨损[2]，在引信机构中易出现运动卡滞、速度大幅度衰减等现象。

1.1.2镁合金及其摩擦特性

镁的密度较低(1.74 g/cm3)，其合金的比强度和比刚度均较高，具有良好的减震性、电磁屏蔽性、导热性和导电性。已有约10%的镁合金通过压力加工方法制成板材、棒材、型材以及锻件和模锻件等，应用于航空航天、军工等领域[3]。用更轻的镁合金来制作零件，零件的轻量化可以因惯性正压力的降低而降低摩擦力，但其较差的耐磨性却严重阻碍了镁合金的进一步应用[4]。镁合金的耐热性和抗腐蚀性也比较差，限制其大范围应用，且目前对镁合金摩擦磨损特性方面的研究明显滞后[5]。

1.1.3铜合金及其摩擦特性

铜合金具有良好的导电性、导热性，对大气和水的抗腐蚀能力也很高，有良好的加工性能。铜合金塑性很好，容易冷、热成型，具有优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜)以及较高的弹性极限和疲劳极限(如铍青铜等)[6]。铜及铜合金在引信中的应用，主要受限于成本和密度，目前主要用于制作一些微小零件。

1.1.4钢及其摩擦特性

国内引信常用钢材为优质碳素结构钢，国外不锈钢应用较多。近年来钢结硬质合金也有应用。

不锈钢材料具有良好的耐腐蚀性、加工性能以及优良的耐高温性能和低温韧性，且抗冲击性能好。

钢结硬质合金是以钢为粘结剂、以硬质化合物作硬质相，通过粉末冶金方法制备而成的一种钢基复合材料[7]。其组织特点是硬而耐磨的硬质相均匀分布于钢基体中，钢基体赋予合金广泛的工艺特性，而硬质相则使得合金的硬度和耐磨性能大幅提高，这样，钢结硬质合金就兼有了硬质相和钢的优点，其综合性能处于普通硬质合金与钢之间，填补了其间的空白[8]。钢结硬质合金有良好的物理性能、机械性能以及优异的化学稳定性。钢结硬质合金在干摩擦时摩擦系数较小，抗粘附磨损性较高，且可以应用在短时无润滑的摩擦场合[9]。

1.1.5工程塑料及其摩擦特性

工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性和电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，可替代金属作为工程结构材料使用，重量轻，比强度高，并具有突出的减摩性和耐磨性[10]。

1.2 引信常用结构材料表面处理减摩

1.2.1化学镀镍

无电解镀镍俗称化学镀镍。它是以次磷酸钠为还原剂,在不通电的情况下，经过自催化还原反应而沉积出镍-磷合金镀层的工艺过程。化学镀镍几乎适用于所有金属表面，如普通碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金等，它同样适用于非金属表面镀镍，如陶瓷、玻璃、金刚石、碳片、塑料、树脂等，使用范围广泛。

化学镀镍层性能高,结合力是电镀镍的5～10倍，防腐能力是电镀镍的5倍，耐磨是电镀镍的2倍以上，经硬化处理后相当于电镀铬，在200 ℃使用时其耐磨性还超过电镀铬。化学镀镍均匀,且不受表面形状影响，精度可达±0.3 μm。

化学镀镍层厚约10～15 μm，延伸率大于1.3%，镀层硬度HV达500以上，化学镀镍层光亮，无须精磨就可达到使用要求[11]。

1.2.2电镀镍

电镀镍是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀镍是将零件浸入镍盐的溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后，在零件上沉积出金属镍镀层。

电镀镍的优点是镀层结晶细致，平滑光亮，内应力较小，与陶瓷金属化层结合力强。在对陶瓷进行一次金属化后，一般难以直接用常用焊料焊接，需对其进行二次金属化(电镀镍或涂敷镍和烧结镍)，大多选用电镀镍。

电镀镍的缺点是：

1)受金属化瓷件表面的清洁和镀镍纯净程度的影响较大，造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多，例如起皮、起泡、麻点、黑点等；

