ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СПЛАВ Российский патент 1994 года по МПК C08J5/14 C08K3/08 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к добавкам, улучшающим износостойкость фрикционных материалов на полимерном связующем, применяемых для изготовления тормозов.

Известно применение свинца в качестве добавки для снижения износа фрикционных материалов [1] .

Однако свинец является высокотоксичным компонентом, поражающим центральную нервную систему, сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт, вызывает обменные и эндокринные нарушения, гематологические сдвиги. Предельно-допустимая концентрация для свинца и его неорганических соединений - 0,01 мг/м³.

На заводах автомобильных кузовов при работе со сплавами свинца часть наблюдались случаи отравления [2] .

В последние годы в нашей стране имеется тенденция использования свинца только в тех областях, где он практически незаменим, в частности в атомной энергетике, а в остальных случаях изыскивать и использовать его заменители [3] .

В силу указанных причин, применение свинца и его сплавов в процессе получения фрикционных материалов и эксплуатации тормозов крайне нежелательно.

Обычно содержание свинца в тормозных композициях колеблется от 1 до 4% и поскольку продукты износа тормозов рассеиваются в окружающую среду, происходит ее заражение порошкообразным свинцом.

Целью изобретения является замена порошкообразного свинца или его сплавов порошком нетоксичного материала, не уступающего или превосходящего по эффективности свинец.

Поставленная цель достигается применением порошкообразных сплавов легких металлов с температурой плавления 320-380^оС и скрытой теплотой плавления выше 15 кал/г в качестве добавки к полимерным фрикционным материалам.

В соответствии с изобретением в качестве сплавов легких металлов предпочтительно могут быть применены сплавы на основе цинка, магния, алюминия, олова и др. , в частности сплавы с содержанием Zn-Mg 54 мас. % или 94 мас. % , Zn-Mg-Al с содержанием соответственно Zn 90,5 мас. % , Mg 3,5 мас. % алюминий 6 мас. % .

Применяемые сплавы - двойные, тройные и т. д. на основе легкоплавких металлов цинка, магния, алюминия, олова и др. известны и описаны в литературе [4,5] .

Сплавы получены в лабораторных условиях применительно к данной разработке (техдокументация в стадии подготовки) по причине отсутствия их промышленного выпуска в стране.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими объем притязаний.

П р и м е р 1 (контрольный). Готовят композицию состава, мас. % :
Фенольная смола
СФП-015В (ОСТ 6-05-441-78) 35
Углеродное волокно (ТУ 6-06-487-81) 25
Карбид кремния (раз-
молотый сицилирован-
ный графит СГ-П-05, ТУ 48-20-81-76) 15
Свинец порошковый (ГОСТ 16138-78) 4
Баритовый концентрат (ГОСТ 4682-84) Остальное
Из полученной композиции опрессовывают образец в виде бруска размерами 10x x10 x 15 мм и испытывают его для оценки триботехнических характеристик на машине трения 2070 СМТ-1 производства ПО "Точприбор" (г. Иваново) в соответствии с методикой экспресс-оценки фрикционных свойств полимерных материалов по схеме канавки с подъемом температуры до 600^оС. [6]
П р и м е р ы 2-4. Готовят композицию составов, аналогичных примеру 1, но с использованием вместо порошка свинца заявленных порошкообразных сплавов легких металлов.

Примеры 5-9 иллюстрируют использование помимо фенольной смолы полимерных связующих во фрикционных материалах, содержащих предлагаемый сплав.

П р и м е р 5. Готовят композицию состава, мас. % :
Фенольная смола СФП-015П 30
Бутадиен-нитрильный
каучук СКН-26АСМ (ТУ 38103254-75) 6 Сера (ГОСТ 127-76) 1 Карбид кремния 15
Порошкообразный сплав
цинка с магнием (98: 2 мас. % ) 4
Баритовый концен- трат Остальное
П р и м е р 6 (контрольный). Готовят композицию состава, мас. % :
Эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) 25
Полиалюмофенил-
силоксан КО-810 (ТУ 6-02-1380-88) 5 Карбид кремния 15 Свинец порошковый 4
Баритовый концен- трат Остальное
П р и м е р 7. Готовят композицию состава, аналогичного примеру 6, но с использованием вместо порошкового свинца порошкового сплава олова и алюминия, взятых в соотношении 97,5: 2,5 мас. % .

П р и м е р 8 (контрольный). Готовят композицию состава, мас. % :
Мономер ФАЭД-8 (ТУ 59.02.039.18-80) 30
Полиэтиленполиамин (ТУ 6-02-594-75) 3 Карбид кремния 15 Свинец порошковый 4
Баритовый концен- трат Остальное
П р и м е р 9. Готовят композицию состава, аналогичного примеру 8, но с использованием вместо порошкового свинца порошкообразного сплава цинка с магнием, взятых в соотношении 54: 46 мас. % .

Из композиций 5-9 отпрессовывают образцы материала и испытывают последние аналогично примеру 1.

Также проведены испытания материалов из композиций по примерам 1-9 на наличие скрипа, последний оценивался на слух по трехбалльной системе (0 баллов - отсутствие скрипа) в ходе испытаний трибологических характеристик образцов материалов на машине трения 2070 СМТ-1.

Характеристики фрикционных материалов, изготовленных с использованием предложенных добавок сплавов представлены в таблице.

Использование предложенных сплавов влияет на улучшение триботехнических характеристик фрикционных материалов вне зависимости от примененного полимерного связующего, которым фактически может быть любое связующее, обычно применяемое в таких материалах - фенольные смолы, эпоксидные смолы, фурановые смолы, кремнийорганические смолы, различные каучуки или их смеси.

Как следует из представленных данных, применение добавок сплавов легкоплавких металлов обеспечивает достижение более высоких трибологических характеристик нетоксичных фрикционных материалов по сравнению с добавкой свинца. Также используемые сплавы являются противошумными добавками для фрикционных материалов. (56) Заявка Великобритании N 2068978, кл. C 08 L 9/06, опублик. 1981 (прототип).

Лазарев Н. В. Вредные вещества в промышленности, Химия, 1977, с. 448, 455.

Свойства элементов. /Под ред. М. Е. Дрица, М. : Металлургия, 1985, с. 240.

Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния. Справочник. М. : Наука, 1977, с. 82-84, 153.

Хансен М. , Анчерко К. Структуры двойных сплавов, Металлургиздат, 1962, т. 1, с. 152.

Трение и износ, Минск: Наука и техника, 1989, с. 10, N 5, с. 845-6.

Использование: получение фрикционных материалов на полимерном связующем для изготовления тормозов. Сущность изобретения: применение порошкообразного сплава с температурой плавления 320 - 380С и скрытой теплотой плавления выше 15 кал/г на основе легких металлов в качестве добавки к полимерным фрикционным материалам. Фрикционный материал включающий в качестве добавки (4 мас. % ) сплав цинка и магния, содержащий 54 мас. % цинка, в сочетании с фенольной смолой (35 мас. % ), углеродным волокном (25 мас. % ), карбидом кремния (15 мас. % ) и баритовым концентратом (остальное), характеризуется величиной энергетического износа, равной 2,5 × 10^-7 см³/Дж. Порошкообразные сплавы на основе легких металлов с указанными характеристиками также являются противошумными добавками для фрикционных материалов. 1 табл.

Применение порошкообразного сплава с температурой плавления 320 - 380^oС и скрытой теплотой плавления выше 15 кал/г на основе легких металлов в качестве добавки к полимерным фрикционным материалам.