Смазочная компания Интеравто
21 Май 2021

Эффективность применения эпилам для улучшения эксплуатационных показателей инструмента, деталей и механизмов

Эффективность применения эпилам для улучшения эксплуатационных показателей инструмента, деталей и механизмов

Качество металлообработки напрямую зависит от класса используемой инструментальной оснастки, а технологичность, долговечность, надежность и даже частично энергоэффективность оборудования – от механической прочности деталей. И, несмотря на использование различных упрочняющих технологий, коррозия и усталостные напряжения в поверхностных слоях металлических изделий и конструкций, вызванные процессами трения, до сих пор являются основной проблемой современного инжиниринга. Именно поэтому любой технологический цикл производства деталей заканчивает этапом термообработки и нанесения различных упрочняющих и защищающих составов.

Наиболее перспективным и малозатратным способом повышения долговечности и износостойкости инструментальной оснастки и деталей является эпиламирование. Этот метод предполагает нанесение на металлическую поверхность эпиламов – анаэробных составов, содержащих специальные поверхностно-активные вещества. После высыхания они образуют на обработанных деталях ультратонкую пленку толщиной не более 40 ÷ 100 Ă, то есть менее 0,01 микрона.

Коротко о терминологии и истории

Изначально определение «эпилам» относилось к техническим жидкостям, которые в 20-е годы прошлого столетия не очень успешно применялись для предотвращения вытекания смазки из узлов и механизмов. Но уже в 70-х годах XX века совместная работа химиков и трибологов позволила получить составы, обладающие многофункциональными свойствами и повышающие коррозионную и механическую прочность поверхностей.

С тех пор термин «эпилам» применим для фторсодержащих поверхностно-активных веществ, обладающими многофункциональными свойствами. Над проблемой повышения коррозионной стойкости и механической прочности металлов работали ученые во многих уголках мира, но наибольших успехов добились лишь страны с передовой наукой. Так на рынке стали наиболее востребованы советские Эфрен-1 и Эфрен-5, американские Филмс и Парален, швейцарские Аретол и Фиксадроп-Б и японский Стоп-Ойл.

Первые эпиламирующие составы имели один существенный недостаток – ограниченный порог высоких температур, ведь выше +200˚ они уже были не эффективны. Именно по этой причине их использовали не очень активно. Над решением проблемы работали в Государственном институте прикладной химии и со временем ученым удалось получить новую формулу эпиламов, работоспособных в широком температурном интервале. Такие составы содержали растворенные в легкоиспаряющихся растворителях поверхностно-активные вещества, у которых атомы водорода гидрофильных радикалов замещались на фтор. В дальнейшем вместо растворителя стали использовать спирт, что сделало ПАВ нетоксичными, упростило принцип нанесения и позволило повысить толщину эпидамирующего слоя.

Механизм действия

При попадании на металлическую поверхность фторсодержащие ПАВ, обладая высокой проникающей способностью, заполняют все поры и микротрещины, вытесняя при этом из них малейшие частички влаги. Этот процесс сопровождается ориентировочной адсорбцией, во время которой за счет вандерваасальсовых сил полярная часть молекулы концентрируется на обработанной поверхности, а гидрофильная группа локализуется сверху. Из-за низкой когезии эпиламирующих составов минимизируются внутренние напряжения в поверхностных слоях и происходит замещение поверхностной энергии на энергию гидрофобного радикала. В результате на обработанных изделиях вода концентрируется во фракции с большой величиной контактного угла, поверхность детали и изделия при этом не смачивается, но жидкости по ней лучше растекаются, а значит, процессы деструкции и коррозии многократно снижаются. В случае использования смазочных материалов они также хорошо диффундируют на эпиламированных поверхностях и стойко удерживаются в зоне граничного трения и на поверхности контртел, что обуславливает стойкий смазывающий эффект и исключает разрыв смазочной пленки.

Такие свойства эпилам подтверждаются элементарным экспериментом. Небольшой лист металла обезжиривают и одну половину покрывают фторсодержащим ПАВ, а вторую оставляют без покрытия. Далее на две части образца наносят идентичные капли подкрашенной дистиллированной воды и минерального масла. В процессе исследования даже невооруженным глазом видно, что эти жидкости ведут себя следующим образом:

  • на обработанной поверхности в горизонтальном положении капли жидкостей образуют мениски с малой кривизной и углом смачивания более 90˚. Даже при незначительном изменении положения образца капли быстро сливаются в единый объем, не оставляя смачивающего следа и фиксируясь в зоне раздела;
  • на необработанном металле жидкости формирую крупные высокие капли с углом смачивания в 90˚. При незначительном наклоне образца капли остаются в неподвижном состоянии и начинают перемещаться только при критическом наклоне образца более чем на 60 градусов, оставляя при этом характерный след.

Таким образом, плоская форма капли и угол смачивания более 90 градусов наглядно демонстрируют, что эпиламирование обуславливает повышенную подвижность любых жидкостей на обработанных деталях и исключает проникновение капиллярной влаги даже в микроскопические трещины и поры.

Особенности и преимущества

Эпиламы каждой торговой марки имеют определенные особенности в химической формуле, демонстрируют отдельные выраженные свойства и работоспособны в разных температурных диапазонах. При этом для всех современных фторсодержащих ПАВ характерна способность:

  • уменьшать коэффициент трения почти в 10 раз;
  • эффективно предупреждать коррозию и фреттинг-коррозию;
  • стойко удерживаться на поверхностях с различным классом шероховатости;
  • минимизировать адгезию обработанных деталей к любым лакокрасочным покрытиям.

А также свойственна бесцветность, высокие показатели гидрофобности и химическая инертность. Они устойчивы к воздействию воды, пара и масел и способствуют удержанию смазочных материалов в зоне трения вне зависимости от конструкции узла.

