Vad är torra smörjmedel?
Torra smörjmedel är fasta kemiska föreningar, vanligtvis i form av antingen ett pulver eller filmbeläggning, som används för att minska friktionen mellan rörliga delar. De tre mest populära typerna av föreningar som används för torra smörjmedel från och med 2011 är grafit, C; molybden disulfid, MoS2; och polytetrafluoroetylen, (C2F4) n . Andra typer av fasta smörjmedel som vanligtvis används inkluderar bornitrid, BN och volframdisulfid, WS 2 . Fördelarna som torra smörjmedel erbjuder jämfört med vanliga smörjmedel tillverkade av petroleumprodukter som fett och oljor inkluderar förmågan att motstå betydligt högre temperatur utan att drabbas av termisk nedbrytning, samt fungera som mycket tunnare friktionsbarriärer och hantera högt tryck. Typiska driftstemperaturer för torra smörjmedel varierar upp till 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius).
Vilken typ av torrt smörjmedel som väljs beror på den specifika applikationen. Molybdendisulfid tål till exempel en värmenivå upp till 2 012 ° Fahrenheit (1 100 ° Celsius), och vissa torra smörjmedel kan motstå kalla temperaturer i det kryogena intervallet som skulle göra vätskor som kväve kondenserar. När torra smörjmedel appliceras som tunna filmer används de ofta för att belägga kullager och beläggningen i sig är hållbar med en tjocklek av endast 0,0001 till 0,003 tum (0,00254 till 0,0762 millimeter). Andra extrema förhållanden som vissa torra smörjmedel kan tåla inkluderar tryck på 250 000 pund per kvadrat tum (17 237 bar) i en total vakuummiljö där lagring av flytande syre ofta görs.
Huvudfunktionen i dessa kemikalier som ger dem deras otroliga förmåga att minska friktionsnivåerna är vad som kallas deras lamellstruktur. Detta innebär att partiklarna i smörjmedlet bildar en serie överlappande lameller, eller parallella skikt, i molekylär skalan. Dessa lager glider mot varandra och förhindrar de två ytorna som de torra smörjmedlen separerar från att komma i direkt kontakt, även under extrema förhållanden. Flera olika föreningar har testats med avseende på deras lamellära förmåga, och ett exempel på ett torrfilmsmörjmedel som har använts under många år, bortsett från enkel grafit, är talk eller vattenhaltigt magnesiumsilikat, Mg 3 (Si4O10) (OH ) 2 .
De fyra huvudapplikationerna för vilka torra smörjmedel används omfattar alla extrema förhållanden, såsom mycket högt kontakttryck och höga temperaturer. Under sådana förhållanden kommer grafit och MoS 2 att överleva, medan flytande petroleumsmörjmedel inte kommer att göra det. Torra smörjmedel används också främst i maskiner där det rör sig fram och tillbaka, vilket skulle pressa flytande smörjmedel från huvudkontaktpunkten. Keramik är det andra området där fasta smörjmedel har en speciell användning, eftersom de kan anpassas till önskade kemiska reaktioner med de delar som de skyddar.
Två nya föreningar som också använts från och med 2011 inkluderar kalciumfluorid, CaF2 och ceriumfluorid, CeF 3 . Dessa föreningar är inte lika vanliga på grund av de kostnader som är förknippade med dem. Ceriumfluorid är ett exempel på detta, eftersom cerium i sig är en sällsynt jordartsmetall, och sådana metaller som regel är kända för att vara ganska giftiga ämnen. Lite direkt test av toxicitet för CeF 3 har gjorts från och med 2011 på grund av svårigheten att få tillräckliga provkvantiteter för analys.