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O que são revestimentos antifricção (AFC)?

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Os revestimentos antifricção (AFC) são lubrificantes secos cuja formulação é semelhante à dos vernizes industriais comuns. Os três elementos fundamentais com os quais são formulados são: lubrificantes sólidos , resinas como aglutinante e finalmente solventes que facilitam sua aplicação.

O que são revestimentos antifricção (AFC)?

revestimento antifricção Os revestimentos antifricção (AFC, também conhecidos como revestimentos antifricção) são como tintas que, em vez de um pigmento corante, contêm partículas de apenas alguns mícrons de lubrificantes sólidos dispersos através de uma mistura de resinas e solventes cuidadosamente selecionados. A escolha correta das matérias-primas e do volume de concentração do lubrificante contido são essenciais para as corretas propriedades de lubrificação e proteção contra corrosão. Quando aplicados, formam uma película seca e escorregadia que reduz o coeficiente de atrito (CoF) , pois homogeneiza a rugosidade superficial e, portanto, otimiza o atrito metal-metal, metal-plástico ou plástico-plástico, mesmo sob cargas e condições extremas de trabalho. . Imagem SEM 1000x. comparação de um substrato sem (esquerda) e com (direita) aplicação de AFC. Observa-se a mudança na rugosidade e homogeneização da superfície.

Estados de lubrificação e princípios operacionais de revestimentos antifricção (AFC)

1. Estado de lubrificação hidrodinâmica 2. Estado de lubrificação mista 3. Estado limite de lubrificação: excelente para revestimento antifricção (AFC) revestimento antifricção Os revestimentos antifricção (AFC) são particularmente eficazes em estados de fricção limite e também são bons sob condições de fricção mista , conforme ilustrado no diagrama de Stribeck (veja à direita). Nestes dois estados, a lubrificação hidrodinâmica fluida não é possível e ocorre contato direto entre as superfícies , com posterior desgaste . Os lubrificantes sólidos aderem à superfície pela força coesiva da resina e, desta forma, as superfícies ficam sempre separadas por uma eficaz película lubrificante seca , muito resistente mesmo em condições de velocidades muito baixas, movimentos oscilantes, cargas elevadas e ambientes agressivos. Os revestimentos antifricção (AFC) também podem apoiar eficazmente a lubrificação hidrodinâmica durante condições de amaciamento e garantir propriedades de funcionamento de emergência sem tornar a aplicação crítica no caso de quebra da película hidrodinâmica .

Vantagens dos revestimentos antifricção

Estas são algumas das principais vantagens dos revestimentos antifricção:

  • Eles fornecem lubrificação limpa e seca.
  • Eles minimizam o atrito e o desgaste com longa vida útil.
  • Eles oferecem coeficientes de atrito baixos e estáveis.
  • Adequado para condições extremas. Eles protegem contra a corrosão.
  • Resistência a temperaturas de -200 °C a +650 °C.
  • Podem ser utilizados como lubrificantes permanentes ou para melhorar a lubrificação com óleo ou graxa.
  • Disponível para vários materiais.
  • Eles têm um longo período de armazenamento.
  • Eles podem ser resistentes a óleos e produtos químicos.
  • Eles mantêm os pontos de atrito e o ambiente de trabalho limpos.
  • Alguns são transparentes ou decorativos.
  • Eles evitam o desgaste devido à vibração.
  • Aplicação com finas camadas de lubrificante.
  • Facilitam a montagem de elementos mecânicos e reduzem custos económicos.

Métodos de aplicação

Dependendo da natureza das peças a serem revestidas e do acabamento superficial necessário, como acontece com as tintas , os revestimentos antifricção (AFC) podem ser aplicados por pulverização , imersão ou uso de pistolas pulverizadoras . É sempre aconselhável pré-tratar a superfície dos suportes para homogeneizar a rugosidade e garantir uma ancoragem otimizada . No caso de revestimento parcial dos componentes, recomenda-se a utilização de palmilhas protetoras ou película protetora removível. Estes devem ser removidos antes da cura. Antes de aplicar um revestimento antifricção (AFC), é extremamente importante uma boa agitação para misturar e homogeneizar bem seus componentes, obtendo assim um líquido uniforme. Somente nos casos em que a espessura do filme deve ser inferior a 5 μm é necessário diluir o revestimento antifricção (AFC), adicionando a mesma fase solvente com a qual o produto foi formulado para que suas propriedades não sejam prejudicadas. modificado. Ao manusear revestimentos antifricção que não sejam à base de água, use apenas misturadores elétricos com motores à prova de explosão. Na aplicação destes revestimentos consulte sempre a ficha técnica e de segurança do produto em questão .

