固体润滑是以固体粉末、整体材料等作为润滑相，通过一定途径涂覆在相对运动的表面，而且能够黏着在摩擦表面形成固体润滑膜。摩擦时在对偶材料表面形成转移膜，使摩擦发生在润滑剂内部，从而减小摩擦，降低磨损。在固体润滑过程中，接触表面间的固体润滑膜成型方式有多种，比如固体润滑剂在两接触面的相互运动作用下涂覆在接触面之间，或通过周围介质与摩擦表面发生物理、化学作用等。固体润滑剂的种类较多，润滑机理也较为复杂，以基本原料来区分，可以分为软金属类、金属化合物类、无机物类和有机物类等。

1.2.2.1　软金属类

软金属作为固体润滑材料应用始于航空航天工业，因其具有较低的剪切强度，在发生摩擦时，软金属会在对偶材料表面形成转移膜，使摩擦发生在软金属润滑与转移膜之间，从而降低摩擦系数，减小磨损。软金属的纯度越高，其剪切强度就越低，越容易在软金属内部产生滑移。另外，比如金、银、铅都是面心立方结构，它们的晶体都具有各向异性，且没有低温脆性，即使在低温环境中也不会丧失润滑性能。一些软金属在辐射、真空和重载等条件下也具有良好的润滑效果，可以充当固体润滑剂，并且一旦黏着于基材表面，便能牢固的黏结在一起，发挥它优异的减摩和润滑作用。

通常，单独使用的软金属都是以物理化学镀覆的方法在基材表面镀上一层极薄的固体润滑膜，或以金属微粉用粉末冶金的方法制成复合材料使用。在摩擦过程中，单质的金属固体润滑膜或金属基复合材料在对偶材料表面形成转移膜，因而减小了摩擦和磨损。软金属类固体润滑材料作为固体润滑剂时，必须考虑硬度、熔点、高温下的化学稳定性等特点，比如锡、铅等熔点较低，伍德合金的熔点为72℃，瞬间温度也达72℃。这种现象说明了摩擦温度达到瞬间高温时，材料获得了潜热而熔融，熔融材料产生润滑作用，使摩擦系数降低。铂在高温下会形成氧化膜易导致工件黏着磨损；锌、铝、铜等在高温下生成的氧化物具有比基体更大的硬度，而且分解的温度很高，因此不适合作为高温润滑剂；金、银等软金属可以作为耐高温固体润滑剂，其中金在高温下相当稳定，1000℃以上也不发生氧化反应，而银的氧化物AgO、Ag2O分别在145℃和300℃下就会发生分解反应，产生单质银和氧气。

1.2.2.2　金属基复合材料类

金属基复合润滑材料是以金属为基体，添加固体润滑剂以提高其润滑性能，润滑剂的含量有时也可以远比基体金属高。它的主要特点是抗拉强度高、剪切强度低、熔点高、尺寸稳定、耐潮湿、焊接性能好、组织致密、有高的延展性和韧性，金属基复合材料是由多种材料混合组成的，它的性能表现为各种材料组合的综合性能。金属基复合材料的物理、化学、力学性能和摩擦学特性受硬质相与基体界面作用的影响十分明显。