Перспективность практического применения

Кроме антикоррозионных и упрочняющих качеств, эпиламы позволяют повысить товарный вид продукции. При нанесении на легированные стали, латунные, алюминиевые, бронзовые и медные изделия они обеспечивают их отличную декоративность на протяжении длительного срока даже при воздействии сернистых газов и сероводорода:

  • защищают от появления темных пятен и отпечатков пальцев;
  • сохраняют первичный металлический блеск;
  • минимизируют оседание пыли.

Совместимость с другими технологиями

Эпиламы способы активироваться ультразвуком. Они прекрасно дополняют традиционные методы термической обработки и могут применяться на гальванических и износостойких покрытиях, например, таких как карбиды титана и циркония. При совмещении эпиламирования и магнитного воздействия обеспечивается более стойкий и продолжительный эффект упрочнения металлов, так как за счет магнитострикции фторсодержащие ПАВ глубже проникают в микротрещины. В итоге детали и инструментальная оснастка приобретают прецизионные свойства износостойкости и прочности. Но даже простое погружение деталей в эпиламирующие растворы позволяет повысить прочностные и антикоррозионные характеристики стальных и цветных сплавов.

Улучшение эксплуатационных качеств абразивного инструмента

Кроме применения в производстве и обработке режущего и технологического инструмента и деталей машин, эпиламирующие составы представляют особый интерес для улучшения эксплуатационных характеристик абразивного инструмента. Только если в первом случае используется метод распыления или погружения, то во втором варианте прибегают к импрегнированию. За счет пропитки эпиламами зерновые фрагменты абразивов покрываются ультрадисперсной защитной пленкой. Это обуславливает частичное изменение энергетического потенциала их поверхности и краевого угла смачивания, что:

  • положительно отражается на снижении радиальных и тангенциальных напряжений в абразивных кругах и шлифовальных падах;
  • повышает капиллярность структуры и снижает время обработки инструмента смазочно-охлаждающей жидкостью;
  • способствует равномерному распределению тепловой энергии в теле инструмента;
  • снижает засорение рабочей поверхности продуктами шлифовальной обработки.

Следовательно, износ рабочей части абразивного инструмента упорядочивается. А применение эпилам способствует длительному сроку использования абразивных кругов и качественному выполнению шлифовальной обработки, исключает вероятность прожогов и термических напряжений в обрабатываемых деталях.

Крепежные и резьбовые элементы

Болты и фитинги с эпиламирующим покрытием позволяют точно контролировать момент затяжки и избегать чрезмерного приложения усилий и последующей деструкции резьбы. Фторсодержащие ПАВ увеличивают кратность свинчивания, исключают гальваническое взаимодействие металлов сопряженных деталей и облегчают демонтажные работы.

Гидрофобная обработка

Эпиламы могут использоваться не только для улучшения эксплуатационных характеристик механизированного оборудования, но и служат отличной альтернативой для обработки печатных плат. Они многократно превосходят лаковые составы по водо- и паростойкости и при этом улучшают процесс пайки и эффективно предупреждают электрохимическую коррозию.

Лабораторное тестирование и практическая апробация подтверждают, что эпиламы защищают черные и цветные металлы от коррозии в условиях соляного тумана и тропического климата. При этом ПАВ образуют бесцветную пленку толщиной менее микрона. Их можно наносить на окрашенные и неокрашенные поверхности, а также на детали с химическим покрытием, но только после обезжиривания и механической обработки.

Антифрикционное и антиадгезионное покрытие

Фторсодержащие поверхностно-активные вещества снижают трение качения и скольжения в агрегатах с централизованной системой смазки и в механизмах, нуждающихся в закладной смазке и обработанных твердыми смазочными веществами. Их применение исключает разрыв смазочных пленок, снижает нагрев и разрушение пар трения.

Эпиламирование пресс-форм при изготовлении резинотехнических изделий минимизирует молекулярное сцепление металлических элементов с резиновой массой и обеспечивает:

  • долговечность оснастки и безупречную плоскость рабочих поверхностей;
  • отличную разделительную способность;
  • высокое качество продукции;
  • хорошее отделение облоя.

Анаэробное состояние эпиламирующих составов позволяет наносить их кистью, окунанием или распылением. По сравнению с силиконовыми продуктами, которые часто используются для обработки пресс-форм, они 100% исключают залипание резиновой массы и искажение конфигурации профиля изделия. Легкое отделение готового РТИ исключает образование трещин и других дефектов на поверхности и в теле уплотнения.

Практическое применение показывает, что эпиламирующее покрытие увеличивает темпы производства и дает отличный результат при изготовлении тонкостенных уплотнений и манжет. Они совместимы с силиконовыми продуктами, а изделия получаются с гладкой и блестящей поверхность, технические следы облоя отсутствуют.

Заключение

Фторсодержащие поверхностно-активные вещества просты и вариативны в применении. Они нетоксичны и совместимы с различными смазочными материалами и техническими жидкостями, термически стабильны даже при очень высоких температурах.

Эпиламы формируют несмываемое бесцветное покрытие толщиной менее микрона:

  • снижающее поверхностную энергию твердого тела и коэффициент трения;
  • обладающее абсолютной гидрофобностью и антиадгезионной способностью;
  • выдерживающее высокие давления, вибрационные колебания и ударные нагрузки;
  • исключающее вытекание смазочных материалов из герметичных и негерметичных узлов;
  • упрочняющее слои металлов и защищающее их от коррозии и воздействия агрессивных веществ.

Эпиламирование снижает затраты на борьбу с коррозией и износом. Увеличивает эксплуатационный ресурс деталей и механизмов в целом. Повышает качество изготовления РТИ и уровень производительности оборудования и монтажно-сборочных работ.