2)极易受电镀挂具和在镀缸中位置的影响，造成均镀能力差，此外金属化瓷件之间的相互遮挡也会造成瓷件表面有阴阳面的现象；

3)对于形状复杂或有细小深孔或盲孔的瓷件不能获得较好的电镀表面；

4)需要用镍丝捆绑金属化瓷件，在形状复杂、尺寸较小、数量较多的情况下，需耗费大量人力[12]。

1.2.3金属磷化技术

将金属零件在含有磷酸盐的溶液中处理，在其表面形成磷酸盐的化学转化膜，就是磷化膜，其主要用途是防锈、耐磨、减摩、润滑、作为涂漆底层等[13]。

1.2.4电镀铬

电镀铬是一种传统的表面改性技术，在电镀工业中占有极其重要的地位[14]。金属制品表面镀铬可以有效保护金属表面避免进一步的磨损和腐蚀[15-16]。由于镀铬层硬度高、耐磨性以及耐蚀性能优良，同时也考虑到其制备工艺简单以及价格低廉，所以除了被用于装饰涂层外，电镀铬技术还被广泛应用于各种机械零配件的表面强化[17]。

1.3 引信常用结构材料表面改性减摩

表面改性技术是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机械零件或材料性能的一类热处理技术，包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等)；表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等)、薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。

这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命。

1.4 自润滑金属基材料

按照润滑机理分类，金属基自润滑材料可分为两种，即添加固体润滑剂的金属基自润滑材料和浸油的多孔自润滑材料[18]。

金属基自润滑材料是以金属材料作为基体材料并添加一定量固体润滑剂构成的，因而该材料既具备金属基体材料的优良性能，同时又具有润滑剂优良的减摩润滑特性，可以适应不同的特殊环境，如电气环境、大气环境、高真空环境、化学环境以及高温环境等。按照金属基体的不同，一般可分为铁基、铜基、钴基[19-20]、铝基[21]以及镍基自润滑复合材料[22-23]。在不同的工作条件下，宜选择不同类型的金属基自润滑材料，一般在500 ℃以上的工作条件下，可选择具有耐高温性能的钴基、镍合金基复合材料；而铝基、铁基、铜基等复合材料可用于500 ℃以下的工作条件；铝作为基体自润滑复合材料的应用受工作温度所限，一般工作温度不超过100 ℃；铁基自润滑材料常应用于由强度较高的、由钢铁材料制作而成的轴类零件场合，但其与钢具有较强的亲和性易发生粘着咬合，特殊工作条件下需用铜基材料替代铁基材料[24]。

1.4.1铝合金部件表面自润滑减摩复合涂膜

美国等工业发达国家结合铝合金材料的表面处理特点及聚四氟乙烯的润滑特性，开发出了专门的复合涂膜技术，即塔夫拉姆(TUFRAM)处理技术。

其工艺过程概括如下：铝合金零件—前处理—硬质阳极氧化—聚四氟乙烯多级涂覆复合处理—特殊热处理—特殊后处理—交付使用。

适合于塔夫拉姆处理的铝合金材料有1050A、3A21、5052、6061及ZL302等。但应用效果最好的是Al-Mg系防锈铝合金以及含Cu≤5%、Si≤7%、Zn≤6%的高强度铝合金。塔夫拉姆处理技术适应性较好，可对任何形状、重量及尺寸的铝合金零部件进行处理。复合膜厚25～50 μm，其膜厚及其公差不仅能准确控制，而且非常均匀。与无电解Ni-P-PTFE复合镀膜一样，克服了电镀复合镀膜因电流密度不均而导致的膜厚不均的缺陷，且与复合镀膜相比，尺寸增加很小。

虽然塔夫拉姆膜硬度不是很高(HV350)，但由于具有润滑作用，起到了减摩效果，所以磨耗量大大降低。一般情况下塔夫拉姆膜摩擦系数都很低(因铝合金材料不同稍有差别)，具有良好的自润滑特性。其特点是负载越大静摩擦系数越小,因而可防止摩擦部件的粘滞现象，避免因克服这种粘滞而产生的振动。其使用温度范围较宽(-200～+260 ℃)，耐击穿电压也很高(1 000～2 000 V)，而一般阳极氧化膜在340 V就可能被击穿。此外,还具有很高的耐蚀性，比硬质氧化膜高出许多倍[25]。

铝合金硬质氧化表面的聚四氟乙烯固体润滑膜技术指标如下：膜厚不小于25 μm，硬度不小于350 HV，涂覆量不小于60 mg/dm2，摩擦系数小于0.2，该复合涂膜外观光滑，具有蜡光灰黑色表面,既有自润滑减摩性能又有较高的耐腐蚀性[26]。

