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。
二硫化鉬(mu)、氮化硼(peng)、云母、滑(hua)石的(de)(de)(de)潤滑(hua)性能也(ye)如同石墨(mo)一(yi)樣。但是由于(yu)晶氮較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)表面(mian)能量,其潤滑(hua)性能相應要差一(yi)些。對于(yu)以上固體潤滑(hua)劑被(bei)單(dan)獨采用的(de)(de)(de)很少,它們經常是作(zuo)為各種潤滑(hua)劑組成(cheng)的(de)(de)(de)基(ji)本部分之(zhi)一(yi)使用。而充(chong)填(tian)物的(de)(de)(de)引入(ru)取決于(yu)涂抹潤滑(hua)劑的(de)(de)(de)方(fang)法以及熱(re)絕緣和所要求的(de)(de)(de)性能。
石墨潤滑(hua)劑(ji)(ji)含有各(ge)種各(ge)樣有機(ji)添加(jia)劑(ji)(ji),這類添加(jia)劑(ji)(ji)中(zhong)有木材粉或者少于(yu)10%的鋸(ju)屑,還有推薦采(cai)用高分子(zi)有機(ji)物(如聚苯乙(yi)烯樹脂)和(he)各(ge)種油(you)類(動物油(you)、植物油(you)、石油(you)和(he)人(ren)造油(you)等(deng))。這類潤滑(hua)劑(ji)(ji)在擠壓時,借(jie)助于(yu)高溫(wen)燃燒,有機(ji)充填物質形(xing)成游(you)離(li)碳和(he)氣(qi)罩(zhao)而改(gai)善潤滑(hua)劑(ji)(ji)的性能。
石墨和氮化硼的混合物或者帶有玻(bo)璃潤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。
在熱擠壓(ya)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)(ya)時(shi),金屬表面層增(zeng)碳(tan)過(guo)程的(de)實(shi)質與鋼制(zhi)品(pin)的(de)滲(shen)碳(tan)處理(li)過(guo)程設有區(qu)別(bie)。盡管含(han)碳(tan)物質的(de)作(zuo)用面層增(zeng)過(guo)程的(de)實(shi)鋼制(zhi)品(pin)屬交(jiao)形區(qu)內的(de)高溫和商壓(ya)(ya)保使(shi)(shi)了擠(ji)壓(ya)(ya)制(zhi)品(pin)表面相(xiang)當程度的(de)增(zeng)碳(tan),使(shi)(shi)碳(tan)元素時(shi)間在擠(ji)壓(ya)(ya)制(zhi)品(pin)制(zhi)品(pin)表面的(de)滲(shen)入深度送0.4~0.6mm,局部滲(shen)碳(tan)可達2%的(de)碳(tan)。
類似鋼(gang)滲碳的過程中,擠壓時制品表面的增碳過程同(tong)意是(shi)依靠碳原子的飽和,其反應式如(ru)下(xia):
2C+O2 → 2CO2 ; 2CO → CO2 +C (原子)
3Fe +C(原子)→ Fe3C 或 3Fe+2CO → Fe3C +CO2
可見,一(yi)(yi)氧(yang)化碳是(shi)增(zeng)(zeng)碳的(de)必要條件,而二(er)氧(yang)化碳是(shi)對增(zeng)(zeng)碳起促進作用。當一(yi)(yi)氧(yang)化碳過剩時(shi),化學反應優先向右進行。為(wei)了獲得過剩的(de)一(yi)(yi)氧(yang)化碳,順利地使碳原子(zi)轉移,在增(zeng)(zeng)碳物質空隙中有為(wei)數(shu)不多的(de)氧(yang)存在。為(wei)了預防(fang)擠壓(ya)制品的(de)增(zeng)(zeng)碳,可以采用以下辦法。
1. 向石墨潤滑(hua)劑中(zhong)引入強烈(lie)吸收氧(yang)氣和阻止石墨氧(yang)化(hua)成一氧(yang)化(hua)碳的物質。
2. 引入某些在加熱時(shi)分解(jie)出氧(yang)(yang)氣和能(neng)使(shi)石墨更充(chong)分地(di)氧(yang)(yang)化為二氧(yang)(yang)化碳的物質。
3. 引入能包(bao)圍(wei)石墨顆粒并(bing)隔絕(jue)其(qi)與變(bian)形金屬相接(jie)觸的物質。
4. 清除或減少潤滑劑中含(han)碳(tan)成分的(de)含(han)量(liang)。
5. 降低金屬的加熱溫(wen)度。
防(fang)止增碳(tan)的(de)物質已知的(de)有鋁粉和(he)鎂粉,為此,經常利用數量(liang)為2%~15%的(de)軟錳礦。
在不(bu)含增碳成分的潤滑(hua)劑中采用滑(hua)石(shi),將(jiang)其與(yu)水玻璃混合(he)涂到(dao)坯料或工具(ju)上,或采用由(you)20%~40%皂土,80%~60%氧(yang)化鐵和亞(ya)硫酸化學(xue)漿堿液(ye)(介質)。
為(wei)了防止(zhi)增碳,可(ke)采用(yong)含碳量最低的(de)(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)。作為(wei)石(shi)墨的(de)(de)代用(yong)品可(ke)采用(yong)蛭石(shi)。低硬度(du)的(de)(de)蛭石(shi),鱗狀結(jie)構、高熔點、低導熱性(xing)和化學惰性(xing)都是利用(yong)作為(wei)工藝潤(run)滑(hua)劑(ji)基體時的(de)(de)重要性(xing)能(neng)。采用(yong)以蛭石(shi)為(wei)基質,帶有少量石(shi)墨添加劑(ji)的(de)(de)潤(run)滑(hua)劑(ji)能(neng)夠保持潤(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)良好(hao)工藝性(xing)能(neng),并降低了擠壓(ya)后鋼管表面增碳的(de)(de)深度(du)和程度(du)。
采用(yong)石(shi)墨作(zuo)為擠(ji)(ji)壓潤滑劑時(shi),其潤滑性能良好(hao)。可用(yong)于擠(ji)(ji)壓具有(you)銳角的型(xing)鋼。但石(shi)墨的隔(ge)熱性能較差,擠(ji)(ji)壓時(shi)的純(chun)擠(ji)(ji)壓時(shi)間不能長(chang),這就限制(zhi)了其坯料的長(chang)度(du)。且使用(yong)石(shi)墨潤滑劑時(shi),環境污染嚴重(zhong),勞(lao)動(dong)條件很差。
采用滑(hua)(hua)石作(zuo)為潤滑(hua)(hua)劑(ji)時(shi),雖然(ran)其作(zuo)為一種固體(ti)潤滑(hua)(hua)劑(ji),擠(ji)壓時(shi)對(dui)擠(ji)壓模(mo)的冷卻(que)效果良好,但對(dui)模(mo)子的腐蝕和磨損較為嚴重(zhong)。
二硫化鉬(mu)用作(zuo)潤(run)滑劑時潤(run)滑性能(neng)最(zui)好,使用效果(guo)也很好;但是擠(ji)壓后產品有(you)表面增硫的危險。