+7 (861) 278-85-48
печать

Антифрикционные покрытия

Антифрикционные покрытия

Антифрикционные покрытия Molykote представляют собой продукты, напоминающие краски. Вместо красящего пигмента они содержат субмикронные частицы твердых смазочных веществ, диспергированные в тщательно подобранной смеси смол и растворителей. С точки зрения смазочных и антикоррозионных свойств важным является выбор правильных сортов сырья и объемной концентрации смазочного вещества. Дополняя консистентные смазки и масла, а где возможно и замещая эти гидродинамические смазочные материалы, антифрикционные покрытия Molykote образуют смазочную пленку, которая помогает покрыть неровности поверхности и, таким образом, защищает от трения «поверхность о поверхность» (например, в парах металл по металлу, пластик по металлу, пластик по пластику) даже при крайне высоких нагрузках. Эти покрытия наносятся с помощью обычных технологий окрашивания, т. е. распылением, погружением или нанесением щеткой.

Антифрикционные материалы (от анти... и лат. frictio — трение), материалы, применяемые для деталей машин (подшипники, втулки и др.), работающих при трении скольжения и обладающих в определённых условиях низким коэффициентом трения. Отличаются низкой способностью к адгезии, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью и стабильностью свойств. В условиях гидродинамической смазки, когда детали (не деформирующиеся под влиянием давления в смазочном слое) полностью разделены сравнительно толстым слоем смазочного материала, свойства материала этих деталей не оказывают влияния на трение. Антифрикционность материалов проявляется в условиях несовершенной смазки (или при трении без смазки) и зависит от физических и химических свойств материала, к которым относятся: высокие теплопроводность и теплоёмкость; способность образовывать прочные граничные слои, уменьшающие трение; способность материала легко (упруго или пластически) деформироваться или изнашиваться, что способствует равномерному распределению нагрузки по поверхности соприкосновения (свойство прирабатываемости). К антифрикционности относятся также микрогеометрическое строение поверхности, а именно определённая степень шероховатости или пористости, при которых масло удерживается в углублениях, и способность материала «поглощать» твёрдые абразивные частицы, попавшие на поверхность трения, предохраняя тем самым от износа сопряжённую деталь. Проявлению антифрикционности в условиях сухого трения способствует наличие в материале таких компонентов, которые, сами обладая смазочным действием и присутствуя на поверхности трения, обеспечивают низкое трение (например, графит, дисульфид молибдена и др.). Одним из важных свойств Антифрикционные материалы, обусловливающих антифрикционность при всех условиях трения, является его неспособность или малая способность к «схватыванию» (адгезии) с материалом сопряжённой детали. Наиболее склонны к «схватыванию» при трении одноимённые пластичные металлы в паре, имеющие гранецентрированную и объёмноцентрированную кубической решётки. При трении по стали наименее склонны к «схватыванию» серебро, олово, свинец, медь, кадмий, сурьма, висмут и сплавы на их основе.

 

  Наиболее распространены как Антифрикционные материалы подшипниковые материалы (ПМ), применяемые для подшипников скольжения. Кроме антифрикционных свойств, они должны обладать необходимой прочностью, сопротивлением коррозии в среде смазки, технологичностью и экономичностью. Вследствие различия в требованиях к материалу подшипника, образующему поверхность трения (антифрикционность), и к остальной части подшипника (достаточная прочность) получили распространение ПМ и подшипники, у которых основа состоит из прочного конструкционного материала (например, стали), а поверхность трения — из слоя Антифрикционные материалы (например, баббита). Антифрикционные материалы наносится литейным способом на заготовку подшипника или на непрерывно движущуюся стальную ленту; из полученной биметаллической калиброванной ленты (см. Биметалл) подшипники (вкладыши и втулки) изготовляются штамповкой.

  ПМ делятся на металлические и неметаллические. К металлическим ПМ относятся: сплавы на основе олова, свинца, меди, цинка, алюминия, а также некоторые чугуны; к неметаллическим ПМ — некоторые виды пластмасс, материалы на основе древесины, графито-угольные материалы, резина. Некоторые ПМ представляют собой сочетание металлов и пластмасс (например, пористый слой, образованный спечёнными бронзовыми шариками, пропитанный фторопластом-4 или фторопластом-4 с наполнителями).

Применяемые антифрикционные покрытия на 70% состоят из твердых смазок. Такие покрытия надолго прикрепляются к поверхности металлов плетением из резины, устойчивой к истиранию. Для твердых смазок со слоистой структурой (МоS2) наблюдается эффект всплытия во влажных слоях, посредством чего, при высыхании тонкого слоя, твердые части располагаются горизонтально и образуют отдельные слои. Смазочный слой с сильным разделительным действием, соответственно, располагается между основным и противолежащим телами трибосистемы. Под нагрузкой структура тонких слоев становится более компактной, создавая крайне гладкий слой пленки, покрывающей неровности материала ходовых механизмов

Нанесение антифрикционного покрытия на обе поверхности скольжения сразу обеспечит предотвращение контакта металлов, вплоть микроконтактов. При продолжительном действии силы на систему, большое количество твердого смазочного материала в слое смазки предотвратит появляющиеся повреждения поверхности металлов при трибоконтакте. При сильной нагрузке на поверхности скольжения, разделяющий слой антифрикционных покрытий постепенно снашивается, оставляя гладкую опорную конструкцию с характерным металлическим блеском. Дальнейшее увеличение количества твердой смазки может проявиться в том, что на прилегающих поверхностях будет оставаться слой смазки излишней толщины. Если антифрикционные покрытия используются для запуска механизма, обработанного жидкой смазкой, контактирующего с поверхностью скольжения, обработанной сухой смазкой, не будет происходить самовосстановления смазочного покрытия за счет проявления неиспользовавшегося слоя многослойной структуры смазки поверхности скольжения. Длительность эффективной работы определяется экспериментально.

