LUBRICACIÓN SÓLIDA POR MEDIO DE MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ EPOXI

Las industrias petrolera, minera, aeroespacial y de transporte pesado terrestre, requieren de una amplia variedad de lubricantes sólidos en sus exigentes condiciones de contacto deslizante de sus componentes mecánicos. Los lubricante sólidos más estudiados y relativamente económicos son aquellos que poseen una estructura cristalina laminar tales como el grafito y el disulfuro de molibdeno, pero en la práctica, la efectiva aplicación de este tipo de lubricantes representa un problema cuando las aplicaciones industriales exhiben condiciones de extrema presión, elevada temperatura, incluso exposición a ambientes hostiles. Una alternativa para la aplicación de lubricantes sólidos es mediante la utilización de materiales compuestos, formados por una matriz polimérica aditivada con partículas de lubricante sólido. Estos recubrimientos presentan un excelente desempeño tribológico en condiciones de deslizamiento en seco. Además, las matrices poliméricas aportan un film de transferencia a la contraparte en contacto, a la cual se adhieren, redistribuyendo las partículas sólidas lubricantes.Entre los lubricantes sólidos más utilizados se encuentra el disulfuro de molibdeno, del cual se han reportado diversos trabajos donde se ha utilizado con distintas matrices poliméricas presentando buenos resultados en fricción y desgaste [1-4]. Existen numerosas aplicaciones tecnológicas en las que se produce contacto entre superficies deslizantes con presión de contacto variable, como por ejemplo en desvíos ferroviarios [5] o en las operaciones de enroscado y desenroscado de tubos para extracción de petróleo. Para simular estas condiciones, se realizaron ensayos tribológicos en un tribómetro tipo block on ring instrumentado, de carga variable. Esta técnica de ensayo permitió evaluar el comportamiento en desgaste y fricción de recubrimientos lubricantes compuestos de matriz polimérica, a base de una resina epoxi comercial con partículas de disulfuro de molibdeno. Cada ensayo completo consiste en 4 ciclos de 28 segundos, en donde en cada ciclo se eleva la carga hasta 500 kgf durante 14 segundos [y para luego descargar en sentido contrario en el tiempo restanteLas partículas de S2Mo fueron caracterizadas por microscopía de barrido ambiental y los recubrimientos se caracterizaron por técnicas de microscopía óptica, microdureza Vickers y técnicas de medición de espesores inductivas. El desgaste se evaluó midiendo el volumen de material eliminado del bloque según la norma ASTM G77.Se realizaron ensayos sobre recubrimientos de matriz epoxi con 5% de S2Mo de espesores entre 20 a 120 μm. La dureza de los espesores se vio influenciada por el sustrato en espesores y a espesores mayores a 70 μm permanece constante. Esto reveló dos comportamientos diferentes en desgaste. Con espesores menores a 70 μm el volumen desgastado permanece constante, mientras que a espesores mayores a este se muestra una tendencia en aumento del volumen desgastado. Los resultados del comportamiento en fricción, exhibieron en todos los casos ciclos típicos semejantes, con un aumento del coeficiente de fricción promedio correspondiente al período estable en cada ciclo de ensayo. Esto es esperable ya que en cada incremento de carga cambian las condiciones elevando la temperatura local y debilitando la matriz polimérica la cual contiene el lubricante sólido. Los valores del coeficiente de fricción determinados en el período estable oscilan entre 0,1 a 0,2.