Дисульфид молибдена (молибденит), MoS2, являющийся распространенной естественной формой молибдена, играет традиционную роль смазки еще с 19 века. В то же время его однослойные структуры стали одним из открытий 21 века наряду с графеном. Они находят применение для создания гибких экранов, миниатюрных транзисторов, фильтров, раскрывая множество новых возможностей для создания компонентов завтрашнего дня. В том числе и современных смазочных материалов, таких, например, как смазка молибденовая.

Молибденовая смазка

Гексагональная пластинчатая структура молекул MoS2 из атома молибдена и двух атомов серы создает похожее на броню перекрывающееся покрытие, защищающее трущиеся металлические поверхности. Такие пластинки имеют свойство скользить по поверхности, легко заполняя микроскопические поры в металле. Как следствие, металлические поверхности свободно двигаются друг относительно друга, будучи надежно защищенными слоем молибденита.

Однослойная структура базовых элементов молибденовой смазки:

  • уменьшает трение металлических элементов до минимума;
  • обеспечивает длительную защиту от вымывания и вытирания;
  • защищает элементы подвески автомобиля, системы рулевого управления и любых других подвижных элементов шасси;
  • используется в движущихся элементах в автомобильных и промышленных транспортных средствах, работающих во влажной среде, например, краны, вилочные погрузчики, порталы, подъемники и т. д.

Состав и характеристики

Дисульфид молибдена имеет похожую на сэндвич структуру графита. Пространственно-параллельно расположенные слои серы и молибдена S-Mo-S толщиной в три атома слабо связаны силами Ван-дер-Ваальса. Поэтому кристаллы легко сдвигаются вдоль базисной плоскости. В результате вещество приобретает смазочные свойства. Слоистая структура позволяет получать квазидвумерные кристаллы, аналогичные кристаллам графена.

На поверхности металла молибденит создает тонкую 5 мкм пленку, в которой атом молибдена расположен между захваченным металлом атомом серы и свободным атомом серы. Образующееся трехслойное нано-покрытие имеет один слой из атомов серы, которые прочно сцепляется с металлической поверхностью благодаря высокому сродству с металлами. Затем идет слой молибдена и слой из квази свободных атомов серы.

Сульфид молибдена

Покрытые смазкой соприкасающиеся поверхности не трутся непосредственно друг о друга, а образуют между собой прослойку из двух внешних слоев серы с низким взаимным сцеплением. При этом внутренний слой серы прочно сцепляется с металлической поверхностью, повышая ее износостойкость.

Само вещество не растворимо ни в воде, ни в разбавленных кислотах.

Как следствие, дисульфид молибдена представляет собой мелкодисперсный порошок с размером частиц от 1 до 100 мкм — сухую смазку. Она была впервые представлена в 1940-х годах химической компанией Dow Corning под торговым названием «Molykote», которое по-прежнему остается синонимом молибденовой смазки.

Обладая пленкообразующими свойствами, молибденит:

  • сохраняет свои свойства в условиях отсутствия влаги до температур в 400 °С;
  • окисляется в воздухе с 315 °C. В отсутствие кислорода применение возможно до 1100 °С;
  • обладает смазывающими свойствами в инертных атмосферах и в условиях высокого вакуума, когда другие обычные смазочные материалы терпят неудачу;
  • сохраняет свойства смазки при экстремальном давлении.

MoS2 используется в качестве сухой добавки в смазках, маслах, полимерах, красках и других покрытиях. Он бывает в виде суспензии или служит добавкой в других лубрикантах. Размер частиц MoS2 варьируется в зависимости от требований к смазочному материалу: 90 нм, 1,5 микрон, 4,5 микрон и 12,5 микрон.

Смазка с молибденом выпускается в виде спреев в аэрозольных тубах, жидкостей и густых пластинчатых материалов. Пластинчатые смазки образуют пленку, которая не теряет своих свойств даже в случае испарения дисперсионной среды, что актуально в аварийных ситуациях и скачках температуры.

Молекула сульфида молибдена

Уникальность молибденовых смазок определяется следующими факторами:

  • низкий коэффициент трения — 0,03-0,06;
  • высокое сродство к металлам, соответственно, хорошая адгезия;
  • тонкопленочная структура – до 5 мкм;
  • оптимальная прочность, предел текучести порядка 3450 Мпа;
  • невысокая вязкость, что снижает энергетические потери в тех же подшипниках качения;
  • повышенная температурная стойкость – сохраняет эффективность от криогенных температур до 315 °C;
  • химическая стабильность при использовании растворителей;
  • сохранение смазочных свойств в вакууме, в отличие от графита;
  • физико-химическая устойчивость, обуславливающая антикоррозионный эффект — выдерживает взаимодействие со щелочными растворами, соляной, серной и плавиковой кислотами;
  • легирующие свойства;
  • отличные противозадирные и противоизносные свойства.

