Сухі мастила

В основному мастила є рідкими різного ступеня в'язкості або консистентними матеріалами.
Але існує ряд твердофазних речовин, що мають антифрикційні змащувальні властивості:
- тефлон (політетрафторетилен, фторопласт, фторополімер, ПТФЕ); тефлон є зареєстрованим товарним знаком корпорації DuPont (Teflon, Polytetrafluoroethylene, PTFE);
- графіт (Graphite, Graph) - алотропна модифікація вуглецю, представлена ​​у вигляді лускатих пластинчастих кристалів, що складаються з шестикутних слабохвильових шарів атомів вуглецю;
- дисульфід молібдену MoS₂ (Molybdenum Disulfide, Moly);
- дисульфід вольфраму WS₂ (Tungsten Disulfide);
- нітрид бору гексагональної структури - "білий графіт" (Hexagonal Boron Nitride, hBN, White Graphite).
Ці тверді мастильні речовини можуть безпосередньо наноситися на поверхні, що змащуються, або переноситися на нах за допомогою рідких, що випаровуються згодом носіїв.

Тефлон являє собою сухе мастило, тонкодисперсний порошок політетрафторетилену, PTFE.
Порошок білого кольору, має високу яскравість і може використовуватися як добавка в широкому спектрі мастильних матеріалів і для безпосереднього нанесення на покриття.
Тефлон як мастило дає такі переваги:
- покращує антипригарні властивості та антифрикційні властивості;
- збільшує стійкість до задир і подряпин;
- полегшує антиблокування та значно зменшує тертя спокою;
- покращує опір зносу та стирання;
- добре контактує з багатьма поверхнями;
- хімічно інертний до більшості промислових хімікатів та розчинників;
- покращує високу електропровідність для EMI;
- покращує трибологічну поведінку матеріалів, особливо в середовищі вуглекислого газу;
- поліпшує антикорозійні властивості.

Графіт має відмінні змащувальні властивості при наявності в навколишній атмосфері водяної пари і діє як мастило до приблизно 790°С, а також відсутність кисню до приблизно 1 300°С.
Графітові суміші та системи чистого графіту для сухих плівок зазвичай використовуються в таких застосуваннях, як гаряче та холодне формування, волочіння дроту та заготівлі; високошвидкісні різальні інструменти; як прес-форма для лиття під тиском, пластикові та гумові форми; головки циліндрів та випускні клапани; боєприпаси та зброю; автомобільні двигуни та багато поширених промислових сфер застосування.

Дисульфід молібдену являє собою твердий порошок з яскраво вираженими антифрикційними властивостями, також відомий як молібденіт (основна руда, з якого видобувають метал молібдену) і має хімічну формулу MoS₂.
Він нерозчинний у воді та розведених кислотах.
Кристалічна структура є гексагональним ламелляром і схожа на графіт, нітрид бору і дисульфід вольфраму.
Він також має відмінні плівкоутворюючі властивості і є відмінним мастильним матеріалом в умовах відсутності вологи нижче 400°С.
MoS₂ пропонує відмінні змащувальні властивості в інертних атмосферах і в умовах високого вакууму, коли інші звичайні мастильні матеріали не можуть застосовуватися з ряду причин.
MoS₂ також має властивості мастила з екстремальним тиском.
MoS₂ здатний витримувати тиск до 20 000 атм, що робить його надзвичайно ефективним при використанні таких додатків, як холодне металеве формування.
MoS₂ широко використовується як суха змащувальна добавка в мастилах, оліях, полімерах, фарбах та інших покриттях.
Нові та майбутні програми MoS₂: з моменту відкриття одношарового графена в 2004 році в області 2D-матеріалів з'явилося кілька нових класів матеріалів.
Один з них - дихалькогеніди перехідних металів (Transition Metal Dichalcogenides, TMDs).
Ці матеріали складаються з одного з перехідних металів, пов'язаних з одним із елементів у 16 ​​групі.
Однак оксиди зазвичай не класифікуються як дихалькогеніди.
Дисульфід молібдену є найбільш вивченим членом сімейства TMD.
Подібно до графіту, коли MoS₂ переходить з об'ємної структури в одношарову структуру, властивості цього матеріалу зазнають значних змін.
Шари TMD можуть бути механічно або хімічно розшаровані для утворення наномереж.
Найбільш помітною зміною, яка виникає при переході від об'ємного до окремого шару, є зсув в оптоелектронних властивостях, причому матеріал змінюється від непрямого напівпровідника з забороненою величиною зони близько 1,3 еВ до прямого забороненого напівпровідника з величиною забороненої зони приблизно 1,9 еВ.
Через наявність забороненої зони в цьому матеріалі значно більше застосування для MoS₂ в порівнянні з іншими 2D матеріалами, такими як графен.

