4. Эпиламирование - наиболее современная и перспективная технология уменьшения износа деталей. Введение

Для снижения величины и стабилизации условий трения, предотвращения интенсивного износа в узлы трения вводят различные смазочные среды. Однако в большинстве случаев они не оказывают желаемого эффекта: в процессе работы смазки разогреваются, растекаются по поверхности, выдавливаются из зоны трения. В результате в точках контакта создается недостаток смазки.

Одним из перспективных и одновременно экономически выгодным методом улучшения износа, и простым по внедрению является физико-химический метод и технология, основанная на использовании фтор-органических соединений и, в частности, эпиламы.

Эпиламирование – технология покрытия защитных поверхностей режущего инструмента, узлов и механизмов деталей машин для внедрения в процессе производства и эксплуатации в различные отрасли промышленности. Это дает гарантированное повышение надежности и технического ресурса узлов и деталей машин при существенном сокращении энергетических, временных и стоимостных затрат.

Эпиламирование приводит в процессе эксплуатации к существенному снижению затрат на ТОиР, существенному повышении качества функционирования системы при одновременном энергосбережении не менее 20 – 30%.

Области применения – узлы трения машин и механизмов, гидравлические системы, трубопроводы, гидронасосы и гидромоторы, гидроцилиндры, запорная аппаратура, уплотнительные узлы, дизельные агрегаты, компрессоры, штамповый инструмент, пресс формы, поверхности корпусов воздушных и морских судов, РТИ, пластмассы, оптические и прозрачные материалы и т.п.

4.1. Эпиламирование

Большой практический интерес для машиностроения представляет новый метод физико-химического воздействия на детали - эпиламирование.

Эпиламирование - обработка твердых поверхностей фторсодержащими поверхностно-активными веществами (ФТОР-ПАВ), относится к физико-химическим методам повышения износостойкости и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями.

Одним из важнейших преимуществ эпиламирования является то, что оно не меняет структуру обрабатываемой твердой поверхности, а лишь модифицирует ее, придавая поверхности антифрикционные, антиадгезионные, защитные и другие полезные свойства. Практически неизменными остаются и геометрические размеры обрабатываемых деталей - толщина защитного слоя составляет примерно 40 * 80 А. [13,14,15]

Эпилам представляют собой многокомпонентные системы, включающие фторорганические поверхностно-активные вещества в различных растворителях и регулирующие добавки. В качестве базовых сред могут применяться фреоны, спирты, некоторые другие жидкости.

При эпиламировании формируется слой ориентированных микромолекул, радикально меняющих энергетические воздействия поверхности твердого тела. Молекулы ПАВ, закрепляемые за счет сил хемосорбции, образуют структуры Ленгмюра в виде спиралей с нормально направленными к поверхности материала осями. Такая форма молекулы и ее расположение позволяют надежно удерживать смазочные среды (рис. 14, 15, 16).

Рис.14. Фрагмент частокола Ленгмюра на эпиламированной

поверхности твердого тела:

1 –молекулы ПАВ в виде спиралей; 2- смазочная среда;

3- поверхность твердого тел

Рис.15 Молекула ФТОР-ПАВ с Рис.16 Прикрепление молекулы

якорной зоной ФТОР-ПАВ к поверхности

твердого тела

Эпиламирование позволяет существенно повысить износостойкость сопряженных деталей и, как следствие, улучшить динамику работы машин, станков, промышленных роботов, различного технологического оборудования, а также режущего и другого инструмента.

При покрытии металлических поверхностей (за исключением чистого титана) спиралевидные молекулы в состоянии захватывать электроны в тех местах поверхности, где особо высока электронная плотность, и тем самым "высаживаться" на поверхность. Места с повышенной электронной плотностью образуются на тех участкам металлической поверхности, где имеются нарушения кристаллической решетки. Молекулы эпилама вступают во взаимодействие с этими электронами, образуя совместную электронную структуру, что обуславливает особо высокое сцепление эпилама с поверхностью субстрата.

Что касается неметаллических поверхностей, например, пластмасс или резины, то эпиламы связываются с поверхностью за счет водородных мостиков, дисперсионных и капиллярных сил. В случае других неметаллов, например, керамических материалов, соединение происходит за счет взаимодействия с ионной решеткой.

Разработаны поверхностно-активные вещества (таблица 2), которые легко эмульгируются в любых смазочных маслах, совместимы со всеми пластичными и консистентными смазками. Это позволяет широко использовать их в автотракторной, авиационной технике и других энергетических установках, с целью повышения ресурса работы узлов трения, межремонтного пробега и снижения материало- и энергозатрат.

Таблица 2.

Сравнительные физико-химические свойства эпиламированных слоев твердого тела

№ пп	Показатели	Марка эпилама
		Полизам-20 МСК (Россия)	Полизам-05 (Россия)	Полизам-20 (Россия)	Films (США)
1	Поверхностная энергия после эпиламирования, мН/м	2-4	2-4	2-4	5-8
2	Удельная Нагрузка, мН/мм2	до 3000	До 3000	до 3000	до 1500
3	Температура эксплуатации, 0С	до 450	450 (кратковременно до 700)	450	150
4	Токсичность, класс	4	4	4	4
5	Горючесть	Трудногорюч	трудногорюч	Трудногорюч	Негорюч
6	Растворимость в углеводородах	Нерастворим	растворим в хладонах	Растворим в хладонах	слабо растворим