固體潤滑劑中,石墨基潤滑劑和二硫化鉬基潤滑劑以及氮化硼、云母和滑石獲得最廣泛的應用。這類潤滑劑可在對各種金屬和合金進行熱壓力加工時較寬的溫度范圍內應用。而且,由于其晶格的層狀結構,使其具有良好的潤滑性能。層狀固體物質的摩擦力取決于存在于結晶自由表面上的作用力。石墨層表面之間的相互作用力并不太大,因此摩擦力很小。
二硫(liu)化鉬(mu)、氮化硼、云母、滑(hua)(hua)石的潤(run)滑(hua)(hua)性能(neng)也如同石墨一(yi)樣(yang)。但是(shi)由于晶氮較大的表(biao)面能(neng)量(liang),其潤(run)滑(hua)(hua)性能(neng)相應要差一(yi)些。對于以上固體潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)被單(dan)獨(du)采用(yong)(yong)的很少,它們經常是(shi)作為(wei)各種潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)組成的基本部分之一(yi)使用(yong)(yong)。而充填物的引入取決于涂抹潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)的方法以及熱絕緣和所要求的性能(neng)。
石墨潤滑(hua)劑(ji)含有(you)各(ge)(ge)種各(ge)(ge)樣有(you)機(ji)添加劑(ji),這類添加劑(ji)中(zhong)有(you)木材粉或者少于(yu)10%的(de)鋸屑(xie),還有(you)推(tui)薦(jian)采用(yong)高(gao)分子有(you)機(ji)物(如聚苯乙烯樹脂)和各(ge)(ge)種油(you)(you)類(動物油(you)(you)、植物油(you)(you)、石油(you)(you)和人(ren)造(zao)油(you)(you)等(deng))。這類潤滑(hua)劑(ji)在擠壓時,借助(zhu)于(yu)高(gao)溫燃燒,有(you)機(ji)充填物質形成游離(li)碳和氣罩而改善潤滑(hua)劑(ji)的(de)性能。
石墨和氮化硼的混合物或者帶有玻璃(li)潤(run)滑劑的二硫化鉬使用時得到良好的效果。此種混合的潤滑劑一般用于制造潤滑墊或用于在熱擠壓管時以液態或油懸浮液和膏狀涂在坯料或工具的表面上。
在熱(re)擠壓不(bu)銹鋼管生產中,石墨基潤滑劑主要用于立式機械擠壓機上和用作碳素管或低合金鋼管生產的潤滑劑。這類潤滑劑雖然具有良好的抗磨性能,但是含石墨的潤滑劑會造成擠壓制品金屬的表面增碳,其結果是獲得相當于在生鐵或超共析鋼中的高濃度的碳含量。正是因為在擠壓過程中的增碳現象,此種潤滑劑在生產不(bu)銹鋼管和低碳或超低碳制品時,是絕對不允許使用的。
擠(ji)壓(ya)時,金屬表面(mian)(mian)層(ceng)增(zeng)碳過程(cheng)(cheng)的實質(zhi)與鋼制品(pin)(pin)的滲碳處理過程(cheng)(cheng)設有(you)區別。盡管(guan)含碳物質(zhi)的作用面(mian)(mian)層(ceng)增(zeng)過程(cheng)(cheng)的實鋼制品(pin)(pin)屬交形區內(nei)的高溫和商(shang)壓(ya)保使了擠(ji)壓(ya)制品(pin)(pin)表面(mian)(mian)相當(dang)程(cheng)(cheng)度(du)的增(zeng)碳,使碳元(yuan)素時間(jian)在擠(ji)壓(ya)制品(pin)(pin)制品(pin)(pin)表面(mian)(mian)的滲入深度(du)送(song)0.4~0.6mm,局部(bu)滲碳可達(da)2%的碳。
類似鋼滲碳(tan)的(de)過程中,擠壓時制品表面的(de)增碳(tan)過程同意是依靠碳(tan)原子的(de)飽和(he),其反應式(shi)如下(xia):
2C+O2 → 2CO2 ; 2CO → CO2 +C (原子)