Дисульфід вольфраму (WS₂) являє собою сухий / твердий порошок з сильними антифрикційними властивостями і є одним з найбільш змащувальних речовин у світі.
WS₂ пропонує чудову суху змащувальну здатність (COF: 0,03), яка не має аналогів для будь-якої іншої речовини, включаючи графіт або дисульфід молібдену MoS₂.
Дисульфід вольфраму також може використовуватися у додатках з високою температурою та високим тиском.
Він забезпечує температурну стійкість від -270°C до 650°C у нормальній атмосфері та від -188°C до 1 316°C у вакуумі.
Несуча здатність покритої плівки є надзвичайно високою при екстремальному тиску вище 20 000 атм.
Дисульфід вольфраму також може бути використаний спільно у суміші з дисульфідом молібдену.
Оскільки порошок дисульфід вольфраму забезпечує один з найнижчих коефіцієнтів тертя, застосування його застосування необмежені і можуть бути випробувані з будь-якою мислимою ідеєю.
Два застосовувані способи використання порошку WS₂:
- змішування порошку WS₂ з рідкими мастильними матеріалами, такими як масло, мастило та інші синтетичні мастила;
Порошок можна змішувати від 1% до 15% масової частки зі змащенням або олією.
Це покращить змащувальну здатність суміші, а також покращить властивості стійкості суміші до високої температури та екстремального тиску.
Під час використання WS₂ в суміші буде покриватися схрещувальними / рухомими частинами, що, у свою чергу, зменшує тертя і покращує змащувальну здатність та несучу здатність для більш тривалих циклів.
- безпосереднє покриття порошком WS₂ змащувану підкладку, що вимагає сухої змащувальної здатності:
Порошок можна покрити розпиленням субстрату сухим повітрям під тиском.
Він не вимагає будь-яких сполучних речовин, і розпилення може бути виконане за нормальної кімнатної температури.
Нанесена плівка буде завтовшки 0,5 мікрон.
В альтернативному способі нанесення порошок можна змішувати з ізопропіловим спиртом, і цю пасту можна полірувати на субстрат.
Застосування покриттів вже встановлено в багатьох областях, таких як автомобільні деталі, гоночний автомобіль та інші деталі, аерокосмічні деталі, підшипники - лінійні, кульові, роликові та інші, вали, морські частини, різальні інструменти, леза, різаки, ножі, прецизійні шестірні, компоненти клапанів, поршні, ланцюги, компоненти машин та багато інших областей.

Гексагональний нітрид бору (hBN), також відомий як білий графіт, має подібну кристалічну структуру з графітом - гексагональну.
Ця кристалічна структура забезпечує відмінні змащувальні властивості.
hBN набагато перевершує графіт і має такі характеристики:
- відмінні мастильні властивості завдяки низькому коефіцієнту тертя;
- хороша хімічна інертність;
- діелектричні властивості та властивості електричного ізолятора;
- висока теплопровідність і, як результат: найкраща теплопередача;
- високі робочі температури: 1 000°C - у повітрі, 1 400°C - у вакуумі і 1 800°C - в інертному газі;
- низький коефіцієнт теплового розширення;
- висока несуча здатність.