1.4.2铜基自润滑复合材料

在400～500 ℃的工作条件下，由于铜基自润滑复合材料具有良好的耐高温性能及优良的摩擦磨损性能，所以是该温度条件下首选的摩擦材料[27]。铜基复合材料一般不以纯铜作为基体材料。为了改善基体的机械性能和摩擦学性能，可在铜基体中添加一些合金元素，如锌、镍、锡、铝等元素，从而以固溶强化的机制提高基体材料性能。

选择铜基合金作为铜基自润滑材料的基体，可使复合材料具有与该合金基体相同的良好的摩擦磨损性能以及机械性能，另外选择合适的固体润滑剂作为添加相也十分重要。常用于铜基自润滑复合材料中的固体润滑剂包括二硫化铝、石墨、铅或氧化铅等。合适的铜合金基体及润滑剂可以使复合材料除了拥有优良的机械性能和摩擦磨损性能之外，还具有良好的耐蚀性、抗咬合性及优良的导电性、导热性，性能优良的铜基自润滑材料已经在航空航天、汽车等工业领域得到广泛应用[28-29]。

铜基石墨复合材料属于金属基复合材料，主要由纯铜或铜合金作为基体添加石墨构成。石墨在复合材料中的作用主要是润滑作用。随着摩擦磨损过程的进行，石墨会不断在磨损表面出现，并逐渐形成完整、均匀的润滑层，起到润滑减摩的作用。而铜合金在复合材料中的作用主要是为复合材料提供支撑。铜合金具有较高的强度，耐磨性也较好。铜基石墨复合材料既具备铜合金基体导热性能好、强度较高、耐电弧烧蚀、导电性能优良等特点，同时又具备石墨良好的润滑性能以及在高温下润滑良好的特点，广泛应用于无油或少油的工况[30-32]。

2 常用润滑材料及其在引信中的应用或应用可行性

润滑材料是用来减少摩擦表面间的摩擦、磨损或表面损伤的材料。常用的润滑材料按种类分为固体、半固体、液体和气体等。

2.1 固体润滑剂

固体润滑是指在摩擦表面间用粉状或薄膜状固体进行润滑。固体润滑剂有：层状晶格结构物质，如石墨、二硫化钼、云母、氮化硼、氟化石墨等；非层状无机物，如氧化铅等；金属薄膜，可将铅、锡、锌等低熔点软金属制成薄膜润滑，虽然铜和青铜不是低熔点金属，但有时也用于这一目的；塑料，如聚四氟乙烯、聚酰亚胺、尼龙；合成膜或化合膜。

2.1.1固体润滑剂的优缺点

航天技术、原子能工业的发展，要求能够在超高温、超低温、高真空、强辐射、超高压等条件下工作的润滑剂。

固体润滑剂的优点：使用温度范围宽；承载能力强；低速防爬性能好；适于有尘土不易密封的场合；在真空中能发挥良好的润滑效果；耐辐射；电导率良好；能够在腐蚀气氛中不加保护地使用；简化润滑系统。

固体润滑剂的缺点：摩擦系数比油、脂都大；没有冷却作用；制成表面覆盖膜的成膜工艺复杂，使用寿命有限；塑料固体润滑剂结构强度低，耐热性、导热性差。

2.1.2常用固体润滑剂

1)石墨

石墨具有稳定明显的层状六方晶体结构，同层内碳原子结合力强，不易破坏；层与层之间以弱的分子力相连接，受剪切力后，极易滑动；在有水汽的条件下，层与层间的结合力大幅度下降。通常石墨的摩擦系数在0.05～0.19之间。在干燥或真空的条件下时，其摩擦系数会增大2倍左右。

2)二硫化钼

二硫化钼是从辉钼矿提纯得到的一种矿物质，外观、颜色类似于铅粉和石墨，被誉为“高级固体润滑油王”，晶体结构也类似于石墨，由硫-钼-硫三个子面层组成的单元层。二硫化钼在有水蒸气时摩擦系数增大，这是由于硫原子与水形成的氢氧化物对材料有腐蚀作用。当滑动速度、载荷增大时，二硫化钼的摩擦系数有降低的趋势。由超音速气流粉碎加工而成的二硫化钼粒度达到325～2 500目，微颗粒硬度1～1.5，摩擦系数0.05～0.1。二硫化钼有微毒。

