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)石的潤滑(hua)性(xing)(xing)能(neng)也(ye)如同石墨(mo)一(yi)樣。但是(shi)由(you)于晶氮較大的表(biao)面能(neng)量(liang),其潤滑(hua)性(xing)(xing)能(neng)相應(ying)要(yao)差一(yi)些。對于以上(shang)固體潤滑(hua)劑被單獨采用的很(hen)少(shao),它(ta)們(men)經常是(shi)作為(wei)各(ge)種(zhong)潤滑(hua)劑組(zu)成(cheng)的基本部分之一(yi)使用。而充填物的引入取決于涂(tu)抹潤滑(hua)劑的方法以及(ji)熱絕緣和所要(yao)求的性(xing)(xing)能(neng)。
石(shi)墨潤(run)滑劑(ji)含有各種各樣有機添加(jia)劑(ji),這(zhe)類(lei)添加(jia)劑(ji)中有木材(cai)粉或(huo)者(zhe)少于10%的鋸屑,還有推(tui)薦采(cai)用高(gao)(gao)分(fen)子(zi)有機物(如聚苯乙(yi)烯樹脂(zhi))和各種油(you)類(lei)(動(dong)物油(you)、植物油(you)、石(shi)油(you)和人造(zao)油(you)等)。這(zhe)類(lei)潤(run)滑劑(ji)在(zai)擠壓時,借助(zhu)于高(gao)(gao)溫燃燒,有機充填物質(zhi)形成游離碳和氣罩而改善(shan)潤(run)滑劑(ji)的性能。
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。
在熱擠壓不銹鋼管(guan)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。
擠壓(ya)時,金屬(shu)表面(mian)層增(zeng)碳(tan)過程(cheng)(cheng)的實(shi)質與(yu)鋼制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)的滲(shen)碳(tan)處理過程(cheng)(cheng)設(she)有區(qu)別。盡管含碳(tan)物質的作用面(mian)層增(zeng)過程(cheng)(cheng)的實(shi)鋼制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)屬(shu)交形區(qu)內的高(gao)溫和商壓(ya)保使(shi)(shi)了擠壓(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)表面(mian)相當程(cheng)(cheng)度的增(zeng)碳(tan),使(shi)(shi)碳(tan)元素時間(jian)在擠壓(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)品(pin)(pin)表面(mian)的滲(shen)入深度送(song)0.4~0.6mm,局部滲(shen)碳(tan)可達2%的碳(tan)。
類似鋼(gang)滲碳(tan)(tan)的過程中,擠壓時制品表面的增碳(tan)(tan)過程同(tong)意是依(yi)靠碳(tan)(tan)原子(zi)的飽和,其反應(ying)式如(ru)下:
2C+O2 → 2CO2 ; 2CO → CO2 +C (原子)
3Fe +C(原子)→ Fe3C 或 3Fe+2CO → Fe3C +CO2
可(ke)見,一(yi)(yi)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)是(shi)增碳(tan)(tan)(tan)的(de)必要條件,而二氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)是(shi)對增碳(tan)(tan)(tan)起促進(jin)作用。當一(yi)(yi)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)過(guo)剩時,化學反應優(you)先向右(you)進(jin)行。為了獲(huo)得(de)過(guo)剩的(de)一(yi)(yi)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan),順利地使(shi)碳(tan)(tan)(tan)原子轉移,在增碳(tan)(tan)(tan)物質空隙中有為數不(bu)多的(de)氧(yang)存在。為了預防擠壓制品的(de)增碳(tan)(tan)(tan),可(ke)以采用以下(xia)辦法(fa)。
1. 向石墨潤滑劑中引(yin)入強(qiang)烈(lie)吸收(shou)氧氣和阻止石墨氧化成(cheng)一氧化碳的物質。
2. 引入(ru)某些(xie)在加熱(re)時分(fen)解出氧氣和能(neng)使石墨更充分(fen)地(di)氧化(hua)為二氧化(hua)碳(tan)的物(wu)質。
3. 引入能包圍石(shi)墨顆(ke)粒并隔絕(jue)其與變形金屬相接觸的物質。
4. 清除(chu)或減少潤滑劑中含碳(tan)成分的(de)含量。
5. 降(jiang)低金(jin)屬的加熱溫度。
防止增碳的物質(zhi)已知的有鋁粉和鎂粉,為(wei)此,經常利用數(shu)量為(wei)2%~15%的軟錳礦。
在不含增碳成分(fen)的潤滑劑中采(cai)用滑石,將其與(yu)水玻璃混合(he)涂到坯料或工具(ju)上,或采(cai)用由20%~40%皂(zao)土,80%~60%氧化(hua)鐵和亞硫酸化(hua)學漿堿液(介質)。
為了防(fang)止增碳,可(ke)采(cai)用(yong)含(han)碳量最低的(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)。作(zuo)(zuo)為石(shi)墨的(de)(de)代用(yong)品可(ke)采(cai)用(yong)蛭石(shi)。低硬度的(de)(de)蛭石(shi),鱗狀結構、高熔點、低導熱性和化(hua)學(xue)惰性都是利(li)用(yong)作(zuo)(zuo)為工藝潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)基體(ti)時的(de)(de)重要性能。采(cai)用(yong)以蛭石(shi)為基質,帶有少量石(shi)墨添加劑(ji)的(de)(de)潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)能夠(gou)保(bao)持潤(run)(run)滑(hua)劑(ji)的(de)(de)良好工藝性能,并降低了擠(ji)壓后(hou)鋼管表面(mian)增碳的(de)(de)深度和程(cheng)度。
采用石墨作(zuo)為擠壓(ya)潤(run)滑(hua)劑(ji)時(shi)(shi)(shi),其潤(run)滑(hua)性能(neng)良好。可用于擠壓(ya)具有銳(rui)角的(de)(de)型鋼。但(dan)石墨的(de)(de)隔熱性能(neng)較差,擠壓(ya)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)純擠壓(ya)時(shi)(shi)(shi)間不能(neng)長,這就限制了其坯料的(de)(de)長度。且使用石墨潤(run)滑(hua)劑(ji)時(shi)(shi)(shi),環(huan)境污染嚴重,勞動條件很差。
采用滑石作為(wei)潤滑劑時(shi),雖(sui)然其作為(wei)一種固體潤滑劑,擠壓時(shi)對(dui)(dui)擠壓模的(de)冷卻效果良好,但(dan)對(dui)(dui)模子(zi)的(de)腐蝕和(he)磨損(sun)較為(wei)嚴重。
二硫化鉬用作潤(run)滑(hua)劑時潤(run)滑(hua)性能最好,使(shi)用效(xiao)果(guo)也(ye)很好;但是擠(ji)壓(ya)后產(chan)品有表面(mian)增硫的危險。

