کاربرد دی سولفید مولیبدن در لنت ترمز

دی سولفید مولیبدن

دی سولفید مولیبدن (MoS2) یکی از پرکاربردترین روان کننده های جامد در ترمزهای تجاری است. خواص خوب روان کنندگی MoS2 از ساختار بلوری آن مشتق می‌شود. به دلیل اینکه نیروی پیوند بین اتم‌های گوگرد و مولیبدن در هر لایه مولکولی قوی است، در حالی که نیروی پیوند بین لایه‌های مولکولی ضعیف است، یک صفحه با مقاومت نسبتاً کم به برش، تولید می‌شود. به طور معمول، لنت های ترمز تجاری معمولاً دو یا بیشتر از لوبریکانت‌های جامد (معمولاً MoS2 و گرافیت) را شامل می‌شوند و محتوای کل روان کننده های جامد در محدوده 10-20 درصد وزنی است. این روان کننده ها تأثیر قوی بر عملکرد ترمزگیری دارند، مانند ضریب اصطکاک، مقاومت فرسایش، پایداری گشتاور، دما روی سطح اصطکاک و تولید نویز.

یکی از اهداف اصلی استفاده از دو نوع روان کننده این است که هر روان کننده جامد نقش مؤثری به عنوان یک روان کننده جامد در محدوده دماهای مختلف ایفا کند. خواص بهبود یافته از روان کننده گرافیت به خودی خود و فیلم تریبو پایدار شده با مشارکت آن عمیقاً مورد مطالعه قرار گرفته بود. با این حال، به دلیل اثر اکسایش، گرافیت به تدریج هنگام کار در بالای 400 درجه سانتیگراد روان کنندگی خود را از دست می‌دهد ، در حالی که دی سولفید مولیبدن می‌تواند خواص خوبی از حفظ روان کنندگی خود در محدوده 0-600 درجه سانتیگراد نگه دارد. اما این توضیح کافی برای آشکار ساختن نقش MoS2 در ترمزهای مسی حاوی آهن نمی‌باشد زیرا اثر واکنش بین دی سولفید مولیبدن و ماتریس به طور کامل در نظر گرفته نشده است.

بطور کلی، غلظت مس و آهن در ترمزهای مبتنی بر مس به ترتیب %40-60 و %10-40 است. MoS2 در دمای بالای سینترینگ در حین آماده‌سازی ترمزهای مبتنی بر مس ، با مس و آهن واکنش می‌دهد. این بدان معنی است که ساختار اصلی دی سولفید مولیبدن ممکن است در طول فرآیند اسینترینگ تخریب شود، و خواص فرسایش و سایش توسط اثر سنتزی از MoS2 با مواد دیگر تعیین می‌شوند. Dhanasekaran و Gnanamoorthy متوجه شدند که افزودن MoS2 به ترکیب فولاد-مس-کربن، فشارپذیری، چگالی و سختی را بهبود می‌بخشد. ترکیب فولاد-مس-کربن با %3 MoS2 ضریب اصطکاک پایین‌تر، مقاومت بالاتر به فرسایش و کاهش دمای سطح اصطکاک را نشان می‌دهد، که به تشکیل لایه لیزینگ نازک بر روی سطح اصطکاک باز می‌گردد. Peng و همکاران اظهار کردند که بهبود روان کنندگی ترکیبات مس-فولاد/ترکیبات فولاد حاوی MoS2 نتیجه‌ی تشکیل FeS از واکنش MoS2 و آهن است. تأثیر MoS2 بر عملکرد اصطکاکی ترکیبات مس-قلع نیز مورد بررسی قرار گرفته است. Hirotaka و همکاران متوجه شدند که نرخ فرسایش ترکیبات مس-10 درصد قلع (10-40 درصد حجمی MoS2) با افزایش محتوای MoS2 به شدت افزایش می‌یابد به دلیل عدم حضور MoS2 و تشکیل ترکیبات شیشه‌ای CuMo2S3 در ترکیبات سینتر شده. Senthil Kumar  نیز خواص اصطکاک و فرسایش ترکیبات مس-10 درصد قلع (1-7 درصد MoS2) را مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که هر دو نرخ فرسایش و ضریب اصطکاک با افزایش محتوای MoS2 کاهش می‌یابد، که به تشکیل لایه یکنواخت MoS2 بر روی سطح فرسوده باز می‌گردد. این نتیجه که نرخ فرسایش با محتوای دی سولفید مولیبدن متغیر است کمی تناقضی به نظر می‌رسد، که به نظر می‌رسد از دامنه محتوای مختلف MoS2 ناشی شده است.

همانطور که بحث شد، محصولات واکنش بین MoS2 و ماتریس مس-فولاد به‌طور کامل در نظر گرفته نشده است. به دلیل واکنش پیچیده بین MoS2 و مس و آهن، افزودن MoS2 تأثیر زیادی بر ساختار و ویژگی‌های فیزیکی ترمزهای مبتنی بر مس دارد، و سپس بر تغییرات سطح اصطکاکی در طول فرآیند ترمز زدن. علاوه بر این، به دلیل عملکرد خوب اصطکاکی ترکیبات فولاد-مس-کربن، اثر ترویجی یا ویران‌کننده MoS2 بر خواص اصطکاک و فرسایش ترکیبات فولاد-مس-کربن به خوبی در آزمایش ترمز زدن با سرعت بالا بازتاب داده می‌شود. بنابراین، در این مقاله، عملکرد ترمزی ترمزهای مبتنی بر مس حاوی غلظت‌های مختلف دی سولفید مولیبدن در سرعت ترمز زدن بالا بررسی شد. از طریق تحلیل دقیق محصولات واکنش و روابط آن‌ها با عملکرد ترمزی و تکامل سطح اصطکاک، این کار درک جامعی از نقش MoS2 در ترمزهای مبتنی بر مس ارائه می‌دهد و به طراحی مواد اصطکاکی مبتنی بر مس حاوی دی سولفید مولیبدن کمک می‌کند.

منبع :

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359836819352916