石墨材料的润滑性能及其开发应用
石墨的特性与用途
天然石墨具有许多优良的性质，因而广泛应用于国民经济各部门，尤其在冶金、机械、电器、化工工业中得到广泛的应用。
石墨具有突出的耐高温和耐低温的性质，膨胀系数很小，体积稳定，因此能抗急冷急热的变化，石墨的耐高温性质和一般金属不同当温度升高时，它不是趋于软化，而其强度反而增高。
3）润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
4）化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
5）可塑性：石墨的韧性好，可年成很薄的薄片。
6）抗热震性：石墨在常温下使用能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
3．隐晶质石墨
隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般的60～80％。少数高达90％以上。矿石可选性较差。
石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：
。结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。工业上，根据结晶形态不同，将天然石墨分为三类。
1．致密结晶状石墨
致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直径大于0．1毫米。晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这种：石墨的特点是品位很高，一般含碳量为60～65％，有时达80～98％，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。
1）耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
石墨做润滑剂的原理
石墨做润滑剂的原理
石墨是一种黑色的矿物质，其主要成分为碳。
石墨在高温下不易熔化，具有良好的耐磨性和化学稳定性，因此被广泛用作润滑剂。
石墨的润滑原理是通过其层状结构和碳原子之间的化学键来实现的。
石墨的分子结构由多个平行排列的层组成，每一层都由碳原子构成，层与层之间通过弱的范德华力吸引在一起。
这种结构使得石墨在摩擦过程中能够顺滑地滑动，同时还能够防止金属之间的直接接触，从而减少摩擦和磨损。
石墨的润滑性能还与其层状结构中的空气和水分子有关。
石墨表面上的空气和水分子会形成一层“润滑膜”，使得石墨表面具有一定的润滑性能。
此外，石墨中的微小颗粒也能够填充表面的不规则部分，从而减少摩擦和磨损。
石墨的润滑剂主要用于金属加工和机械制造行业，如钢铁冶金、汽车制造、航空航天等领域。
在这些行业中，石墨润滑剂被广泛用于润滑轴承、齿轮、导轨、滑动轴承等机械部件，以减少摩擦和磨损，提高机械的耐用性和效率。
除了作为固体润滑剂外，石墨还可以作为液体润滑剂的原料。
石墨烯是一种由石墨层组成的单层薄膜，具有优异的润滑性能。
石墨烯润滑剂具有高温稳定性、防腐蚀性和低摩擦系数等特性，因此被广泛应用于摩擦材料、润滑油、涂料和复合材料等领域。
石墨作为一种常见的润滑剂，其润滑原理主要是利用其层状结构和化学键以及表面的空气和水分子形成的润滑膜来实现的。
石墨润滑剂具有优异的耐磨性、化学稳定性和润滑性能，被广泛应用于金属加工和机械制造领域，同时石墨烯润滑剂也在不断地拓展其应用范围。
体现石墨超润滑的例子
体现石墨超润滑的例子石墨超润滑是指石墨作为润滑剂能够在摩擦表面形成一层连续、稳定、低摩擦系数的润滑膜，从而实现超低摩擦和超长寿命的效果。
下面列举了十个体现石墨超润滑的例子。
