添加剤としての有機モリブデンと二硫化モリブデンの違い

添加剤として自動車メーカーのオイルに最初から入っているのは、有機モリブデンの方です。結果的に上記のように二硫化モリブデンになるのですが、オイル中にとけ込んでいるということが、エンジンに悪い影響を 与えないため使用されています。
オイルにとっては、「固体潤滑剤」も「ダスト＝ゴミ」と同じように扱われます。
 有機モリブデンはオイルのない状態か、分子レベルで８００度Ｃから１０００度Ｃになって初めて効果が出てきます。
金属が触れ合う接点下で、金属が溶けるレベルの温度近くになって反応を起こすため、その”配合量”はごく僅かで済みます。
（逆に添加量が多い事の方が悪い場合もあります。）
結果として二硫化モリブデンに変化したとしてもわずかな量にとどまります。
反応しない分はオイルに溶け込んでいますので、必要に応じてしか固体に変化しません。
（高熱部金属には摺動部でなくとも反応することは上記に記載しています。）
 ですから、二硫化モリブデンのように沈殿したりしないということになり、オイルにとっては”ゴミ”扱いされないわけです。
（ただし、コストが高いことと、３０００－５０００ｋｍぐらいで摩擦低減効果が無くなってしまうことが今後の課題でしょう。
もちろん役目を果たした有機モリブデンは固体の二硫化モリブデンに変わるわけですから、劣化成分として扱われます。）
基本として自動車メーカーでは、添加剤として二硫化モリブデンのような「固体潤滑剤」（”セラミックス”や”テフロン”なども含まれます。）を使用しての エンジントラブルについては保証していません。
オイルより重いためオイルパンに沈殿したり、ジャーナル を詰めてしまったりするからだとも言われています。実際にそういう例もあったそうです。
 二硫化モリブデンはグリースにとっては分離したり沈殿したりしにくいので効果的なのですが、オイルにとってはまるでゴミ扱いです。しかしこれにはユーザーの責任もあります。ほとんどの場合、効果ある使用量よりも”多く入れすぎている”からなのです。

モリブデンと有機モリブデン

普通、モリブデンというと二硫化モリブデンを指します。
有機モリブデンとの大きな違いは二硫化モリブデンが不溶性で 不活性でカーボンブラックのようにオイルの中では”浮いている物質”と
いうことです。
対照的に、有機モリブデンの方は、オイルにかなり溶け、化学反応を起こすなど反応的です。
その潤滑の仕組みは理論的には解明されていませんが、
反応によって有機モリブデンが二硫化モリブデンを生成し、極圧剤として作用しているのではないかと思われます。
しかし厳密に言えば、固体潤滑剤としては「化学反応生成による極圧剤」としてではないので、極圧剤と言うのは違うかも知れません。
摩擦低減と摺動部の直接接触の頻度を減らす効果が主となります。
いわゆるフリクションモデファイアー（ＦＭ）と言われる類になり、潤滑剤の摩擦特性を好ましいものに「調整する」
という事になります。
２次的に油温低下、耐摩耗、耐加重能が向上する事になります。
（この意味ではＦＭ剤は油性向上剤・極圧剤・固体潤滑剤を大きな枠では含んでいると言えます。）
比較しながら有機モリブデンについてみてみます

有機モリブデン
• １．歴史
• ２．化合物の分類
• ３．特性
• ４．問題点と今後
• ５．鉱毒性
• ６．添加剤としての有機モリブデンと二硫化モリブデンの違い 

モリブデン用途

高融点金属のタングステンとモリブデンは、その優れた高温特性から電球用フィラメント、放電灯電極、電子管の構成材料、溶接用電極、電気接点、発熱体、熱遮蔽材等、様々な産業分野で、広範囲に渡って使用されています。
当社では、用途に応じて、原料となるタングステン粉末を始めとして、各種形状のタングステン・モリブデンの線・棒・その他加工品の製造を行っています。お問い合わせる場合、sales@chinatungsten.com このメールアドレスで連絡してください。

モリブデン放熱基板材料

各種製法により、大型化と長寿命化を追求した高性能るつぼです。特に高密度で均一な金属組織という特徴から繰り返しの使用でも長寿命であり、中でも単結晶サファイア引き上げ用るつぼとして、広く使用されています。

