从一个润滑从这个角度来看,极端的操作条件可能不是在每个行业都经常发生,但在一些行业,如国防和航空航天,他们经常遇到。这些具有挑战性的条件可能包括:
- 非常高或非常低的温度
- 变温
- 轴上的高或低表面速度
- 真空的存在
- 无法进行维护或重新润滑
- 振动、极端荷载和应力的存在
- 过程产生的污染物
基于石油的润滑物质仅在:
- 工作温度范围广-4°F至212°F(-20°C至100°C)
- 摩擦学根据助记符MAL / S,参数使能在相互作用表面内形成的润滑剂膜
- M:材料
- 答:间隙和表面速度的准确性
- L:润滑油膜参数
那匹配
- S:负载和操作严重程度
超出矿物润滑剂(即油脂和润滑脂)的能力的条件固体干膜润滑剂.
干膜润滑剂
干膜润滑剂的定义是一种固体物质,可以减少摩擦并预防磨损和撕裂(以及腐蚀,优选地)插入经受相对运动的两个配合表面之间。
两种直接使用时引起腐蚀的常用固体润滑剂是二硫化钼(MoS)2)和石墨。
在潮湿的环境中,mos2适用于A.阴极对于一些金属,产生高达0.5伏的电压。添加到油脂,mos2会导致加速电流腐蚀和生锈金属金属.然而,钼(金属)可以是抗腐蚀性的。
石墨是腐蚀的在任何情况下,因为它导致选择性浸出铁从灰铸铁作为粘附的颗粒被除去并且石墨仍然存在,导致结构的弱化。
聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的耐腐蚀性能。
固体薄膜润滑剂
固体膜润滑剂产生一层膜,通过实质上消除相互作用(配合)表面之间的表面-表面接触来减少滑动和滚动摩擦。根据所使用的润滑物质,它们可能适用于不同的温度范围和负载条件。耐腐蚀,耐磨性摩擦系数也会变化。其中一些是核辐射抗性并在真空中工作。
为了抗腐蚀,固体润滑剂物质必须是保证金与res,因为他们创造并保持了一个障碍基质防止氧化反应的试剂和其他形式的腐蚀。
树脂键合干膜润滑剂,具有腐蚀抑制能力被用于军事用途并具有以下三个基本组件:
树脂粘合剂还必须具有以下特性:
- 在低和高工作温度范围内的稳定性,并且必须在工作温度下保持坚硬
- 涂敷在表面形成一层膜的能力
- 与固体润滑剂的兼容性和要保护的预期表面
- 耐磨性和创造有害磨损碎片(以确保长期使用寿命固体润滑剂,因为重新润滑可能是不可行的)
- 即使在薄膜条件下也能提供腐蚀保护的能力
选择带颜料的干膜润滑剂
含树脂粘合剂的干膜润滑剂的配方与防腐涂料的配方类似。在这种情况下,润滑剂也可以作为一种颜料,在需要时决定颜色的美观。润滑剂颜料有助于形成膜,分离相对运动的配合表面,从而确保更低的摩擦系数,以及耐磨和耐腐蚀。
在其所需的性能和环境中选择干膜(固体)润滑剂。PTFE,MOS2石墨、氟化乙烯丙烯(FEP)、二硫化钨(WS2),氧化锑(SB2O3.),铟(In)和氮化硼(Bn)是一些常见的干膜润滑剂。
大气水分是石墨作为润滑剂的必要条件,而MoS2受到水分的不利影响。水分对PTFE的耐腐蚀性或耐磨性没有影响。
Mos.2当高负载能力(高达25万磅/平方英尺)时,是显而易见的选择。英寸)是一个要求。石墨的承载能力为每平方英尺5万磅。而PTFE的承载能力只有6000磅/平方英尺。英寸。
虽然石墨在热容量(高达1200°F),PTFE和MOS中擅长2可以分别承受500°F和750°F的温度。在较高的温度下,固体润滑剂倾向于氧化和分解。
石墨用于轨道、锁、火器、在高温下工作的开式齿轮紧固件和轴承的接头。然而,它的缺点是导电,这也是腐蚀的一个来源。
氟聚合物与PTFE一样具有较低的摩擦系数,但承载能力和热容量有限。
氮化硼(六方)和MoS2已应用于航天器的内部零件。
二硫化钨通常用于航天飞行器的滚珠轴承,但价格更高。与MoS相比,它在更高温度和更高负载下具有更好的摩擦性能2.
