Procesy suchego smarowania i metody tworzenia filmu smarnego zawdzięczają wielki rozwój w okresie rozwoju programu podboju kosmosu, gdzie ograniczenie skutków tarcia liniowego i obrotowego w ekstremalnych warunkach miało strategiczne znaczenie. Suche smarowanie jest pożądane wszędzie tam gdzie występują ruchy ślizgowe pomiędzy kontaktem metal-metal, a inne metody smarowania i tym samym sposoby zmniejszania tarcia i zużycia powierzchni metalowych są utrudnione , bądź wręcz niemożliwe.
Stałe smary filmowe można podzielić na kategorie według składu zastosowanych cząstek stałych, mediów, w których są rozproszone, oraz rodzaju spoiwa użytego w preparacie. Jedne smary filmowe są wciskane w struktury metalu mechanicznie inne schną na powietrzu, a inne wymagają suszenia w piecu, aby uzyskać maksymalną grubość lub przyczepność.
Szeroko stosuje się również inne metody molibdenowania a w szczególności: galwanizacja molibdenu, anodowanie molibdenu, pasywacja molibdenu, media niewodne, płyny jonowe, osadzanie próżniowe.
Molibden to srebrzysty metal, który znajduje się pomiędzy chromem a wolframem w grupie 6 układu okresowego pierwiastków.
Powłoki stworzone na bazie suchych i stałych smarów są pożądaną alternatywą dla płynnych smarów, aby zminimalizować tarcie i zapobiec zatarciu i ścieraniu, szczególnie w środowiskach o wysokiej lub niskiej temperaturze, w których płynne smary mogą zamarzać lub odparowywać.
W dzisiejszych rozważaniach skupimy się na jednej metodzie molibdenowania powierzchni trących w postaci wciskania mechanicznego w struktury metalu mikronizowanego dwusiarczku molibdenu MoS2 .Szeroko o właściwościach molibdenu piszemy na stronie: https://sklepsmary.pl/blogs/aktualnosci/molibden-wlasciwosci-ogolne
Skrótowo tylko przypomnę że podobnie jak grafit, dwusiarczek molibdenu (MoS2) ma warstwową heksagonalną strukturę krystalograficzną, co zapewnia mu niską wytrzymałość na ścinanie i bardzo duże właściwości smarne. Jego odporność na temperaturę jest zbliżona do grafitu: +400°C a bardzo dobre właściwości mechaniczne sprawiają ,że może być stosowany do trwałego smarowania małych elementów nawet przy bardzo dużych obciążeniach. Ponadto MoS2 jest niezwykle wydajnym suchym smarem, dzięki efektywnemu zakresowi wielkości cząstek (1 do 100 µm) i bardzo niskiemu współczynnikowi tarcia (≤ 0,1).
Podstawowym celem ,który chcemy osiągnąć molibdenując powierzchnię metalową metodą mechaniczną jest stworzenie powłoki molibdenowej na obrabianej powierzchni i zmniejszenie tarcia poprzez współosadzanie cząstek molibdenu w nanokrystalicznej powierzchni .Pomimo że jest to proces niewątpliwie czasochłonny i uciążliwy efekty są na tyle pozytywne ,że jest w przemyśle często stosowany .
Dotyczy to w szczególności węzłów smarnych trudnodostępnych jak np. piny w łańcuchach lub niebezpiecznych jak molibdenowanie pocisków stosowanych w broni snajperskiej , czy molibdenowanie czopów w elektrociepłowniach lub silnikach w sporcie wyczynowym. Wszędzie tam smarowanie na sucho jest wskazane ze względu na trudności z dostępem środka smarnego i taki sposób smarowania awaryjnego jest wskazany pomimo czasochłonnego i kosztownego sposobu smarowania.
Wyjątkowo niski współczynnik tarcia jaki uzyskujemy po molibdenowaniu pozwala uniknąć nadmiernego tarcia i jego konsekwencji, takich jak powstawanie wysokich temperatur, zjawiska zacierania i przedwczesnego zużycia obrabianych części. .Naniesiona mikropowłoka osadza się trwale na powierzchni obrabianych części i nie można jej usunąć bez jednoczesnego usunięcia części samego podłoża.
Części i powierzchnie przeznaczone do mechanicznego powlekania molibdenem należy przygotowywać w taki sposób, aby zapewnić dobre mikronowe połączenie struktury molibdenu i cząstek metalu.
Powierzchnia przygotowana do molibdenowania musi być oczyszczona ze smaru, oleju, kurzu itp. przez zanurzenie w rozpuszczalnikach lub zasadach, przez aplikację ręczną (przy użyciu materiałów takich jak jako pędzle), mycie ultradźwiękami lub cleanerami typu biologicznego, które czyszczą przez „zjadanie „ brudu.
Chropowatość powierzchni, która umożliwia cząsteczkom zakotwiczenie się w nierównościach powierzchni, a tym samym nadanie interfejsowi dobrej przyczepności mechanicznej, nie jest wymagana ponieważ do łączenia i współpracy dwóch powierzchni używamy siły mechanicznej (np. pocierania, uderzenia molibdenem jak przy piaskowaniu).
