Антифрикционные, антиадгезионные и антикоррозионные нанопокрытия многократного повышения ресурса, износостойкости и вибростойкости механизмов, агрегатов и машин

Петербургскими ученымиразработана и запатентована нанокомпозиция, являющаяся поверхностно-активным веществом (ПАВ) и обладающая универсальными свойствами. Основное назначение нанокомпозиции — получение надежного антифрикционного, антиадгезионного и антикоррозионного покрытия, которое наносится на твердые контактные поверхности изделий из металлов, резины, пластиков и иных материалов с целью снижения коэффициента трения и износа контактных поверхностей втяжелонагруженных парах трения в промышленных условиях, а так же для придания таким изделиям антикоррозийных свойств.
Поверхности, обработанные фторсодержащими ПАВ, являются не только водоотталкивающими, как в случае их углеводородных аналогов, но также бензо- и маслоотталкивающими.
Фтортензиды отличаются высокой стойкостью к окислителям и агрессивным веществам (кислоты, щёлочи, хлор и т. п.). Также они обладают высокой термостойкостью, выдерживают кислородный удар, имеют температуру застывания до (-160ºС), не изменяют свойств при мощности дозы до 10 8 рад.

Области применения ПАВ чрезвычайно разнообразны. Одним из методов повышения износостойкости пар трения является метод обработки поверхностей пар трения фтортензидами. Фтортензиды — это многокомпонентные системы, включающие фторорганические поверхностно-активные вещества в различных растворителях и регулирующие добавки. В качестве базовых сред могут применяться фреоны, спирты, некоторые другие жидкости. В настоящее время в мировой практике используется широкий ассортимент эпиламов. Они используются во многих промышленно развитых странах, таких как США, ФРГ, Франция, Великобритания, Япония и т. д. Однако, из-занизкой рабочей температуры (до 160°С) их применяют в основном в часовой и приборостроительной промышленности для снижения трения и удержания смазки в контактной зоне, а также для придания некоторым материалам гидрофобных и других специфических свойств.

Мономолекулярный защитный слой, в виде коротких ворсинокдлиной 7-8 нмна поверхности металла, обеспечивает снижение коэффициента трения и коррозионного действия окружающей среды на металл. Молекула фторорганического полимера представляет собой структуру Ленгмюра (спираль диаметром 2,5 нм), внутри которой и находится молекула смазки. При этом видно (см. рис. 1, 1а), что в якорной зоне находится атом фтора, который имеет незаполненную внешнюю орбиталь электронной оболочки.Поэтому фтор имеет высокую химическую активность, т. е. он захватывает все свободные от химических связей электроны, что и определяет свойства прикрепления молекулы к поверхности различных типов (металл, диэлектрик, стекло, керамика, полупроводники, кристаллы).
Такую поверхность можно сравнить с ворсом на ковре.Молекулы фторорганического полимера предотвращают прямой контакт поверхности, на которую нанесен фтор-ПАВ, с окружающей средой.

Но фторорганическое покрытие не только защищает поверхность материалов, на которые оно нанесено. Вследствие своей высокой проникающей способности фтор-ПАВ заполняет все поры и микротрещины, дегазирует их и исключает охрупчивание (водородная хрупкость) материала — микропоры и микротрещины лишаются возможности концентрировать напряжения и перестают быть потенциальными средствами разрушения. Кроме этого, нанесенное на поверхность с избытком, фторорганическое покрытие обладает свойством самовосстановления. Т.е., при механическом повреждении покрытия и поверхности металла, избыточные молекулы фтор-ПАВ, находящиеся во втором или третьем слое, устремляются к свободным электронам поврежденной поверхности и связывают их, не давая им возможности вступать в контакт и образовывать устойчивые химические связи с окружающей средой.Покрытие обладает стойкостью к низким и высоким температурам (от -200°С до +450°С, кратковременно до +750°С), к давлению (удельная нагрузка до 3000 мН/мм);

К этому следует добавить, что фтор-ПАВ нетоксичен (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ), взрыво — и пожаробезопасен).

В процессе испытаний фторорганическое покрытие наносилосьна различные материалы, детали, инструменты, штампы, прессформы, пары трения, узлы механизмов и агрегатов. Были получены следующие результаты, подтвержденные соответствующими актами и протоколами (см. таб.):