干膜润滑剂粒径的重要性
干膜润滑剂的颗粒尺寸必须仔细控制,因为颗粒尺寸应与基材的表面粗糙度相匹配。例如,滚刀加工的开式齿轮应该有更大的干膜润滑剂颗粒,而精细加工的轴承表面和轴应该有更细的干膜润滑剂。
润滑剂 | 推荐的粒度 |
石墨 |
2.5到10微米 |
Mos.2 |
2到6微米 |
PTFE. |
亚微米 |
表1.各种润滑剂的推荐粒度。
树脂粘合剂
不同类型的树脂被用作粘结剂,在要保护的表面和干膜润滑剂之间形成粘结。
无机粘合剂(如硅酸盐)不耐潮湿,不能提供耐腐蚀性。然而,氧化硼(B2O3.)结合剂和铅(PbS)作为润滑颜料已被发现在1000°F(538°C)的高温范围内确保磨损和腐蚀保护。然而,在温度低于1000°F(538°C)时,它不能作为润滑剂。
与固体膜润滑剂一起使用的树脂粘合剂一般分为以下两类:
- 热固性粘结剂,或
- 热塑性粘合剂
热固性粘合剂是需要热能的那些树脂养护.热塑性粘合剂可以通过溶剂蒸发方法(即,通过环境空气固化)来固化。由于它们的固化温度要求,热固性树脂有时对于军用应用是不优先的。
热固性树脂粘合剂
常用的热固性树脂粘合剂通常被认为是固体薄膜润滑剂酚醛树脂,聚氨酯,环氧树脂树脂和有机硅树脂.
树脂的混合物也可以考虑。然而,每种树脂都有自己的缺点和优点。在选择树脂混合物时,必须考虑到具体的最终用途。环氧树脂产生的磨损碎片长期降低了润滑性能,因此使用寿命可能很短。然而,环氧树脂对金属基板有良好的附着力。不应使用酚醛树脂碱性环境.
酚醛树脂不会产生有害的磨损碎片,适用于高真空应用。然而,它们对金属的粘附性并不像环氧树脂那样好。即使是硅氧烷也会产生有害的碎片,但金属的粘合强度是好的。已发现酚醛酸与环氧树脂的组合产生合理的粘合强度,用于一般应用的金属。陶瓷树脂需要高温固化,这可能会干扰冶金性质的底物。固化温度和烘烤时间是选择树脂时的重要考虑因素。
热固化通过将固化部件与树脂一起结合来平衡要求。但这需要在申请之前准确配方和混合。
具有热固性树脂粘结固体润滑油系统的精确配制和精心固化的固体干膜润滑剂可以确保合理耐蚀性,磨损保护和较长的润滑剂功能寿命低摩擦。热固性树脂粘合的固体薄膜润滑剂,MOS2即使在核辐射环境中也能提供有效的耐磨性和防腐蚀性能。
热塑性树脂粘合剂与溶剂
风干型的热塑性树脂粘结剂,如丙烯酸树脂,将需要溶剂成分。固化是通过允许溶剂蒸发来实现的,这样分散在树脂中的干膜润滑剂将在预期表面上形成硬涂层。温度下限为-200°F(-129°C),上限为300°F(149°C)。它们可以配制成方便的加压喷雾(热塑性粘合剂在本节中讨论涂料的组成。)
醋酸纤维素、乙烯基和醇酸是另一种风干型树脂,每一种都有不同的性能。(见醇酸树脂概述关于醇酸树脂的更多信息。)热固化(烤箱中烘烤)热固性树脂粘合的产物通常具有更高的磨损寿命(即耐用性)与空气治愈热塑性树脂产品。
润滑剂、颜料与树脂粘合剂的比例