1. 机械设备的润滑：石墨被广泛应用于机械设备的润滑领域，例如轴承、滑轨、齿轮等部件，通过在接触表面形成石墨薄膜，减少摩擦系数，提高机械设备的运行效率和寿命。
2. 高速列车轴承的润滑：高速列车轴承是一个高度复杂的系统，石墨超润滑可以减少轴承的摩擦和磨损，提高列车的运行效率和安全性。
3. 航天器轴承的润滑：航天器在极端的工作环境下运行，石墨超润滑可以减少轴承的摩擦和磨损，提高航天器的可靠性和寿命。
4. 汽车发动机的润滑：石墨超润滑可以在发动机高温、高压的环境下形成稳定的润滑膜，减少发动机零部件之间的摩擦和磨损，提高发动机的效率和寿命。
5. 电子设备的润滑：石墨超润滑可以应用于电子设备中的滑动接触部件，如开关、插座等，减少摩擦和磨损，提高设备的可靠性和使用寿命。
6. 刀具切削润滑：石墨超润滑可以应用于刀具切削过程中，减少刀具与工件之间的摩擦和磨损，提高切削效率和刀具寿命。
7. 高温炉窑的润滑：石墨超润滑可以应用于高温炉窑中的滑动部件，如导轨、滑块等，减少摩擦和磨损，提高设备的使用寿命。
8. 水泥搅拌机的润滑：石墨超润滑可以应用于水泥搅拌机中的摩擦部件，减少摩擦和磨损，提高设备的使用寿命。
9. 电动工具的润滑：石墨超润滑可以应用于电动工具中的滑动部件，如轴承、齿轮等，减少摩擦和磨损，提高工具的效率和寿命。
10. 机器人关节的润滑：石墨超润滑可以应用于机器人关节中的滑动部件，减少摩擦和磨损，提高机器人的精度和寿命。
总结：石墨超润滑在各个领域都有广泛的应用，可以减少摩擦和磨损，提高设备的效率和寿命。
石墨超润滑的发展将进一步推动科技创新和工业发展。
石墨润滑的原因
石墨润滑的原因1. 石墨的性质和特点石墨是一种具有特殊结构的矿石，由碳元素组成。
它具有以下性质和特点：•层状结构：石墨的晶体结构呈层状排列，每层由碳原子形成六角环，并以松散的方式堆叠在一起。
这种结构使得石墨在晶体层之间形成平行滑动面，具有良好的润滑性能。
•低摩擦系数：石墨的晶体层之间只有弱的相互作用力，因此能够很容易地发生相对滑动，表现出低摩擦系数。
这使得石墨成为一种理想的润滑材料。
•高热稳定性：石墨的熔点高达3850摄氏度，具有良好的高温稳定性。
在高温下，石墨仍能保持较低的摩擦系数和较高的润滑性能，适用于高温润滑环境。
2. 石墨润滑的原理石墨润滑是指利用石墨的性质，在两个接触表面之间形成石墨薄膜，以减少接触面之间的摩擦和磨损。
石墨润滑的原理主要包括以下几个方面：2.1 石墨的层状结构由于石墨的层状结构，晶体层之间存在平行滑动面，当两个表面接触时，石墨薄层会插入到接触面之间，形成润滑薄膜。
这个润滑薄膜能够分离接触表面，减少直接接触，从而降低摩擦和磨损。
2.2 石墨的低摩擦系数石墨的晶体层之间只有弱的相互作用力，使得晶体层能够相对滑动。
这种滑动在两个接触表面之间形成了石墨薄膜，减少了摩擦系数。
石墨薄膜的存在使得接触面在摩擦过程中能够相对滑动，降低了摩擦力和能量耗散。
2.3 石墨的高热稳定性石墨具有较高的熔点和高温稳定性，能够在高温环境中维持较低的摩擦系数和较高的润滑性能。
在高温润滑环境中，石墨能够保持较好的润滑效果，减少摩擦和磨损。
3. 石墨润滑的应用领域由于石墨润滑具有良好的润滑性能和高温稳定性，因此在许多领域得到广泛应用。
以下是石墨润滑的主要应用领域：3.1 机械工业石墨润滑被广泛应用于机械工业中的各种机械设备和部件。
例如，石墨润滑可以用于减速器、摩擦轴承、斜盘机构等，提供良好的润滑效果，减少摩擦和磨损，延长使用寿命。
3.2 车辆润滑在汽车和其他交通工具中，石墨润滑被广泛应用于发动机、传动系统、制动系统等关键部件。
石墨做润滑剂的原理
石墨做润滑剂的原理前言润滑剂是一种用于降低摩擦和磨损的物质，广泛应用于机械设备、汽车、船舶等领域。
本文将探讨石墨作为一种常见的润滑剂的原理，介绍其特性、工作机制以及应用领域。