3)氟化石墨

氟化石墨润滑性能优于通用的石墨和二硫化钼，在干燥或潮湿高温时(400～500 ℃)摩擦系数更小，使用寿命更长。

由于氟化石墨的表面能低，所以经常与润滑油、润滑脂或树脂混合使用，还可把氟化石墨粉末悬浮在润滑油中或加到汽油中。

4)聚四氟乙烯(PTFE)

聚四氟乙烯摩擦系数只有0.04，化学稳定性很高，用在-180～250 ℃温度范围内。

5)氮化硼

氮化硼可用在900 ℃左右的高温下，其在润滑性、抗腐蚀性、热传导性、加工性等方面均较石墨为佳。

2.1.3固体润滑剂的选用原则及制膜方法

固体润滑剂用于不能或不宜使用油、脂润滑的场合；不同工况选用不同的固体润滑剂；基材硬度选大些可使膜的摩擦系数减小。制作固体润滑剂膜可以采用粘结、涂覆、烧结、电镀、离子注入、等离子喷镀、溅射、电泳沉积、镶嵌、化学反应等方法。

2.2 润滑油

润滑油是主要的液体润滑材料，除了起润滑作用外，还有保护金属表面、防止腐蚀以及密封、冷却、带走磨屑等作用。

合成润滑油是新型润滑材料，其性能优越，发展迅速，用于航空航天、军工、原子能等部门。

合成烃润滑油包括聚α-烯烃油、烷基苯、聚丁烯、环烷烃等；黏度随温度的变化小；低温流动性好，便于-40 ℃以下冷启动；可在高温230 ℃下工作；可用作抗燃液压油；热稳定性、抗氧化性及化学稳定性均好；使用寿命长。

有机酯类合成润滑油包括双酯和多元醇酯。其中双酯是二元酸酯的简称，具有最好的黏温性(黏度会随着温度的变化而变化)、极好的低温流动性和良好的高温性，主要用作涡轮喷气发动机润滑。多元醇酯的分解温度比双酯高50 ℃左右，适用于M<2.2的航空喷气发动机的润滑要求。

硅油的缺点是润滑性差，主要用以调制仪表油、液压油，或作为制作润滑脂的基础油。

磷酸酯的抗燃性很好，而且着火后也能自熄。

聚苯醚的优点是抗辐射性好，其热分解温度较硅油、磷酸酯等高。

全氟碳油可用在原子能、导弹、制氧、化学等工业中作为抗化学性润滑材料。

2.3 润滑脂

润滑脂由润滑液体经稠化制成，采用脂肪酸钙皂稠化石油润滑油制成的钙基润滑脂(黄油)是最早的润滑脂，以后出现了钠基、锂基润滑脂以及不含皂基的无机化合物和有机化合物的润滑脂。

2.3.1主要性能指标

滴点表示润滑脂由胶态变液态的温度，是润滑脂的耐热性指标。润滑脂的滴点主要取决于稠化剂的种类和含量。

润滑脂的稠度相当于润滑油的黏度，反映润滑脂在外力作用下变形的程度。变形程度大则脂软，反之则硬。稠度由稠化剂的含量决定，含量多则稠度大，稠度用针入度值衡量。载荷大、转矩低应选用稠度大的润滑脂，夏季应选用稠度较大的润滑脂。

机械安定性是指润滑脂在使用中抵抗机械破坏的能力。机械安定性是指润滑脂在机械剪切力作用下，其骨架结构体系抵抗从变形到流动的能力。

2.4 气体润滑剂

常用的气体润滑剂有空气、氦气、氮气、氢气等，主要用于医用牙钻、精密磨床主轴、惯性导航陀螺等。

气体润滑剂的优点：摩擦系数小；在高速下产生摩擦热少，温升低；运转灵活，工作温度范围广；形成的润滑膜比液体薄，回转精度较高；在放射性和其他特殊环境中能保持正常工作；能在润滑表面普遍分布，不会产生局部热斑；不存在密封、堵塞和污染问题。

气体润滑剂的缺点：承载能力低；轴承设计加工难度大；噪声高。

3 引信产品润滑与减摩技术应用实例

3.1 引信中液体润滑剂的应用

3.1.1机械引信所用润滑油的性能

机械引信所用润滑油应具有如下性能：良好的高低温性能，凝点低，粘度小，以满足高寒地区和高空使用要求；低的蒸发损失，以保证油膜长期存在；良好的氧化安定性，以保证润滑油长贮存条件下不易氧化变质；良好的润滑性能，以满足机械时间引信机构灵敏、可靠和精确度，保证武器发射的成功率；良好的抗腐蚀性能和材料适应性；良好的防锈性能和贮存安定性，以满足长期贮存要求。

