Дисульфид молибдена: история, свойства, применение
Дисульфид молибдена (MоS2) является модификатором трения. На сегодняшний день это одна из наиболее популярных добавок к различным пластичным смазкам, маслам, покрытиям. В данной статье рассмотрим, что собой представляет это вещество, его характеристики и области применения.
Дисульфид молибдена (MoS2) – это черный или серо-голубой кристаллический порошок, внешне похожий на графит. В природе он встречается в виде минерала молибденита, или более редкой аморфной формы – йордизита.
Уникальные свойства данного материала были обнаружены в 1744 году. Из-за внешней схожести со свинцом и его сульфидом минерал назвали «molybdos» – похожий на свинец. В 1778 году швед Карл Вильгельм Шееле путем нагрева молибденита до получения белого порошка оксида обозначил молибденит как сульфид металла. В 1781 году другому шведскому ученому Питеру Якобу Хельму удалось выделить этот металл.
Он же и назвал его молибденитом.
После этого открытия данный материал стал применяться только в 1890 году. Его использовали в качестве замены вольфрама при легировании.
Первое применение молибденита в качестве смазки зафиксировано в 1935 году – в установке по моделированию вибраций самолетов. На тот момент она была неработоспособна, так как ее тяжелонагруженные узлы двигались скачкообразно, а традиционные смазки не могли устранить эту проблему.
Решение нашел инженер немецкого происхождения Альфред Соннтаг. Он использовал молибденит в качестве присадки. Результаты оказались спорными. С одной стороны отмечалось существенное снижение коэффициента трения, с другой – сильный износ узлов из-за примесей абразивного кварцита, которые содержатся в минерале. Чистое вещество на тот момент получить было невозможно.
В 40-е годы 20 века был разработан способ очистки молибденовой руды от примесей путем флотации.
С этого момента дисульфид молибдена начали применять в качестве компонента смазочных материалов.
Дисульфид молибдена обладает уникальными свойствами, которые отличают его от других видов твердых смазочных веществ:
- Очень низкий коэффициент трения (от 0,03 до 0,06)
- Высокая адгезия к металлам
- Очень высокая несущая способность
- Высокая износостойкость
- Широкий диапазон рабочих температур от -185 °C до +450 °C
- Работоспособность в вакууме и радиации
- Устойчивость к коррозии, щелочным растворам, соляной, плавиковой и серной кислоте
- Негорючесть
Область применения дисульфида молибдена очень широка. Его используют в качестве легирующей добавки, чтобы получить сверхнадежные сплавы. MoS2
д.). Дисульфид молибдена значительно улучшает такие параметры сталей как прочность, вязкость, устойчивость к коррозии.
В самолето- и ракетостроении минерал используется при производстве сверхзвуковых самолетов (для деталей кромок крыльев, тепловых экранов), элементов каркаса ракет и панелей космических аппаратов. Также он применяется в некоторых турбореактивных и ракетных двигателях (для обработки сопла, заслонок форсунок, хвостовых юбок, лопастей турбин).
В стекольной отрасли дисульфид молибдена используется при производстве электродов, предназначенных для плавления стекла. Из его сплавов изготавливают различные пресс-формы, стержни для литья под давлением медных, цинковых и алюминиевых деталей.
Существуют и другие применения дисульфида молибдена. Одним из основных современных назначений этого минерала является улучшение показателей различных смазочных материалов.
Твердые смазочные материалы, введенные в состав пластичных смазок, придают им новые свойства.
Продукты с дисульфидом молибдена эффективно работают при очень высоких нагрузках, низких и высоких температурах. Они значительно снижают износ, образование фреттинг-коррозии, задиров и обеспечивают длительное смазывание в условиях негативного воздействия внешней среды.
Смазки с дисульфидом молибдена производятся на основе минеральных, синтетических и полусинтетических масел. Наибольшее распространение получили минеральные литиевые смазки на основе MoS2. Они обладают хорошими эксплуатационными показателями и доступной ценой. В качестве примера такой смазки можно привести EFELE MG‑212. За счет свойств порошка дисульфида молибдена, который входит в ее состав, данная смазка выдерживает очень высокие нагрузки и не выдавливается из зон трения.
Дисульфидмолибденовые смазки применяются в тяжелонагруженных узлах легковых и грузовых автомобилей, специальной техники, дерево- и металлообрабатывающего оборудования, электродвигателей и вентиляторов, общепромышленного оборудования и т.
д.
По сравнению с графитовыми такие составы обладают более высокими антифрикционными свойствами и несущей способностью, могут работать в условиях вакуума.
Пасты, содержащие дисульфид молибдена, устойчивы к высоким температурам и нагрузкам. Они эффективно предотвращают заедания, задиры и износ металлических поверхностей. Такие пасты обладают хорошей износостойкостью и подходят для тех применений, в которых пластичные смазки уже не работают.