石墨的特性石墨是一种天然的矿物质，由碳元素构成，具有类似金属的导电性、导热性和强度。
它的分子结构由层状的晶格单元堆叠而成，层与层之间存在弱的键合力，使得石墨具有良好的层状滑动性。
石墨的特性使其成为一种理想的固体润滑剂： 1. 低摩擦系数：石墨之间的层状滑动能够有效降低物体表面的接触面积和摩擦系数，减少能量损失和磨损。
2.耐高温性：石墨在高温条件下仍能保持稳定，不发生蒸发或氧化，适合在高温环境中使用。
3. 抗化学腐蚀性：石墨不容易受到多种化学物质的侵蚀，可以保护摩擦表面免受腐蚀。
4. 良好的导电性和导热性：石墨具有良好的电导性和热导性，因此可以在需要导电或导热的领域中应用。
石墨润滑剂的工作机制石墨润滑剂可以通过以下几个方面发挥其润滑作用：1. 石墨颗粒层状滑动石墨润滑剂中的石墨颗粒可以在物体表面形成一层石墨薄膜，在运动过程中实现层状滑动。
这层石墨薄膜不仅能够降低物体表面的粗糙度，减少接触面积，从而降低摩擦系数，还能够吸收和分散由于摩擦产生的热量，减少因摩擦而产生的磨损。
2. 石墨颗粒填充和填充剂改善石墨润滑剂中的石墨颗粒可以充分填充摩擦表面之间的微小间隙，并与润滑剂中的其它成分一起形成一种均匀、连续的润滑层。
此外，石墨润滑剂还可以添加一些填充剂，如钙铨酸盐、硅氧烷等，进一步改善石墨颗粒的填充能力和润滑性能。
3. 石墨颗粒在摩擦表面的固化在摩擦过程中，石墨润滑剂中的石墨颗粒会受到压力和温度的影响，逐渐固化在摩擦表面上。
这种固化的石墨层能够形成一种附着力很强的保护薄膜，起到降低摩擦和磨损的作用。
石墨润滑剂的应用领域石墨润滑剂由于其独特的特性和工作机制，在多个领域得到广泛应用：1. 机械设备石墨润滑剂在机械设备中被广泛使用，如发动机、齿轮箱、轴承、摩擦片等。
石墨烯在润滑油中的应用
2020年02月4.2管道施工管理系统的应用开发管道施工管理系统（PCMS ）,可实现查看管道材质类别、焊接方法、无损检测要求等，输入焊接记录、委托无损检测、输入检测结果及报告，不仅可汇总每条管道的焊接一次合格率及项目总体焊接一次合格率，而且可以查询每个焊工的焊接一次合格率，对于合格率不达标的焊工及时采取应对措施。
系统内可根据管道压力等级等技术参数划分试压包，并在试压前检索无损检测完成情况，导出无损检测报告，进行管道系统试压条件确认检查，系统性的反映管道焊接及无损检测的相关信息，使得管道施工始终处于受控状态。
但是，此系统基础信息输入量较大，施工单位必须安排专门的技术人员负责，必要的投入将会极大的减少管道试压前的数据汇总及条件确认工作。
也需在使用过程中不断的进行系统优化，使其使用更为便捷，监控更加精准。
5结语石油化工项目建设是一个多专业、多过程的综合体，主要涵盖了桩基、土建、给排水、设备、管道、仪表与自控、电气、防腐、保温、防火、分析化验、消防、通讯等专业内容；也包含了设计、采购、施工、生产准备、试生产等过程。
为了更优质高效的组织项目实施，使项目完成进度、质量、费用等各项目标，各项信息化的管理手段及自动化设备陆续投入到工程项目中，在大胆尝试、精心组织、不断优化的运用中，正发挥越来越大是积极作用。
国际及国内项目的模块化整体交付合同也越来越多，模块化、工厂化预制已成为项目建设的发展趋势，多维度的统筹资源配置，选取最优的建造方案，最终达到数字化交付，才能使工程管理水平稳步提升。
图6集成工厂数字化交付参考文献：[1]陆洋.SmartPlant 3D 软件在石化设计中应用[J].化工设计，2015，25（6）：40-42.[2]肖丽红,翟俊红.材料软件SPRD 在工程项目设计中的应用[J].氮肥技术,2018,v.39;No.207(01):24-26.[3]荣安.工厂化预制与模块化施工管理[J].工程技术，2016，3：203.石墨烯在润滑油中的应用陈东立（唐山市烯润科技发展有限公司，河北滦州063700）摘要：石墨烯是一种新型的碳纳米材料，具有非常优异的性能，在多种领域应用广泛。
