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、氮化(hua)硼、云母、滑石的潤(run)滑性(xing)(xing)能(neng)也如同石墨一(yi)樣。但是由于晶氮較(jiao)大的表面(mian)能(neng)量,其潤(run)滑性(xing)(xing)能(neng)相應要差一(yi)些。對于以(yi)上固體潤(run)滑劑(ji)被單獨采用的很少(shao),它們經(jing)常是作為各種(zhong)潤(run)滑劑(ji)組成的基本部(bu)分之一(yi)使用。而充填物的引入取決于涂抹潤(run)滑劑(ji)的方法以(yi)及熱絕緣和(he)所要求的性(xing)(xing)能(neng)。
石墨潤滑(hua)劑(ji)(ji)含(han)有(you)各(ge)種(zhong)各(ge)樣有(you)機(ji)添(tian)加(jia)劑(ji)(ji),這類添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)中有(you)木材粉(fen)或者少于10%的(de)鋸(ju)屑,還有(you)推薦采用高分子有(you)機(ji)物(wu)(如聚苯乙烯樹脂)和(he)各(ge)種(zhong)油(you)類(動物(wu)油(you)、植物(wu)油(you)、石油(you)和(he)人造油(you)等)。這類潤滑(hua)劑(ji)(ji)在擠壓時,借助于高溫燃(ran)燒,有(you)機(ji)充填(tian)物(wu)質形成游(you)離碳和(he)氣罩而改善潤滑(hua)劑(ji)(ji)的(de)性(xing)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(ji)壓(ya)不銹鋼管生產中,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管和低碳或超低碳制品時,是絕對不允許使用的。
擠壓時,金屬表(biao)面層增碳過(guo)程(cheng)的實質與鋼制(zhi)品(pin)的滲(shen)碳處理過(guo)程(cheng)設(she)有區(qu)別。盡(jin)管含碳物質的作用面層增過(guo)程(cheng)的實鋼制(zhi)品(pin)屬交形(xing)區(qu)內的高溫和(he)商壓保使(shi)了(le)擠壓制(zhi)品(pin)表(biao)面相當程(cheng)度(du)的增碳,使(shi)碳元素時間在擠壓制(zhi)品(pin)制(zhi)品(pin)表(biao)面的滲(shen)入深度(du)送0.4~0.6mm,局部滲(shen)碳可達2%的碳。
類似鋼滲碳的過(guo)程中,擠壓時制品(pin)表面的增碳過(guo)程同(tong)意是依靠碳原子的飽和,其反(fan)應(ying)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)氧化(hua)碳(tan)是(shi)增(zeng)碳(tan)的必要條(tiao)件,而(er)二(er)氧化(hua)碳(tan)是(shi)對增(zeng)碳(tan)起促進(jin)作用。當一(yi)氧化(hua)碳(tan)過剩時,化(hua)學反(fan)應優先向右(you)進(jin)行(xing)。為(wei)了(le)獲得過剩的一(yi)氧化(hua)碳(tan),順利地使碳(tan)原(yuan)子轉移,在(zai)(zai)增(zeng)碳(tan)物質空隙中有(you)為(wei)數不多的氧存在(zai)(zai)。為(wei)了(le)預防擠壓制(zhi)品的增(zeng)碳(tan),可(ke)以采用以下辦法(fa)。
1. 向(xiang)石墨潤滑劑中引入強烈吸收氧(yang)(yang)氣和阻止石墨氧(yang)(yang)化(hua)成一氧(yang)(yang)化(hua)碳的物質。
2. 引入某些在加熱時分解(jie)出氧氣(qi)和(he)能(neng)使石(shi)墨更(geng)充分地氧化為(wei)二(er)氧化碳的物質。
3. 引入能包(bao)圍石墨顆(ke)粒并隔(ge)絕其與變形金屬(shu)相接觸的(de)物質。
4. 清除或減(jian)少潤滑(hua)劑(ji)中含碳成分的(de)含量。
5. 降低金(jin)屬的加熱溫度。
防止增碳的(de)(de)物質(zhi)已知的(de)(de)有鋁粉和鎂粉,為(wei)此,經常利用(yong)數量為(wei)2%~15%的(de)(de)軟錳(meng)礦。
在不含(han)增(zeng)碳成分的潤滑劑中采(cai)用(yong)滑石,將其與水玻璃混合涂(tu)到(dao)坯料或(huo)(huo)工具上,或(huo)(huo)采(cai)用(yong)由20%~40%皂土,80%~60%氧化鐵和亞硫酸(suan)化學漿堿液(介質)。
為(wei)了(le)防止增碳,可采用(yong)含碳量最低的(de)(de)潤滑(hua)劑。作為(wei)石(shi)(shi)墨的(de)(de)代用(yong)品可采用(yong)蛭石(shi)(shi)。低硬度的(de)(de)蛭石(shi)(shi),鱗狀(zhuang)結(jie)構、高(gao)熔點、低導熱性(xing)(xing)和(he)化(hua)學惰性(xing)(xing)都是利(li)用(yong)作為(wei)工藝潤滑(hua)劑基(ji)體(ti)時(shi)的(de)(de)重要性(xing)(xing)能(neng)。采用(yong)以蛭石(shi)(shi)為(wei)基(ji)質,帶有少量石(shi)(shi)墨添加劑的(de)(de)潤滑(hua)劑能(neng)夠保持(chi)潤滑(hua)劑的(de)(de)良好工藝性(xing)(xing)能(neng),并降(jiang)低了(le)擠壓后鋼管表面增碳的(de)(de)深度和(he)程度。
采用(yong)石墨作為擠(ji)壓潤滑劑時,其潤滑性能(neng)(neng)良好。可用(yong)于擠(ji)壓具有銳角(jiao)的(de)(de)型鋼。但石墨的(de)(de)隔熱性能(neng)(neng)較差,擠(ji)壓時的(de)(de)純擠(ji)壓時間不能(neng)(neng)長,這就限制(zhi)了其坯(pi)料的(de)(de)長度(du)。且使用(yong)石墨潤滑劑時,環境污(wu)染嚴重,勞動條(tiao)件(jian)很(hen)差。
采用滑(hua)石作(zuo)為潤滑(hua)劑(ji)時,雖(sui)然(ran)其作(zuo)為一種(zhong)固體(ti)潤滑(hua)劑(ji),擠(ji)壓時對擠(ji)壓模(mo)(mo)的冷卻(que)效(xiao)果良好,但對模(mo)(mo)子(zi)的腐蝕和磨損較為嚴(yan)重。
二硫化鉬用(yong)作潤滑(hua)劑(ji)時潤滑(hua)性能最(zui)好(hao),使用(yong)效(xiao)果也(ye)很好(hao);但(dan)是(shi)擠壓后產品有表面增硫的危(wei)險。