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二硫化モリブデン毒性

もう一つの傾向は，環境適合性です。ただし環境問題に二硫化モリブデンがプラスとして働いているのかマイナスとして働いているのかまだ解っていません。二硫化モリブデンの人体に対する影響は，LD50で表現されますが，米国のバイオテスト研究所での毒性研究報告によれば二硫化モリブデンのLD50は16g/kg以上（体重1kg当たり16g摂取しても50％は生存する。体重60kgの成人ならば960g以上の摂取に相当）で「相対的に無害」である，と記載されています。そのため二硫化モリブデンそのものは人体に無害といってもいいと思います。なお食卓塩のLD50は5g/kg程度であり，「相対的に無害」といわれる毒性は極めて低いレベルといえます。そのため，潤滑剤の安全性という面で二硫化モリブデンは危険の少ない成分と見ることができます。（表）

表　毒性等級一覧表

通常呼称	経口投与（ラット） 50％致死量	吸入（ラット） 4時間，蒸気暴露 死亡率2/6～4/6	皮膚（ウサギ） 50％致死量
極度な毒性	1mg以下/kg	10ppm以下	5mg以下/kg
高度な毒性	1～50mg/kg	10～100ppm	5～43mg/kg
やや有毒	50～500mg/kg	100～1000ppm	44～340mg/kg
わずかに有毒	0.5～5g/kg	1000～10000ppm	0.35～2.81g/kg
実質的に無害	5～15g/kg	10000～100000ppm	2.82～22.59g/kg
相対的に無害	15g以上/kg	100000ppm以上	22.6g/kg

マイナスの要因もあるとはPRTRに関する問題です。PRTRでは金属モリブデンおよびその化合物をその対象物としていますが，その論拠はWHOが出した飲料水基準によるものです。その結論の概略は「銅イオンとの相互作用もあるが，大量の摂取は何らかの影響を及ぼす可能性も否定できない。モリブデンは人体必須成分であるが，成人の1日の必要摂取量は0.1mgであるため飲料水1L当たりの含有率を0.07mg以下とすれば悪影響はない。」としたのが規制の始まりです。この規制が一人歩きして0.07mg以上摂取できない劇毒物のようなイメージを持たれるのは残念なことです。

初期摩耗の低減や安全性は古くからいわれたことですが，産業状況の変化に応じて再燃しています。二硫化モリブデンの適用も成熟期に入ったと見るべきかもしれません。

二硫化モリブデンの今後の展望

今後の展望を言えば，二硫化モリブデンの動向は，ある種温故知新的な様相を呈しているように見えます。すなわち，目的や効果はそれほど新しいものではありませんが，応用する分野は変わりつつあります。

二硫化モリブデンは初期摩耗を早期に定常摩耗に移行する効果があるといわれています。その点を二硫化モリブデンを含有していないグリースと比較を行い（図），初期摩耗が二硫化モリブデンを含有させたグリースの方が少なく，確かに早期に定常摩耗に移行したとの報告がユーザーからありました。若い技術者たちも改めて二硫化モリブデンの特性に驚いたとのこと（ベテランの方々には常識かも知れませんが）。

図　初期摩耗時間の短縮による寿命延長の概念図

とりあえず，初期摩耗を定常摩耗に早期に移行させる効果は，重厚長大の設備機械から精密機器・加工工具へと微細部分に移行しつつあります。例えば，加工工具への応用では0.nミクロンの潤滑膜で工具寿命に影響が出るとはあまり考えていませんでしたが，実際に処理すると（用途によっては）工具寿命が数倍に延びるようです。その理由としては，初期摩耗から定常摩耗への早期の移行が考えられ，加工精度の維持が必要な工具では，初期摩耗の大小が工具寿命を左右することは理論上十分にありえる話です。
　カジリを抑える効果では，極圧添加剤も有力ですが，耐荷重性を備えた摩耗防止という点では固体潤滑剤に分があるようです。