3Fe +C(原子)→ Fe3C 或 3Fe+2CO → Fe3C +CO2
可(ke)見,一(yi)氧(yang)化碳(tan)是(shi)增(zeng)碳(tan)的必要條件,而二氧(yang)化碳(tan)是(shi)對增(zeng)碳(tan)起促(cu)進(jin)作(zuo)用。當一(yi)氧(yang)化碳(tan)過(guo)剩時,化學(xue)反應優先向右進(jin)行。為(wei)(wei)了獲得(de)過(guo)剩的一(yi)氧(yang)化碳(tan),順利(li)地(di)使碳(tan)原子轉移,在增(zeng)碳(tan)物質空(kong)隙中有為(wei)(wei)數(shu)不多的氧(yang)存在。為(wei)(wei)了預防擠(ji)壓制品的增(zeng)碳(tan),可(ke)以采用以下辦法。
1. 向(xiang)石(shi)墨潤(run)滑劑中引入強(qiang)烈吸收氧(yang)氣和阻止(zhi)石(shi)墨氧(yang)化(hua)成一(yi)氧(yang)化(hua)碳的物質。
2. 引入某些在加(jia)熱時分(fen)解出氧(yang)氣和能使(shi)石墨(mo)更充分(fen)地氧(yang)化為(wei)二(er)氧(yang)化碳的物質。
3. 引入(ru)能包圍石墨顆粒并隔絕其與變(bian)形(xing)金屬相接觸的物(wu)質(zhi)。
4. 清除(chu)或減少潤滑劑中(zhong)含碳成分(fen)的含量(liang)。
5. 降低金屬(shu)的(de)加熱溫(wen)度。
防(fang)止增(zeng)碳的(de)物質(zhi)已知的(de)有鋁粉(fen)和鎂(mei)粉(fen),為此,經常利(li)用數(shu)量為2%~15%的(de)軟錳礦。
在不含增碳成分的潤滑(hua)劑(ji)中采(cai)用滑(hua)石(shi),將其與(yu)水玻(bo)璃混合涂到坯(pi)料(liao)或工(gong)具上,或采(cai)用由20%~40%皂土,80%~60%氧化(hua)鐵和(he)亞硫酸化(hua)學漿(jiang)堿液(介質)。
為了(le)防止增碳,可(ke)采用含碳量(liang)最低(di)的潤(run)(run)滑劑(ji)。作為石(shi)墨(mo)的代(dai)用品可(ke)采用蛭石(shi)。低(di)硬度(du)的蛭石(shi),鱗狀(zhuang)結構、高熔(rong)點(dian)、低(di)導熱性(xing)(xing)和化學惰性(xing)(xing)都是利用作為工藝潤(run)(run)滑劑(ji)基(ji)體時的重要性(xing)(xing)能(neng)。采用以(yi)蛭石(shi)為基(ji)質,帶(dai)有少(shao)量(liang)石(shi)墨(mo)添加劑(ji)的潤(run)(run)滑劑(ji)能(neng)夠保持潤(run)(run)滑劑(ji)的良好(hao)工藝性(xing)(xing)能(neng),并降低(di)了(le)擠壓后鋼管表面增碳的深度(du)和程度(du)。
采用石墨(mo)作為(wei)擠(ji)(ji)壓(ya)潤滑(hua)劑時,其(qi)潤滑(hua)性(xing)能良好。可(ke)用于擠(ji)(ji)壓(ya)具有銳角的(de)型鋼。但石墨(mo)的(de)隔(ge)熱性(xing)能較(jiao)差(cha),擠(ji)(ji)壓(ya)時的(de)純擠(ji)(ji)壓(ya)時間不能長(chang),這就(jiu)限制了(le)其(qi)坯料的(de)長(chang)度。且(qie)使用石墨(mo)潤滑(hua)劑時,環境污(wu)染嚴重,勞動條件很差(cha)。
采用(yong)滑(hua)石作為潤滑(hua)劑時,雖然其作為一種固體潤滑(hua)劑,擠壓時對(dui)擠壓模的冷卻(que)效果良好,但對(dui)模子的腐蝕和磨損較為嚴(yan)重。
二硫(liu)化鉬用(yong)作潤滑劑時潤滑性能最好,使用(yong)效果(guo)也很好;但是擠壓后產品有表面增(zeng)硫(liu)的危險。