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(hua)鉬(mu)、氮(dan)化(hua)硼、云母(mu)、滑(hua)石的(de)潤滑(hua)性(xing)能(neng)(neng)(neng)也如同石墨一樣(yang)。但是(shi)由(you)于晶氮(dan)較大的(de)表面能(neng)(neng)(neng)量,其(qi)潤滑(hua)性(xing)能(neng)(neng)(neng)相應要(yao)差(cha)一些。對于以(yi)(yi)上固體(ti)潤滑(hua)劑(ji)被單獨采用的(de)很(hen)少(shao),它們(men)經常是(shi)作為各種潤滑(hua)劑(ji)組成(cheng)的(de)基本部(bu)分之一使(shi)用。而充填(tian)物(wu)的(de)引入取決(jue)于涂抹潤滑(hua)劑(ji)的(de)方法以(yi)(yi)及熱絕緣和(he)所要(yao)求(qiu)的(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。
石墨潤滑劑含(han)有(you)(you)各種各樣有(you)(you)機(ji)添(tian)加劑,這類(lei)(lei)添(tian)加劑中(zhong)有(you)(you)木材粉或(huo)者少于10%的鋸(ju)屑,還有(you)(you)推薦采用高(gao)分子(zi)有(you)(you)機(ji)物(wu)(如聚苯乙烯(xi)樹脂(zhi))和(he)(he)各種油類(lei)(lei)(動物(wu)油、植物(wu)油、石油和(he)(he)人造(zao)油等)。這類(lei)(lei)潤滑劑在擠(ji)壓時,借(jie)助于高(gao)溫(wen)燃燒,有(you)(you)機(ji)充(chong)填物(wu)質形成游離(li)碳和(he)(he)氣罩而改善(shan)潤滑劑的性能。
石墨和氮化硼的混合物或者帶有玻璃潤滑劑(ji)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銹鋼(gang)管和低碳或超低碳制品時,是絕對不允許使用的。
擠(ji)壓時(shi),金(jin)屬表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)層增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan)過(guo)程的(de)(de)實質與鋼制品(pin)的(de)(de)滲碳(tan)(tan)處理過(guo)程設有區(qu)(qu)別。盡(jin)管(guan)含(han)碳(tan)(tan)物(wu)質的(de)(de)作用面(mian)(mian)(mian)層增(zeng)(zeng)過(guo)程的(de)(de)實鋼制品(pin)屬交形區(qu)(qu)內的(de)(de)高溫(wen)和商壓保使了擠(ji)壓制品(pin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)相當程度(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)碳(tan)(tan),使碳(tan)(tan)元素時(shi)間在(zai)擠(ji)壓制品(pin)制品(pin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)滲入深度(du)送0.4~0.6mm,局部滲碳(tan)(tan)可(ke)達2%的(de)(de)碳(tan)(tan)。
類似鋼滲碳(tan)(tan)的(de)過(guo)程中,擠壓時制品表面的(de)增碳(tan)(tan)過(guo)程同意(yi)是依靠碳(tan)(tan)原(yuan)子的(de)飽(bao)和,其反應式如下:
2C+O2 → 2CO2 ; 2CO → CO2 +C (原子)
3Fe +C(原子)→ Fe3C 或 3Fe+2CO → Fe3C +CO2
可見(jian),一氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)是增碳(tan)(tan)的(de)必(bi)要條件,而二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)是對增碳(tan)(tan)起促(cu)進(jin)作用。當一氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)過剩(sheng)時,化(hua)學反(fan)應優先(xian)向右(you)進(jin)行。為了(le)(le)獲(huo)得過剩(sheng)的(de)一氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan),順利(li)地使碳(tan)(tan)原子轉移,在增碳(tan)(tan)物質空隙(xi)中有為數不多的(de)氧(yang)存在。為了(le)(le)預防擠(ji)壓制品的(de)增碳(tan)(tan),可以采用以下辦法。
1. 向石墨潤(run)滑劑(ji)中引入強烈吸(xi)收(shou)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(ru)某些在(zai)加熱時分解出氧氣和能使(shi)石墨更充分地氧化為(wei)二氧化碳的物質。
3. 引入能包(bao)圍(wei)石墨顆粒(li)并隔絕其(qi)與變形金屬(shu)相接觸的物質(zhi)。
4. 清除或減少潤滑劑中含(han)碳成分的含(han)量。
5. 降低金屬的加(jia)熱溫度。
防止增碳的物(wu)質已知的有鋁粉(fen)和(he)鎂(mei)粉(fen),為(wei)此(ci),經常利用數(shu)量為(wei)2%~15%的軟錳礦。
在不含增碳成分的(de)潤滑劑中(zhong)采用滑石,將其與(yu)水玻璃混(hun)合(he)涂(tu)到坯料或工具(ju)上,或采用由(you)20%~40%皂土,80%~60%氧化鐵和亞(ya)硫酸化學漿堿液(介質)。
為(wei)了防(fang)止增碳(tan),可采用(yong)(yong)含碳(tan)量(liang)最低(di)的(de)潤滑劑(ji)。作為(wei)石墨的(de)代用(yong)(yong)品可采用(yong)(yong)蛭石。低(di)硬(ying)度(du)的(de)蛭石,鱗狀結構、高(gao)熔點、低(di)導熱性(xing)和(he)化(hua)學惰性(xing)都是利用(yong)(yong)作為(wei)工藝潤滑劑(ji)基體時的(de)重要性(xing)能(neng)。采用(yong)(yong)以蛭石為(wei)基質,帶有少量(liang)石墨添(tian)加劑(ji)的(de)潤滑劑(ji)能(neng)夠保持潤滑劑(ji)的(de)良好工藝性(xing)能(neng),并降低(di)了擠壓后鋼管表面增碳(tan)的(de)深度(du)和(he)程度(du)。
采用(yong)(yong)石墨(mo)作為擠壓(ya)(ya)潤(run)滑(hua)劑(ji)時,其潤(run)滑(hua)性能(neng)(neng)(neng)良(liang)好。可用(yong)(yong)于(yu)擠壓(ya)(ya)具有銳(rui)角的(de)(de)型鋼。但石墨(mo)的(de)(de)隔熱性能(neng)(neng)(neng)較差,擠壓(ya)(ya)時的(de)(de)純擠壓(ya)(ya)時間不能(neng)(neng)(neng)長,這(zhe)就限制了其坯(pi)料的(de)(de)長度。且(qie)使用(yong)(yong)石墨(mo)潤(run)滑(hua)劑(ji)時,環境污(wu)染(ran)嚴重,勞動條件很差。
采用滑(hua)石作為(wei)潤滑(hua)劑(ji)(ji)時,雖然其作為(wei)一種固體潤滑(hua)劑(ji)(ji),擠壓(ya)時對(dui)擠壓(ya)模的冷(leng)卻效(xiao)果良好,但對(dui)模子(zi)的腐蝕和磨損較為(wei)嚴重。
二硫化鉬用作潤(run)滑劑時潤(run)滑性能最好,使用效果也(ye)很好;但(dan)是擠壓(ya)后產品(pin)有(you)表面(mian)增硫的危險。