Duas formas de cura: à temperatura ambiente e com entrada de calor

Os revestimentos antifricção (AFC) são uma combinação de lubrificantes sólidos, resina e solvente. Após a aplicação, o solvente evapora, cumprindo sua função de facilitar a distribuição dos outros dois componentes. Embora o toque fique seco, o AFC não ancora totalmente à superfície neste ponto. O processo de cura é essencial para que as partículas sólidas do lubrificante se liguem à superfície. Pode ocorrer espontaneamente à temperatura ambiente ou fornecendo energia como ativador da reação de polimerização. Essa reação atua como uma cola que une as partículas da superfície, evitando que se soltem. Existem dois tipos de cura em AFCs. A cura à temperatura ambiente é ideal para aplicações de manutenção, pois seca em minutos e pode ser combinada com graxa ou pasta para uma lubrificação robusta. Por outro lado, os revestimentos curados por temperatura oferecem uma ancoragem mais forte e maior resistência. O uso de fornos ou calor infravermelho ativa a cura nestes casos. A escolha entre os dois métodos de cura depende das necessidades específicas da aplicação. Os AFCs são uma solução versátil e eficaz no setor para reduzir o atrito e o desgaste em diversas situações, desde manutenção rápida até aplicações que exigem uma ancoragem sólida e forte. Finalmente, em todos os tipos de revestimentos é sempre importante que a superfície onde serão aplicados esteja o mais limpa possível para promover a ancoragem. Recomenda-se um teste de limpeza com Diluente Molykote L-13 ou Diluente Molykote 7415 , que também pode ser usado para verificar a cura. Se o revestimento for removido com qualquer um destes solventes, o filme não estará totalmente curado.

Espessura do revestimento

A espessura da película protetora tem uma influência considerável na vida útil, no coeficiente de atrito e nas propriedades anticorrosivas dos revestimentos antifricção. Deve ser maior que a rugosidade superficial das superfícies de contato e geralmente está entre 5 e 20 μm. É melhor aplicar uma camada tão fina quanto possível em ambas as superfícies opostas, em vez de uma camada relativamente espessa numa única superfície, uma vez que camadas mais espessas não suportam cargas mecânicas tão pesadas ou tensões tangenciais tão grandes porque a ancoragem está a ocorrer em camadas de AFC sobre AFC, quando a fixação mais robusta é aquela entre o AFC no substrato . Os seguintes métodos podem ser usados para medir a espessura da camada:

  1. Método magnético de acordo com DIN 50 981 / ISO 2178 sobre substâncias básicas ferromagnéticas.
  2. Método de correntes parasitas de acordo com DIN 50 984 / ISO 2360 em metais não ferrosos.
  3. Método de retroespalhamento de partículas beta de acordo com DIN 50 983 / ISO 3543 em plásticos.
  4. Em casos excepcionais (quando os métodos acima não estão disponíveis), métodos micrométricos, perfilométricos e ópticos.

Remoção de revestimentos antifricção (peeling)

Como mencionado acima, os solventes Molykote L-13 Thinner ou Molykote 7415 Thinner podem ser usados tanto para limpeza e pré-condicionamento de superfícies quanto para verificar se um revestimento antifricção (AFC) terminou a cura e, portanto, permaneceu bem fixado na superfície. onde foi aplicado. Se após a aplicação do solvente no revestimento este não for removido ou sofrer alguma alteração, significa que o revestimento antifricção já terminou a cura. Depois de curado , um revestimento antifricção é muito difícil de remover (o que é uma vantagem significativa para garantir uma lubrificação de longa duração e a eficácia da lubrificação de emergência em aplicações potencialmente críticas). Métodos abrasivos consideráveis são necessários para a remoção de um revestimento antifricção, como muitos ciclos de trabalho (observa-se descamação de superfícies), ou fricção intencional e repetida com elementos abrasivos, ou mesmo jato de areia nas peças. Este último, por sua vez, cumpriria uma dupla função : remover a camada anterior do revestimento e como pré-tratamento superficial para condicionar novamente as peças, uniformizando sua rugosidade para proceder à aplicação de um novo revestimento.