3.1.24128号油的应用

4128号油以合成油为基础，系添加抗氧、防锈、防腐蚀和润滑等多种添加剂而成，其性能指标达到了美国MIL-L-11734C规范的要求，适用于机械时间引信的润滑。

适用温度范围：-54～100 ℃。

性能特点：良好的高低温性能，蒸发损失小，凝点低，粘度小，能满足全天候使用要求；良好的氧化安定性、润滑性、防锈性和贮存安定性能，使用寿命长。

经过多批次靶场实际射击证明，4128号油的各种性能均能满足XX工程1-A产品和6-B产品的使用性能，可以取代国外同类油品。

4128油经过工艺放大和试生产研究，工艺条件成熟，可保障批量供给[33]。表1为4128号油的理化性能。

表1 4128号油的理化性能[33]Tab.1 Physical and chemical properties of No. 4128 oil

3.2 引信中润滑脂的应用

润滑脂是具有胶体或近似胶体结构的半固体塑性润滑材料[34]，以基础油为主体加入稠化剂和添加剂制成，可以在宽广的温度范围内保持胶体结构。其主要作用是在相对运动的摩擦接触面之间形成隔离的润滑膜，变摩擦副之间的干摩擦为润滑剂分子间的内摩擦，从而减小摩擦降低磨损；同时还兼有填隙修复作用。润滑脂的粘附性好，与润滑油相比不易流失，承载能力很高，易于长期储存，且涂敷操作简便。因此，润滑脂被广泛用于各种军械的日常维护保养，尤其是在低温的户外机场，当采用加热、光照等固化手段难以成膜，而化学反应成膜或溶剂挥发成膜的防护涂料因温度太低而难以快速固化时，采用润滑防护脂的优越性更加显而易见[35]。

3.2.17114高低温仪表润滑脂

7114号高低温仪表润滑脂系采用氟碳稠化剂稠化合成油制备而成，该润滑脂摩擦系数较低，并具有良好的高低温性能、润滑性能、化学稳定性和低温起动力矩。用于兵器引信的计时、击发和隔离机构，使用温度范围为-54～149 ℃。

7114号高低温仪表润滑脂研制成功后，产品的性能满足了兵器引信的使用要求。经复验合格后进行了引信装配试验，各种性能指标均能满足型号要求。

7114高低温润滑脂以新戊基多元醇酯为基础油，以氟碳稠化剂为主稠化剂，添加抗氧化添加剂、抗腐蚀添加剂和减摩剂以及稀释溶剂F113。表2为7114润滑脂理化性能。

表2 7114润滑脂理化性能[36]Tab.2 Physical and chemical properties of No. 7114 grease

7114高低温仪表润滑脂对接触的金属部件无腐蚀，用于某型号引信的隔离机构等部位能起到良好的润滑作用，能满足该型号引信的使用要求；7114高低温仪表润滑脂的工艺和配方稳定, 产品质量稳定[36]。

3.2.2锂基润滑脂

激光成像引信具有较高的目标方位及部位识别能力，能获取丰富的目标图像信息，对目标的区分能力突出，易于判别目标类型特别是目标的易损部位，且具有强的抗干扰能力和抗隐身能力，在武器系统改装以及新武器系统装备上，具有巨大的潜力。而高速激光扫描系统的设计是成像引信能否实现性能指标要求的一项关键技术。

这种特殊锂基润滑脂用于高速扫描成像型激光近炸引信高速永磁无刷直流微型电动机。考虑该电动机的应用场合，必须至少能在-40～+55 ℃的环境温度条件下正常工作，满足环境适应性要求，就必须选择合适的高速轴承，并采用一种能耐低温的特殊锂基润滑脂作为润滑剂。该特殊锂基润滑脂采用稠度等级为2号的二硫化钼极压锂基润滑脂作为基础脂，添加少许无灰抗磨剂、抗氧剂和防锈剂，其滴点不低于175 ℃，工作锥入度为265～295(1/10 mm)，能耐高低温，可在极端温度条件下高可靠运行，且具有良好的抗水性、机械安定性、防腐蚀性和氧化安定性，适合于引信中有冲击的高载荷轴承润滑[37]。