高性能石墨密封材料的开发与生产方案(一)
高性能石墨密封材料的开发与生产方案实施背景：随着科技的飞速发展，各行业对高精度、高性能的密封材料需求日益增长。
传统的密封材料往往在高压、高温、腐蚀等恶劣环境下性能不足，而石墨密封材料具有高热导率、化学稳定性好、低摩擦系数等优点，使其在航空航天、石油化工、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。
工作原理：高性能石墨密封材料主要利用石墨的优异性能来实现密封。
石墨是一种层状结构的碳材料，具有极高的热导率和化学稳定性，能够抵抗多种化学物质的侵蚀。
在高压或真空环境下，石墨的微层结构可以形成良好的密封效果。
此外，石墨的润滑性能可以有效降低摩擦系数，提高设备的运行效率。
实施计划步骤：1.材料研发：研究石墨材料的微观结构与性能关系，探索优化其密封性能的途径。
2.实验制备：通过高温热解、化学气相沉积等方法制备石墨密封材料。
3.性能检测：对石墨密封材料的物理、化学、机械性能进行全面检测。
4.应用验证：将石墨密封材料应用到实际场景中，验证其适用性和可靠性。
5.优化改进：根据实际应用反馈，对石墨密封材料进行优化和改进。
适用范围：1.航空航天：用于飞机、火箭等的高压密封件。
2.石油化工：用于石油管道、化工设备等的耐腐蚀、高温密封件。
3.汽车制造：用于发动机、变速器等的高压、高温密封件。
4.电子制造：用于半导体设备、集成电路板等的精密密封件。
创新要点：1.材料创新：开发出具有更高性能的石墨密封材料。
2.制备技术创新：采用新的制备方法和技术，提高石墨密封材料的生产效率和质量。
3.应用领域拓展：将石墨密封材料应用到更多领域，满足不同场景的需求。
预期效果：1.提高设备的密封性能和运行效率。
2.延长设备的使用寿命。
3.降低设备的维护成本。
4.扩大石墨密封材料的应用领域。
5.推动石墨密封材料产业的发展。
达到收益：1.经济效益：通过提高设备的密封性能和运行效率，可以减少设备的能耗和维修成本，为企业带来明显的经济效益。
2.社会效益：高性能石墨密封材料的推广应用可以促进相关产业的发展，提高国家的科技水平和工业竞争力。
石墨烯在润滑材料中的应用潜力及研究方向
石墨烯在润滑材料中的应用潜力及研究方向导读随着科技的飞速发展以及机械制造技术的日益提高，各行业领域设备都出现了高速、重载的工作状态，摩擦和磨损也成为业内人士遇到的最普遍的问题之一。
因此，人们对润滑油的高温承载能力以及减摩抗磨性能提出了更高的要求，而以石墨烯为代表的新一代碳纳米润滑复合材料也逐渐成为当前研究的热点之一。
一、石墨烯纳米添加剂摩擦机理石墨烯具有特殊的二维纳米层状结构、高的机械强度和导热性，并且是碳质固体润滑材料的基本结构单元。
实验研究表明，随着石墨烯的添加，石墨烯不断覆盖在摩擦副表面，摩擦副表面的粗糙度被石墨烯表面的粗糙度所替代，所以润滑机理逐渐趋向薄膜润滑，润滑油力学性能有所提高。
当石墨烯质量分数不断增加时，石墨烯在摩擦副表面堆积，阻断润滑油膜的形成，润滑油的摩擦性能反而下降。
石墨烯纳米添加剂摩擦机理示意图综合考虑干摩擦与薄膜润滑机理，当只有润滑油基础油工作时，其润滑处于临界状态，同时存在干摩擦与薄膜润滑；当有适当质量分数的石墨烯参与润滑时，薄膜润滑占主导地位，摩擦因子较低；当石墨烯质量分数较高时，石墨烯间的干摩擦作用凸显，且逐渐占据主导地位，摩擦因子不断上升。
二、石墨烯纳米润滑材料的潜力目前的润滑油市场中，传统润滑油依然占据主导地位，但由于其润滑能力有限以及添加含硫、磷、氯等元素的添加剂对环境造成严重污染，无法满足现今的工作需求。
