石墨具有片状晶体结构,润滑性能良好.而且还具有良好的导电、导热、耐磨、耐压、耐温(温度可高达450℃)以及化学稳定性等特点,故石墨在机械工业中广泛用来制造各种润滑剂。
作为润滑剂使用,或喷涂等方式加到需要润滑的部位”修改为:“主要是将石墨微细颗粒均匀分布于水、油或其他介质中形成稳定的胶体状物,可以直接采甩涂擦、浸涂或喷涂等方式加到需要润滑的部位,也可以加到各种润滑剂中合并使用。它与金属表面接触,不但能形成一层牢固的润滑薄膜,而且还能提高金属表面对其他润滑剂的润湿性能,从而保持长时问的润滑作用。另外,由于石墨是以极细微的颗粒存在,因此它极易渗入紧密吻合的滑动或转动部件间起良好的润滑作用。
石墨是具有六方晶系的晶体结构。因为与基础面平行的面间结合力弱,所以这些晶体在其面间都很容易剪切,亦即摩擦力小,同时能够支持垂直于基础面的负荷,所以承载能力强,摩擦系数小,具有作为固体润滑剂的最佳性质。
石墨的摩擦磨损受吸附气体的支配。石墨的磨损速度随水蒸气压的上升而下降,当压力增大到466Pa以上时,瞎损就观察不到了,表明石墨的润滑特性受吸附气体的影响。
石墨的磨损特性依赖于气体吸附的原因在于:石墨棱面(侧部面)的表面能比基础面的高100倍,因此在真空中棱面比基础面更容易粘着在底金属表面上。即使切向力增大,在容易滑移的基础面间也不会发生剪切。这就导致摩擦系数升高,磨损也增多。石墨在真空中的摩擦系数为其在空气中的2倍,磨损甚至高达100倍。
如果存在气体,则棱面首先吸附气体并达到饱和,那么它向金属表面的粘着发生在基础面上,在剪切力的作用下,基础面间的滑移就变得容易。
石墨的结晶程度越高,它就越能保护被润滑材料不受磨损。另外,杂质的含量必须控制在1%以下,否则就容易出现明显的磨粒磨损。然而,这种作用实际上是随着杂质种类的不同而不同的。
利用石墨容易吸附气体的特性,可以在其层间引入氟、金属或金属化合物等制成层间化合物,或者通过电解氧化、还原将其制成蜂窝状结构的物质。图2为金属和金属氯化物对石墨层间化合物涂层膜寿命影响的关系示图。作为引入层间的物质,金属氯化物比金属的效果好,而且包入量越多效果越明显。可以看出,提高耐密寿命最有效的是氯化钴(CoCl2),可使寿命延长到原石墨的5倍以上。这样的新材料在滑动条件变化的情况下也能保持良好的润滑特性。
石墨作为固体润滑剂,可以干粉形态进行飞溅润滑,可以作为添加剂制成水剂和油剂,也可以与其他多种材料组合成复合材料用于传动中的润滑,并可在导电工况下作耐磨部件(电刷)。
石墨润滑剂可分为水剂和油荆胶体石墨及微粒度石墨千粉三种,其使用方法如下:
微粒度石墨粉
直接涂擦于转动或滑动部分,或混入介质中,如煤油、汽油或轻质矿物油中以及酚醛树脂或水玻璃中,以喷涂或浸涂等方式涂于需要润滑或覆盖部分,使用量按需要而定,一般为10%~20%。
把石墨粉末装入齿轮箱中,由于齿轮的搅动作用,使粉末飞扬起来,进入各个摩擦部位,形成粉尘式润滑。粉尘式润滑已经在汽车底盘的变速箱和后桥差速齿轮箱中应用,并取得一定成效。
粉尘式润滑旋工比较简单,只要将固体润滑剂粉末倒入传动箱内便可。使用过程中,可以连续不断地自动补充固体润滑膜。并且可以长期运行,不必人工保膜,维护也比较简单。