Графит и дисульфид молибдена как твердые смазочные материалы

Наиболее широкое применение получили твердые смазочные материалы – графит и дисульфид молибдена.

В технике графит применяется в качестве смазочного материала уже более 120 лет. Он диамагнитен, имеет гексагональную решетку, электропроводен. Графит имеет очень высокую химическую стабильность и практически инертен к радиоактивному излучению. При нагреве на воздухе до температуры выше 450 °С он окисляется до СО₂, который выделяется, не оставляя никаких измельченных частиц.

Высокие смазочные свойства графита объясняются его слоистой решетчатой структурой. Слабые силы Ван-дер-Ваальса между слоями углерода не препятствуют скольжению «плоскостей» из атомов углерода, а сильное ван-дер-ваальсовое взаимодействие предотвращает проникновение микровыступов шероховатостей внутрь кристаллической решетки. Низкий коэффициент трения графита, однако, определяется не только кристаллической структурой. Он также связан с адсорбированными пленками (особенно водяных паров), которые образуют поверхностный слой со слабой адгезией. Наиболее благоприятные смазочные свойства графита проявляются в присутствии влаги. В условиях вакуума графит теряет свои антифрикционные свойства; обратимая адсорбция паров (воды, бензола, аммиака и т. д.) значительно снижает трение и износ в глубоком вакууме.

Дисульфид молибдена (молибденит) MoS₂ имеет слоистую структуру и более 30 лет применяется в качестве твердого смазочного материала. Дисульфид молибдена имеет очень высокую химическую стабильность, он стоек к большинству кислот и нечувствителен к радиоактивному излучению. В вакууме он разлагается на молибден и серу при 1100 °С. При высокой степени очистки MoS₂является полупроводником, он диамагнитен. Под давлением 1200 МПа он сжимается до 60 % своего нормального объема и снова расширяется после снятия нагрузки.

Смазывающее действие дисульфида молибдена основано на его кристаллической структуре: слабые Ван-дер-Ваальсовы силы между слоями серы позволяют пластинкам свободно взаимно перемещаться, в результате чего снижается трение между трущимися деталями. Ионные связи между Мо и S придают слоям высокую прочность, тем что они способны противостоять продавливанию со стороны микровыступов трущихся поверхностей. В смазочном слое толщиной 2,5 мкм содержатся 4000 слоев S—Mo—S. Для получения равномерной пленки на поверхности металла MoS₂ наносят в инертной атмосфере (N₂, Аг). Слои серы, образующие поверхность кристалла дисульфида молибдена, обеспечивают хорошую адгезию к поверхности металла.

В зависимости от прилагаемой нагрузки коэффициенты трениядисульфида молибдена находятся в пределах от 0,02 (при 300 МПа) до 0,04 (при 140 МПа).

Дата добавления: 2017-01-14