而石墨烯因纳米材料具有减摩抗磨机理且不含有污染元素而成为了潜在的高性能纳米润滑材料。
1、碳纳米润滑油添加剂粒径小，在基础油中分散均匀，并可以填充摩擦副表面的划痕，起到修复作用；而且纳米颗粒以胶体的形式分散在油中，不易形成堵塞。
2、石墨烯具有原子薄的厚度和低剪切强度的层状结构，作为各种材质微纳器件的抗黏、减摩防护薄膜，单层、三层及多层石墨烯基纳米润滑薄膜能够显著减小基底表面的摩擦系数和耐久寿命。
3、高的机械强度和热导率使得石墨烯作为润滑油、水、离子液体等介质的润滑抗磨添加剂，在摩擦界面形成的石墨烯摩擦吸附膜和对偶表面转移膜，阻止了摩擦副的直接接触，显著提高了润滑剂的承载性能和摩擦副的抗磨性色。
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石墨材料的润滑性能及其开发应用周 强 徐瑞清(中国农业大学机械工程学院,北京100083) 石墨具有耐高温、抗腐蚀、自润滑等特性,作为良好的固体润滑剂及润滑添加剂,以各种形式应用于机械设备以及加工工艺的润滑,起到了性能维护及节能降耗、提高生产效率的作用。
由于石墨无化学污染和经济低廉等特性,石墨系润滑剂包括高纯微细粉剂、复合干膜膏剂、醇基乳剂、水基以及油基润滑剂等新产品不断得到开发[1～5],如国外的David -H系列、国内的LWH-系列等;其应用领域也不断扩大。
随着科学技术的发展和研究工作的深入,石墨又以各种衍生物的形式出现,诸如氟化石墨、金属化合物插层石墨、膨化石墨等等,并在润滑实践中获得了良好的应用。
本文仅就石墨系润滑剂的性能和应用的探索进行综合论述,并就我们的近期研究作一报道,以便为新型石墨材料的开发利用提供一些参考。
1 石墨材料的润滑性能1.1 结构润滑性石墨系材料良好的润滑性来源于其本身层状的晶体结构。
在石墨层状的晶体结构中,碳原子以sp2杂化轨道构成了六角网状的石墨层面,其碳—碳间的键能属于一种共振R-键(R-电子共价键),键能高达627KJ/mol,它赋予了石墨层面坚固的性质;而石墨层与层之间的作用属于弱的范德华(Van der Waals)力,由石墨层面两侧的共轭大H-键相作用而产生,其键能只有5.4KJ/m ol,仅是层内碳原子间共价R-键强度的1/110。
这种结构上的特征,决定了石墨层耐负荷、耐腐蚀、抗高温、抗辐射的特性,以及层面间良好的滑移性,为石墨作为高性能的润滑材料奠定了基础。
石墨的衍生物诸如氟化石墨、金属化合物插层石墨、膨胀化石墨等,都保持着石墨的层状结构我,并且由于插层物质的作用,使得层间距明显增大,对润滑性能的提高是极为有利的。
1.2 环境气氛润滑性石墨系材料润滑作用的内在本质是其层状的晶体结构。
然而,石墨所处的环境气氛及环境介质明显影响其润滑作用的表现。
在潮湿的大气条件下,石墨的摩擦系数可低至0.05(高接触应力)到0.15(低接触压力);而在真空中,石墨的摩擦系数则上升到0.5～0.8。
处于真空条件下的石墨,一经导入空气、氧气、水蒸气或苯、氨、乙醇、丙酮、庚烷气体等,则摩擦系数就很快降低下来;而导入氮气或二氧化碳等气体,则无降低摩擦系数的效果[6]。
一般认为,某些气体能沿着石墨的晶棱表面吸附并沿解理面(层间)侵入,从而降低了石墨层面的表面能,削弱了层面间的结合强度,提高了层面的滑移笥。
所以,气体分子吸附膜在层面晶棱上和层面间的形成起到了降摩作用,从而保证了石墨的良好润滑性能。
由此,人们把石墨插层物如氟化石墨、金属化合物插层石墨用作润滑剂,结果发现:由于层间物在存在,一定程度上改善了石墨润滑性能对气体介质的依赖性。
另外,润滑油脂分子对石墨系材料层间的侵入,势必大大提高其1997年 9 月 N EW CA RBO N M AT ERIA L S Sep. 1997第12卷 第3期 新 型 碳 材 料 V ol.12N o.3润滑性。