Примером эффективной пасты с дисульфидом молибдена является Modengy 4002. Она предназначена для облегчения сборки, приработки и смазывания. Благодаря высокой концентрации тведосмазочных компонентов паста отлично работает в тяжелонагруженных механизмах с парами трения «металл-металл» при нагреве до +450 °C (до +600 °C при ограниченном доступе воздуха).
Твердосмазочная паста минимизирует трение, защищает от задиров, заедания, предотвращает фреттинг-коррозию, скачкообразное движение, облегчает монтаж и демонтаж прессовых посадок, резьбовых и прочих соединений.
Существует два вида смазочных покрытий: порошки и краскоподобные составы. Первые представляют собой чистый дисульфид молибдена разной степени помола: от 10 до 1,25 микрон.
Жидкие покрытия, такие как MODENGY 1001, по консистенции и внешнему виду похожие на краски. Однако вместо красящих пигментов они содержат мелкодисперсные частицы MoS2, диспергированные в среде связующих веществ и растворителей.
Особенно удобны в нанесении аэрозольные твердосмазочные покрытия. Они не требуют специализированного окрасочного оборудования, многие составы отверждаются без нагрева (при комнатной температуре). Время полимеризации покрытий зависит от конкретного вида материала. Для некоторых достаточно 15 минут.
Перед пластичными смазками и маслами у покрытий есть много преимуществ. После их нанесения на поверхностях деталей образуется сухая смазочная пленка, которая исключает налипание пыли и абразивных частиц. Помимо этого, данный вид материалов обеспечивает смазывание в течение всего срока службы узла, отлично работают в условиях радиации и вакуума.
Покрытия на основе дисульфида молибдена широко применяются в резьбовых соединениях, пружинах, шлицах, шпильках, зубчатых, цепных и червячных механизмах, тормозных системах автомобилей, подшипниках и направляющих скольжения в промышленном оборудовании, в горно-добывающей, сельскохозяйственной и других отраслях.
Присадки на основе дисульфида молибдена применяются в моторных маслах. Они уменьшают износ, улучшают смазывание и значительно снижают количество задиров на внутренних поверхностях двигателя. Благодаря тому, что минерал отлично взаимодействует с серой, которая входит в состав современных моторных масел, MoS2 отлично удерживается на металлических поверхностях.
В среде автомобилистов применение присадок является одним из главных предметов спора. Одни приводят доводы в пользу их применения, другие же называют присадки пустой тратой денег. Так или иначе эффект от применения таких материалов есть, но он не долговечен.
Плюсы и минусы дисульфида молибдена, молибденовые масла
Несмотря на то, что дисульфид молибдена используется как компонент смазочных компонентов или в чистом виде уже несколько веков, не утихают споры о его положительных и отрицательных качествах.
Немного истории и химии: дисульфид молибдена встречается в природе в виде минерала молибденита. Сейчас доступен и полностью синтетический продукт.
В измельченном состоянии использовался как смазка, например осей телег, с семнадцатого века. Добавлять MoS2 в масла и смазки стали в начале 20-го века, в армейскую технику в качестве контраварийной смазки. Присадка позволяла двигателю некоторое время работать при полной потере масла. Это давало возможность покинуть поле боя, выведя технику их зоны обстрела. Таким образом, дисульфид молибдена стал первым антифрикционным компонентом в моторном масле.
Исключительной особенностью частиц дисульфида молибдена является его способность образовывать очень прочные приповерхностные пленки, в которых атомы серы притягиваются к металлу, а молекулярные слои легко скользят относительно друг друга с минимальным коэффициентом трения. Слоистая структура такой пленки подобна графиту, но обеспечивает более низкий коэффициент трения.
Слои дисульфида надежно разделяют поверхности трения и препятствуют задиру, прихвату и свариванию. Обработанные поверхности имеют значительно больший ресурс и стойкость к нагрузкам.
Противники использования дисульфида молибдена утверждают, что дисульфид молибдена якобы сгорает в двигателе с образованием абразива. Между тем это не так. Дисульфид стоек в окислительной атмосфере до 450 °С, а в вакууме до тысячи. Продуктом окисления дисульфида является триоксид молибдена MoO3, сам по себе антифрикционное вещество.
Есть два ключевых момента, позволяющих использовать дисульфид молибдена в моторных маслах.
Первое – степень измельчения. Не всегда положительные результаты использования MoS2 в двигателях в советское время, происходили от того, что порошок, вынесенный с военного предприятия, был слишком крупный и вываливался в осадок. В результате масляный фильтр забивался черно-серым порошком, а двигатель не получал смазки в должном количестве. Нормально работает порошок с частицами порядка 0,3 мкм, что позволяет ему свободно проходить через поры масляного фильтра.