Aplicação em superfícies plásticas

Seleção

Ao escolher revestimentos antifricção (AFC), tenha em mente que revestimentos contendo MoS2 são mais adequados para metais e plásticos reforçados e, por outro lado, revestimentos sem MoS2, por exemplo com Teflon (PTFE), são melhores para não-MoS2 -contendo plásticos reforçados. Se for preferível um revestimento antifricção de cura térmica em vez de um revestimento de cura à temperatura ambiente, realize um teste previamente para determinar se o plástico tem estabilidade térmica suficiente.

Métodos de aplicação

Os revestimentos antifricção podem ser aplicados por pulverização, imersão, pistolas de pulverização, pincel, revestimento com rolo e impressão . O método escolhido dependerá da forma, tamanho, peso e quantidade dos componentes. Os requisitos do filme também devem ser levados em consideração, bem como a proporção e localização das superfícies deslizantes a serem revestidas.

Secagem / Cura

Depende do revestimento utilizado e os dados específicos de cada produto podem ser obtidos nas respectivas fichas técnicas . É sempre aconselhável realizar um teste de revestimento e formação de fissuras.

Mergulhe componentes individuais

Grandes juntas roscadas, grandes rolamentos, hastes, grandes engrenagens, tubos e, em geral, peças planas que não podem ser colocadas em uma centrífuga de impregnação, podem ser revestidas em banho de imersão e depois drenadas. Realize uma imersão controlada para evitar a entrada de ar, minimizar a formação de pequenas gotas e regular a espessura desejada do filme da camada protetora. Garantir a correta homogeneização do banho de revestimento antifricção com agitação vigorosa e adequada. Durante os intervalos em que não estiver sendo utilizado o revestimento antifricção, cobrir os banhos de imersão para impedir a evaporação da fase solvente e, por sua vez, evitar possíveis contaminações externas.

Revestimento e impressão de rolo

Os revestimentos antifricção (AFC) podem ser aplicados com máquinas de revestimento de bobinas padrão, mas métodos mais simples de revestimento por rolo também podem ser usados. As técnicas de serigrafia e tampografia são utilizadas para aplicações parciais do revestimento numa superfície na qual se deseja revestir apenas uma porção específica da sua área. Os revestimentos também podem ser aplicados por pulverização, pistolas, imersão ou usando tambores de tinta e centrífugas . As superfícies devem ser pré-tratadas adequadamente. Caso seja necessário o revestimento parcial dos componentes, é aconselhável utilizar máscaras ou gabaritos de proteção removíveis. Estes devem ser removidos antes da cura, para que a resina não consiga fixá-los total ou parcialmente na superfície onde o revestimento foi aplicado. Os AFCs são fornecidos prontos para uso de acordo com as aplicações recomendadas (ver ficha técnica do produto em questão). Antes da aplicação, devem ser bem agitados para obter um fluido uniforme . Somente nos casos em que a espessura do filme deva ser inferior a 5 μm é necessário diluir com o solvente da mesma natureza química com que foi formulado o revestimento antifricção (AFC), para que não haja incompatibilidades de formulação ou alteração em suas propriedades. Os revestimentos antifricção devem ser agitados utilizando apenas misturadores elétricos com motores à prova de explosão. Ao aplicar tais revestimentos, cumpra sempre as normas de segurança locais para o manuseamento de tintas e vernizes .