改变这一点固体润滑剂与树脂粘合剂的比率可以具有效果.在制剂期间将要分散在树脂中的固体润滑剂的量是决定磨损寿命,摩擦系数和耐腐蚀性的重要考虑因素。增加润滑剂颜料可降低摩擦力,而降低浓度可提高耐腐蚀性和耐久性。
溶剂
溶剂是根据树脂的溶解度和溶解度来选择的蒸发速度在正常环境条件下。这些化学品的毒性、职业健康考虑和监管要求(例如,OSHA和环境保护局)也被考虑。
在可行的情况下,水性树脂与润滑油颜料的分散正逐渐取代溶剂成分。
化学添加剂
添加剂的选择是由于它们的能力,增强流动能力,腐蚀保护,润湿性和分散能力(反沉降倾向)。审查美学以及它们的促进易于应用的程度也是涂层制剂。
如何使用配方树脂基产品
表面预处理
如果没有系统地进行表面准备和应用过程,即使是最好的配方也可能在使用中失败。对于钢材表面,预处理包括以下几个步骤时,可获得最佳效果蒸气脱脂,喷砂处理220目氧化铝(Al2O3.)A.磷酸盐处理.
在配制的基于树脂的产品中的应用
树脂粘接干膜润滑剂的应用方法与耐腐蚀涂层的应用方法相似。在大多数情况下,膜厚需要在.0002到.0005英寸的范围内,并且需要精确控制,以达到良好的防腐效果。
涂层应用的方法,如常规喷,浸渍,静电喷雾,刷子和辊涂,也适用于树脂粘合的固体润滑剂。该方法的最终选择取决于总表面积,待涂覆的部件数,零件的复杂性和尺寸。
典型的最终产品结果
二硫化钼(金属氧化物半导体2)分散在酚醛树脂中
- 可在300°F(149°C)左右固化
- 最大工作温度520°F(271°C)
- 高负荷承载能力
- 良好的耐腐蚀性
- 中等耐久性
PTFE在酚醛树脂中
- 可在404°F(207°C)左右固化
- 最大工作温度520°F(271°C)
- 低负荷承载能力
- 优异的耐腐蚀性
- 良好的耐久性
二硫化钼(金属氧化物半导体2)/石墨石墨
- 可以在500°F(260°C)固化
- 最大工作温度667°F(353°C)
- 高负荷承载能力
- 公平的耐蚀性
- 中等耐久性
结论
当干膜润滑剂如二硫化钼和石墨直接用于润滑时,表面容易腐蚀,因为这些不能提供腐蚀保护。
诸如酚类,氨基甲酸酯,环氧树脂等热固性树脂用作树脂粘合剂,用于分散干膜润滑剂,并在高温下固化。每个人都有自己的优点和最佳用例。分散在酚醛树脂中的干膜润滑剂不会产生有害的磨损碎片,但它们的粘合强度与金属表面不充分,而环氧树脂具有更好的粘合强度,但产生有害的磨损碎片。当环氧树脂与酚类结合时,粘结的干膜润滑剂获得令人满意的粘合强度以及减少磨损碎片。
在配制产品时,需要仔细控制润滑剂与粘合剂的比例。较高比例的干膜润滑剂可以降低摩擦系数,但会降低耐久性和防腐保护。
空气固化的热塑性树脂(如丙烯酸)便于现场应用,但在极端条件下的耐久性不如热固性树脂。
为了获得最佳性能,钢表面必须首先蒸气脱脂,喷砂喷砂和磷酸盐在喷涂树脂粘合的干膜润滑剂之前。