Второе – дополнительный дисперсант,, который и поддерживает порошок в виде взвеси, суспензии. Молекулы дисперсанта полярны, обволакивают частицы дисульфида, не позволяют им образовывать осадок и слипаться в агломераты.
К числу неприятностей, противники MoS2 относят нагары на кольцах и в поршневых канавках, якобы провоцируемые присадкой. Такие проблемы действительно возможны при превышении дозы MoS2 более 3% массы масла и при слабых моющих свойствах самого масла. Но проблемы решаются грамотным подбором рецептуры.
Ещё, народные сказочники придумали теорию, по которой молибденовое масло следует чередовать в двигателе с обычным. Совершенно не понятна их мотивация, так как дисульфид молибдена не накапливается в моторе и не меняет геометрию деталей.
К действительно не решаемым проблемам использования дисульфида молибдена в современных двигателях является наличие в конструкции дизельного или бензинового двигателя фильтра сажевых частиц. Как известно, фильтры не переносят повышенную концентрацию серы, а без серы не может быть дисульфида. Кстати, одна из современных разработок – молибденоорганическая присадка без серы, уже широко используемая в современных маслах как антиизносная и снижающая расход топлива. Масла на её основе.
Но это теория, что предлагает практика?
Компания Liqui Moly занимается выпуском продуктов с дисульфидом молибдена с 1957 года. Разработаны формулы, полностью нивелирующие недостатки молибденовых продуктов. Ассортимент включает в себя три готовых масла с дисульфидом молибдена, смазки, молибденовые присадки в моторные и трансмиссионные масла, сухие молибденовые покрытия для промышленного использования, проникающие смазки с MoS2, специальные препараты для первичной смазки осей турбин и моторных цепей для предотвращения их быстрого износа.
Что получает потребитель?
Молибденовые масла очень эффективно снижают шумы двигателя, в частности звуки перекладки поршня, стуки гидрокомпенсаторов, распредвалов, гидронатяжителей. Благодаря снижению трения, может быть получена топливная экономия в 2-3%, в зависимости от режима эксплуатации. Улучшается холодный запуск двигателя, поскольку молибденовый слой в принципе не стекает с поверхностей. Повышается ресурс агрегатов на 30-50%.То же относится и к редукторам, трансмиссиям, не содержащим фрикционных элементов.
В какую технику можно лить?
Готовые моторные масла MoS2 производятся Liqui Moly в трех вязкостях: SAE 10W-40, 15W-40, 20W-50. Если техника допускает такие вязкости и не имеет фильтров твердых частиц на выхлопе, то более ограничений нет. В России основных потребителей такие масла находят в средней полосе и в южных регионах. Если есть ограничения по вязкости, то практически из любого масла можно сделать молибденовое при помощи присадки Oil Additiv, но ограничения по фильтрам остаются.
Поэтому, в бензиновые отечественные легковушки молибденовые масла можно лить без ограничений, также как и в иномарки, выпуска до 2005-2007 годов (тут надо смотреть в инструкцию). Парк автомобилей в России имеет средний возраст семнадцать лет, именно поэтому молибденовые масла будут оставаться актуальными ещё долго, а на смену дисульфиду в более современной технике пришли молибденоорганическкие присадки. Но это совсем другая история. Технический отдел представительства Liqui Moly в России всегда даст квалифицированную консультацию по использованию молибденовых продуктов.
Для чего используется дисульфид молибдена
Bisley International Часто задаваемые вопросы
Дисульфид молибдена (MoS2), также известный как молибден, представляет собой неорганическое металлическое соединение, состоящее из молибдена и серы.
Это соединение встречается в природном состоянии в виде минерала молибденита (основная руда молибдена) и имеет слоистую структуру кристаллической решетки.
Слабые связи атомов в разных слоях и сильные связи, соединяющие атомы в отдельных слоях, позволяют пластинам скользить друг по другу. Подобные материалы включают дисульфид вольфрама, нитрид бора, йодид свинца, сульфат серебра, слюду и йодид кадмия.
Дисульфид молибдена имеет черный цвет и практически не вступает в реакцию с большинством химических элементов. Дисульфид молибдена похож на графит по текстуре и внешнему виду и, как и графит, используется в смазках для смазывания долот и в качестве сухой смазки.
Применение дисульфида молибдена
Благодаря геотермальному происхождению дисульфида молибдена, он обеспечивает превосходную прочность, выдерживая сильное давление и высокую температуру. Это особенно верно, если присутствует некоторое количество серы, взаимодействующей с железом с образованием сульфидного слоя, который работает с молибденом для поддержания смазочной пленки.
Дисульфид молибдена обладает уникальными смазочными свойствами, которые отличают его от большинства твердых смазочных материалов. Обладает низким коэффициентом трения, пленкообразующей структурой, эффективными смазывающими свойствами, сильным сродством к металлическим поверхностям и очень высоким пределом текучести.