Aplicação em superfícies metálicas

Anti-friction Coating

Aplicação em spray

Recomenda-se a utilização de revestimentos antifricção (AFC) em formato spray em cabines de pintura . Se for feito em outro lugar, deve ser fornecida uma boa ventilação . Solventes voláteis podem ser perigosos: não deve haver chamas abertas na sala. Em áreas pequenas recomenda-se uma pistola de jato redondo com bico de 0,8 mm. A pressão de pulverização deve estar na faixa de 2 a 5 bar. A distância entre o componente a revestir e o spray deve ser tal que o produto ainda esteja molhado quando atinge a superfície (entre cerca de 10 e cerca de 20 cm). Não devem se formar gotas, o que pode acontecer quando projetado de muito perto. Se o spray for mantido muito longe do componente, o produto poderá secar antes de atingir a superfície. Isto evitará a formação de espessuras uniformes de lubrificantes antifricção e o filme parecerá áspero. É muito mais importante trabalhar com extremo cuidado na aplicação de revestimentos antifricção do que na pintura ou envernizamento, pois deve-se garantir uma película extremamente fina, mas uniforme . Para produzir uma película mais espessa, várias camadas de revestimentos antifricção podem ser pulverizadas umas sobre as outras, embora a camada mais importante seja aquela que fixa o revestimento ao substrato. Deve-se levar em consideração que cada camada sucessiva deve ser aplicada sobre a camada anterior quando esta estiver quase seca. Ao pulverizar, use apenas ar comprimido isento de água e óleo. Para facilitar a aplicação uniforme da resina e do lubrificante sólido, o produto deve ser agitado, principalmente após um certo período de inatividade, pois em estado de repouso os sólidos lubrificantes tendem a precipitar em direção à base dos recipientes que os contêm. As peças pulverizadas devem ser manuseadas com extremo cuidado para evitar danos. Os revestimentos antifricção (AFC) devem secar ao ar por pelo menos 10 minutos antes de serem tocados.

Imersão e centrifugação

Se a forma e o tamanho das peças permitirem, um processo de imersão pode ser usado. A fiação por imersão com centrífuga é econômica para a aplicação de revestimentos antifricção em grandes quantidades de produtos a granel, como lotes inteiros de parafusos, porcas e grandes quantidades de peças pequenas.

  1. As principais etapas deverão ser: imersão; centrifugação; propagação em redes cabeadas; secagem
  2. Repetição do processo para cobrir pequenas irregularidades no revestimento devido a pontos de contato entre peças.

A espessura de filme necessária pode ser alcançada regulando a velocidade de rotação da centrífuga, que também é determinada pela viscosidade dos revestimentos antifricção e pela concentração da fase solvente evaporada.

Lavagem, secagem e impregnação da película superficial

a) Processo com ácido crômico: enxaguar abundantemente em água quente (65°C); deixar secar ao ar b) Processo com ácido sulfúrico: lavar completamente as peças com água e selar o revestimento em solução de dicromato de sódio a 5% ou por imersão em dicromato de potássio. Enxágue e deixe secar. A temperatura durante a secagem não deve exceder 102°C. Depois disso, o componente não deve ser tocado com as mãos desprotegidas.

Imersão ácida para cobre e ligas de cobre em vez de jato de areia

O cobre e as ligas de cobre são tratados com uma mistura de dois ou mais dos seguintes ácidos: ácidos sulfúrico, fosfórico, crômico, nítrico e clorídrico. As proporções e concentrações de mistura variam muito, dependendo da liga e das condições da superfície. Os tempos de imersão variam de 5 segundos a 5 minutos. Ao descascar, tome cuidado para que o metal base não seja atacado desnecessariamente. Ao usar ácido nítrico, os vapores tóxicos de óxido nítrico devem ser removidos com boa ventilação. Um banho de decapagem de ação rápida pode ser usado para componentes planos. Para um grande número de componentes ou peças com formas complicadas, utilize um banho de ação lenta. Finalize qualquer remoção com um enxágue completo para remover qualquer resíduo de ácido.

Pré-tratamento de superfícies metálicas

Com substratos metálicos, o pré-tratamento superficial homogeneiza a rugosidade, o que aumenta a aderência e a vida útil dos revestimentos antifricção, pois aderem com melhor ancoragem. Isso é feito principalmente por meio de desengorduramento e limpeza. Use apenas solventes que não danifiquem o substrato. Revise as informações relevantes fornecidas pelo fabricante da peça. A adesão também pode ser melhorada uniformizando a rugosidade da superfície (por exemplo, usando jato de areia fino) ou ativando as superfícies em plasma de baixa pressão. Antes de iniciar a produção, teste a eficácia do pré-tratamento escolhido.

