Минеральные покрытия узлов трения для снижения износа

и защиты от коррозии и задира


Износостойкие и коррозионностойкие минеральные  покрытия

 

Износостойкие и коррозионностойкие минеральные покрытия основаны на применении твердосмазочных материалов природного происхождения.

Минеральные твердосмазочные покрытия на поверхности металла в парах трения обеспечивают:

  • снижение трения;
  • износостойкость;
  • повышение твердости и прочности металла;
  • защиту от коррозии;
  • защиту от абразивного износа;
  • защиту от эрозионного износа;
  • защиту от задира.

 

В отличие от тефлона, который под давлением течет, и дисульфида молибдена, который окисляется при нагревании, минеральные покрытия обеспечивают низкое трение в широком интервале температур и давлений, в самых тяжелых условиях агрессивной среды.

Хорошо известны такие твердофазные смазочные материалы, как графит, MoS2 и WS2. Хорошо известны также и их недостатки, в частности, применимость в ограниченном температурном интервале в условиях, в которых возможно их окисление.

В настоящее время установлено, что целый ряд материалов природного происхождения имеет характеристики, позволяющие рассматривать их как твердосмазочные материалы, более эффективные, чем традиционные. Выбор материалов основывается на фундаментальных работах петербургских специалистов. Анализ физических свойств большого числа минералов позволил выделить около 80-ти видов минеральных материалов, обладающих полезными триботехническими свойствами и обеспечивающими коррозионную стойкость и хорошее обтекание поверхностей.

Новые антифрикционные покрытия на основе твердосмазочных материалов природного происхождения обладают трибологическими характеристиками не хуже фторопласта и дисульфида молибдена, при этом они работают в широком интервале температур и давлений. Шероховатость поверхности с покрытием может быть доведена до 10-12 класса, повышается твердость и усталостная прочность металла. Минеральные материалы характеризуются высокой химической и термической стабильностью, применимы при высоких температурах (покрытия сохраняют свои антифрикционные свойства при температурах, например, до 1300 С). Снижение трения благодаря минеральной твердой смазке можно упрощенно объяснить следующим образом: минеральный материал обладает очень высокой адгезией к металлу, при этом адгезия слоев самого минерала друг к другу очень мала. Снижение коэффициента трения и интенсивности износа обеспечивается специфическими физико-механическими и термодинамическими свойствами этих материалов, наличием в них наноразмерных зерен. Трение может быть снижено до физически возможного минимума в условиях постоянного применения жидкой смазки. Использование минеральных антифрикционных веществ особенно перспективно для узлов трения с экстремальными нагрузками, эксплуатирующихся при высоких температурах и давлениях, когда известные технические решения не помогают. Минеральные покрытия улучшают качество уплотнений, защищают металл от коррозии, задира и абразивного износа.

Технология нанесения минерального покрытия

Минеральное покрытие наносят на поверхность металла механическими методами при комнатной температуре. Способ не требует создания вакуума, не применяются методы напыления. Для нанесения покрытия достаточно обработать поверхность металла до 6-7 класса. При механической обработке детали тонкоизмельченный минерал заполняет микропоры, микротрещины, различного рода дефекты на поверхностях узла трения, что ведет к повышению твердости и значительному упрочнению поверхности металла.

Повышение усталостной прочности металла

Существуют различные способы упрочнения поверхности металла (дробеструйная обработка; химико-термическая обработка, включающая азотирование, фосфатирование, анодирование, цианирование, сульфидирование, борирование, цементацию и т.п.). Использование минеральных покрытий позволяет заменить ряд трудоемких операций и технологических процессов: шлифование, поверхностную закалку, азотирование, хромирование и т.п. и добиться значительного упрочнения поверхности металла.

Пример.

Минеральное покрытие было нанесено на цилиндрическую ось из стали 45Х.

Результаты измерения твердости образцов с минеральным покрытием и без покрытия:

Материал

Твердость, HV

Изменение

твердости

Твердость, HRC

Сталь 45Х, исходный образец

367

 

38

Сталь 45Х с минеральным покрытием 1

619

+69 %

 

Сталь 45Х с минеральным покрытием 2

612

+67%

 

Технические характеристики минерального покрытия:

  • толщина покрытия на поверхности металла составляет 10-50 мкм;
  • коэффициент трения – 0.05 в условиях сухого трения,  0.005-0.007 при применении жидкой смазки;
  • износ – до 5*10-14;
  • температурная стабильность - минимум 1300 C;
  • высокая коррозионная стойкость (10 лет в перегретом паре с солями и H2S);
  • экологически чистая альтернатива хромированию;
  • защита от задира;
  • защита от абразивного износа;
  • хорошее обтекание, низкое сопротивление потоку.

Сравнение характеристик антифрикционных материалов.

Материал

Коэффициент

трения

Сухое трение

Коэффициент

трения

в масле

Износ

Интервал температур

Интервал давлений

Защита от

коррозии

Защита от

абразивного

износа

Защита от

задира

Сталь/сталь

0.15-0.5

0.05-0.1

0.01

 

 

 

 

 

Полимеры (PTFE)

Тефлон/сталь

0.04

0.15

0.04

0.08

Узкий

Узкий

Да

Нет

Нет

MoS2, WS2

0.05-0.1

 

0.001

Узкий

 

Нет

MoO2 +

SO2

Нет

 

Алмазо-

подобное

покрытие

DLC/сталь

0.08-0.15

0.18

 

0.001

Узкий

Узкий

 

 

 

Керамика

 

0.5

 

Изнашивает металл

Широкий

Широкий

Материал хрупкий

Отличная

Отличная

Отличная

Минеральные

покрытия

0.05

0.005-0.007

5*10-14

Широкий

> 1300 C

Широкий

Отличная

Отличная

Отличная

Минеральные покрытия: низкие трение и износ – лучше, чем тефлон и MoS2,

Стабильность в широком интервале температур и давлений – не хуже керамики

Износостойкое минеральное покрытие может быть нанесено на поверхность металла в уплотнениях металл/металл, металл/фторопласт, металл/графит, металл/терморасширенный графит,  металл/резина. Протечки снижаются, качество уплотнений повышается.

Износостойкое покрытие можно нанести на резьбу.

Применяя инновационные минеральные покрытия, снижающие трение и защищающие металл от коррозии, задира и абразивного износа, производители  оборудования могут получить существенное конкурентное преимущество.

Конечные потребители получают:

  • надежную работу оборудования, ремонт и замена которого сопряжены с высокими расходами; повышение межремонтного периода; снижение затрат на покупку запчастей, ремонты и связанные с ними простои; снижение до минимума риска аварийных ситуаций;
  • энергоэффективность, экономию электроэнергии и топлива при работе насосов, компрессоров, двигателей и другого оборудования.

 

Главная

Продукты и услуги

Износостойкое покрытие

Применение для трубопроводной арматуры

Применение в насосах

Энергосбережение

Контакты

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Active-nano 2014