Wat zijn droge smeermiddelen?
Droge smeermiddelen zijn vaste chemische verbindingen, meestal in de vorm van een poeder- of filmcoating, die worden gebruikt om wrijving tussen bewegende delen te verminderen. De drie meest populaire soorten verbindingen die vanaf 2011 voor droge smeermiddelen worden gebruikt, zijn grafiet, C; molybdeendisulfide, MoS2; en polytetrafluorethyleen, (C2F4) n . Andere soorten vaste smeermiddelen die gewoonlijk worden gebruikt, omvatten boornitride, BN en wolfraamdisulfide, WS2. De voordelen die droge smeermiddelen bieden ten opzichte van standaard smeermiddelen gemaakt van aardolieproducten zoals vet en olie, zijn onder andere het vermogen om aanzienlijk hogere temperaturen te weerstaan zonder thermische afbraak, evenals evenveel dunnere wrijvingsbarrières en hoge drukken. Typische bedrijfstemperaturen voor droge smeermiddelen variëren tot 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius).
Het type droog smeermiddel dat wordt gekozen, is afhankelijk van de specifieke toepassing. Molybdeendisulfide is bijvoorbeeld bestand tegen een warmtegehalte tot 2.012 ° Fahrenheit (1.100 ° Celsius) en sommige droge smeermiddelen kunnen koude temperaturen in het cryogene bereik weerstaan die gassen zoals stikstof vloeibaar maken. Wanneer droge smeermiddelen als dunne films worden aangebracht, worden ze vaak gebruikt om kogellagers te coaten en is de coating zelf duurzaam met een dikte van slechts 0,0001 tot 0,003 inch (0,00254 tot 0,0762 millimeter). Andere extreme omstandigheden die sommige droge smeermiddelen kunnen weerstaan, zijn drukken van 250.000 pond per vierkante inch (17.237 bar) in een totale vacuümomgeving waar vaak vloeibare zuurstof wordt opgeslagen.
Het belangrijkste kenmerk van deze chemicaliën dat hen hun ongelooflijke vermogen geeft om wrijvingsniveaus te verminderen, is wat bekend staat als hun lamellaire structuur. Dit betekent dat de deeltjes in het smeermiddel een reeks overlappende lamellen, of parallelle lagen, op moleculaire schaal vormen. Deze lagen schuiven tegen elkaar en voorkomen dat de twee oppervlakken die de droge smeermiddelen scheiden, in direct contact komen, zelfs onder extreme omstandigheden. Verschillende verbindingen zijn getest op hun lamellaire vermogen, en een voorbeeld van een droog film smeermiddel dat al vele jaren wordt gebruikt, afgezien van eenvoudig grafiet, is talk of waterhoudend magnesiumsilicaat, Mg 3 (Si 4 O 10 ) (OH ) 2 .
De vier belangrijkste toepassingen waarvoor droge smeermiddelen worden gebruikt, hebben allemaal betrekking op extreme omstandigheden, zoals zeer hoge contactdrukken en hoge temperaturen. Onder dergelijke omstandigheden zullen grafiet en MoS 2 overleven, terwijl vloeibare petroleum smeermiddelen dat niet zullen doen. Droge smeermiddelen worden ook voornamelijk gebruikt in machines met een heen en weer gaande beweging, die vloeibare smeermiddelen uit het hoofdcontactpunt zou persen. Keramiek is het andere gebied waar vaste smeermiddelen een speciaal gebruik hebben, omdat ze kunnen worden aangepast om gewenste chemische reacties te hebben met de onderdelen die ze beschermen.
Twee nieuwe verbindingen die vanaf 2011 ook worden gebruikt, zijn onder meer calciumfluoride, CaF 2 en ceriumfluoride, CeF 3 . Deze verbindingen zijn niet zo gebruikelijk vanwege de daaraan verbonden kosten. Ceriumfluoride is hier een voorbeeld van, omdat cerium zelf een zeldzaam aardmetaal is en dergelijke metalen in de regel als vrij toxische stoffen bekend staan. Er is vanaf 2011 echter weinig directe toxiciteitstests voor CeF 3 uitgevoerd vanwege de moeilijkheid om voldoende monsterhoeveelheden te verkrijgen voor analyse.