Dwusiarczek molibdenu

Dwusiarczek molibdenu

Dwusiarczek molibdenu (MoS₂): właściwości, zastosowania i… dlaczego rozmiar ziarna naprawdę ma znaczenie

Jeśli w smarowaniu cenisz porządek i rzemiosło to , MoS₂ to nazwisko z pierwszej jedenastki. Ten niepozorny, czarny proszek od lat ratuje łożyska, śruby, prowadnice i przekładnie w warunkach, gdzie olej mówi „pas”. Dwusiarczek molibdenu działa, bo jego struktura warstwowa zachowuje się jak stos kartek papieru a bliżej nowa talia kart do gry: warstwy łatwo przesuwają się po sobie, więc tarcie spada, a zużycie maleje. I teraz najważniejsze: nie każdy MoS₂ jest „taki sam”. Grubość (i wielkość) ziaren decyduje, czy będzie smarował z chirurgiczną precyzją, czy z butą kowala. Ale zanim do tego dojdziemy kilka faktów i prawd techniczno-technologicznych.

1) Co to jest i z czego bierze się „śliskość” dwusiarczku molibdenu ?

Struktura: MoS₂ ma budowę lamelarną. Pomyśl o kanapce: warstwa siarki – molibden – warstwa siarki (S–Mo–S). W obrębie warstwy wiązania są mocne, między warstwami – słabe siły van der Waalsa. Gdy dwie powierzchnie się ślizgają, łatwiej „odjeżdżają” po sobie właśnie te warstwy, niż rysują metalu.

Anizotropia ( Anizotropia w tribologii to zależność tarcia, zużycia i nośności filmu smarowego od kierunku ruchu względem kierunkowo ukształtowanej powierzchni , mikrostruktury materiału lub powłoki. Najkrócej : to, czy jedziesz „z włosem” czy „pod włos”, ma znaczenie — i to spore.) : właściwości „po warstwie” i „przez warstwy” różnią się jak niebo i ziemia. Z punktu widzenia tribologii to dar losu: kierunek poślizgu pokrywa się z najłatwiejszą ścieżką ścinania.

Koeficjent tarcia: w suchym, czystym środowisku i w próżni MoS₂ potrafi zejść nawet do 0,02–0,05; w typowym powietrzu 0,05–0,1. Przy dużej wilgotności bywa wyżej (woda „psuje” chemię powierzchni), ale wciąż jest to poziom, który broni łożysk w warunkach granicznych.



Dwusiarczek molibdenu i grafit często mylone są jako bardzo podobne do siebie środki smarne . Prawda jest taka ,że są to dwa różne związki.

  • Grafit (C) – stały smar warstwowy; najlepiej działa przy wilgoci (woda pomaga ślizganiu), w powietrzu znosi do ok. 450–500 °C; dobry przewodnik prądu
  • „Molibden” w smarach = MoS₂ – też warstwowy, ale lubi sucho (próżnia, niska wilgotność), niższe μ (~0,02–0,08), w powietrzu do ok. 300–350 °C, w obojętnym dużo wyżej; półprzewodnik
  • Metaliczny molibden (Mo) – to nie smar, tylko metal: dodatek stopowy i materiał na powłoki wysokotemperaturowe.

Gdzie molibden wygrywa z grafitem?

  • Próżnia i „suchość”: MoS₂ smaruje świetnie, grafit potrzebuje wilgoci
  • Wysokie naciski: lamelki MoS₂ tworzą „trzecią warstwę”, która dźwiga obciążenia
  • Czystość: MoS₂ jest chemicznie obojętny; nie „pije” wody, nie puchnie, nie reaguje z większością chemikaliów procesowych.

2) Właściwości użytkowe, które musi znać człowieka z utrzymania ruchu

  • Temperatura pracy: w inercji/próżni stabilny bardzo wysoko (kwestia nośnika), w powietrzu utlenia się stopniowo powyżej ~300 °C; praktyczne smarowanie w powłokach/mazidłach prowadzi się zwykle do 250–300 °C
  • Nośność i EP: w paście czy smarze MoS₂ przejmuje rolę „łożyskujących płytek”; dociska, nie zgrzewa
  • Odporność chemiczna: dobra; w standardowych warunkach nie straszne mu paliwa, oleje, słabe kwasy/zasady
  • Przewodnictwo: umiarkowane; MoS₂ jest półprzewodnikiem, ale w kontaktach tribologicznych zachowuje się jak „film techniczny” – nie izoluje całkowicie
  • Adhezja do podłoża: w powłokach utwardzanych (AFC, PVD) jest bardzo dobra; jako proszek wymaga „dociśnięcia” filmu (burnishing) albo lepiszcza.

