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、氮化硼、云母、滑(hua)(hua)石的(de)潤滑(hua)(hua)性(xing)(xing)能也如同石墨一(yi)樣。但是(shi)由于(yu)晶(jing)氮較(jiao)大的(de)表面(mian)能量,其潤滑(hua)(hua)性(xing)(xing)能相應要差(cha)一(yi)些。對于(yu)以上固體潤滑(hua)(hua)劑被(bei)單(dan)獨采用的(de)很少,它們(men)經(jing)常是(shi)作為各種潤滑(hua)(hua)劑組成的(de)基本部(bu)分之一(yi)使用。而充填物的(de)引(yin)入(ru)取決(jue)于(yu)涂抹潤滑(hua)(hua)劑的(de)方法(fa)以及熱絕(jue)緣(yuan)和所要求的(de)性(xing)(xing)能。
石墨潤(run)(run)滑(hua)劑含有(you)各(ge)種各(ge)樣有(you)機(ji)添加劑,這類(lei)添加劑中有(you)木材粉或者(zhe)少于(yu)10%的(de)鋸屑,還有(you)推薦(jian)采用高分子(zi)有(you)機(ji)物(wu)(如聚(ju)苯(ben)乙烯(xi)樹脂)和各(ge)種油類(lei)(動物(wu)油、植(zhi)物(wu)油、石油和人造油等)。這類(lei)潤(run)(run)滑(hua)劑在擠壓時,借(jie)助于(yu)高溫燃(ran)燒,有(you)機(ji)充填物(wu)質形成游離碳和氣罩而(er)改善潤(run)(run)滑(hua)劑的(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。
在熱擠壓不銹鋼管生產中,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(ji)壓(ya)時,金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)增碳(tan)(tan)(tan)過程的(de)實質(zhi)與鋼(gang)(gang)制品(pin)的(de)滲(shen)碳(tan)(tan)(tan)處(chu)理過程設(she)有(you)區(qu)別(bie)。盡管含碳(tan)(tan)(tan)物質(zhi)的(de)作用(yong)面(mian)層(ceng)增過程的(de)實鋼(gang)(gang)制品(pin)屬(shu)交形(xing)區(qu)內的(de)高(gao)溫和商壓(ya)保(bao)使了擠(ji)壓(ya)制品(pin)表(biao)(biao)面(mian)相當程度(du)的(de)增碳(tan)(tan)(tan),使碳(tan)(tan)(tan)元素時間在擠(ji)壓(ya)制品(pin)制品(pin)表(biao)(biao)面(mian)的(de)滲(shen)入深度(du)送0.4~0.6mm,局部滲(shen)碳(tan)(tan)(tan)可(ke)達(da)2%的(de)碳(tan)(tan)(tan)。
類(lei)似鋼滲碳(tan)的(de)過(guo)程中,擠壓時(shi)制品表面(mian)的(de)增碳(tan)過(guo)程同意是依靠碳(tan)原子的(de)飽和(he),其(qi)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,一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)碳是增碳的必要條件,而(er)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳是對增碳起促(cu)進作用。當一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)碳過(guo)剩時,化(hua)學反應優先向右進行。為(wei)了獲(huo)得過(guo)剩的一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)碳,順利(li)地使(shi)碳原(yuan)子轉移(yi),在(zai)增碳物(wu)質空隙中有為(wei)數不多的氧(yang)(yang)存(cun)在(zai)。為(wei)了預防擠壓制品的增碳,可以(yi)采用以(yi)下辦法。
1. 向石(shi)墨潤滑劑(ji)中引(yin)入強(qiang)烈吸收氧氣(qi)和(he)阻止石(shi)墨氧化成一氧化碳的物質。
2. 引入某些在加熱時(shi)分解(jie)出氧(yang)氣和能(neng)使(shi)石墨更(geng)充(chong)分地氧(yang)化為二氧(yang)化碳(tan)的(de)物質(zhi)。
3. 引入能(neng)包圍(wei)石墨顆粒并隔絕其與變形金屬相(xiang)接(jie)觸的物質(zhi)。
4. 清除或減少潤滑(hua)劑(ji)中含碳成分的含量。
5. 降低金屬的加熱溫度。
防止增(zeng)碳的物質已知的有鋁粉和鎂粉,為(wei)此,經常利(li)用數量為(wei)2%~15%的軟錳礦。
在不含增(zeng)碳成(cheng)分(fen)的潤滑劑中(zhong)采(cai)(cai)用滑石,將其與水(shui)玻璃混合涂到坯料或(huo)工具上(shang),或(huo)采(cai)(cai)用由20%~40%皂土,80%~60%氧化鐵(tie)和亞硫(liu)酸化學漿堿液(介質)。
為(wei)(wei)了防止(zhi)增碳(tan),可采(cai)用(yong)含碳(tan)量最(zui)低(di)的(de)(de)(de)潤(run)(run)滑劑(ji)(ji)。作為(wei)(wei)石(shi)(shi)墨(mo)的(de)(de)(de)代用(yong)品可采(cai)用(yong)蛭石(shi)(shi)。低(di)硬度(du)的(de)(de)(de)蛭石(shi)(shi),鱗(lin)狀結構(gou)、高熔點、低(di)導熱性(xing)和化學惰性(xing)都是利用(yong)作為(wei)(wei)工(gong)藝(yi)潤(run)(run)滑劑(ji)(ji)基體時的(de)(de)(de)重(zhong)要性(xing)能。采(cai)用(yong)以(yi)蛭石(shi)(shi)為(wei)(wei)基質,帶有少量石(shi)(shi)墨(mo)添(tian)加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)潤(run)(run)滑劑(ji)(ji)能夠保持潤(run)(run)滑劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)良好(hao)工(gong)藝(yi)性(xing)能,并降低(di)了擠壓后鋼管(guan)表面(mian)增碳(tan)的(de)(de)(de)深(shen)度(du)和程度(du)。
采用石(shi)墨(mo)作為(wei)擠(ji)壓潤(run)(run)滑劑時,其(qi)潤(run)(run)滑性能良好(hao)。可(ke)用于(yu)擠(ji)壓具有(you)銳(rui)角的(de)型鋼。但石(shi)墨(mo)的(de)隔(ge)熱性能較差(cha),擠(ji)壓時的(de)純擠(ji)壓時間(jian)不能長(chang),這就(jiu)限制了其(qi)坯料(liao)的(de)長(chang)度。且使(shi)用石(shi)墨(mo)潤(run)(run)滑劑時,環境污染嚴重(zhong),勞動條件很差(cha)。
采用滑石(shi)作(zuo)為(wei)潤滑劑時(shi),雖然其作(zuo)為(wei)一(yi)種固體潤滑劑,擠(ji)壓(ya)時(shi)對擠(ji)壓(ya)模(mo)的冷卻效果良好,但對模(mo)子的腐(fu)蝕和磨損較為(wei)嚴重。
二硫化鉬用作潤滑劑時潤滑性能最好,使用效果也很(hen)好;但是擠壓后產品有表面增硫的(de)危險。