二硫化モリブデンの使用形態と実用例

二硫化モリブデンの使用形態として最も多いのはグリースへの添加使用です。ベントナイト系やリチウム石鹸系のグリースの耐荷重性能向上目的として歴史的にも古くから使用されていますが，固体潤滑剤の側から見れば，グリースを摩擦面導入・摩擦部分への付着性確保のための媒体として使用しているとも言えます。なお，誤解のないように言えば，媒体として使用しているのでグリースの性能は関係ないという意味ではありません。それどころかグリースの性能限界で固体潤滑剤の導入性・付着性も得られなくなることから，どのようなグリースに添加するか？　こそが重要な選択といえます。

いずれにしても二硫化モリブデン含有グリースの大きな用途分野として，重建機分野があります。重建機分野では，屋外の粉じんの混入など潤滑環境としては極めて厳しいため，これらのしゅう動部分では二硫化モリブデングリースが伝統的ともいえる高い評価を得ています。

これらの環境では極圧添加剤を含んだEPグリースも多用されていますが，実績として二硫化モリブデングリースが重宝されている理由は耐荷重性の発現の作用機構の違いにあるように考えます。固体潤滑剤は摩擦部分に膜を付加しており極圧添加剤のように部材表面から反応膜として進行することはない点と，固体潤滑剤は相手材を選ばないため，シリカに代表される粉じんの表面でも効果は期待できるためと考えられます。

固体潤滑剤の使用形態の次はオイルへの分散体で，エンジンオイル・ギヤーオイルに分散させ摩擦面導入・摩擦部分への付着性確保のための媒体として使用しているものです。繰り返しになりますがオイルであれば何でも良いという意味ではありません。

オイルの場合がグリースより複雑なのは，二硫化モリブデンを単純に油に添加すると比重差から簡単に沈降する点で，分散が確保されず目的のしゅう動部分まで到達できないことがあります。油中での分散方法・分散技術を確立することでオイル状の製品が開発可能となったわけですが，オイル中での分散と吸着の技術は各社とも秘密にしています。

もう一つの二硫化モリブデンの使用形態として材料中での潤滑性改善があり，摩擦用の部材に直接二硫化モリブデンの粉末を混入させる例があります。例えばブレーキ材料やカーボンブラシがそれにあたります。ブレーキ材料は高い摩擦係数を維持する反面，焼付きやすい使用条件でありその防止のため少量の固体潤滑剤を必要とします。二硫化モリブデンの安定した摩擦係数と化学的安定性が効果を発揮しています。これらのブレーキ材料は樹脂材料と各種金属粉末の複合材であり，摩擦面に固体潤滑剤をすでに導入していることから乾性潤滑の一種と考えることもできます。また，カーボンブラシには耐摩耗性向上のため数％の二硫化モリブデンが添加されています。

もう一つの使用形態として乾性潤滑被膜（ドライフィルム）があります。代表的な例としては，ピストンスカート部のコーティング処理がありますが，これは二硫化モリブデンの単体処理ではなく，PTFE，グラファイトの併用も含め多くの車種に適用されています。ドライフィルム製品とは固体潤滑剤を樹脂（バインダー）で摩擦面に保持した一種の機能性塗料であり，塗料分野と同様の技術的問題を含みます。

また，ドライフィルム製品の一形態としてオイルレスメタルに代表されるような埋め込み形の固体潤滑剤があります。この埋め込み形の潤滑剤はプレス機等に代表される製造装置のしゅう動部分などに広く使用されていますが，部材の大きさは封入が可能な大きさに限定されるため，小型の部材にはドライフィルムの方に分があるようです

二硫化モリブデンの問題点

二硫化モリブデンの最大の問題点は，つまるところ固体ということです。というのは後述するとして，問題点のはじめに，天然鉱石であるということと，酸化するということを述べたいと思います。

特徴で述べたように二硫化モリブデンは天然で産出する鉱石そのものであるため，鉱石中の不純物が入り込みます。不純物によって潤滑性が阻害されることがあるため，高純度に精製はしていますが，量産的には限界はあります。その点で純度の上限があるとも言えます。最も精製を繰り返した99.9999％の高純度品というのもあることはあるのですが，産業用の潤滑剤には使用されていません。