因此,与润滑油脂一起复合使用,将可以改善石墨系润滑材料的环境介质,使其润滑性得到更有效的发挥。
1.3 颗粒润滑性石墨在作为固体润滑剂及润滑添加剂使用时,其润滑性能还要受到石墨颗粒因素的影响。
一些研究测试结果[7]表明:无论是天然石墨或是人造石墨,平均粒度在4～5L m的石墨微粉将产生良好的润滑效果,能使试件的摩擦磨损降到最低限度。
粗粒度的石墨粉剂能够产生磨粒效应,不利于减摩抗磨;但明显的是,微细石墨如1L m粒级也导致了减摩抗磨效果的下降,这似乎不应用磨粒效应来解释。
因为微细石墨已明显失去了层片滑移的减摩机理,伴之而来的是微细石墨在摩擦面的吸附成膜作用,这种固体膜如果没有润湿剂或成膜剂的强化,其润滑效果不会令人满意。
在要求有减摩耐磨并兼有装饰作用的涂层中,石墨等固体润滑剂的粒度一般要求在0.5L m以下;在悬浮油液中所用的石墨等固体润滑剂(添加剂)其粒度可以小到0.3L m。
这些都是为了稳定分散、铺展成膜的需要,而对固体石墨粒度所做的特殊要求。
在石墨的颗粒因素中,粒子形状也将对其润滑作用产生影响。
石墨粉剂的晶体尺寸比(层面面积与棱面面积之比)与被润滑材料比磨损量的关系的研究[8]表明:随着石墨颗粒尺寸比的增大,被润滑的材料其比磨损量明显下降。
因此,薄片状的石墨微粒具有更好的润滑效果。
2 石墨系润滑剂的生产应用2.1 干粉石墨系润滑剂石墨粉剂的生产可分为机械粉碎和气流粉碎。
气流粉碎可以获得微细的石墨粉剂(如-1L m粒级),而且粒度均匀、产品纯度高,但难以获得薄片状为主的石墨微粒;机械粉碎特别是湿式的机械粉碎或是利用分散剂将能获得薄片状为主的石墨粉剂,只是生产效率较低。
借助于石墨粉剂良好的成膜性,人们曾利用直接涂擦、滚涂等方法使石墨微粉在润滑工件表面形成干粉膜,实现低速轻负荷运转设备的润滑;利用石墨粉剂的飞扬性,还可以实现封闭式齿轮减速箱的粉末飞溅润滑。
把石墨粉末用汽油或酒精调和,应用于桥式吊车火线滚轮的润滑,既保证了滚轮的层电性能,又改善了轮轴间的润滑条件,使火线滚轮的寿命提高了三倍[9]。
我国研制的SS -系列成膜润滑膏,以粘结剂把石墨等多元粉剂制成润滑干膜,在真空轴承和齿轮上获得成功的应用[10]。
在无缝钢管的制造中以及钢丝干式拉拔生产的润滑中,以石墨组成的多元复合剂,防止了1000℃的高温及重载负荷等苛刻条件下发生的烧结,保证了生产的正常进行[11]。
在高合金钢及镍合金钢铁塑性加工润滑中,如果采用低熔点金属Pb、Zn、Sn等作润滑剂就能发生软金属磨粒的边界渗入,从而层致合金制品的应力破坏;如果采用含S、Cl、F元素以及H2O的润滑剂,又将引起合金的腐蚀。
Brandw ell公司[1]开发的以石墨为主剂的高温润滑剂,不含软金属、硫及卤素,能耐1100℃的高温,同时避免了诸如上述润滑剂的不足,又减轻了对劳动环境的危害。
氟化石墨粉剂作为固体润滑剂亦有多方面的应用[12]。
日本碳素公司是最先进行氟化石墨开发的厂家,曾把氟化石墨用于改善该公司机械用碳的滑动性能;日本住友公司以氟化石墨作为固体润滑剂涂复干镀铜或镍的铁水冷却装置表面,使摩擦系数大为下降,对其牵引动力也大为减少。
2.2 水基石墨润滑剂水基石墨润滑剂是由石墨微粉、粘结剂、扩散剂、涂膜增强剂等复合而成的一种水基・12・ 新 型 碳 材 料第12卷石墨胶体分散体系。
在水基石墨润滑剂中,石墨微粒的含量一般在20～40%;粘结剂在4～15%,稳定剂0.5～1.0%。
对几种水基石墨润滑剂摩擦系数的测试[13]结果表明:在从室温到700℃的高温条件下,水基石墨润滑剂的摩擦系数均保持在0.02～0.20之间。
所以,水基石墨润滑剂在金属的模锻、拉拔及热轧等高温加工艺的润滑中得到广泛应用。
在车辆钢材的模锻加工润滑中,水基石墨润滑剂与重油润滑剂相比,可以提高模具有寿命一倍以上,提高脱模效率两倍以上[14]。