Fosfatado

A fosfatização é adequada para pré-tratamento de ferro e aço , não de aço inoxidável, e para peças de ferro galvanizado . A fosfatação de manganês aumenta a capacidade de carga do revestimento. A fosfatação de zinco aumenta a sua proteção contra a corrosão. Use banhos de fosfatização que produzem camadas cristalinas muito finas. O processo deve produzir uma deposição dimensional máxima entre 3 e 8 μm na superfície. Isto equivale a um aumento de peso entre 5 a 15 g/m2. A camada de fosfato deve ter estrutura uniforme e sua cor deve variar do cinza ao preto. Os componentes não devem apresentar manchas e, em particular, não devem apresentar manchas de solução de fosfatação seca ou vestígios de corrosão. Após o tratamento, as peças não devem ser tocadas com as mãos desprotegidas. Podem ser utilizadas peças que apresentem coloração levemente irregular. Os revestimentos antifricção (AFC) devem ser aplicados nas peças metálicas fosfatadas nas primeiras 24 horas, caso contrário poderá ocorrer corrosão.

Tratamento com ácido oxálico de aço inoxidável

Banhos especiais de ácido oxálico são necessários devido à resistência à corrosão dos aços inoxidáveis . As instruções de operação do respectivo fabricante devem ser observadas.

Jateamento de areia ou jato de areia (após desengorduramento)

O jato de areia é recomendado para peças de aço, titânio, alumínio, cobre, magnésio e suas ligas . Óxido de alumínio ou aço fundido (tamanho de grão aproximado de 55 μm) são mais adequados para esta finalidade. Produzirá uma rugosidade superficial média (Ra) entre 0,5 e 1,0 μm. Remova as partículas de areia aderentes com ar comprimido seco e isento de óleo. Para evitar a corrosão, as superfícies tratadas não devem ser tocadas com as mãos desprotegidas e devem ser revestidas o mais rapidamente possível.

Oxidação anódica (anodização) de alumínio e ligas de alumínio

Espontaneamente, o contato com o oxigênio do ar faz com que o alumínio gere uma camada passivadora (protetor contra corrosão) em sua superfície. Contudo, esta camada de óxido de alumínio (alumina) não favorece a ancoragem de revestimentos antifricção, pelo que tanto o alumínio como as suas ligas devem ser pré-tratados por oxidação electrolítica. Ligas com teor de cobre igual ou superior a 0,5% ou com teor total de adições de elementos de liga superior a 7,5% devem ser tratadas em banho de ácido sulfúrico. O alumínio e todas as outras ligas de alumínio também podem ser tratados em banho de ácido crômico. Este banho produz uma fina película superficial que garante uma boa proteção contra a corrosão, bem como uma forte ancoragem do revestimento. Para desenvolver uma boa película superficial, use água de alta pureza (baixo teor de cloreto e sulfato) em todos os banhos.

Pré-tratamento de superfícies metálicas

A adesão e a vida útil dos revestimentos antifricção são muito afetadas pelo pré-tratamento superficial dos componentes. Um pré-tratamento superficial adequado multiplica exponencialmente a vida útil das aplicações onde o revestimento antifricção (AFC) foi incorporado.

Desengordurante

Para obter um pré-tratamento de superfície uniforme e uma aplicação satisfatória de revestimentos antifricção (AFC), as superfícies metálicas devem primeiro ser cuidadosamente desengorduradas . Mesmo quando os óxidos metálicos produzidos por processos corrosivos podem ser removidos com ácido, é necessário um desengorduramento completo para conseguir umedecimento uniforme do banho. O desengorduramento é particularmente bem-sucedido usando solventes orgânicos ou produtos de limpeza ultrassônicos e instalações de lavagem com agentes alcalinos aquosos. No entanto, devido a questões toxicológicas e de segurança, considere a utilização de solventes orgânicos com teor aromático muito baixo. Se não houver equipamento de desengraxamento a vapor disponível, remova o óleo e a graxa remanescentes lavando-os com um solvente adequado. O solvente não deve deixar resíduos após a evaporação, como acetona ou aguarrás. Repita a operação de lavagem várias vezes com um solvente novo de cada vez para garantir o desengorduramento completo.

Pré-tratamento de superfícies corroídas por métodos mecânicos ou químicos

Como método mecânico, recomenda-se o jateamento com óxido de alumínio ou aço fundido (tamanho de grão aproximado de 55 μm). Isso produz rugosidade adicional na superfície do substrato metálico e proporciona melhor adesão de revestimentos antifricção (AFC). Os tratamentos ácidos e alcalinos usuais em galvanoplastia são geralmente adequados. Os banhos devem remover produtos de corrosão, mas não atacar desnecessariamente o metal base. Remova todos os vestígios de produtos químicos ou soluções utilizadas na limpeza. Não manuseie as peças com as mãos desprotegidas para evitar contaminação.

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