Sự hiện diện của bong bóng trong dầu silicon có hàm lượng hydro thấp-trong quá trình sử dụng là một vấn đề phổ biến nhưng không thể tránh khỏi, đặc biệt là trong các ứng dụng cấp không gian-trong đó độ tin cậy là tối quan trọng. Bong bóng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và nguyên nhân cốt lõi của chúng phải được phân tích một cách có hệ thống và loại bỏ hoàn toàn.
Sự nguy hiểm của bong bóng
Trong các ứng dụng không gian, sự hiện diện của bong bóng là nguy hiểm:
Ảnh hưởng đến bôi trơn và hiệu suất cơ học: Tại các điểm bôi trơn, bong bóng có thể gây ra màng dầu không liên tục, dẫn đến "ma sát khô" và quá nhiệt cục bộ, tăng độ mài mòn và thậm chí làm kẹt các bộ phận chuyển động.
Giảm độ bền điện môi: Mặc dù bản thân bong bóng là chất cách điện tuyệt vời nhưng sự hiện diện của chúng làm giảm đáng kể độ bền điện môi tổng thể của dầu silicon, có khả năng gây phóng điện cục bộ hoặc hỏng hóc về điện, đe dọa hệ thống điện tử của tàu vũ trụ.
Thay đổi tính chất vật lý: Bong bóng có thể làm thay đổi đáng kể thể tích và độ nén của dầu silicon, ảnh hưởng đến độ chính xác và độ ổn định của nó như một chất lỏng giảm chấn hoặc môi trường truyền áp suất.
Một vòng luẩn quẩn trong môi trường chân không: Trong chân không của không gian, các khí bị cuốn vào nhanh chóng thoát ra ngoài, không chỉ gây ô nhiễm khối lượng lớn mà còn có khả năng làm sôi và phun dầu silicon, dẫn đến hỏng hoàn toàn hiệu suất.
Nguyên nhân chính và giải pháp tạo bong bóng
Chìa khóa để giải quyết vấn đề bong bóng nằm ở việc “phòng ngừa trước, loại bỏ sau”.
1. Cuốn theo không khí trong quá trình vận hành (Cuốn theo cơ khí)
Nguyên nhân: Đây là nguyên nhân phổ biến nhất. Việc trộn, rót, đổ đầy và đặc biệt là bơm mạnh có thể dễ dàng cuốn theo không khí, khiến không khí bị cắt và phân tán thành các bong bóng nhỏ, sau đó có thể trộn vào dầu silicon nhớt.
Giải pháp:
Tối ưu hóa quy trình vận hành: Áp dụng các phương pháp trộn và làm đầy chậm, ổn định. Tránh đổ từ độ cao lớn. Nên sử dụng ống thông để tiêm từ từ dọc theo thành thùng chứa.
Sử dụng thiết bị chuyên dụng: Sử dụng thiết bị chiết rót chân không. Trong quá trình đổ đầy, đồng thời rút chân không khỏi thùng chứa dầu và các bộ phận cần đổ đầy (như hộp số và giảm chấn). Việc làm đầy được hoàn thành dưới áp suất âm, về cơ bản giúp loại bỏ hiện tượng kẹt không khí.
Thiết kế đường dẫn dòng chảy phù hợp: Hệ thống đường ống phải được thiết kế để chảy trơn tru, tránh những khúc cua gấp và các khu vực hẹp để giảm thiểu nhiễu loạn.
2. Theo dõi độ ẩm và các hợp chất-có độ sôi thấp trong vật liệu hoặc thùng chứa
Nguyên nhân: Bản thân dầu silicon có thể chứa một lượng hơi ẩm hoặc hơi ẩm có thể bị hấp phụ trên bề mặt của hộp đựng và dụng cụ. Trong điều kiện chân không hoặc nhiệt độ cao, độ ẩm và các hợp chất có nhiệt độ sôi thấp-này sẽ bay hơi, tạo thành vô số bong bóng nhỏ.
Giải pháp:
Xử lý trước dầu silicon: Trước khi sử dụng, hãy hút chân không-khử khí dầu silicon. Đặt dầu silicon vào lò sấy chân không ở nhiệt độ cao (ví dụ: 80-100 độ, dưới điểm chớp cháy của nó) và chân không cao trong vài giờ để loại bỏ hoàn toàn các khí, độ ẩm và các thành phần dễ bay hơi hòa tan và cuốn theo.
Đảm bảo môi trường và dụng cụ khô ráo: Tất cả các thùng chứa, dụng cụ và linh kiện tiếp xúc với dầu silicon phải được sấy khô kỹ trong lò để loại bỏ nước hấp phụ. Môi trường hoạt động nên duy trì độ ẩm thấp.
3. Tạo khí phản ứng hóa học
Lý do: Mặc dù dầu silicon có hàm lượng hydro thấp-ổn định về mặt hóa học nhưng trong các điều kiện khắc nghiệt (chẳng hạn như nhiệt độ cao hoặc có tạp chất kim loại), liên kết Si-H có thể phản ứng với một lượng nhỏ nước hoặc oxy, tạo ra hydro.
≡Si-H + H₂O → ≡Si-OH + H₂↑
≡Si-H + O₂ → ... → Có thể xảy ra hiện tượng sinh khí
Giải pháp:
Kiểm soát chặt chẽ độ tinh khiết của nguyên liệu thô: Sử dụng dầu silicon có độ tinh khiết cao-không gian{1}}.
Tránh ô nhiễm: Đảm bảo môi trường làm việc sạch sẽ và tránh tiếp xúc với các hóa chất không tương thích (axit mạnh, bazơ mạnh và một số chất xúc tác nhất định). Cách ly nghiêm ngặt chất lỏng khỏi không khí và độ ẩm trong quá trình bảo quản và xử lý.
Chọn vật liệu thích hợp: Tránh sử dụng các kim loại như đồng và kẽm có thể xúc tác cho phản ứng liên kết Si{0}}H làm bộ phận tiếp xúc hoặc thùng chứa.
Xử lý hậu kỳ: Nếu bong bóng đã hình thành
Nếu dầu silicon đã tồn tại bọt thì không được sử dụng trực tiếp trong các thành phần không gian. Làm lại là cần thiết:
Đứng: Đối với các bong bóng lớn hơn, có thể cho phép chúng nổi lên từ từ và vỡ ra bằng cách để yên trong thời gian dài. Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả và không hiệu quả đối với các bong bóng nhỏ hơn.
