Cosa sono i lubrificanti a secco?
I lubrificanti a secco sono composti chimici solidi, solitamente sotto forma di un rivestimento in polvere o film, che vengono utilizzati per ridurre l'attrito tra le parti mobili. I tre tipi più popolari di composti usati per i lubrificanti a secco dal 2011 sono la grafite, C; disolfuro di molibdeno, MoS 2 ; e politetrafluoroetilene, (C 2 F 4 ) n . Altri tipi di lubrificanti solidi comunemente usati includono nitruro di boro, BN e disolfuro di tungsteno, WS 2 . I vantaggi offerti dai lubrificanti a secco rispetto ai lubrificanti standard a base di prodotti petroliferi come grasso e oli comprendono la capacità di resistere a temperature significativamente più elevate senza subire guasti termici, nonché di agire come barriere di attrito più sottili e di gestire alte pressioni. Le temperature di funzionamento tipiche per i lubrificanti a secco vanno fino a 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius).
Il tipo di lubrificante secco scelto dipende dall'applicazione specifica. Il disolfuro di molibdeno, ad esempio, può resistere a un livello di calore fino a 2.012 ° Fahrenheit (1.100 ° Celsius) e alcuni lubrificanti a secco possono resistere a basse temperature nell'intervallo criogenico che liqueficherebbe gas come l'azoto. Quando i lubrificanti a secco vengono applicati come pellicole sottili, vengono spesso utilizzati per rivestire i cuscinetti a sfera e il rivestimento stesso è durevole con uno spessore di soli 0,0001- 0,003 pollici (da 0,00254 a 0,0762 millimetri). Altre condizioni estreme che possono sopportare alcuni lubrificanti a secco includono pressioni di 17.237 bar per 250.000 libbre per pollice quadrato in un ambiente di vuoto totale in cui viene spesso effettuato lo stoccaggio di ossigeno liquido.
La caratteristica principale di queste sostanze chimiche che dà loro la loro incredibile capacità di ridurre i livelli di attrito è quella che è conosciuta come la loro struttura lamellare. Ciò significa che le particelle all'interno del lubrificante formano una serie di lamelle sovrapposte, o strati paralleli, su scala molecolare. Questi strati scorrono uno contro l'altro impedendo alle due superfici che i lubrificanti a secco separano di entrare in contatto diretto, anche in condizioni estreme. Diversi composti diversi sono stati testati per la loro capacità lamellare e un esempio di lubrificante a film secco che è stato usato per molti anni, a parte la semplice grafite, è il talco o il silicato di magnesio idrato, Mg 3 (Si 4 O 10 ) (OH ) 2 .
Le quattro applicazioni principali per le quali vengono utilizzati lubrificanti a secco riguardano tutte condizioni estreme, quali pressioni di contatto molto elevate e temperature elevate. In tali condizioni, la grafite e il MoS 2 sopravviveranno, mentre i lubrificanti a base di petrolio liquido no. I lubrificanti a secco sono utilizzati principalmente in macchinari in cui vi è un movimento alternativo, che spremerebbe i lubrificanti liquidi dal punto di contatto principale. La ceramica è l'altra area in cui i lubrificanti solidi hanno un uso speciale, in quanto possono essere personalizzati per avere reazioni chimiche desiderate con le parti che stanno proteggendo.
Due nuovi composti utilizzati anche a partire dal 2011 includono fluoruro di calcio, CaF 2 e fluoruro di cerio, CeF 3 . Questi composti non sono così comuni a causa delle spese ad essi associate. Il fluoruro di cerio ne è un esempio, poiché il cerio stesso è un raro metallo terrestre e tali metalli, di regola, sono noti per essere sostanze abbastanza tossiche. A partire dal 2011, tuttavia, sono stati condotti pochi test diretti di tossicità per CeF 3 , a causa della difficoltà di ottenere quantità di campione sufficienti per l'analisi.