目前应用于刀具的金属化合物有金属的氧化物、硫化物等，最具有代表性的有氧化铝、二硫化钼、二硫化钨等。二硫化钼固体润滑剂应用最为广泛，其外观呈黑灰略带蓝色，有滑腻感，是从辉钼矿提纯得到的一种矿物质，属于六方晶系的层状结构，密度为4.5～4.8g/cm3，熔点1185℃。MoS2晶体是由S—Mo—S 3个平面层组成的单元层，在单元层内部，每个钼原子被三棱形分布的硫原子包围着，它们以很强的共价键联系在一起。单元层的厚度为0.625nm，层与层之间的距离为1.230nm，在0.025nm的薄层内就有近4万个单元层。层与层之间以较弱的分子力相连接，MoS2极易从层与层之间劈开，所以具有良好的固体润滑性能。MoS2与金属表面的结合力很强，能形成一层很牢固的膜。这层膜能耐35MPa的压力，也能耐40m/s的摩擦速度，其摩擦系数约为0.06。二硫化钼具有很好的防真空冷焊能力和承载能力，对速度和温度的变化不是很敏感，抗辐射性能和耐高低温交变能力较好，但纯的二硫化钼润滑层在大气，特别是潮湿的大气环境中易发生潮解、氧化，从而导致二硫化钼的润滑性能下降甚至失效。而二硫化钨具有与二硫化钼相似的物理性质，二硫化钨为立方晶系，在该晶系中，W原子和S原子以强化学键结合，而S原子和S原子之间以弱分子键结合，在摩擦过程中S原子和S原子之间剪切强度低，很容易沿S原子和S原子面滑动。一定条件下，二硫化钼具备较好的热稳定性、抗压性、黏附性等优越性能，其中S元素是活性元素，它能与表面的金属原子发生较强的吸附作用，因而MoS2在金属表面的黏着力特别强，在摩擦时不易破坏，能够承受较高的载荷。目前，MoS2的形态及使用方法较多，如粉剂、油剂、水剂，或与其他金属或高分子材料组成复合润滑材料。用各种溶剂或黏结剂将MoS2悬浮液涂抹、喷涂在摩擦表面形成干膜；用离子喷涂、溅射等方法把MoS2黏着在摩擦表面形成被膜等。

1.2.2.3　无机物类(www.daowen.com)

无机物类固体润滑剂有石墨、氮化硼等，具有层状晶体结构，层与层之间以较弱的范德华力结合，晶面容易产生滑移，发生塑性变形，剪切强度很小，当它与摩擦表面接触后便有较强的黏着力，并能防止对偶材料直接接触，从而具有较好的减摩性能。

石墨外观呈黑色，有脂肪质的滑腻感，摩擦系数为0.05～0.19，它的高温稳定性好，是一种温度越高强度越大的物质，从常温到2500℃的温度范围内，其抗拉、抗弯和抗压强度随温度的上升而增大，最大值可达常温值的2倍；石墨的黏着性很好，是热和电的良导体，它的化学稳定性好，不溶于药品和溶剂，没有毒性，可以与水共存，即使以水为冷却剂载体使用石墨，其润滑特性也不会像MoS2那样变差，适用于高温高压场合。

石墨的润滑机理在于，它是具有六方晶系的晶体结构，因为与基础面平行的面间结合力弱，所以这些晶体在其面间都很容易剪切，即摩擦力小，同时能够承受垂直于基础面的负荷，所以承载能力强，摩擦系数小，具有作为固体润滑剂的最佳性质。它的摩擦磨损受吸附气体的支配，它的磨损速度随水蒸气压的上升而下降，当压力增大到466Pa以上时，磨损就观察不到了，表明石墨的润滑特性受吸附气体的影响。因而在真空高温下，石墨脱气时，石墨表面的化合表面膜或吸附膜将发生热解，生成碳的易挥发性氧化物，导致石墨失去润滑性能。

1.2.2.4　有机物类

有机物类作刀具固体润滑剂的材料较少，热塑性树脂（如聚四氟乙烯）可以充当固体润滑剂，在一定温度条件下有降低摩擦系数的能力。聚四氟乙烯简称PTFE，商品名为特氟龙，它是由四氟乙烯聚合而成的高分子材料，聚四氟乙烯有很低的摩擦系数，一般情况下摩擦系数为0.04～0.05，在高负荷下摩擦系数为0.016。聚四氟乙烯也是层状结构，层中结合力很强，层与层之间的结合能力很弱，极易相互滑动，在运动过程中，聚四氟乙烯能在极短的时间内在对偶表面形成转移膜，使摩擦副变成聚四氟乙烯内部的摩擦，所以摩擦系数很低。由于聚四氟乙烯具有极小的表面能，所以具有很好的化学稳定性和热稳定性，在高温下，与浓酸、浓碱、强氧化剂均不发生反应，甚至在王水中煮沸，其重量和性能都没有变化。

在有机物类润滑材料中，聚四氟乙烯是应用最多的一种材料，因为它的摩擦系数低，高低温性能好，化学稳定性好，并不受环境气氛的影响，但是，由于它的晶体结构特性决定了它在与对偶材料摩擦时的磨损量特别大，为了弥补这个缺点，通常不单一使用聚四氟乙烯，而是使用添加了各种添加剂的填充聚四氟乙烯。