3) Formy rynkowe: w czym i jak występuje MoS₂?

  1. Pasty montażowe – gęste, z 30–70% mas. MoS₂; do połączeń gwintowych, docierania, wcisków
  2. Smary plastyczne – zazwyczaj 1–5% mas. MoS₂, czasem więcej w heavy duty; do łożysk wolnoobrotowych, przegubów, ślizgów, punktów z drganiami i udarami
  3. Powłoki przeciwzużyciowe (AFC) – „smar w farbie”: spoiwa żywiczne + 10–40% (obj.) stałych smarów (MoS₂, grafit, PTFE). Nakładane natryskiem/pędzlem, utwardzane
  4. Dyspersje w olejach/rozpuszczalnikach – do natrysku lub dozowania kroplowego. W olejach silnikowych raczej niezalecane (filtry), ale w przekładniach otwartych czy łańcuchach – już tak
  5. Powłoki PVD/CVD – cienkie filmy MoS₂ (aerospace, precyzja), król w próżni i kosmosie
  6. Nanocząstki i IF-MoS₂ (fullerenopodobne, sferyczne) – „mikrokulki” działające częściowo jak łożyska toczne w skali nano; do EP/antiwear.

I tu dochodzimy do sedna: w każdej formie kluczowy jest rozmiar/kształt ziaren.

4) Grubość i wielkość ziaren: co się dzieje, gdy zmieniasz skalę?

Nazewnictwo bywa różne, ale praktycznie dzieli się to tak:

  • Ziarna grube: 10–50 µm (czasem więcej)
  • Mikronowe: ~1–10 µm (najczęstsze w smarach/pastach ogólnego przeznaczenia)
  • Submikronowe: 0,1–1 µm (dyspersje, powłoki cienkie)
  • Nanometryczne: 20–100 nm (nanosheety, IF-MoS₂).

Co zmienia rozmiar ziaren ?

  • Wejście w mikrogeometrię: im drobniejsze cząstki, tym głębiej „wsiadają” w doliny chropowatości i tworzą równy film
  • Ryzyko abrazyjne: duże płatki 10–50 µm potrafią „podziałać jak pasta polerska” w ciasnych łożyskach – nie zawsze o to chodzi
  • Sedymentacja: duże ziarna szybciej opadają w oleju; submikron/nano utrzymasz w stabilnej dyspersji znacznie dłużej (o ile użyjesz właściwego dyspergatora)
  • Przenikanie przez filtry: oleje w układach z filtracją 5–20 µm „wyłapią” większość cząstek mikronowych; submikron i nano mają szansę przejść, ale tu zawsze trzeba znać praktykę BHP/producencką
  • Nośność filmu: grubsze płatki tworzą „trzecią warstwę” odporną na udary; nano daje rewelacyjny boundary i redukuje fretting, ale może wymagać dodatków antyagregacyjnych.

5) Dobór rozmiaru ziaren do zastosowań (ściąga „po staremu”)

A) Pasty montażowe, śruby, wciski

  • 3–15 µm (czasem 5–20 µm) to złoty środek
  • Dlaczego? Potrzebujesz kontrolowanego tarcia (stabilne momenty dokręcania) i filmu, który „trzyma” się między flankami gwintu. Za drobne cząstki potrafią „wyjechać” z kontaktu, za duże – porysować, jeśli powierzchnie są miękkie.

B) Smary plastyczne do łożysk wolno-/średnioobrotowych, wibracje, duże naciski

  • 1–5 µm – najczęstszy wybór
  • Uzasadnienie: dostęp do mikrodolin, niski opór ścinania, a jednocześnie nośność w reżimie granicznym. W łożyskach tocznych drobna frakcja minimalizuje ryzyko „kulowania” czy klinowania ziaren.

C) Smary do przekładni wolnoobrotowych, ślizgów w ciężkim pyle

  • 2–10 µm, ale raczej bliżej środka skali; w otwartych przekładniach ważna jest adhezja i utrzymanie filmu mimo pyłu i wody. Ziarna zbyt grube mogą „pompować” zużycie – szczególnie w łożyskach tocznych w okolicy.

