Que sont les lubrifiants secs?
Les lubrifiants secs sont des composés chimiques solides, généralement sous forme de revêtement en poudre ou de film, utilisés pour réduire le frottement entre les pièces en mouvement. Les trois types de composés les plus utilisés pour les lubrifiants secs à partir de 2011 sont le graphite, C; le bisulfure de molybdène, MoS 2 ; et polytétrafluoroéthylène, (C 2 F 4 ) n . Parmi les autres types de lubrifiants solides couramment utilisés, citons le nitrure de bore, BN et le disulfure de tungstène, WS 2 . Les avantages offerts par les lubrifiants secs par rapport aux lubrifiants classiques à base de produits pétroliers tels que les graisses et les huiles sont notamment la capacité de résister à des températures nettement plus élevées sans subir de claquage thermique, ainsi que des barrières de friction beaucoup plus fines et des pressions élevées. Les températures de fonctionnement typiques des lubrifiants secs vont jusqu'à 350 ° Celsius (662 ° F).
Le type de lubrifiant sec choisi dépend de l'application spécifique. Le disulfure de molybdène, par exemple, peut résister à un niveau de chaleur pouvant atteindre 1 100 ° C (2 012 ° F) et certains lubrifiants secs peuvent résister à des températures froides dans la plage cryogénique qui liquéfieraient des gaz tels que l'azote. Lorsque les lubrifiants secs sont appliqués sous forme de films minces, ils sont souvent utilisés pour recouvrir les roulements à billes et le revêtement lui-même est durable à une épaisseur de seulement 0,00254 à 0,0762 millimètre. D'autres conditions extrêmes que peuvent supporter certains lubrifiants secs comprennent des pressions de 17 237 bars (250 000 livres par pouce carré) dans un environnement de vide total où le stockage d'oxygène liquide est souvent effectué.
La principale caractéristique de ces produits chimiques qui leur confère une incroyable capacité à réduire les niveaux de frottement est ce que l’on appelle leur structure lamellaire. Cela signifie que les particules dans le lubrifiant forment une série de lamelles superposées, ou couches parallèles, à l'échelle moléculaire. Ces couches glissent les unes sur les autres, empêchant les surfaces de se séparer des lubrifiants secs d'entrer en contact direct, même dans des conditions extrêmes. Plusieurs composés différents ont été testés pour leur capacité lamellaire, et un exemple de lubrifiant à film sec utilisé depuis de nombreuses années, mis à part le graphite simple, le talc ou le silicate de magnésium hydraté, Mg 3 (Si 4 O 10 ) (OH ) 2 .
Les quatre principales applications pour lesquelles des lubrifiants secs sont utilisés impliquent toutes des conditions extrêmes, telles que des pressions de contact très élevées et des températures élevées. Dans de telles conditions, le graphite et le MoS 2 survivront, contrairement aux lubrifiants à base de pétrole. Les lubrifiants secs sont également utilisés principalement dans les machines où il existe un mouvement alternatif, ce qui aurait pour effet de faire sortir les lubrifiants liquides du point de contact principal. La céramique est l’autre domaine dans lequel les lubrifiants solides ont une utilisation particulière, car ils peuvent être personnalisés pour obtenir les réactions chimiques souhaitées avec les pièces qu’ils protègent.
Deux nouveaux composés également utilisés à partir de 2011 comprennent le fluorure de calcium, CaF 2 et le fluorure de cérium, CeF 3 . Ces composés ne sont pas aussi communs en raison des dépenses qui leur sont associées. Le fluorure de cérium en est un exemple, le cérium étant lui-même un métal rare, et on sait en règle générale que ces métaux sont des substances assez toxiques. Cependant, peu de tests directs de toxicité pour le CeF 3 ont été effectués à partir de 2011, en raison de la difficulté d'obtenir des quantités d'échantillons suffisantes pour l'analyse.