Объёмы информации о нанотехнологиях множатся в геометрической прогрессии. Человечество обрело новое направление для исследований и воплощения их результатов в практические разработки.
Практически все отрасли промышленного производства в России рассматриваются как широкое поле для внедрения открытий в области нанотехнологий и наноматериалов. Многие из этих открытий появились относительно давно, когда о нанонаправлениях ещё не было речи, но исследования и результаты уже существовали. В частности технология эпиламирования, суть которой заключается в создании многофункциональных наноразмерных мономолекулярных плёнок на поверхностях, требующих улучшения антифрикционных, антиадгезионных, гидрофобных, бактерицидных и других свойств для улучшения стойкости, надёжности и долговечности работы узлов и агрегатов всевозможного оборудования, режущего инструмента, элементов механизмов, технологической оснастки и т. д.
Основой структуры всех эпиламирующих композиций являются фторсодержащие поверхностно-активные вещества (фторПАВ), которые представляют собой фторполимеры, не имеющие аналогов в природе и синтезируемые искусственным путём.
Эта технология находила широкое применение в 1980-е годы (разработка лауреатов Госпремии СССР В. А. Горбунова, Н. А. Рябинина и др.) в основном в разработках закрытого назначения, но также использовалась, в частности, для упрочнения поверхностей режущего инструмента.
Нанесение фторПАВ осуществляется разными способами: окунанием, распылением в камерах, кистями и т. д., вручную или в автоматизированных установках. После попадания состава на поверхность тела происходит испарение растворителя, а само фторПАВ вступает в реакцию с поверхностью, при этом молекулы фторПАВ создают структуры Ленгмюра (частокол Ленгмюра) в виде спиралей с нормально направленными к поверхностям осями, позволяющих не только надёжно удерживать смазочные среды, но служить своеобразным буфером между контактирующими поверхностями.
В процессе адсорбции, поверхностной диффузии и в результате испарения растворителя образуется мономолекулярный слой (монослой) в виде плёнки вещества толщиной 10–100 Ǻ (1–10 нм); толщина плёнки зависит от качества подготовки поверхности (уровня шероховатости поверхности – наношероховатости), от условий и методов нанесения эпилама, от структуры материала основы, от химического состава композиции и др. Образование плёнки сопровождается химической реакцией (хемосорбция), в которую вступают материал основы и состав фторПАВ.
При формировании слоя плёнки происходит упорядочение определённым образом пространственной ориентации молекул фторПАВ, радикально меняются физико-химические свойства поверхности.
В пáрах трения фторПАВ могут наноситься на соприкасающиеся поверхности как с раствором (эпиламы), так и с использованием среды эксплуатации в виде эмульсии в смазочном масле. В этом случае смазки, кроме основной функции, играют роль «транспорта» для доставки фторПАВ к поверхностям трения. Добавление ингибиторов коррозии в состав фторПАВ позволяет придать антикоррозийные свойства поверхностям. Эпиламирование улучшает свойства модифицированной (хромированной, лакированной, анодированной) поверхности и в некоторых случаях полностью исключает необходимость хромирования, оптимизирует поверхностные свойства и ресурс гальванических и химических покрытий (цинкование, никелирование и др.). Это открывает новые возможности применения эпиламирования в узлах гидравлики и пневматики, увеличения межремонтного периода и снижения материало- и энергозатрат на эксплуатацию и ремонтно-восстановительные нужды не только стационарного обрабатывающего и технологического оборудования, но и всего состава военной специальной и транспортной техники.
Важно и то, что частицы фторПАВ не отделяются вследствие хемосорбционной связи.
С появлением и развитием новых отраслей, совершенствованием техники остро встаёт вопрос об увеличении ресурса тех узлов механизмов, где используются смазочные среды. Каждый узел должен соответствовать требованиям надежности, работоспособности. Учитывая многофункциональность плёнок фторПАВ, они могут быть использованы практически во всех машинах и механизмах оборонного и промышленного комплекса. Современные машины оснащены сложными системами механического, пневмо- и гидропривода, элементы которых (манжеты и уплотнения, рабочие поверхности штоков, цилиндров, бункеров, питателей и т. д.) значительно повышают свои эксплуатационные качества после их обработки эпиламами.
Рядом предприятий накоплен положительный опыт защиты эпиламирующими композициями печатных плат, микросхем, элементов точных приборов и систем управления.
Технологический процесс эпиламирования строится по простой схеме, не требующей дорогостоящего оборудования и доступной любому машиностроительному предприятию:
Обезжиривание → Эпиламирование → Термофиксация → Контроль и очистка от механических загрязнений
Свойства фторПАВ актуальны применительно к прессовому и штамповочному оборудованию: облегчается съём продукции, повышается её качество, продлевается срок службы технологической оснастки.
Предприятия различных отраслей широко используют фторПАВ (эпиламы), взаимодействующие с поверхностями на новой физико-химической основе, расширяющие диапазон не только сферы применения, но и показателей положительных эффектов. Универсальность эпиламов подтверждается техническими эффектами при использовании их в металлообработке, станкостроении, литейном и других производствах:
Сферы применения эпиламов не исчерпываются приведёнными примерами.
Давно практикуемые в технической документации на обрабатывающее оборудование карты смазки должны дополняться равноценными по важности картами трения, что в принципе не одно и то же. карта трения – схема оборудования с указанием всех участков, зон, точек активного трения, в которых возможен расход мощности на преодоление сил трения при работающем оборудовании.
Технологическое оборудование отличается большим разнообразием схем позиционирования материала (заготовки) и схем организации относительного перемещения материала (заготовки) в процессе обработки или подготовки к ней, что должно отражаться в картах трения для создания полной картины работы тех или иных органов оборудования. Имея такую картину, можно обосновать использование эпиламирования применительно к конкретной паре трения в том или ином узле.
Анализ действующих сил в машинах и механизмах показывает существенную роль сил трения, вынуждающих не только увеличивать установленную мощность двигателей в приводах, но изыскивать надёжные пути для уменьшения влияния этих сил. Практика подсказывает наиболее оптимальные варианты организации участков эпиламирования в структуре инструментальных и ремонтно-восстановительных подразделений всех видов производств оборонного комплекса. Учитывая специфику предприятий, условия и характер эксплуатации механизмов и оборудования, предприятие выбирает приемлемую для себя форму организации участка эпиламирования: стационарный пост эпиламирования (СПЭ) или передвижной пост эпиламирования (ППЭ).
Ведущим предприятием по вопросам внедрения эпиламирования является ООО «Автостанкопром», входящее в реестр инновационных предприятий Санкт-Петербурга, коллективный член Нанотехнологического общества России.
ООО «Автостанкопром»
Тел./факс: +7 (812) 495-98-56
avtostankoprom@list.ru
www.epilam.ru