D) Powłoki AFC (suche filmy na bazie żywic)

  • Submikron (0,2–0,8 µm) zapewnia gładką, jednorodną warstwę i niskie tarcie już od rozruchu
  • Zbyt duże ziarna przebijają się przez lakier i rysują; zbyt drobne – ryzyko aglomeracji bez właściwej dyspersji.

E) Dyspersje do natrysku i docierania (burnishing)

Burnishing (po polsku: nagniatanie wygładzające) – obróbka na zimno, w której twardy element (rolka lub kulka) dociska powierzchnię, spłaszczając wierzchołki chropowatości i „wciskając” je w doliny. Materiał nie jest skrawany, tylko plastycznie odkształcany.

  • <1 µm dla równomiernego pokrycia i długiej stabilności zawiesiny
  • Docieranie: można podnieść frakcję do kilku mikronów, jeśli świadomie chcesz „uspokoić” chropowatość (jak pasta honownicza).

F) Oleje bez filtracji, łańcuchy, prowadnice

  • 0,5–3 µm w zawiesinie; ale im niższa lepkość oleju i im mniejsze luzy, tym drobniejszy proszek.

G) Oleje z filtracją (hydraulika/przekładnie zamknięte)

  • Reguła konserwatywna: nie dodawaj stałych. Jeśli musisz (specjalne przypadki), to tylko submikron/nano i po uzgodnieniu z producentem – inaczej filtr zrobi z MoS₂ dekorację na wkładzie.

H) Nanoskalowe i IF-MoS₂

  • 20–200 nm: świetne do EP/antiwear i redukcji frettingu; kuliste cząstki (IF) mają „efekt rolek”. Wadą jest cena i potrzeba kompetentnego dyspergowania (antyagreganty).

6) Mechanizmy działania – co robi MoS₂ w kontakcie?

  • Shear: lamelki ścinają się po sobie, obniżając tarcie
  • Tribofilm: cząstki wprasowują się w mikro-doliny, tworząc równą, nośną „drogę poślizgu”
  • Uszczelnienie mikroluzów: w łożyskach wolnoobrotowych minimalizuje mikrodrgania i „stick-slip”
  • „Łożyska” nano: IF-MoS₂ częściowo toczą się, częściowo ślizgają, zmniejszając mikronaprężenia
  • Synergia: mieszanki z grafitem (środowiska zmienne: sucho/wilgotno) lub z PTFE (niska energia powierzchni) poszerzają okno pracy.

7) Kiedy dwusiarczek molibdenu - MoS₂ to strzał w dziesiątkę?

  • Montaż i demontaż: pasty antyzatarciowe gwarantują powtarzalny współczynnik tarcia śrub (stabilne momenty) i demontaż „bez palnika”
  • Wolnoobrotowe łożyska/ślizgi: ciężkie warunki, udary, pył – MoS₂ dźwiga, gdy film olejowy już dawno „spłynął”
  • Fretting i mikrodrgania: cienkie powłoki AFC z MoS₂ kończą „skrzypienie” plastik–metal, metal–metal
  • Próżnia, kosmos, czyste komory: PVD MoS₂ to standard – grafit się obraża bez wilgoci, MoS₂ nie
  • Wysoka temperatura (z głową): powłoki i smary do 250–300 °C w powietrzu, znacznie wyżej w inertnych warunkach (Inertne warunki” = brak reaktywnych gazów: próżnia albo atmosfera obojętna (argon, azot), bez tlenu i wilgoci).

8) A kiedy dwa razy trzeba się zastanowić zanim użyjemy dwusiarczek molibdenu?

  • Wilgotność i utlenianie: w wilgotnym powietrzu tarcie MoS₂ rośnie szybciej niż w suchym (ale i tak pozostaje niskie); w bardzo wysokiej temp. w powietrzu powstaje MoO₃ – film traci „śliskość”
  • Łożyska szybkie: duże frakcje mogą wywołać abrazję lub grzanie; tu lepsza jest chemia bezsolna (np. esrowe syntetyki) lub bardzo drobny MoS₂ w minimalnym dozowaniu
  • Filtracja: cząstki stałe + filtry = konflikt interesów
  • Mieszanie w ciemno: różne dodatki w smarach mogą „pokłócić się” z MoS₂ (żele, laki), dlatego przy konwersji – czyść i wymieniaj w całości.

