Co jsou suchá maziva?
Suchá maziva jsou pevné chemické sloučeniny, obvykle ve formě práškového nebo filmového povlaku, které se používají ke snížení tření mezi pohyblivými částmi. Tři nejoblíbenější typy sloučenin, které se od roku 2011 používají pro suchá maziva, jsou grafit, C; disulfid molybdenu, MoS 2 ; a polytetrafluorethylen, (C2F4) n . Mezi další běžně používaná tuhá maziva patří nitrid boritý, BN a disulfid wolframu, WS 2 . Mezi výhody, které nabízejí suchá maziva ve srovnání se standardními mazivy vyrobenými z ropných produktů, jako jsou mastnoty a oleje, patří schopnost odolávat výrazně vyšší teplotě bez tepelného rozkladu a také působit jako mnohem tenčí třecí bariéry a zvládat vysoké tlaky. Typické provozní teploty pro suchá maziva se pohybují až do 662 ° Fahrenheita (350 ° C).
Typ zvoleného suchého maziva závisí na konkrétní aplikaci. Například disulfid molybdenu může odolávat teplotě až do 2 012 ° Fahrenheita (1 100 ° C) a některá suchá maziva mohou odolávat nízkým teplotám v kryogenním rozmezí, které by zkapalňovalo plyny, jako je dusík. Když jsou suchá maziva nanášena jako tenké filmy, často se používají k potahování kuličkových ložisek a samotný povlak je odolný při úrovni tloušťky pouze 0,0001 až 0,003 palce (0,00254 až 0,0762 milimetrů). Jiné extrémní podmínky, kterým některá suchá maziva vydrží, zahrnují tlaky 250 000 liber na čtvereční palec (17 237 barů) v celkovém vakuovém prostředí, kde se často provádí skladování kapalného kyslíku.
Hlavním rysem těchto chemikálií, které jim dává neuvěřitelnou schopnost snižovat úrovně tření, je to, co se nazývá jejich lamelární struktura. To znamená, že částice v lubrikantu tvoří řadu molekul překrývajících se lamel nebo paralelních vrstev v molekulárním měřítku. Tyto vrstvy se klouže proti sobě a zabraňují dvěma povrchům, které se suchá maziva oddělují od přímého kontaktu, dokonce i za extrémních podmínek. Několik různých sloučenin bylo testováno na jejich lamelární schopnost a jedním příkladem lubrikantu pro suchý film, který byl používán po mnoho let, kromě jednoduchého grafitu, je mastek nebo hydratovaný křemičitan hořečnatý, Mg3 (Si4O10) (OH) ) 2 .
Všechny čtyři hlavní aplikace, pro které se používají suchá maziva, zahrnují extrémní podmínky, jako jsou velmi vysoké kontaktní tlaky a vysoké teploty. Za těchto podmínek přežijí grafit a MoS 2 , zatímco kapalná ropná maziva ne. Suchá maziva se také používají především ve strojích, kde dochází k vratnému pohybu, který by vytlačoval tekutá maziva z hlavního bodu kontaktu. Keramika je další oblastí, kde pevná maziva mají zvláštní použití, protože mohou být upravena tak, aby měla požadované chemické reakce s částmi, které chrání.
Od roku 2011 se také používají dvě nové sloučeniny: fluorid vápenatý, CaF2 a fluorid ceričitý, CeF 3 . Tyto sloučeniny nejsou tak běžné kvůli nákladům, které jsou s nimi spojeny. Příkladem je fluorid ceričitý, protože samotný cer je vzácným kovem Země a takové kovy jsou zpravidla známy jako velmi toxické látky. Od roku 2011 bylo provedeno malé přímé testování toxicity pro CeF 3 , a to kvůli obtížím získat dostatečné množství vzorků pro analýzu.