Na série "Lubrificação" já apresentamos artigos sobre Graxas e Lubrificantes Especiais. Desta vez, damos seqüência ao tema com Lubrificantes Sólidos, de autoria de Geraldo H. Clermont, gerente de produto da Molypart.

O revestimento de superfícies metálicas com camadas de materiais sólidos de boas propriedades lubrificantes como os lamelares, grafita, bissulfeto de molybdênio, teflon e outros é o novo caminho tecnológico da lubrificação. Esses são produtos que, adicionados aos lubrificantes, lhes fornecem características especiais quanto ao desempenho e aplicação. São capazes de aumentar os períodos de lubrificação e podem ser aplicados com sucesso onde os convencionais não atuam com eficiência. Por isso, apresentam características peculiares tanto no processo de fabricação quanto na aplicação.
O grafite, por exemplo, para ser usado como lubrificante sólido, deve sofrer vários processos mecânicos e químicos até atingir o grau de pureza de 99,9%. Já o pó de grafite, ou grafite coloidal, deve ter tamanho inferior a 2 microns. Nessa dimensão pode ser suspenso em fluidos para a confecção de lubrificantes. Em condições de lubrificação limite, o grafite produz uma película de excelente poder de deslize e separação. Também pode ser disperso em graxas e óleos.
Preto e brilhante, esse material resiste a temperaturas de até 455°C na presença de ar e de até 650°C em ambiente inerte. Abaixo de 100°C apresenta resistência ao ácido sulfúrico e nítrico. Além de atóxico, não é atacado por composições halogenadas e por seus ácidos.
Como forma alotrópica do carbono, o grafite não tem polaridade e é eletromagneticamente neutro, o que lhe impede de ter afinidade com superfícies metálicas. Para conferir ao grafite a propriedade de adesão ao metal, é necessária a presença de umidade, o que, em muitos casos, é prejudicial à performance do equipamento. É importante salientar que a adição de grafite ao lubrificante não aumenta sua capacidade de suportar maior pressão; apenas aumenta seu poder de deslizamento.
Outro tipo de aditivo é o bissulfeto de molybdênio. Essa composição ocorre de forma natural no minério molybdenita. Após a mineração, o teor de MoS2 no minério está em torno de 50%. Através de consecutivas moagens e flotações, o tamanho médio das partículas atinge 5 microns e o teor de pureza se eleva para 99,5%.
A forma estrutural cristalina de MoS2, é hexagonal, ficando os átomos de molybdênio situados entre os do enxofre. Embora as ligações entre metais e não metais resultem em ligações iônicas, neste caso a ligação é covalente polar. Ou seja, o bissulfeto possui afinidade com metais, o que garante seu bom desempenho até o limite de aplicação. O poder de aderência de MOS2 se baseia na existência de valências livres no enxofre (pares de elétrons não compartilhados).
Os usuários precisam lembrar que cargas elevadas reduzem o coeficiente da substância devido à orientação automática plano-paralela de suas lamelas, na direção das cargas. As lamelas conseguem perfeito deslizamento graças à repulsão eletrônica entre enxofres dos diferentes hexaedros e à dureza que, na escala de Mohs, está próxima de 1,5.
Numa temperatura de cerca de 450° C e em presença de ar, o MoS2 se oxida e perde a capacidade de lubrificação. No vácuo ou junto de gases inertes, permanece estável desde que numa temperatura acima de 1.100° C. Flúor, hidrogênio e cloro reagem ao MoS2. Já o bromo praticamente não interfere na com- posição da substância.
Esse bissulfeto resiste a pressões de até 28.000 kg/cm2. Sua resistência é bem superior ao limite de tensão e extensão dos metais e ligas usadas em elementos lubrificáveis. Pesquisas recentes, entre- tanto, indicam que o poder de deslizamento do MOS2 diminui lentamente depois de um longo tempo de trabalho sob condições excessivamente duras.
A utilização de MoS2 é simples. Ele deve ser friccionado sobre as superfícies a serem tratadas, manual ou mecanicamente, por intermédio de panos não desfiáveis (couro, feltro, tamboreamento etc.). Ele forma, sobre qualquer metal, película deslizante extremamente resistente à temperatura e pressão. A espessura necessária para se obter a máxima resistência de uma película bem aplicada é pequena - cerca de 0,004mm. Se necessário, é possível usar o MoS2 disperso em graxas e óleos.
O bissulfeto de tungstênio também poderia ser aplicado como aditivo. Sua forma estrutural é bastante semelhante à do bissulfeto de molybdênio: hexagonal, com átomos de tungstênio entre átomos de enxofre, permanece estável a 510°C na presença de ar e a até 1.400°C no vácuo. Sua capacidade de resistência é aproximadamente três vezes maior que a do MoS2 (70.000kg/cm3).
Assim como o MoS2, o WS2 não é tóxico e protege os metais contra a corrosão. Tem cor branca com brilho metálico. O custo, quase 10 vezes maior que o do MoS2, e a alta densidade (7,40g/cm3) são limitação que impossibilitam sua utilização como aditivo para lubrificantes. Sua eficácia também diminui em baixas temperaturas.

Há ainda o teflon, nome comercial do politetrafluoretileno, PTFE, que é fabricado a partir da polimerização do fluoretileno. Tanto os polímeros de alto quanto os de baixo peso molecular são muito resistentes a produtos químicos e possuem baixo coeficiente de fricção (em torno de 0,07). São atingidos por ácidos minerais concentrados: o sulfúrico, clorídrico, nítrico e água régia. Insolúveis em solventes orgânicos, somente os fluorecarbonos tendem a geleficar os PTFE.
O teflon resiste a temperaturas que variam de -200 a 350°C. Em aplicações onde se requer um lubrificante atóxico, a temperatura máxima de utilização desses polímeros é de 260°C. Acima deste número eles podem se decompor, formando produtos com certo grau de toxidade.
Após pulverização, o PTFE pode ser usado como lubrificante sólido coloidal (partículas menores que 7 microns). Nessa forma, se incorporado a óleos, graxas e pastas, resultam num lubrificante atóxico, de cor clara, para vários tipos de lubrificação. O único cuidado é não aquecer as micropartículas em temperaturas superiores a 300°C na presença de metálicos. Tal situação daria início a uma reação altamente exotérmica, alterando a composição do teflon.
Incorporar plásticos na proporção de 10 a 30% a este aditivo é um modo de aumentar seu poder de deslize, resistência ao desgaste e propriedades desmoldantes.

Geraldo H. Clermont
Gerente de Produto da Molypart