¿Qué son los lubricantes secos?
Los lubricantes secos son compuestos químicos sólidos, generalmente en forma de recubrimiento en polvo o película, que se utilizan para reducir la fricción entre las partes móviles. Los tres tipos más populares de compuestos que se utilizan para lubricantes secos a partir de 2011 son el grafito, C; disulfuro de molibdeno, MoS 2 ; y politetrafluoroetileno, (C 2 F 4 ) n . Otros tipos de lubricantes sólidos comúnmente utilizados incluyen nitruro de boro, BN y disulfuro de tungsteno, WS 2 . Las ventajas que ofrecen los lubricantes secos sobre los lubricantes estándar hechos de productos derivados del petróleo como la grasa y los aceites incluyen la capacidad de soportar temperaturas significativamente más altas sin sufrir ruptura térmica, así como actuar como barreras de fricción mucho más delgadas y manejar altas presiones. Las temperaturas de funcionamiento típicas para lubricantes secos varían hasta 662 ° Fahrenheit (350 ° Celsius).
El tipo de lubricante seco que se elija depende de la aplicación específica. El disulfuro de molibdeno, por ejemplo, puede soportar un nivel de calor de hasta 2,012 ° Fahrenheit (1,100 ° Celsius), y algunos lubricantes secos pueden soportar temperaturas frías en el rango criogénico que licuaría gases como el nitrógeno. Cuando los lubricantes secos se aplican como películas delgadas, a menudo se usan para recubrir los rodamientos de bolas y el recubrimiento en sí es duradero con un nivel de espesor de solo 0.0001 a 0.003 pulgadas (0.00254 a 0.0762 milímetros). Otras condiciones extremas que pueden soportar algunos lubricantes secos incluyen presiones de 250,000 libras por pulgada cuadrada (17,237 bar) en un ambiente de vacío total donde a menudo se realiza el almacenamiento de oxígeno líquido.
La característica principal de estos productos químicos que les da su increíble capacidad para reducir los niveles de fricción es lo que se conoce como su estructura laminar. Esto significa que las partículas dentro del lubricante forman una serie de láminas superpuestas, o capas paralelas, a escala molecular. Estas capas se deslizan unas contra otras evitando que las dos superficies que separan los lubricantes secos entren en contacto directo, incluso en condiciones extremas. Se han probado varios compuestos diferentes para determinar su capacidad laminar, y un ejemplo de un lubricante de película seca que se ha utilizado durante muchos años, aparte del grafito simple, es el talco o el silicato de magnesio hidratado, Mg 3 (Si 4 O 10 ) (OH ) 2 .
Las cuatro aplicaciones principales para las que se utilizan lubricantes secos implican condiciones extremas, como presiones de contacto muy altas y altas temperaturas. En tales condiciones, el grafito y el MoS 2 sobrevivirán, mientras que los lubricantes líquidos de petróleo no. Los lubricantes secos también se usan principalmente en maquinaria donde hay un movimiento alternativo, que exprimiría los lubricantes líquidos fuera del punto de contacto principal. La cerámica es la otra área donde los lubricantes sólidos tienen un uso especial, ya que se pueden personalizar para que tengan reacciones químicas deseadas con las partes que están protegiendo.
Dos nuevos compuestos que también se utilizaron a partir de 2011 incluyen fluoruro de calcio, CaF 2 y fluoruro de cerio, CeF 3 . Estos compuestos no son tan comunes debido al gasto asociado con ellos. El fluoruro de cerio es un ejemplo de esto, ya que el cerio en sí mismo es un metal raro de la Tierra, y, por regla general, se sabe que tales metales son sustancias bastante tóxicas. Sin embargo, a partir de 2011, se han realizado pocas pruebas directas de toxicidad para CeF 3 , debido a la dificultad de obtener cantidades de muestra suficientes para el análisis.