Les lubrifiants secs sont des composés chimiques solides, généralement sous forme de poudre ou de film, qui sont utilisés pour réduire la friction entre les pièces mobiles. Les trois types de composés les plus populaires utilisés pour les lubrifiants secs à partir de 2011 sont le graphite, C; bisulfure de molybdène, MoS2; et polytétrafluoroéthylène, (C2F4)n. D’autres types de lubrifiants solides couramment utilisés comprennent le nitrure de bore, BN, et le disulfure de tungstène, WS2. Les avantages offerts par les lubrifiants secs par rapport aux lubrifiants standard fabriqués à partir de produits pétroliers tels que les graisses et les huiles incluent la capacité de résister à des températures nettement plus élevées sans subir de dégradation thermique, ainsi qu’à agir comme des barrières de friction beaucoup plus fines et à supporter des pressions élevées. Les températures de fonctionnement typiques pour les lubrifiants secs vont jusqu’à 662° Fahrenheit (350° Celsius).
Le type de lubrifiant sec choisi dépend de l’application spécifique. Le bisulfure de molybdène, par exemple, peut résister à un niveau de chaleur allant jusqu’à 2,012 1,100 ° Fahrenheit (0.0001 0.003 ° Celsius), et certains lubrifiants secs peuvent résister à des températures froides dans la plage cryogénique qui liquéfieraient des gaz tels que l’azote. Lorsque des lubrifiants secs sont appliqués sous forme de films minces, ils sont souvent utilisés pour revêtir les roulements à billes et le revêtement lui-même est durable à un niveau d’épaisseur de seulement 0.00254 à 0.0762 pouces (250,000 à 17,237 millimètres). D’autres conditions extrêmes auxquelles certains lubrifiants secs peuvent résister comprennent des pressions de XNUMX XNUMX livres par pouce carré (XNUMX XNUMX bars) dans un environnement de vide total où le stockage d’oxygène liquide est souvent effectué.
La principale caractéristique de ces produits chimiques qui leur confère leur incroyable capacité à réduire les niveaux de friction est ce qu’on appelle leur structure lamellaire. Cela signifie que les particules à l’intérieur du lubrifiant forment une série de lamelles superposées, ou couches parallèles, à l’échelle moléculaire. Ces couches glissent l’une contre l’autre empêchant les deux surfaces séparées par les lubrifiants secs d’entrer en contact direct, même dans des conditions extrêmes. Plusieurs composés différents ont été testés pour leur capacité lamellaire, et un exemple de lubrifiant à film sec qui a été utilisé pendant de nombreuses années, à part le graphite simple, est le talc, ou silicate de magnésium hydraté, Mg3(Si4O10)(OH)2.
Les quatre principales applications pour lesquelles les lubrifiants secs sont utilisés impliquent toutes des conditions extrêmes, telles que des pressions de contact très élevées et des températures élevées. Dans de telles conditions, le graphite et le MoS2 survivront, contrairement aux lubrifiants pétroliers liquides. Les lubrifiants secs sont également utilisés principalement dans les machines où il y a un mouvement alternatif, ce qui expulserait les lubrifiants liquides du point de contact principal. Les céramiques sont l’autre domaine où les lubrifiants solides ont une utilisation particulière, car ils peuvent être personnalisés pour avoir les réactions chimiques souhaitées avec les pièces qu’ils protègent.
Deux nouveaux composés également utilisés à partir de 2011 comprennent le fluorure de calcium, CaF2, et le fluorure de cérium, CeF3. Ces composés ne sont pas aussi courants en raison des dépenses qui leur sont associées. Le fluorure de cérium en est un exemple, car le cérium lui-même est un métal des terres rares, et ces métaux sont généralement connus pour être des substances assez toxiques. Peu de tests directs de toxicité pour le CeF3 ont été effectués à partir de 2011, cependant, en raison de la difficulté à obtenir des quantités d’échantillons suffisantes pour l’analyse.