6063铝合金的挤压成形;采用了LWH-系列水基石墨润滑剂,解决了烃油润滑剂所产生的挤压垫与压余的粘结问题,并避免了烟雾多、污染劳动环境的弊端[3]。
在细钨丝的多模拉制的润滑过程中,所开发的微细水基石墨润滑剂的应用,与国产的S-0号水基石墨乳剂相比,提高了石墨乳在钨丝表面和模具表面的粘着,使得多模拉丝的钻石模孔的利用率提高了4～5倍,达到了国外同类产品的先进水平[5]。
在金属的塑性加工中,水基石墨润滑剂被均匀地喷涂于模具腔表面,从而产生对加工件的润滑。
一般来说,这种均匀的水基石墨膜不管对高的或是低的变形速度都是适应的,所用它有利于保进金属的流动、减少粘着模具的倾向;同时具有承受巨大温度梯度的耐温性能,并且降低加工过程的火焰和烟雾的生成,延长模具寿命、提高生产效率。
因此,水基石墨润滑剂是值得进一步开发应用的石墨系润滑材料。
2.3 油基石墨系润滑剂在润滑油脂中加入固体润滑剂,是提高油脂减摩抗磨性的重要手段。
石墨作为润滑脂的填充剂,有效地改善了脂膜的耐压抗磨性,特别适于高负荷的机械设备以及铁路轮轨的润滑。
因而石墨多与高粘度的矿物油复合成脂,其品种繁多、应用领域更是广泛。
石墨作为润滑油的添加剂,常与机油以及有机添加剂等复合,制备成适于各种工况的油基石墨润滑剂。
在不锈钢的深拉伸件的加工中,由于变形程度大,就决定了需要采用油基石墨润滑剂[15]:肥皂乳液+机油+油酸+石墨粉的复合配方用于拉制成形马氏体的不锈钢制品。
石墨或组合二硫化钼形成的油基石墨润滑剂还应用于轻合金(铝合金、镁合金)温热模锻的润滑及冷却[16]。
桥式起重机和带钢热轧机的齿轮润滑,在采用石墨与有机添加剂复合的润滑油时,不但实现了降低摩擦、提高载荷的作用,与S -P型齿轮油相比可使桥式起重机节能3～9%,使带钢热轧机节能,3.1～4.18[17]。
石墨应用于车辆发动机油,曾开发出了许多种油基石墨润滑油添加剂,达到了节约燃料油5%左右的良好效果,同时还对减少尾气排放、降低机油消耗、延长换油周期、提高发动机寿命等起到明显的作用。
在这方面,有美国的ARCO-Graphite,T.M.T.,P.P.等节能减摩剂,以及我国的GRT型石墨节能减摩剂等。
油基石墨润滑剂的应用关键是石墨微粒在润滑油液中的分散稳定性。
因此,石墨微粒的超细化以及分散剂的使用至关重要,对车辆发动机油来说更是如此。
为了适应车辆发展以及车辆发动机润滑系统对油品的严格要求,我国青岛飞驰润滑密封材料公司采用先进的粉碎和调制技术,新近开发了驰凯牌石墨节能减摩王添加剂,该产品中石墨的最大粒度在0.5L m,平均粒度0.2L m,保证了石墨粒子的持久悬浮稳定。
因此,无论在车辆发动机或其它人马力些油机上应用,都取得了节能减摩和净化尾气的多重效果,居于国内同类产品的领先地位[2]。
3 石墨系润滑剂的研究发展3.1 氟化石墨润滑性能的探索・13・第3期周 强、徐瑞清:石墨材料的润滑性能及其开发应用 早在三十年代人们就已制备出氟化石墨(CF0.92)这一灰白色的憎水性物质。
到六十年代,日本学者注意到氟化石墨的层间键能(约1KJ/mol)远比石墨的层间键能(约5KJ/mol)低,才使得它可能作为润滑剂使用。
之后,有关氟化石墨润滑特性的研究不断报道,引起了广泛关注。
氟化石墨由于制备条件的不同,氟气体与鳞状石墨的反应程度就有差别,由此可以制得不同氟碳比(F/C)的氟化石墨。
Fusar o[18]考察了不同环境气氛中氟碳比对氟化石墨涂层膜耐磨寿命的影响,结果表明:在干燥空气中,F/C比值大于0.33的氟化石墨膜,其耐磨寿命明显延长,在相对潮湿的空气中这种现象更加突出,当F/C比值达到1.0左右时,氟化石墨膜的耐磨寿命达到最佳值。
对氟化石墨(CF0.86)擦入膜和粘结膜的研究[20]表明,真空条件对其润滑性能的影响明显低于对鳞状石墨润滑性的影响。