應用
石墨作為固體潤滑劑,可以干粉形態進行飛濺潤滑,可以作為添加劑制成水劑和油劑,也可以與其他多種材料組合成復合材料用于傳動中的潤滑,并可在導電工況下作耐磨部件(電刷)。
石墨潤滑劑可分為水劑和油荊膠體石墨及微粒度石墨千粉三種,其使用方法如下:
微粒度石墨粉
直接涂擦于轉動或滑動部分,或混入介質中,如煤油、汽油或輕質礦物油中以及酚醛樹脂或水玻璃中,以噴涂或浸涂等方式涂于需要潤滑或覆蓋部分,使用量按需要而定,一般為10%~20%。
把石墨粉末裝入齒輪箱中,由于齒輪的攪動作用,使粉末飛揚起來,進入各個摩擦部位,形成粉塵式潤滑。粉塵式潤滑已經在汽車底盤的變速箱和后橋差速齒輪箱中應用,并取得一定成效。
粉塵式潤滑旋工比較簡單,只要將固體潤滑劑粉末倒入傳動箱內便可。使用過程中,可以連續不斷地自動補充固體潤滑膜。并且可以長期運行,不必人工保膜,維護也比較簡單。
油劑
可直接加入原潤滑系統所使用的潤滑油中合并使用,使甩量按需要而定,一般為2~10%左右。
石墨分散在潤滑油中使用時,其潤滑性能不僅取決于石墨的潤滑特性,而且受潤滑油性能的影響。試驗證明,由石器組成的潤滑膜中,如果含有石器的7~8倍量的潤滑油則其潤滑性能最佳。分散在潤滑油中的石墨顆粒度,應根據使用要求綜合考慮。一般多用4~10μm的顆粒,因為4~5μm的磨粒磨損量最小,而1μm以下和150μm以上的磨粒磨損量最大。
水劑
將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,一般為5~10%左右。
石墨分散在水、油或溶劑中的懸浮液,常用在金屬熱塑性壓力加工的潤滑脫模劑上。石墨作為潤滑脂稠化劑,可增加承載能力,抗磨損性能及耐熱性能等,且高溫粘著性好。用平均粒徑10μm的石墨制成的石墨乳應用在熱鍛上,可用到500℃以上,短時間可用到800℃的鍛造上。
例如,在鎢絲拉制過程中,石墨乳是必不可少的。石墨乳性能的優劣,直接影響鎢絲的質量(絲徑的一致性和表面缺陷等)及拉絲鉆石模孔的磨損。拉制前,石墨乳事先涂敷在被拉制的鎢絲表面,再以30~70μm/min的速度通過加熱爐(爐溫在500~850℃之間),然后通過鉆石模孔完成拉絲工序。
直流電機應用
航天器上大多數小型直流電機,只要求在真空環境中工作。但隨著航天飛機的發展,小型傳動電機必須在地面及空間環境中工作。用于各種航天器機構中的小型傳動電機的功率較小。對于定位或閉鎖裝置,只需電機作問隙的或一次性操作。可以作為電刷的候選材料有以下幾種。
碳石墨加MoS2;
人造石墨加碳酸鋰(Li2CO3);
碳石墨,50%的Ag加MoS2;
碳石墨加30%的Ag;
碳石墨加Cu與CuS;
同樣品5,但燒結溫度較高;
碳石墨加Ag;
80%MoS2加W和Ta;
天然石墨,45%的Cu加氟化鋇(BaF2);
天然石墨加BaF2;
石墨,塑料加MoS2。
在長期試驗的基礎上選出5種較為理想的材料,然后將選出的5種材料在試驗中的平均磨損率列在圖3中。由圖3看出,材料5明顯優于其他10種材料。7種材料(2、6、7、8、9、10和11)在大多數應用中具有令人滿意的低磨損率,其中以材料11最優。3種材料(1、3和4)具有高的磨損。