简介
石墨润滑剂主要是钢铁企业连轧机用的重要的工艺消耗材料,由于芯棒是处在900度以上高温的钢管之中,并且在承受极高的轧制压力状态下,要与钢管产生很大的相对滑动,因而高性能的石墨润滑剂是机组能否正常生产的至关重要的因素。
石墨润滑剂
介绍
用于无缝钢管浮置,箱置,夹持芯棒乳制的芯棒润滑,持有专利技术选择石墨,摩擦系数最低,附着力好,脱棒性能好,易溶,稳定性好,应用固体份低,粘度为40-70秒。
石墨润滑剂,所述的润滑剂由石墨微粉、甲基纤维素、亚甲基双钠磺酸钠、硅酸钠、及表面活性剂组合,其中,所述的石墨微粉占所述的润滑剂的重量百分比在60-85%之间、所述的甲基纤维素占所述的润滑剂的重量百分比在1-1.5%之间、所述的亚甲基双钠磺酸钠占所述的润滑剂的重量百分比在4-10%之间、所述的硅酸钠占所述的润滑剂的重量百分比在9-30%之间、所述的表面活性剂占所述的润滑剂的重量百分比在0.2-1.5之间。本发明和已有技术相对照,提高了润滑剂的高温润滑特性,具有改善介质的润湿、扩散、乳化性能。
机理
石墨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,亦即摩擦力小,同时能够支持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。
石墨的摩擦磨损受吸附气体的支配。石墨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,瞎损就观察不到了,表明石墨的润滑特性受吸附气体的影响。
石墨的磨损特性依赖于气体吸附的原因在于:石墨棱面(侧部面)的表面能比基础面的高100倍,因此在真空中棱面比基础面更容易粘着在底金属表面上。即使切向力增大,在容易滑移的基础面间也不会发生剪切。这就导致摩擦系数升高,磨损也增多。石墨在真空中的摩擦系数为其在空气中的2倍,磨损甚至高达100倍。
如果存在气体,则棱面首先吸附气体并达到饱和,那么它向金属表面的粘着发生在基础面上,在剪切力的作用下,基础面间的滑移就变得容易。
石墨的结晶程度越高,它就越能保护被润滑材料不受磨损。另外,杂质的含量必须控制在1%以下,否则就容易出现明显的磨粒磨损。然而,这种作用实际上是随着杂质种类的不同而不同的。
利用石墨容易吸附气体的特性,可以在其层间引入氟、金属或金属化合物等制成层间化合物,或者通过电解氧化、还原将其制成蜂窝状结构的物质。图2为金属和金属氯化物对石墨层间化合物涂层膜寿命影响的关系示图。作为引入层间的物质,金属氯化物比金属的效果好,而且包入量越多效果越明显。可以看出,提高耐密寿命最有效的是氯化钴(CoCl2),可使寿命延长到原石墨的5倍以上。这样的新材料在滑动条件变化的情况下也能保持良好的润滑特性。
石墨润滑剂
应用
石墨作为固体润滑剂,可以干粉形态进行飞溅润滑,可以作为添加剂制成水剂和油剂,也可以与其他多种材料组合成复合材料用于传动中的润滑,并可在导电工况下作耐磨部件(电刷)。
石墨润滑剂可分为水剂和油荆胶体石墨及微粒度石墨千粉三种,其使用方法如下:
微粒度石墨粉
直接涂擦于转动或滑动部分,或混入介质中,如煤油、汽油或轻质矿物油中以及酚醛树脂或水玻璃中,以喷涂或浸涂等方式涂于需要润滑或覆盖部分,使用量按需要而定,一般为10%~20%。
把石墨粉末装入齿轮箱中,由于齿轮的搅动作用,使粉末飞扬起来,进入各个摩擦部位,形成粉尘式润滑。粉尘式润滑已经在汽车底盘的变速箱和后桥差速齿轮箱中应用,并取得一定成效。
粉尘式润滑旋工比较简单,只要将固体润滑剂粉末倒入传动箱内便可。使用过程中,可以连续不断地自动补充固体润滑膜。并且可以长期运行,不必人工保膜,维护也比较简单。
油剂
可直接加入原润滑系统所使用的润滑油中合并使用,使甩量按需要而定,一般为2~10%左右。
石墨分散在润滑油中使用时,其润滑性能不仅取决于石墨的润滑特性,而且受润滑油性能的影响。试验证明,由石器组成的润滑膜中,如果含有石器的7~8倍量的润滑油则其润滑性能最佳。分散在润滑油中的石墨颗粒度,应根据使用要求综合考虑。一般多用4~10μm的颗粒,因为4~5μm的磨粒磨损量最小,而1μm以下和150μm以上的磨粒磨损量最大。
水剂
将石墨粉直接加入水或乳化切削液中使用,使用量按需要而定,一般为5~10%左右。
石墨分散在水、油或溶剂中的悬浮液,常用在金属热塑性压力加工的润滑脱模剂上。石墨作为润滑脂稠化剂,可增加承载能力,抗磨损性能及耐热性能等,且高温粘着性好。用平均粒径10μm的石墨制成的石墨乳应用在热锻上,可用到500℃以上,短时间可用到800℃的锻造上。
例如,在钨丝拉制过程中,石墨乳是必不可少的。石墨乳性能的优劣,直接影响钨丝的质量(丝径的一致性和表面缺陷等)及拉丝钻石模孔的磨损。拉制前,石墨乳事先涂敷在被拉制的钨丝表面,再以30~70μm/min的速度通过加热炉(炉温在500~850℃之间),然后通过钻石模孔完成拉丝工序。
直流电机应用
航天器上大多数小型直流电机,只要求在真空环境中工作。但随着航天飞机的发展,小型传动电机必须在地面及空间环境中工作。用于各种航天器机构中的小型传动电机的功率较小。对于定位或闭锁装置,只需电机作问隙的或一次性操作。可以作为电刷的候选材料有以下几种。
- 碳石墨加MoS2;
- 人造石墨加碳酸锂(Li2CO3);
- 碳石墨,50%的Ag加MoS2;
- 碳石墨加30%的Ag;
- 碳石墨加Cu与CuS;
- 同样品5,但烧结温度较高;
- 碳石墨加Ag;
- 80%MoS2加W和Ta;
- 天然石墨,45%的Cu加氟化钡(BaF2);
- 天然石墨加BaF2;
- 石墨,塑料加MoS2。
在长期试验的基础上选出5种较为理想的材料,然后将选出的5种材料在试验中的平均磨损率列在图3中。由图3看出,材料5明显优于其他10种材料。7种材料(2、6、7、8、9、10和11)在大多数应用中具有令人满意的低磨损率,其中以材料11最优。3种材料(1、3和4)具有高的磨损。