редкие материалы в розницу на
Статьи

Антифрикционное покрытие - рекомендации по применению

Антифрикционное покрытие - рекомендации по применению

В статье рассмотрены методы нанесения антифрикционных покрытий на металлические и пластиковые детали, приведены рекомендации по предварительной обработке поверхностей, способам удаления АФП и другая полезная информация.

 

Что такое антифрикционное покрытие и как его применять? Разберемся ниже.

 

1. Общие сведения об антифрикционных покрытиях
2. Методы подготовки металлических поверхностей и способы нанесения АФП
3. Методы подготовки пластмассовых поверхностей и способы нанесения АФП
4. Отверждение антифрикционных покрытий
5. Удаление антифрикционных покрытий

 

1. Общие сведения об антифрикционных покрытиях

Применение антифрикционных покрытий (АФП) является одним из наиболее современных и перспективных способов защиты различных механизмов от интенсивного износа. АФП подобны краскам, но вместо красящего пигмента они содержат высокодисперсные частицы твердых смазочных веществ, равномерно распределенные в смеси связующих элементов и растворителей.

Структура антифрикционных покрытий

Илл. 1. Структура антифрикционных покрытий

После полимеризации антифрикционных покрытий сухие смазки и связующие элементы заполняют микронеровности поверхности, увеличивая ее опорную площадь.

В процессе трения часть смазочных частиц переносится на сопряженную поверхность и ориентируется параллельно направлению движения. Таким образом, на обеих поверхностях образуется гладкая и скользкая защитная пленка.

Большую популярность во всем мире по  праву завоевали антифрикционные покрытия от ведущих зарубежных и отечественных производителей: Dow Corning, BECHEM, Эффективный Элемент. Они изготавливаются на основе высококачественных твердых веществ – дисульфида молибдена, графита, политетрафторэтилена и различных композиций, содержание которых в разных покрытиях может достигать 70 %.

Связующие вещества определяют защитные свойства, химическую стойкость и тип отверждения покрытий. Среди этих материалов имеются АФП, полимеризующиеся при комнатной температуре и в результате нагрева.

В зависимости от обрабатываемой основы, типа полимеризации и требуемых от покрытия свойств применяются различные способы подготовки поверхностей и нанесения АФП.

Технологический процесс подготовки основ зависит от материала (металл или пластик) и состояния обрабатываемой детали.

 

2. Методы подготовки металлических поверхностей и способы нанесения АФП

Подготовка к нанесению антифрикционного покрытия начинается с обезжиривания поверхностей – оно способствует более равномерному распределению АФП и большей прочности слоя.

Данная технологическая операция может производиться вручную – органическими нежирными растворителями, например, нефрасом, а также с помощью ультразвуковых очистителей.

Растворители не должны оставлять следы на поверхности после испарения, поэтому операцию промывки производят несколько раз с использованием свежего средства.

После обезжиривания детали высушиваются на воздухе. Трогать обработанные поверхности руками нельзя.

Имеющиеся на обрабатываемой поверхности окислы удаляются химическими или механическими методами.

К видам механической очистки относится пескоструйная обработка окисью алюминия или литой сталью (размер зерна около 55 мкм). Этот метод применяется для деталей из стали, титана, алюминия, меди, магния и их сплавов, хромированных и никелированных деталей.

Пескоструйная обработка не только удаляет коррозию с поверхности деталей, но и делает ее более шероховатой, обеспечивая лучшую адгезию АФП.

Пескоструйная обработка

Илл. 2. Пескоструйная обработка

По окончании работ прилипшие частицы песка удаляются сухим сжатым воздухом без содержания масла.

Во избежание риска появления коррозии на обработанные таким образом поверхности в кратчайшие сроки наносится антифрикционное покрытие. Для более продолжительной службы АФП рекомендуется произвести предварительное фосфатирование детали.

Фосфатирование

Илл. 3. Фосфатирование

Для обработки деталей из меди и медных сплавов вместо пескоструйной обработки может применяться травление смесью двух или более кислот (серной, фосфорной, азотной, хромовой, соляной). Травление нержавеющей стали производится специальными растворами щавелевой кислоты.