Применение

Смазки на основе дисульфида молибдена востребованы для решения ряда задач, когда обычно используемые вещества не эффективны – в условиях высоких температур, больших давлений, наличии ударных нагрузок.

Благодаря уникальным экстремальным свойствам, свое победное шествие они начали с аэрокосмической и военной областей.

Сейчас же высокотемпературные молибденовые смазки используются в автомобильной промышленности, станкостроении, сельском хозяйстве, строительстве – везде, где есть значительные ударные нагрузки, невысокие скорости, большие температуры, частые стоп-старты.

Большим плюсом является и возможность их использования в вакууме, где не справляется графит.

Смазки с молибденом хороши для подшипников, как роликовых – скольжения и качения, так и для ступичных. Особенно когда присутствует значительная ударная нагрузка и медленные колебательные движения, что характерно для универсальных шарниров.

Получение сульфида молибдена

Они не рекомендуются для высокоскоростных подшипников, так как возникает опасность «заносов» из-за уменьшения трения. Опорный ролик начинает проскальзывать, на поверхности появляются потертости, что приводит к сокращению срока эксплуатации. Высокоточные подшипники качения также чувствительны к оседанию частиц молибденита в зазорах.

Для ступичных подшипников молибденовая смазка является идеальным вариантом. Ее одноразового нанесения хватает на весь срок эксплуатации ступицы – до 100 тыс. км пробега. Она предохраняет от коррозии, уменьшает силу трения и увеличивает механическую прочность. Единственным требованием служит герметичность подшипника, так как попадание влаги приводит к разложению молибденита на серную кислоту и твердые частицы его окиси, что резко увеличит износ деталей.

Молибденовая смазка хороша в различных транспортных средствах, внедорожниках, автомобилях, мотоциклах. Она обеспечивает превосходное обслуживание буксирных штифтов, зубчатых реек, шестерен, пятых колес, рулевых механизмов, шаровых шарниров – везде, где скользящие поверхности соударяются. Уменьшает трение, повышает непроницаемость для влаги, предохраняет от коррозии, предотвращает заклинивание. В результате повышается плавность хода механизмов.

Применение в автомобиле молибденовой смазки несколько неоднозначно. Не рекомендуется ее использовать в двигателях. Это связано со структурой вещества, представляющего собой взвесь нерастворимых частиц молибденита в жидкой фракции. Поэтому их попадание на детали двигателя типа поршневых колец, коленвалов и т.п. вызывает закоксовку. В результате раскаленные газы могут вырываться из камеры сгорания и смешиваться с моторным маслом, приводя к его окислению.

Также различные моющие присадки, например, из кальция или щелочных растворов, успевают химически провзаимодействовать с молибденом раньше, чем смазка образовывает защитную пленку. К тому же из-за образовавшихся в результате такой реакции крупных молекул масляный фильтр быстро забивается. Как следствие, происходит загрязнение всей системы двигателя.

Однозначно, молибденовая смазка при правильном использовании является отличным средством, которое может значительно увеличить ресурс деталей автомобиля, работающих в экстремальных условиях.

Выбор молибденовой смазки обусловлен рядом ее уникальных свойств. Она незаменима, когда требуется:

  • приработать новые детали, придать им противозадирные свойства;
  • защитить поверхности деталей в сложных и контрастных атмосферных условиях;
  • предотвратить преждевременный износ/старение металла;
  • защитить узлы трения при экстремальных механических нагрузках.

Смазка с дисульфидом молибдена производится как самостоятельное соединение и как примесь к литиевым и графитовым лубрикантам. В качестве базового элемента используется органическое или синтетическое масло, мыльный наполнитель для загустения и присадка из самого молибденита.

Наибольшее распространение получил выпуск в виде пластинчатой массы – различных мазей. Приобретают популярность смазки в виде спрея в тубах. В аэрозольном виде она покрывает поверхность тонким равномерным слоем, что увеличивает однородность смазывающей пленки и уменьшает расход материала.

Выбирая молибденовую смазку, помните, что в основном используются частицы молибденита размером 6 мкм.

Для грубых металлических поверхностей желателен большой размер частиц, они эффективно сглаживают дефекты. Для более гладких поверхностей лучше использовать наполнение из более мелких частиц, увеличивающих скольжение.

Поэтому, при подборе молибденовой смазки учитывайте, для каких целей она нужна. Только тогда ее использование станет отличным вариантом увеличения жизненного ресурса используемых деталей и механизмов!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 
Порекомендуйте эту статью:
Оцените статью:
Очень плохоПлохоСреднеХорошоотлично (голосов: 7, в среднем: 4,71 из 5)
Загрузка...
 
 
Наверх!

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Подпишитесь на нашу рассылку! Будьте в курсе новинок, современных трендов, технологий!