Po uderzeniu lub wtarciu mechanicznym w powierzchnię suchy środek smarny jest wtłaczany na powierzchnię i stapia się z nią tworząc na powierzchni nową strukturę o bardzo małym współczynniku tarcia i nowych parametrach technologicznych które nie są narażone na łuszczenie się cząstek.
Właściwości cierne tak stworzone powłoki powierzchniowej są kontrolowane przez ich skład chemiczny i mikrostruktury, takie jak krystaliczność i rozkład wielkości ziaren dlatego ważne jest aby uzyskać właściwy efekt należy używać proszków molibdenowych z najwyższej półki a w szczególności o bardzo małej drobnoziarnistości. Molibden gruboziarnisty może zadziałać jak drobny papier ścierny i nie przynieść pożądanego efektu.
Poza molibdenowaniem procesy suchego smarowania poprzez nasycanie mechaniczne powierzchni metalowych stosowe jest innymi związkami w tym : grafitem, dwusiarczkiem molibdenu (MOS2) lub dwusiarczkiem wolframu (WS2) , azotek boru.. Wszystkie te zabiegi powodują wiązanie molekularne, a tym samym bardzo silną adhezję cząstek smaru do obrabianych powierzchni. Najczęściej procesy te oparte są na systemach sprężania powietrza w celu uzyskania naddźwiękowych prędkości i wiązania proszków ze strukturą metalu.
Inne znane powszechnie metody nakładania powłok molibdenowych są :
Galwanizacja molibdenu która polega na powlekania molibdenu w wodnym roztworze na podłożach żelaznych, niklowych lub węglowych, anodowanie molibdenu które zapewnienia powłoki ochronne dla podłoży aluminiowych, przekształca powierzchnię metaliczną w stan ceramiczny poprzez utlenianie.
Kolejną metodą szeroko stosowana jest pasywacja molibdenu.
Pasywacja to dwuetapowy proces poprodukcyjny : pierwszym etapem jest wytrawianie, które oczyszcza powierzchnię, usuwając oleje i inne zanieczyszczenia. Po tym następuje zanurzenie podłoża w kąpieli pasywującej, która osadza cienką warstwę ochronną, która zasadniczo przywraca powierzchnię metalu do pierwotnego stanu.
Alternatywą dla opisanych wyżej metod nakładania powłok molibdenowych są powłoki molibdenowe wodne oraz
a Media niewodne: podstawową metodą osadzania powłoki molibdenowej przy użyciu mediów niewodnych jest elektroliza soli topionych
b Płyny jonowe: Płyny jonowe powstają w wyniku delokalizacji ładunku jonowego, co powoduje zmniejszenie energii sieci krystalicznej
c • Osadzanie próżniowe. Obecnie stosuje się różne technologie osadzania próżniowego, w tym fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), PVD przez odparowanie próżniowe, PVD przez napylanie katodowe, powlekanie jonowe i kilka innych.
Która metodę zastosować do naszej aplikacji decydujemy na podstawie warunków pracy ,naszych zasobów finansowych i oczekiwań jakich spodziewamy się po warstwie molibdenowej.
Produkty molibdenowe stosowane do pokrywaniania powierzchni:
Lubrifiant Ambersil Dry Moly, Graisse MoS2 ITW, LOCTITE 8191, LUBRIFIANT SEC AU BISULFURE DE MOLYBDENE EN AEROSOL MOLYDAL, LUBRI MoS2 PS 2262 MOS2, Molybdenum Disulfide (MoS2) Aerosol Spray, DRY MOLY Spray ROCOL, Grasso Spray al Bisolfuro Molibdeno Ambro-So , Grease with molybdenum disulfide – TermoPasty, Molyslip Dry Moly Spray Aerosol , Molyfilm Kano, Molybdenum disulphide Cofan , MoS2 penetrating oil Molydal, Solent Maintenance EP Open Gear Aerosol with Molybdenum Lubricant, Petrelplus Molypet-Molybdenum MOS2 Spray, Moly (MoS2) Aerosol Spray IKV Lubricants , SealXpert Moly G-Rapid Spray, Phillips Molybdenum Gun Lubricant-100ml Aerosol, Dry Moly Lube Molybdenum CRC, Ambersil Dry Moly Lubricant Aerosol Spray, Fuchs Gleitmo 900, Suresta Moly Chain Oil Spray, Jet-Lube Marine Moly, BRUGAROLAS BESLUX MOLYSPRAY, CRC Molybdenum Disulfide Dry Film, Molybdenum LB 8017, Solent Maintenance SD1-500B, MO-DI Dry Film Moly Spray, Action Can Dm-90, SCHAEFFER"S 202 Moly 5th Wheel, MOLYKOTE D-321 R, Molykote Powder Spray, CPI DRY MOLY AEROSOL LUBRICANT, Universal Spray-On Grease with MoS2 Weicon, Lubricant Chain Liquid Gold Coast Chemical, 12014 MOLY-SPRAY Dry Film Lubricant, Orapi 700 Moly Spray, MOLI-GUARD – Dry Lubricant Spray.