3.2.3全合成高低温润滑脂

根据手榴弹延期引信的使用特点，所选润滑脂应能保证低温(-45 ℃)不变硬、高温(50 ℃)不流失、长贮后不变质。按照这些要求，经广泛调研和对比测试，选用了全合成高低温润滑脂，它是以有机稠化剂稠化合成润滑油，并添加抗氧、防锈等添加剂制成的具有优良高低温性能的全合成润滑脂，使用温度范围为-60～+250 ℃，执行标准为SH/T 0431-1992《7017-1号高低温润滑脂》。表3为全合成高低温脂技术指标。

表3 全合成高低温脂技术指标Tab.3 Total synthetic high and low temperature grease technical index

选定全合成高低温润滑脂后，对该润滑脂及涂润滑脂的延期引信进行了大量的高温、低温、盐雾、温度冲击、浸水、长贮等试验，结果表明该润滑脂满足延期引信的使用要求。

根据延期引信的使用情况及特点，分析认为全合成高低温润滑脂在润滑性、防腐性、粘附性、耐高温性、耐低温性、塑胶相容性等方面满足要求，重点对长贮性进行了分析。

与轴承、齿轮等处于经常性运动状态的情况不同，引信涂抹的全合成高低温润滑脂长期处于稳定的静置状态。此外，延期引信大部分时间贮存于包装袋及包装箱内，涂于延期引信内的全合成高低温润滑脂工况和使用环境较好。

影响润滑脂长贮性的因素主要包括皂份、润滑油和添加剂。全合成高低温润滑脂的皂结构为复合锂皂，其突出特点是化学性能极为稳定，不易与空气中的水分发生水解反应，也不易与空气发生氧化反应。

润滑油的化学安定性和挥发性是影响润滑脂长贮性能的关键。全合成高低温润滑脂的润滑油采用聚α烯烃合成油和酯类合成油，这两类油的各项指标均优于矿物油，合成油在化合过程中反应充分，化学性质非常稳定。同时，这两种油具有优秀的低挥发性，在自然气候环境温度下，挥发性极低。

全合成高低温润滑脂的添加剂主要是二苯胺和石油磺酸钙等抗氧化剂、防腐剂，在很大程度上延缓了全合成高低温润滑脂的化学变化和物理变化，延长了贮存期。

哈尔滨中日油化实业有限公司对全合成高低温润滑脂的样本进行了三年前后测试对比，各项性能几乎没有变化。该公司选用类似润滑脂进行十年前后的测试对比试验，主要性能没有发生明显变化。通过类似产品十年后性能变化速度来看，延期引信所用合成高低温润滑脂贮存十六年后性能基本不会变化，满足延期引信的使用要求。

3.3 引信中新型氟润滑涂料的应用

Emralon330润滑示温涂料(简称L330涂料)是应844厂的要求，由北方涂料工业研究设计院于1989年开始研制的主要用于M739触发引信选择涂饰零件的涂料。L330涂料要求用颜色变化来衡量漆膜的固化程度：140 ℃，1 h涂膜呈蓝色(表明固化不足)；150 ℃，1 h涂膜呈绿色(表明固化完全)；160 ℃，1 h涂膜呈棕色(表明固化过度)。

原料：热固性酚醛树脂(PFR)、氟树脂(PTFE)、稳定剂、表面活性剂(SN)、 乙二醇乙醚醋酸酯(试剂级)、丁醇、甲苯、碱性绿。

表4为L330涂料技术指标。

表4 L330涂料技术指标[38]Tab.4 Technical index of L330 coating

L330-D润滑示温涂料，达到美国艾奇逊胶体公司同类产品的性能指标，经国营东方机械厂复验后，认为完全可以替代进口产品投入使用。

L330-D涂料采用聚四氟乙烯树脂液作润滑剂，既克服了粉状聚四氟乙烯作润滑剂加工性能差、不易施工、附着力差的缺点，又降低了涂膜固化温度(由380 ℃降至150 ℃)，在节能的同时，还有效地防止了有毒气体对人体的危害。