Удаляя продукты коррозии, растворы не должны оказывать вредного воздействия на основной металл.

Время погружения и концентрация раствора зависят от вида сплава и состояния поверхности. После травления детали необходимо тщательно промыть в целях удаления остатков кислоты.

Алюминий и его сплавы обрабатываются методом электролитического оксидирования. Алюминиевые сплавы с содержанием меди 0,5 % и более, а также сплавы  с общим содержанием легирующих добавок свыше
7,5 % обрабатываются в растворе серной кислоты.

После обработки кислотой детали необходимо промыть в воде. Поверхностная пленка закрепляется путем погружения в 5-процентный раствор дихромата натрия или калия. Сушка производится при температуре не выше 102 °С.

Алюминий и другие его сплавы можно обрабатывать в растворе хромовой кислоты. На деталях она образует тонкую пленку, обеспечивающую их защиту от коррозии. После обработки хромовой кислотой детали промываются в горячей воде и высушиваются на воздухе.

Фосфатирование применяется для железа и стали, но непригодно для нержавеющей стали, оцинкованного чугуна, деталей с кадмиевым и гальваническим покрытием.

Обработка фосфатом марганца увеличивает несущую способность и смазывающие свойства покрытия, фосфат цинка улучшает его коррозионную стойкость, а фосфат железа способствует повышению адгезии АФП.

Для фосфатирования используются растворы, создающие на поверхностях слои мелких кристаллов. Размер осаждаемых частиц не должен превышать 8 мкм (эквивалентно весу наносимого слоя 15 г/м2).

Фосфатный слой должен иметь ровную, однородную структуру и цвет от серого до черного. Пятна фосфатирующего раствора на поверхности деталей не допускаются.

Во избежание образования коррозии под действием влаги, содержащейся в окружающем воздухе, антифрикционные покрытия должны быть нанесены в кратчайшие сроки после фосфатирования.

Антифрикционные покрытия могут наноситься методом распыления с использованием сжатого воздуха или электростатического процесса. Работы производятся в специальных камерах или обычных хорошо вентилируемых помещениях.

Обработку небольших участков целесообразно проводить из аэрозольного баллона или аэрографом с круговым сечением факела и диаметром сопла 0,8 мм при давлении от 2 до 5 бар. При распылении покрытия нужно следить за тем, чтобы продукт попадал на поверхность, не высыхая и не образовывая брызг.

Толщина защитной пленки покрытия регулируется количеством слоев. Каждый последующий наносится только после полного высыхания предыдущего. Интервал между нанесением слоев не должен превышать времени, указанного в технической документации на АФП.

Для равномерного нанесения покрытия в процессе длительной работы или после перерывов состав необходимо периодически перемешивать.

До окончания высыхания АФП с обработанными деталями следует обращаться очень осторожно.

Если форма, размер и количество деталей позволяют, а также имеется необходимое оборудование, антифрикционные покрытия могут наноситься методом погружения с раскручиванием на центрифуге. Для больших партий мелких изделий (винтов, гаек и т.п.) этот способ наиболее экономичен, а потому целесообразен.

Погружение с центрифугированием всегда проводится дважды. Каждый этап состоит из следующих операций:

  • погружение;
  • центрифугирование
  • раскладка на проволочных сетках
  • сушка.

 

Для «дефектных» точек поверхности, соприкасавшихся в процессе первичного нанесения  с опорами, пункт 1 повторяется.

Толщина пленки антифрикционного покрытия при его заданной вязкости устанавливается путем регулирования скорости вращения центрифуги.

Крупные болты, втулки, валы, секции, трубы и плоские детали, которые не могут быть покрыты пленкой в центрифуге, обрабатываются в погружной ванне. При таком методе нанесения покрытия необходимо регулировать скорость погружения и извлечения детали в целях предотвращения затягивания в ванну пузырьков воздуха и образования потеков.

Равномерная консистенция содержимого погружной ванны обеспечивается постоянной циркуляцией жидкости, создаваемой насосами и сливными порогами.

Антифрикционные покрытия могут наноситься из аэрозольного баллона, с помощью щетки, кисти, валиков, а также стандартными машинами для койлкоутинга – окрашивания металлических лент в рулонах.

