ПРЕИМУЩЕСТВА ПЕРФТОРИРОВАННЫХ ПОЛИЭФИРОВ

ПРЕИМУЩЕСТВА ПЕРФТОРИРОВАННЫХ ПОЛИЭФИРОВ

Уникальные свойства PFPE делают данный тип смазок основным решением для многих требовательных операций.

Некоторые типы устройств, например, электрические двигатели, клапаны или другое оборудование могут быть труднодоступными для смазывания. И в итоге не получать достаточное количество смазки для долгой и бесперебойной работы.

Рассмотрим подшипники, которые должны функционировать в условиях экстремальной температуры или холода. Например, в таких устройствах как ракеты, гироскопы или закрылки крыла самолета. Обратим внимание на детали, которые не должны гореть в среде, насыщенной кислородом или в вакуумных насосах, в которых выделение смазки не допустимо. Это некоторые из механизмов, которые будут работать только с фторуглеродными типами смазок для долговечности и длительных интервалов технического обслуживания. Для других отраслей промышленности смазки PFPE так же актуальны.

Если бы нам пришлось построить пирамиду – диаграмму с объемом использования базовых масел и их стоимости по наклонным сторонам пирамиды, дорогостоящие масла PFPE окажутся на вершине пирамиды. Широкая часть пирамиды будет занята недорогими смазочными материалами, полученными из нефтяного масла (рис.1). И средние склоны пирамиды будут заняты силиконами, полиалкиленгликолями и полиальфаолефинами с промежуточной стоимостью.

Рис.1 Базовые масла

Из-за расходов, связанных с добычей и синтезом основных ингредиентов, некоторые из которых являются опасными, производство PFPE является дорогостоящим процессом и ставит их на вершину пирамиды. Но их уникальные свойства делают их смазками для самых требовательных условий работы.

Перфторполиэфиры PFPE тесно связаны с политетрафторэтиленом PTFE, который широко известен как тефлон. PTFE состоит из молекул углерода, фтора. Добавление молекулы кислорода в смесь превращает их в PFPE. У масел PFPE много положительных характеристик: высокая стабильность молекул, низкая летучесть, широкий интервал температуры применения. Они обладают превосходными смазывающими свойствами, несущей способностью, не горючи, совместимы с большинством пластмасс и эластомеров.

Единственный недостаток – это невысокое количество добавок, которые могут быть растворены в них.

Смазка на PFPE контролирует трение, которое является источником износа в механизмах. Когда оборудование запускается, в подшипниках происходит трение, контакт метал-метал. Коэффициент трения в этот момент самый высокий, и такой тип трения называют граничным. Когда подшипники начинают вращаться быстрее, на сопряженных поверхностях формируется масляная пленка, которая снижает коэффициент трения. Такой тип трения называется смешанным. Как только скорость подшипника увеличивается, между поверхностями формируется полная масляная пленка. Сопряженные части не вступают в контакт друг с другом, этот тип трения с самым низким коэффициентом трения, называется гидродинамической смазкой.

Тот же эффект наблюдается при аквапланировании, когда машина едет слишком быстро над глубокой лужей и временно теряет рулевое управление, шины вращаются на поверхности воды.

Пример использования PFPE как смазки – использование в шариковых подшипниках. Смазка PFPE разработана с вовлечением PTFE и присадок, таких как нитрат натрия, который действует как противоизносный/антикоррозийный агент, и дисульфид молибдена как EP присадка.

PFPE отличается отличной износостойкостью и несущей способностью. Это можно проверить с помощью теста ASTM D 2783 на четырехшариковой машине, где один стальной шарик зажат во вращающемся патроне, в три стационарных шарика в ячейке и загружены маслом. Шарик в патроне вращается со скоростью 1800 об/мин со все увеличивающейся нагрузкой. Со временем на контактирующих шариках формируются царапины, следы износа, при слишком высоких нагрузках шарики могут свариться. Диаметр износа на PFPE был 0,36 мм, а диаметр пятна износа смазки на минеральном масле – 0,69 мм. Был проведен еще один тест. Смазка помещалась в печь при 232°С на 40 часов. На поверхности обычной минеральной смазки образовались трещины, смазка приобрела коричневый цвет, испарилось 40% массы, а смазка на PFPE осталась без изменений и не испарилась.

Тест ASTM D 3336, по которому определяют срок службы смазок в шарикоподшипниках при повышенных температурах, частота 10 000 об/мин. Разнообразные углеводородные смазки конкурентов продержались от 400 до 3000 часов, а смазки PFPE/PTFE продержались от 2145 до 5000 часов, и четвертый образец был все еще в рабочем состоянии после трех лет.

Когда детали смазываются PFPE, которые работают в суровых граничных условиях, может проявляться трибокоррозия. На подшипнике может появиться сухой ржавый осадок. Экстремальные давления и температуры в таких условиях могут разрушить молекулы PFPE, выделяя фтор, который реагирует с железом с металлической поверхности, формируется фторид железа.

Фторид железа - относительно мягкое соединение, которое будет служить поверхностным слоем, предотвращающим износ и задир так же, как традиционные добавки, используемые для работы под давлением. Это активная химия, которая защищает поверхности от сваривания, в результате возможна длительная бесперебойная эксплуатация.

Однако фторид железа может катализировать дальнейшее разложение PFPE до момента, пока смазки не останется. Это одно из свойств кислоты. Следовательно, доказательства трибокоррозии не считаются существенной проблемой для правильных областей применения, но в случае подшипников со значительным отрицательным клиренсом результатом может быть катастрофический износ. Это проблема для всех типов смазочных материалов, а не только смазок на PFPE.

Есть некоторые условия, которые нужно соблюдать при использовании смазки PFPE. Во-первых, эти смазываемые детали не могут иметь алюминиевых несущих поверхностей и должны быть очищенными от всех углеводородных масел и смазок или других органических остатков путем тщательной очистки с нехлорированными растворителями. Выбор правильной вязкости также имеет решающее значение и зависит от скорости и нагрузки. Подшипники нужно смазывать необходимым количеством смазки, чтобы они работали должным образом. Плотность PFPE по сравнению с другими маслами и смазками в два раза выше, подшипники должны наполняться новой смазкой по объему, а не по весу. Кроме того, смазки PFPE образуют более толстые пленки с более низкой проводимостью, чем традиционные смазки, поэтому подшипники могут работать при более высокой температуре, и отличная термостойкость этих смазок в состоянии справиться с более высокими температурами. Так как PFPE смазки формируют толстые пленки между частями, можно использовать меньшее количество смазки.

Компании предсказывают, что сомнения клиентов о затратах на покупку смазки PFPE будут компенсированы растущей популярностью увеличенных интервалов повторного смазывания и сокращением времени простоя оборудования.