L330-D涂料具有润滑、防粘、防腐性能优异的特点，其成品可以广泛用于无油润滑领域[38]。

3.4 引信中固体润滑剂的应用

引信在润滑部位涂覆石墨和二硫化钼以减小摩擦已较为普遍，但见诸公开文献的较少。

如图1所示该结构是在M505A3基础上增加了自毁性能的发明，美军通过在球转子表面上涂聚四氟乙烯来改善其解除保险性能。布朗德博士指出，在某些许可解除保险时间稍短或者能够采用较大的球转子场合下，通过薄膜润滑材料如聚四氟乙烯、二硫化钼或石墨可降低摩擦。固体薄膜润滑剂涂覆在球转子及其腔室表面上，涂层厚度至少应达0.000 1 in(约合2.54×10-3mm)。

同时布朗德博士发明的一种新的球转子机构，通过添加高密度、低黏度的液体(如二溴甲烷)来减小球转子与其腔室间的摩擦系数。在弹丸旋转过程中，高密度液体的浮力将使球转子向弹丸的旋转轴线自动找正，所选用液体为低粘度的，所以它对球转子的粘滞力是可以忽略不计的，在所选用液体中加入少量的特殊脂肪酸，可改善边界摩擦特性，从而通过降低干摩擦系数而进一步减少球转子上的摩擦力。

球转子与其腔室间液体的存在，由于球转子与其腔室间的相对运动产生了液体流动承载力，也会延迟球转子进动角速度上升到与弹丸同转速的时间，会使球转子的转速上升时间的延迟效果达到最佳。

图1 美国20 mm引信布朗德改进结构Fig.1 Improved structure of the American 20mm fuze by Brande

布朗德公司对上述方法的可行性做了大量试验，如在配用于M383型40 mm弹丸、采用了M533引信卵形体的条件下，采用液体悬浮直径为12.67 mm的球转子(球转子比重3.70)，解除保险距离为8.84～14.63 m[39]。

4 分析与讨论

1)在引信常用材料中，铝合金耐磨损性差、摩擦系数高、不易实现润滑和减摩；镁合金耐磨性较差；铜合金减摩性和耐磨性优良；钢结硬质合金摩擦系数较低；某些工程塑料有较好的减摩性和耐磨性。

2)化学镀镍几乎适用于所有金属表面，同时也适用于大多数非金属表面，镀层结合力强,减摩耐磨性好；金属磷化可实现优异的润滑、减摩、耐磨特性；电镀铬层硬度高，耐磨和减摩性能优良。

3)金属基自润滑材料的选择与工作条件密切相关。由于其免维护特性，所以在引信中具有一定的应用前景。一般在500 ℃以上的工作条件下，可选择具有耐高温性能的钴基、镍合金基复合材料；而铝基、铁基、铜基等复合材料可用于500 ℃以下的工作条件；铝作为基体自润滑复合材料的应用受工作温度所限，一般工作温度不超过100 ℃；铁基自润滑材料常用于由强度较高的、由钢铁材料制作而成的轴类零件场合，但其与钢具有较强的亲和性易发生粘着咬合，特殊工作条件下需用铜基材料替代铁基材料。

4)目前引信型号产品中使用的润滑材料有润滑油、润滑脂和固体润滑剂。如中石化重庆一坪润滑油分公司应844厂要求，按MIL-L-11734C仿研的机械引信润滑油(4128号润滑油)，已用于炮弹机械引信钟表机构等的润滑，摩擦系数可达0.1以下。还是中石化重庆一坪润滑油分公司为844厂研制的7114高低温仪表润滑脂，已用于某引信隔离机构等部位。西安机电信息技术研究所在某激光近炸引信探测部件轴承中采用了锂基润滑脂润滑。某手榴弹延期引信为解决盐雾试验后盐沉积影响机构灵活性问题，采用了全合成高低温润滑脂填充缝隙来防止盐雾进入和盐沉积。引信固体润滑剂如石墨和二硫化钼在引信减摩中的应用已较为普遍。

5 结束语

近年来，材料的润滑与减摩技术无论在理论、工艺方法还是在应用方面都取得了很大的进展，在引信中的应用已有开端，效果较好。引信润滑与减摩技术是目前机械引信和引信机械结构发展亟待推广和深入、系统研究的问题，关系到引信材料的优选、引信机构动作可靠性、引信动态性能稳定性和引信的长期贮存性等，可借鉴其他产品与行业成熟经验，以较低的投入获得较高的收益。