9) Jak dobrać MoS₂ do roboty – ścieżka krok po kroku

  1. Zdefiniuj ruch i obciążenia: toczne/ślizgowe, prędkość, udary
  2. Sprawdź środowisko: temperatura (rozruch/praca), wilgoć, chemikalia, próżnia
  3. Określ materiały: stal hartowana, żeliwo, brąz, tworzywa w pobliżu (kompatybilność)
  4. Wybierz nośnik: pasta (montaż), smar (praca ciągła), powłoka (brak dosmarowania), dyspersja (natrysk)
  5. Dobierz rozmiar ziarna: wg listy z rozdz. 5 – i nie bój się pójść o „oczko drobniej”, jeśli masz ciasne pasowania
  6. Ustal dawkę: pasta (grubo), smar (1–5% MoS₂ zwykle wystarcza), powłoka (kilkanaście–kilkadziesiąt % obj.)
  7. Zrób próbę: monitoruj temperaturę, momenty i hałas. Jeśli film „pływa” albo rośnie temp., zmniejsz frakcję lub drobnij ziarno.

10) Warto wiedzieć (praktyka magazynu i BHP)

  • Przechowywanie: MoS₂ lubi sucho i czysto; proszek niech siedzi w szczelnym opakowaniu
  • Aplikacja: mieszaj przed użyciem (sedymentacja), używaj czystych narzędzi (zanieczyszczenia działają jak papier ścierny)
  • Bezpieczeństwo: pył – jak każdy pył – trzymaj z dala od płuc; sam MoS₂ nie jest „złośliwy”, ale nie służy do wdychania
  • Ciemny kolor: nie strasz się – barwi ręce i detale; to tylko pigmentacja, nie „brud” w sensie chemicznym
  • Dokumenty: w branżach z audytami warto mieć AFC z MoS₂ z kartą TDS/SDS i, jeśli trzeba, wpis do rejestrów (np. przy spożywce – jednak tam częściej wygrywają białe, H1-owe rozwiązania bez stałych).

11) Nano-MoS₂ i IF-MoS₂ – co dają nowe zabawki?

  • Niższe tarcie przy małych naciskach: nanosheety „uszczelniają” powierzchnię, minimalizując tarcie graniczne
  • Lepsza stabilność dyspersji (z dobrym dyspergatorem): wolniejsza sedymentacja, równy film
  • „Rolkowanie” IF-MoS₂: kuliste cząstki zmniejszają ścinanie – często widać to jako spadek temperatury węzła pod obciążeniem
  • Cena i kontrola: technologia daje zysk, ale wymaga dyscypliny – i nie zawsze góruje nad klasycznym, dobrym 1–3 µm w smarze EP.

12) Przykładowe recepty MoS2 wybrane „z warsztatu”

  • Śruby głów przemysłowych, wysokie temp. montażu: pasta z 5–15 µm MoS₂, warstwa cienka, jednolita; stabilne momenty, łatwy demontaż po sezonie
  • Łożyska wolnoobrotowe w zapyleniu: smar EP z 1–3 µm MoS₂; wyższa adhezja + regularne, małe dawki -> spokojna temperatura i cisza
  • Prowadnice tworzywo–metal, skrzypienie: AFC z submikronowym MoS₂, cienko po przygotowaniu (szczotka + odtłuszczenie); koniec „stick-slip”
  • Otwarte przekładnie wolnoobrotowe: smar o dużej lepkości + 2–7 µm MoS₂; kontrola dawki, bo „za grubo” zbiera brud
  • Dyspersja do burnishingu: <1 µm w rozpuszczalniku o wolnym odparowaniu; kilka przejazdów i film mamy „wbity” w mikroprofil.

Kończąc nasze rozważania o dwusiarczku molibdenu -podsumujemy :zero magii, sama rzetelność. A gdy dodatkowo pamiętasz, że rozmiar ziarna to nie detal, tylko narzędzie do strojenia – MoS₂ odwdzięcza się długą, cichą pracą. To czarny drobny proszek pozwala zrealizować starą zasadę warsztatową: „Po czym poznasz, że smar jest dobrany? Po tym, że nikt o nim nie mówi”. Jeżeli pomogłem Ci odpowiedzieć na pytanie : co daje dwusiarczek molibdenu w oleju?, czy molibden jest dobrym dodatkiem do oleju?, czy MOS2 jest dobry dla silników? oraz dlaczego mos2 jest lepszym środkiem smarnym niż grafit? to znaczy ,że mój i Twój czas nie poszedł na marne

Wszystkie dostępne rozmiary MoS2 możesz kupić od ręki w sklepie https://abscmt.pl/44-smary-w-proszku-

lub zamówić telefonicznie 601 444 162 ewentualnie złożyć zamówienie meilem : lozyska@elub.pl