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)、氮化(hua)硼、云母、滑(hua)石的(de)潤(run)滑(hua)性(xing)能也如同石墨一樣。但是(shi)由(you)于(yu)晶(jing)氮較(jiao)大(da)的(de)表面能量,其(qi)潤(run)滑(hua)性(xing)能相(xiang)應要差一些。對于(yu)以上(shang)固體潤(run)滑(hua)劑被單獨采用的(de)很(hen)少,它們經常是(shi)作為(wei)各種潤(run)滑(hua)劑組成的(de)基本部分之(zhi)一使用。而充填物(wu)的(de)引入取決于(yu)涂抹潤(run)滑(hua)劑的(de)方法以及熱絕緣和(he)所要求的(de)性(xing)能。
石(shi)(shi)墨潤滑劑含有各(ge)(ge)種(zhong)各(ge)(ge)樣有機(ji)添(tian)加劑,這類添(tian)加劑中有木材(cai)粉或者少于(yu)10%的鋸屑,還有推薦采用高(gao)分(fen)子(zi)有機(ji)物(如聚苯(ben)乙烯樹脂)和(he)各(ge)(ge)種(zhong)油(you)類(動物油(you)、植物油(you)、石(shi)(shi)油(you)和(he)人造油(you)等)。這類潤滑劑在擠壓時,借助于(yu)高(gao)溫燃燒,有機(ji)充填物質形(xing)成游離(li)碳和(he)氣罩(zhao)而改善潤滑劑的性能(neng)。
石墨和氮化硼的混合物或者帶有玻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(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銹鋼管和低碳或超低碳制品時,是絕對不允許使用的。
擠壓(ya)時,金屬(shu)表(biao)面層(ceng)增碳過(guo)程(cheng)的(de)實質與鋼制(zhi)品的(de)滲碳處理過(guo)程(cheng)設(she)有區別。盡管含(han)碳物質的(de)作用(yong)面層(ceng)增過(guo)程(cheng)的(de)實鋼制(zhi)品屬(shu)交形區內的(de)高(gao)溫和商(shang)壓(ya)保(bao)使了擠壓(ya)制(zhi)品表(biao)面相當(dang)程(cheng)度的(de)增碳,使碳元素時間在(zai)擠壓(ya)制(zhi)品制(zhi)品表(biao)面的(de)滲入深度送(song)0.4~0.6mm,局(ju)部滲碳可達2%的(de)碳。
類似鋼滲碳(tan)的過程中,擠壓時制(zhi)品表面的增碳(tan)過程同意是依靠碳(tan)原子的飽(bao)和,其(qi)反(fan)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)(yi)氧(yang)化碳(tan)是增(zeng)(zeng)碳(tan)的(de)必(bi)要條件(jian),而二氧(yang)化碳(tan)是對增(zeng)(zeng)碳(tan)起促進作用(yong)。當一(yi)(yi)氧(yang)化碳(tan)過剩時,化學反應優(you)先向右進行。為了獲得過剩的(de)一(yi)(yi)氧(yang)化碳(tan),順(shun)利地使碳(tan)原子(zi)轉移(yi),在增(zeng)(zeng)碳(tan)物(wu)質空隙中有為數不多的(de)氧(yang)存在。為了預防擠壓制品的(de)增(zeng)(zeng)碳(tan),可以(yi)采用(yong)以(yi)下辦(ban)法。
1. 向(xiang)石(shi)墨潤滑(hua)劑中引入強烈(lie)吸收氧(yang)氣和阻止石(shi)墨氧(yang)化(hua)成一氧(yang)化(hua)碳的物質。
2. 引入某些在加熱時分解出氧氣(qi)和能使石(shi)墨更充(chong)分地氧化(hua)(hua)為二(er)氧化(hua)(hua)碳的(de)物質。
3. 引(yin)入(ru)能包圍(wei)石墨顆(ke)粒(li)并隔絕其與變(bian)形金(jin)屬相接觸的物質。
4. 清除(chu)或(huo)減少潤滑(hua)劑中含碳成(cheng)分(fen)的含量。
5. 降低金(jin)屬的加(jia)熱溫度。
防(fang)止增碳的物質已知的有鋁粉和鎂粉,為此,經常利(li)用數量為2%~15%的軟錳礦。
在不含增碳成分的潤(run)滑劑中采用(yong)滑石,將其與(yu)水玻璃混合(he)涂(tu)到坯料(liao)或工具(ju)上,或采用(yong)由20%~40%皂土,80%~60%氧化鐵和亞硫酸化學漿堿(jian)液(介(jie)質)。
為了防(fang)止增碳(tan),可采(cai)用(yong)(yong)(yong)含碳(tan)量最低(di)的(de)潤(run)(run)滑劑。作(zuo)為石(shi)(shi)墨(mo)(mo)的(de)代用(yong)(yong)(yong)品可采(cai)用(yong)(yong)(yong)蛭(zhi)石(shi)(shi)。低(di)硬度的(de)蛭(zhi)石(shi)(shi),鱗狀結構(gou)、高熔點(dian)、低(di)導熱性和化學惰性都是利(li)用(yong)(yong)(yong)作(zuo)為工藝潤(run)(run)滑劑基體時(shi)的(de)重要(yao)性能(neng)。采(cai)用(yong)(yong)(yong)以蛭(zhi)石(shi)(shi)為基質(zhi),帶(dai)有少量石(shi)(shi)墨(mo)(mo)添加劑的(de)潤(run)(run)滑劑能(neng)夠保持(chi)潤(run)(run)滑劑的(de)良好工藝性能(neng),并(bing)降低(di)了擠壓后鋼(gang)管表面增碳(tan)的(de)深度和程度。
采用(yong)(yong)石墨作(zuo)為擠壓(ya)(ya)潤滑劑時(shi),其潤滑性能(neng)良好。可用(yong)(yong)于擠壓(ya)(ya)具(ju)有銳角(jiao)的(de)(de)(de)型鋼(gang)。但(dan)石墨的(de)(de)(de)隔熱性能(neng)較差,擠壓(ya)(ya)時(shi)的(de)(de)(de)純(chun)擠壓(ya)(ya)時(shi)間不能(neng)長(chang),這就限制了其坯料的(de)(de)(de)長(chang)度(du)。且使用(yong)(yong)石墨潤滑劑時(shi),環(huan)境(jing)污染嚴(yan)重(zhong),勞動條件(jian)很差。
采(cai)用滑(hua)石(shi)作為(wei)(wei)潤滑(hua)劑(ji)(ji)時(shi),雖然其作為(wei)(wei)一(yi)種固(gu)體潤滑(hua)劑(ji)(ji),擠壓時(shi)對擠壓模的冷卻(que)效果良好,但對模子的腐蝕和磨損(sun)較(jiao)為(wei)(wei)嚴重。
二(er)硫化鉬用作(zuo)潤滑劑時潤滑性能最(zui)好,使用效果也很(hen)好;但是(shi)擠壓(ya)后產(chan)品(pin)有表面增硫的危險。