Следует учитывать, что при нанесении АФП щеткой или кистью добиться равномерной толщины пленки сложнее.

Если покрытие в серийном производстве наносится только на часть детали, удобно применять метод  трафаретной печати. Перед отверждением АФП маскирующие трафареты или защитная пленка удаляются.

Антифрикционное покрытие EFELE AF-511 SPRAY - инновационная замена традиционных смазок

Одним из ярких примеров инноваций в области сухих смазок с оптимальным соотношением цена-качество стало гибридное антифрикционное покрытие EFELE AF-511 SPRAY в аэрозольной упаковке, разработанное компанией "Эффективный Элемент".

Преимущества EFELE AF-511 SPRAY

  • отверждается без термического воздействия
  • работает при экстремально низких (до -180 °С) и очень высоких (до +450 °С) температурах
  • выдерживает огромные нагрузки,
  • не смывается водой,
  • не боится радиации,
  • может работать в условиях вакуума
  • сухая смазка не вызывает налипания абразивных частиц, поэтому детали, смазанные этим покрытием, эффективно работают в пыльной среде

Узнать подробности

 

3. Методы подготовки пластмассовых поверхностей и способы нанесения АФП

В зависимости от формы, размера, веса, количества и материала обрабатываемых деталей, а также от свойств поверхности применяют различные способы нанесения АФП. При выборе метода нанесения следует учитывать требования к пленке, конфигурацию и расположение покрываемых поверхностей скольжения.

Перед нанесением антифрикционное покрытие следует тщательно перемешать до получения однородной жидкости. Вручную этот процесс может занять до 30-40 минут. Если необходимо получить слой покрытия толщиной менее 5 мкм, состав разбавляется.

Количество готового материала рассчитывают, учитывая его жизнеспособность, указанную в технической документации, и площадь покрытия.

АФП могут наноситься на пластиковые поверхности следующими методами:

  • ручной метод (щеткой или валиками);
  • распыление;
  • погружение;
  • метод трафаретной печати.

 

Перед применением термоотверждаемого антифрикционного покрытия необходимо предварительно убедиться, что пластмасса обладает достаточной температурной устойчивостью.

АФП с дисульфидом молибдена используются только для армированных пластмасс. 

 

4. Отверждение  антифрикционных покрытий

Время и температура отверждения покрытия указываются в справочной документации. Однако эти данные могут варьироваться в зависимости от конкретных производственных условий.

Антифрикционные покрытия, отверждаемые при комнатной температуре, не требуют специального оборудования для полимеризации. Время сушки этих покрытий составляет около 2-3 часов.

Покрытия с термоотверждением имеют лучшие показатели износостойкости, коррозионной стойкости, больший срок службы. Среднее время полимеризации таких АФП составляет 30 минут при температуре +200 °С. При увеличении температуры скорость отверждения АФП уменьшается.

Время отверждения крупных деталей больше, оно зависит от их веса и поперечного сечения.

Антифрикционное покрытие на мелких деталях полимеризуется в печах с циркуляцией топочных газов, предназначенных для сушки красок. Для отверждения покрытий на плоских поверхностях особенно эффективно применяется ИК-излучение. Излучение абсорбируется покрытием и максимально сокращает время полимеризации.

Для проверки качества отверждения рекомендуется провести пробу на стирание с использованием растворителей. Если покрытие удаляется, значит процесс полимеризации завершен не полностью.

Существенное влияние на срок службы, коэффициент трения и антикоррозионные свойства АФП оказывает толщина пленки. Она должна превышать размер неровностей соприкасающихся поверхностей и составлять, в среднем, от 5 до 20 мкм.

Антифрикционное покрытие, нанесенное  тонким слоем на обе сопряженные поверхности, обеспечивает бОльшую несущую способность, чем толстый слой на одной из поверхностей.

 

5. Удаление антифрикционных покрытий

Для удаления антифрикционных покрытий в большинстве случаев возможно использовать растворители или средства для удаления красок на основе эпоксидных смол. 

Другой эффективный методоудаления АФП – пескоструйная обработка поверхностей (при этом линейные размеры деталей могут уменьшаться на величину до 1,3 мкм).