さらに天然産品であることの問題として粒径の制限の問題があります。微粒子は粉砕して作るにしても，天然鉱床中に粒径の大きなモリブデナイトがない場合は大粒径の二硫化モリブデンは供給できません。近年大粒径の鉱床が少なくなり，大粒径の二硫化モリブデンが欲しいという要求には応えられないという現状もあります。

次に安定性という点で二硫化モリブデンの酸化という問題があります。二硫化モリブデンは徐々に酸化し三酸化モリブデンと硫黄酸化物に変化します。酸化開始温度は粒径にもよるため明言できませんが300～400℃の間といわれています。

ここで誤解のないようにご注意いただきたいのは，酸化して発生する三酸化モリブデンそのものは酸化鉛に次ぐほど摩擦係数の低い物質であり，酸化することによって潤滑性能をまったく失うわけではないということです。二硫化モリブデンの限界温度＝潤滑剤としての使用限界という図式とは限りません。ただし，分解により発生した硫黄ガスが近傍の金属を硫化させる場合があるので，二硫化モリブデンの分解温度以上での使用には部材・用途など注意が必要です。

さて，話は冒頭に戻りますが二硫化モリブデンの最大の欠点はそもそも固体粉末であるということで，固体であるがゆえに摩擦部分への吸着性・保持性は液体に劣ります。そのため摩擦部分にどのような形態で塗布，付着させるかが固体潤滑剤として使用するノウハウとなります。

二硫化モリブデンの特徴

二硫化モリブデンは化学記号でMoS₂と表記され，1個のモリブデンと2個の硫黄からなる化合物です。二硫化モリブデンの優れた潤滑性はその結晶構造にあるといわれMoとS間の結合は強固でSとS間の結合は非常に弱く，SとSの間で滑りやすいためといわれています.
また，この結晶構造のおかげで二硫化モリブデンは荷重に強い性質を有しており，電子顕微鏡の観察でも比較的急角度で曲がることができるなど，しなやかさも持った結晶であることが知られています。

固体潤滑剤として用いられる二硫化モリブデンのほとんどは輝水鉛鉱（モリブデナイト）と呼ばれる鉱石で産出されます。この鉱石を粉砕・選鉱することで灰銀黒色のMoS₂粉末が出来上がります。輝水鉛鉱の鉱床の生成時代は三畳紀後期（約2億年前）から第三紀と推測されています。逆にその時代から存在している物質の自然界での安定性の質問を受けますがよく解らないのが本音です。

この二硫化モリブデンを固体潤滑剤に使い出したのは誰か？　というのもよくある質問ですが，公式記録と非公式の言い伝えもありモリブデン元素の発見者ほどはっきりはしていません。なお元素は水晶鉱床中でScheeleという人が1778年に発見しました。

二硫化モリブデンの潤滑性に関する公式記録として残っているのは1920年代の摩擦試験の論文と1929年のW.Koehlerの滑り軸受け特許です。この特許は実用されたかどうかは記録に残っていません。公式記録でないとすれば様々な説があり，1800年代の中期にカリフォルニアのゴールドラッシュ時に馬車の軸受用潤滑剤に使われたと報告があるようです。
　いずれにしても，二硫化モリブデンには卓越した耐荷重性能があるのは広く知られていますが，実用では80年から90年ほどの歴史しかないことは意外な気がします。

Molybdenum Disilicide Heating Element

These days we are studying how to create a Wikipedia entry,which was really difficult in my eyes. But no matter what, we have to try to prove ourselves by using wiki words. This is my past work,named molybdenum disilicide heating element, see the below link: http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E7%A1%85%E5%8C%96%E9%92%BC.

Advantages & application of TZM

Advantages of TZM alloy compared to pure Mo:

• better creep resistance
• higher recrystallization temperature
• better high-temperature strength
• better welding properties

Due to the aboved advantages, TZM is typically used in the following area:

• components for HIP, sintering and heat treatment furnaces
• metals for rotating anodes for medical diagnostics
• boats for annealing and sintering processes (temperatures up to 1400 °C)
• forming tools such as hot runner nozzles for plastic injection moulding
• moulds for light-alloy casting
• billets for the isothermal forging

Sapphire Furnace Parts

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