Эпиламы, терминология и применение в промышленности

Эпиламы, терминология и применение в промышленности

Повышение ресурса и надежности работы узлов и деталей (компонентов) машин и приборов было и остается одной из основных задач, стоящих перед разработчиками и изготовителями. Один из путей достижения этого является обеспечение оптимальных параметров и свойств поверхностных слоев деталей и узлов при заданных условиях эксплуатации. От состояния поверхностных слоев зависят потери на трение, износостойкость, стойкость к воздействию влаги, температуры, агентов коррозии, внешний вид, а для электронных компонентов – стабильность электрических и радиотехнических параметров, а значит их работоспособность.

Защитить поверхностный слой материалов, придать ему новые эксплуатационные свойства можно с помощью высоких технологий инженерии поверхности, в частности, нанотехнологий, благодаря использованию молекулярных пленок (эпиламов) – покрытий с уникальным сочетанием свойств.

Эпилам – это состав для нанесения молекулярной пленки, которая наносится из раствора и остается на поверхности твердого тела после испарения растворителя. Состав, из которого наносится пленка, представляет из себя растворитель (фторуглерод, спирт, вода, трихлорэтилен и др.) и одно или несколько поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Термин эпилам возник в 20-е годы ХХ в. и определяет составы, наносимые поверхность трибосопряжений для предотвращения растекания смазочного материала из зоны трения. Впервые были предложены швейцарским ученым П. Воогом для обработки деталей часов, чтобы предотвратить растекание масла из узлов трения часовых механизмов. Первый отечественный эпилам ЭН-3 был разработан в СССР в НИИЧасПром Г.И.Фуксом и Л.В. Тимофеевой. Дальнейшие исследования были продолжены в Государственном институте прикладной химии.

Сегодня многими крайне вольно трактуется термин «эпилам». К эпиламам относят смеси ПАВ с маслами, с СОЖами, с красками и т.д. Все это крайне запутывает потребителей и в ряде случаев дискредитирует эпиламы. Их предлагают к использованию всюду, где нужно и не нужно, взвалив проверку их работоспособности и эффективности на самого потребителя. Потребитель, получив отрицательный результат, отказывается от использования всех эпиламов.

При разработке эпиламов проводился полный комплекс исследований механизма действия того или иного эпилама. Оценивались влияние природы растворителя, концентрация ПАВ в растворе, требования к подготовке поверхности твердого тела перед эпиламированием, влияние природы твердого тела, шероховатости поверхности, оценка состояния и толщина пленки эпиламов, ее сплошности, стойкости к растворителям при очистке деталей, стойкости к истиранию и т.д.

Эпиламы разрабатывались и выпускались в США, Швейцарии, во Франции, Японии.

В конце 80-ых годов отечественные эпиламы Эфрен и 6СФК-180-05 для удержания смазочных материалов в узлах трения с фторированными ПАВами были выше по своим техническим показателям, чем эпиламы выпускаемые в США и Швейцарии.

Эпиламы разработанные советской наукой и сегодня превосходят импортные аналоги, известны такие составы как:

Сегодня создание эпиламов для новых областей применения требует комплексных исследований с учетом новых требований. Так, например, если для удержания смазочных материалов не требуется сплошности пленки, то для влагозащиты это требование выходит на первый план. Стойкость к истиранию очень важна для прессформ. Для защиты от обмерзания мозаичная структура пленки предпочтительнее, чем сплошная; для защиты от биообрастания желательно введение в эпилам активных биоцидов и т. д.

При нанесении тонкопленочного покрытия из растворов эпиламов на поверхности твердых тел создаются слои ориентированных молекул ФТОР-ПАВ, радикально меняющие энергетические свойства поверхности. При этом резко меняются условия смачивания, увеличивается краевой угол смачивания q, предотвращается растекание смазки, работа адгезии для поверхностей с покрытием на 20-25% ниже по сравнению с поверхностью без покрытия, а энергия смачивания понижается приблизительно в 1,5 раза.

Покрытия эпиламом повышают триботехнические свойства как пар трения, подшипников и трибосопряжений, так и самих смазочных материалов. Механизм противоизносного действия этого слоя заключается в упорядочении структуры смазочного материала. Благодаря этому наблюдается повышение несущей способности масляной пленки, стабилизируется в определенных пределах коэффициент трения. Кроме того происходит изменение структурного и фазового состояния поверхностей контактирующих тел и их топографии, меняются параметры микрошероховатости и, соответственно, условия трибоконтакта в сторону увеличения площади фактического контакта и снижения фактической удельной нагрузки.

Сегодня эпиламы, разработанные нами, используются при производстве механизмов, приборов, электронных компонентов, радиотехнических устройств, средств связи, при изготовлении металлорежущего и медицинского инструмента, а также в ряде других случаях, где важную роль играет состояние поверхностного слоя твердого тела.

Одним из основных назначений эпиламов пока сегодня остается удержание смазочного материала в узлах трения, что особенно важно для приборов и машин, где используются миниатюрные узлы трения с одноразовой закладкой масла на значительный ресурс в условиях динамических воздействий.

В то же время возможности этих покрытий еще далеко не исчерпаны.