Комбинация молибдена и водорастворимых сульфидов обеспечивает как смазку, так и защиту от коррозии в материалах для обработки металлов давлением и смазочно-охлаждающих жидкостях. Точно так же маслорастворимые молибден-серные элементы, такие как тиокарбаматы и тиофосфаты, обеспечивают защиту двигателя от обычного износа, коррозии и окисления.
Из-за слабых ван-дер-ваальсовых реакций между слоями атомов серы дисульфид молибдена имеет относительно низкий коэффициент трения. MoS2 представляет собой типичную комбинацию композитов и смесей, требующих низкого трения.
Часто используются многие типы масел и смазок, поскольку они могут сохранять свои смазывающие свойства, что расширяет их применение для более ответственных применений, таких как авиационные двигатели.
Дисульфид молибдена также можно добавлять в пластмассы для создания композита, повышающего прочность и снижающего трение.
Покрытие из дисульфида молибдена (состоящее из порошка молибдена высокой чистоты) представляет собой сухую пленочную смазку, используемую на промышленных деталях для снижения износа и улучшения коэффициента трения. Применение покрытий MoS2 включает в себя области, требующие нереактивной смазки, которая не вызывает реакции при использовании. Типичные области применения дисульфида молибдена включают:
- Применение топливных элементов
- Вакуумные приложения
- Фотоника и фотогальваника
- Применение при высоких температурах
- Военное применение
- Автомобильные приложения, такие как двухтактные двигатели
Заказ дисульфида молибдена в компании Bisley International
Компания Bisley International поставляет дисульфид молибдена высокой чистоты (>98 процентов) технического, технического и сверхтонкого сортов.
Наши молибденовые продукты обеспечивают высокие свойства скольжения, высокого давления и противоизносные свойства в экстремальных условиях эксплуатации, предотвращая износ и заедание.
Эти уникальные свойства обусловлены низкой реакционной способностью, слоистой структурой и низким коэффициентом трения. В Bisley International мы можем адаптировать продукты к вашим уникальным спецификациям.
Свяжитесь с нами сегодня для получения более подробной информации и ознакомьтесь с полным ассортиментом продукции Molyzol на нашем веб-сайте, прежде чем делать заказ. Ознакомьтесь с нашим полным ассортиментом Консистентные смазки, смазочные материалы и добавки .
Дисульфид молибдена — Американское химическое общество
Я полезная смазка и потенциально ценный сверхпроводник.
Какая я молекула?
Дисульфид молибдена [сульфид молибдена (IV), MoS 2 ] представляет собой неорганическое соединение, существующее в природе в виде минерального молибденита.
Его кристаллы имеют гексагональную слоистую структуру (показана), похожую на графит.
В 1957 году Рональд Э. Белл и Роберт Э. Херферт из ныне несуществующей компании Climax Molybdenum Company в Мичигане (Анн-Арбор) подготовили новую ромбоэдрическую кристаллическую форму MoS 2 . Впоследствии в природе были обнаружены ромбоэдрические кристаллы.
Как и большинство минеральных солей, MoS 2 имеет высокую температуру плавления, но возгоняется при относительно низкой температуре 450 ºC. Это свойство полезно для очистки соединения.
Благодаря своей слоистой структуре гексагональный MoS 2 , как и графит, является отличной «сухой» смазкой. Он и его двоюродный брат дисульфид вольфрама могут использоваться в качестве поверхностных покрытий на деталях машин (например, в аэрокосмической промышленности), в двухтактных двигателях (тип, используемый для мотоциклов) и в стволах оружия (для уменьшения трения между пулей и пулей). бочка).
В отличие от графита, смазочные свойства MoS 2 не зависят от адсорбированной воды или других паров.
Его можно использовать при температурах до 350 ºC в окислительных средах и до 1100 ºC в неокислительных средах. Его стабильность делает его полезным в высокотемпературных применениях, в которых использование масел и смазок нецелесообразно.
Помимо своих смазывающих свойств, MoS 2 является полупроводником. Также известно, что он и другие полупроводниковые халькогениды переходных металлов становятся сверхпроводниками на своей поверхности при легировании электростатическим полем.
Механизм сверхпроводимости оставался неопределенным до 2018 г., когда Андреа К. Феррари из Кембриджского университета (Великобритания) и его коллеги из Политехнического института Турина (Италия) сообщили, что многодолинная поверхность Ферми связана со сверхпроводящим состоянием в МоС 2 . Авторы считают, что «эта топология [поверхности Ферми] послужит ориентиром в поисках новых сверхпроводников».
| Класс опасности* | Краткая характеристика опасности | |
|---|---|---|
| Острая токсичность при вдыхании, категория 4 | h432 — Вреден при вдыхании | |
*Глобально согласованная система классификации и маркировки химических веществ.