Примеры практического применения

Лопастные насосы

В насосах лопастного типа, работающих в воде/гликоле, используются защищающие от износа смазочные слои, состоящие из сплавленных антифрикционных покрытий  Кольца обшиваются по движущейся поверхности. Износ скольжения колец и лопастей измерялся в мг после 4, 154 и 354 часов работы. Отмечаемые уменьшения веса тестовых образцов обусловлены, в основном, износом антифрикционных покрытий. Фактический износ составляет менее 100 мг. В то время как на необработанных кольцах происходило около 3000 мг износа металла после 354 часов работы.

Антифрикционное покрытие, которое, тем временем было запущено в серийное производство, – нанесенное на кольца насоса сухого продува – одобрено по результатам теста. Такие насосы остаются работоспособными даже после 18 – 20 месяцев использования. Это соответствует времени работы от 5000 до 6000 часов: пример того, что восстановление износа и текущий ремонт могут быть уменьшены при относительно низких технических затратах.

Нанесение антифрикционного покрытия

антифрикционное покрытие
Рис. 14: Структура нанесения АФ покрытия.

Проблема коррозийного истирания присутствует во многих подвижных частях. Рассматривались устойчивые к коррозии стали с различными жесткостями, и рассматривались отдельно на возможность риска. Надежно нанесенное с горячей сушкой антифрикционное покрытие с основой из MoS2/ полиамида смолы действует в том случае так же, как перманентный разделяющий слой, предотвращающий коррозийное истирание.

Характеристики антифрикционных покрытий

 

Очень хорошая

Хорошая

Достаточная

Защита от износа

7409

321 R

106

3484

3402-C

7400

3400 A

7405

7443

Защита от коррозии

3400 A

7409

3402-C

7405

7443

3484

106

7400

321 R

Термостойкость

321 R

7409

3400 A

7443

106

3484

3402-C

7400

7405

Быстросохнущие

321 R

3402-C

7400

3484

7405

7443

Покрытия горячей сушки: 7409, 3400 A, 106

Устойчивость к воздействию масла/жидкости

7409

3400 A

3402-C

106

106

3484

7443

7405

7400

321 R

Высокая температура воспламенения

7400

321 R

(не воспламеняются)

7409

3484

7405

7443

106

(A II)

3400 A (AI)

3402-C (B)

Тонкопленочная структура

7409

3402-C

7405

321 R

3484

7443

7400

3400 A

106

Электропроводящие

321 R

7400

3484

106

3402-C

3400 A

7409

Устойчивость к воздействию вакуума/радиации

321 R

106

3400 A

7409

7409

3484

3402-C

7405

7400

7443

Защита от коррозийного истирания

106

7443

7409

3402-C

3400 A

7405

321 R

3484

7400

Предварительная обработка поверхности и применение
 

 

Минимальный вес поверхностного слоя

Толщина покрытия

Обработка хромовой кислотой

2,15 г/м2

2,5 мкм

Обработка серной кислотой

6,5 г/м2

5,0 мкм

 Очистка, сушка и насыщение поверхностного слоя

а) Обработка хромовой кислотой: полная промывка в горячей воде (65°С); сушка проводится сухим воздухом

б) Обработка серной кислотой: промывка частей в воде и сцепляющих поверхностей в 5% дигидрате дихромата натрия или погружение в раствор бихромата натрия. Затем материал прополаскивается и сушится. Температура при просушке не должна превышать 102°С. После этого детали нельзя трогать голыми руками. 

Промывание кислотой деталей из меди и медных сплавов как альтернатива пескоструйной обработке

Детали из меди и медных сплавов обрабатываются смесями двух или более кислот из нижеследующих: серной, фосфорной, хромовой, азотной и соляной кислот. Отношения при смешивании и концентрации могут сильно варьироваться, в зависимости от сплава и условий использования. Время промывки от 5 секунд до 5 минут. Особое внимание при травлении следует уделить тому, чтобы при обработке не произошло повреждение основного металла. При использовании азотной кислоты, необходима хорошая вентиляция для того, чтобы удалять ядовитые пары оксида азота. Для гладких поверхностей используют быстродействующие ванны; при большом числе деталей или при сложной форме поверхности деталей используются долгодействующие ванны. Травление должно быть совмещено с хорошей промывкой. Жизненно необходимо очистить поверхности от кислоты. 

Предварительная обработка пластиковых поверхностей

Если поверхность пластиковая, то предварительная обработка также улучшает сцепление и увеличивает срок службы антифрикционных покрытий. В первую очередь это достигается очисткой и обезжириванием. Можно использовать только растворители, в связи с тем, что они не разрушают основание. Важная информация должна быть предоставлена производителем пластика или пластиковых деталей. Сцепление также может быть улучшено огрублением поверхности (т.е. хорошей пескоструйной обработкой) или активацией пластиковой поверхности воздействием низконапорной плазмы. Перед началом использования продукции, необходимо провести тестирование продукции, для выявления эффективности выбранной предварительной обработки.

Применение антифрикционных покрытий

В зависимости от природы обрабатываемых поверхностей и требований к получаемой поверхности, антифрикционные покрытия, наносятся распылителем, травлением