应用
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。
油剂
可直接加入原润滑系统所使用的润滑油中合并使用,使甩量按需要而定,一般为2~10%左右。
石墨分散在润滑油中使用时,其润滑性能不仅取决于石墨的润滑特性,而且受润滑油性能的影响。试验证明,由石器组成的润滑膜中,如果含有石器的7~8倍量的润滑油则其润滑性能最佳。分散在润滑油中的石墨颗粒度,应根据使用要求综合考虑。一般多用4~10μm的颗粒,因为4~5μm的磨粒磨损量最小,而1μm以下和150μm以上的磨粒磨损量最大。
水剂
将石墨粉直接加入水或乳化切削液中使用,使用量按需要而定,一般为5~10%左右。
石墨分散在水、油或溶剂中的悬浮液,常用在金属热塑性压力加工的润滑脱模剂上。石墨作为润滑脂稠化剂,可增加承载能力,抗磨损性能及耐热性能等,且高温粘着性好。用平均粒径10μm的石墨制成的石墨乳应用在热锻上,可用到500℃以上,短时间可用到800℃的锻造上。
例如,在钨丝拉制过程中,石墨乳是必不可少的。石墨乳性能的优劣,直接影响钨丝的质量(丝径的一致性和表面缺陷等)及拉丝钻石模孔的磨损。拉制前,石墨乳事先涂敷在被拉制的钨丝表面,再以30~70μm/min的速度通过加热炉(炉温在500~850℃之间),然后通过钻石模孔完成拉丝工序。
直流电机应用
航天器上大多数小型直流电机,只要求在真空环境中工作。但随着航天飞机的发展,小型传动电机必须在地面及空间环境中工作。用于各种航天器机构中的小型传动电机的功率较小。对于定位或闭锁装置,只需电机作问隙的或一次性操作。可以作为电刷的候选材料有以下几种。
碳石墨加MoS2;
人造石墨加碳酸锂(Li2CO3);
碳石墨,50%的Ag加MoS2;
碳石墨加30%的Ag;
碳石墨加Cu与CuS;
同样品5,但烧结温度较高;
碳石墨加Ag;
80%MoS2加W和Ta;
天然石墨,45%的Cu加氟化钡(BaF2);
天然石墨加BaF2;
石墨,塑料加MoS2。
在长期试验的基础上选出5种较为理想的材料,然后将选出的5种材料在试验中的平均磨损率列在图3中。由图3看出,材料5明显优于其他10种材料。7种材料(2、6、7、8、9、10和11)在大多数应用中具有令人满意的低磨损率,其中以材料11最优。3种材料(1、3和4)具有高的磨损。