Jakie są suche smary?
Suche smary są stałymi związkami chemicznymi, zwykle w postaci powłoki proszkowej lub powłoki, które są stosowane w celu zmniejszenia tarcia między ruchomymi częściami. Trzy najpopularniejsze rodzaje związków stosowanych do suchych smarów od 2011 r. To grafit, C; disiarczek molibdenu, MoS 2 ; i politetrafluoroetylen (C 2 F 4 ) n . Inne rodzaje powszechnie stosowanych stałych środków smarnych obejmują azotek boru, BN i disiarczek wolframu, WS 2 . Zalety, jakie oferują suche smary w porównaniu do standardowych smarów wykonanych z produktów ropopochodnych, takich jak smary i oleje, obejmują zdolność do wytrzymania znacznie wyższej temperatury bez ulegania rozkładowi termicznemu, a także do działania jako o wiele cieńsze bariery tarcia i do obsługi wysokich ciśnień. Typowe temperatury pracy dla suchych smarów wynoszą do 662 ° Fahrenheita (350 ° Celsjusza).
Wybór suchego smaru zależy od konkretnego zastosowania. Na przykład disiarczek molibdenu może wytrzymać poziom ciepła do 2012 ° Fahrenheita (1100 ° Celsjusza), a niektóre suche smary mogą wytrzymać niskie temperatury w zakresie kriogenicznym, które mogłyby upłynnić gazy, takie jak azot. Gdy suche smary stosuje się w postaci cienkich warstw, często stosuje się je do powlekania łożysk kulkowych, a sama powłoka jest trwała na poziomie grubości zaledwie 0,0001 do 0,003 cala (0,00254 do 0,0762 milimetra). Inne ekstremalne warunki, które mogą wytrzymać niektóre suche smary, to ciśnienia 250 000 funtów na cal kwadratowy (17 237 barów) w środowisku całkowitego podciśnienia, w którym często odbywa się magazynowanie ciekłego tlenu.
Główną cechą tych chemikaliów, która daje im niesamowitą zdolność do zmniejszania poziomów tarcia, jest tak zwana ich struktura płytkowa. Oznacza to, że cząstki w środku smarnym tworzą szereg zachodzących na siebie lameli lub równoległych warstw w skali molekularnej. Warstwy te przesuwają się względem siebie, zapobiegając bezpośredniemu kontaktowi dwóch powierzchni, które oddzielają suche smary, nawet w ekstremalnych warunkach. Testowano kilka różnych związków pod kątem ich zdolności blaszkowatej, a jednym z przykładów suchego filmu smarowego, który jest używany od wielu lat, oprócz zwykłego grafitu, jest talk lub uwodniony krzemian magnezu, Mg 3 (Si 4 O 10 ) (OH ) 2 .
Cztery główne zastosowania, w których stosowane są suche smary, obejmują ekstremalne warunki, takie jak bardzo wysokie naciski kontaktowe i wysokie temperatury. W takich warunkach grafit i MoS 2 przetrwają, a ciekłe smary naftowe nie przetrwają. Suche smary są również stosowane przede wszystkim w maszynach, w których występuje ruch posuwisto-zwrotny, który wyciska płynne smary z głównego punktu kontaktu. Ceramika to kolejny obszar, w którym stałe środki smarne mają specjalne zastosowanie, ponieważ można je dostosować tak, aby zachodziły pożądane reakcje chemiczne z częściami, które chronią.
Dwa nowe związki również stosowane od 2011 r. Obejmują fluorek wapnia, CaF 2 i fluorek ceru, CeF 3 . Związki te nie są tak powszechne ze względu na związany z nimi koszt. Fluorek ceru jest tego przykładem, ponieważ sam cer jest rzadkim metalem ziemskim, a takie metale z reguły są znane z dość toksycznych substancji. Jednak od 2011 r. Niewiele bezpośrednich badań toksyczności dla CeF 3 wykonano z powodu trudności w uzyskaniu wystarczającej ilości próbek do analizy.