Mỡ bôi trơn rắn hoạt động như thế nào?

Cũng giống như có nhiều trạng thái vật chất khác nhau, có nhiều loại chất bôi trơn khác nhau. Bốn loại chất bôi trơn chính là khí, lỏng, kết dính (mỡ) và mỡ bôi trơn rắn. Trong thế giới bôi trơn công nghiệp, chúng ta thường gặp dầu bôi trơn lỏng và mỡ, nhưng một số môi trường hoạt động khắc nghiệt như tải trọng cao khiến chúng không phù hợp – trong những trường hợp này, chúng ta thường chuyển sang sử chất bôi trơn rắn mà cụ thể là mỡ bôi trơn rắn.

Mỡ bôi trơn rắn hoạt động như thế nào?

Mỡ bôi trơn rắn chỉ hoạt động trong chế độ ranh giới, cơ chế bôi trơn của chúng dựa trên khả năng tạo thành một lớp màng mỏng rắn trên bề mặt của các thành phần chuyển động (“tribofilm”) hoạt động như một rào cản giữa các bề mặt, giúp giảm mài mòn chất kết dính. Các hạt này cũng có thể làm giảm ma sát giữa các bề mặt nhờ vào cường độ cắt rất thấp của chúng.

Với dầu và mỡ, chúng thường dựa vào sự hình thành của một lớp màng chất lỏng để tách hai bề mặt trong chuyển động tương đối. Khi tải quá cao hoặc tốc độ quá thấp, chúng ta sẽ chuyển sang chế độ hỗn hợp và chế độ ranh giới và dựa vào các chất phụ gia bôi trơn rắn như Chì, MoS2 và chất chống mài mòn và chất EP để bảo vệ bề mặt máy.

Cấu trúc của mỡ bôi trơn rắn

• Hầu hết chất bôi trơn rắn là vật liệu rắn dạng phiến gồm các mặt phẳng mỏng như nguyên tử.
• Các lớp riêng lẻ (trong trường hợp của MoS2, dày ba nguyên tử) chỉ được giữ lại với nhau bằng lực Van der Waals yếu và dễ dàng bị cắt bởi chuyển động tương đối.
• Độ dày của màng tribofilm là yếu tố quan trọng trong quá trình bôi trơn. Một màng mỏng cung cấp hệ số ma sát thấp và giảm mài mòn, trong khi một màng quá dày có thể làm tăng ma sát và mài mòn.
• Độ dày của lớp màng ma sát có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, bao gồm loại chất bôi trơn rắn được sử dụng, tải trọng trên các bộ phận chuyển động và môi trường diễn ra quá trình bôi trơn.

Lựa chọn mỡ bôi trơn rắn

Mỡ bôi trơn rắn chứa than chì

Mỡ bôi trơn rắn chứa than chì có các đặc điểm cơ bản sau:

• Than chì là một dạng cacbon tự nhiên. Đây là chất bôi trơn tốt cho các ứng dụng nhiệt độ cao và có hệ số ma sát thấp. Nó hoạt động giống như tiếp xúc ma sát thấp khi các lớp than chì riêng lẻ (về mặt kỹ thuật hiện được gọi là “graphene”) bị cắt đứt.
• Than chì khác thường ở chỗ nó cần khí môi trường để tạo thành màng tribofilm ( “Carbon cần một lớp thụ động để có hệ số ma sát thấp hơn).
• Than chì cũng có tính dẫn điện cao, có thể có lợi cho các ứng dụng tiếp xúc vòng trượt nhưng có thể gây hại ở những nơi khác.

Mỡ bôi trơn rắn chứa Molypden Disulfide (MoS2)

Mỡ bôi trơn rắn chứa Molypden Disulfide (MoS2) có các đặc điểm sau:

• MoS2 (thường được gọi là “moly”) là một hợp chất là chất bôi trơn tốt cho các ứng dụng nhiệt độ cao và áp suất cao và có hệ số ma sát thấp. Nó được khai thác từ một số mỏ giàu sunfua, sau đó được tinh chế để đạt được độ tinh khiết phù hợp cho chất bôi trơn.
• Hiệu suất nhiệt độ cao của MoS2 bị giới hạn ở 400 °C, giới hạn mà tại đó phân tử bị oxy hóa quá mức.
• Nước có tác dụng ngược lại đối với MoS2 so với than chì, vì nó thường phản ứng với các phân tử, làm tăng cường độ cắt giữa các lớp và do đó làm tăng hệ số ma sát.

Mỡ bôi trơn rắn Floropolymer ( PTFE)

Các polyme flo (thường là PTFE trong chất bôi trơn) là ngoại lệ của quy tắc. Thay vì có các lớp cắt thấp, các phân tử PTFE trượt qua nhau rất dễ dàng vì các nguyên tử flo bên ngoài được đóng gói rất chặt. PTFE thường có thể được sử dụng ở nhiệt độ giới hạn lên đến 260°C và có khả năng chống lại các hóa chất phản ứng tốt.

Tương lai của mỡ bôi trơn rắn

Hoạt động nghiên cứu và phát triển công nghệ chất bôi trơn rắn tiếp tục được tiến triển, với các kỹ sư và nhà khoa học phát triển chất bôi trơn rắn có thể chịu được điều kiện khắc nghiệt hơn và bảo vệ chống mài mòn tốt hơn.

Có một số phát triển thú vị trong chất bôi trơn rắn nanocomposite. Chất bôi trơn có thể được tạo thành từ các hạt nano từ các loại dầu rắn khác nhau (như MoS2 kết hợp với than chì theo lớp xen kẽ). Kết hợp các đặc tính tốt nhất của từng phân tử có thể đạt được cả bôi trơn ở nhiệt độ cao và áp suất cao.

Họ cũng có thể hưởng lợi từ quá trình chuyển đổi bền vững; khi ngày càng nhiều doanh nghiệp tìm cách giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch, bề mặt máy được tẩm chất bôi trơn rắn hoặc chất bôi trơn rắn thay thế chất bôi trơn lỏng có thể trở nên phổ biến hơn.

Kết luận

Qua bài viết trên chúng ta hiểu rõ được cơ chế hoạt động của mỡ booit rơn rắn, các chất bôi trơn rắn thường gặp cũng như xu hướng phát triển tương lai của công nghệ bôi trơn rắn. Hy vọng các bạn sẽ đưa ra được lựa chọn chính xác và phù hợp loại mỡ bôi trơn rắn cho ứng dụng thực tế của mình.