ТВЕРДОСМАЗОЧНОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 1995 года по МПК C10M125/04 C10N30/06 

Изобретение относится к твердосмазочным покрытиям на основе никеля, меди и других металлов. Для обеспечения повышения работоспособности узлов трения и снижения коэффициента трения в подвижных сочленениях до сих пор используются сложные энергоемкие технологии.

Известно твердосмазочное покрытие на основе дисульфида молибдена (1). Дисульфид молибдена имеет кристаллическую слоистую структуру; слабые связи (силы Ван-дер-Ваальса) между атомами серы позволяют образующимся при трении тончайшим пластинкам свободно перемещаться, в результате чего снижается трение между трущимися деталями. Ионные связи между молибденом и серой придают высокую прочность. Слои серы, образующие поверхность кристалла дисульфида молибдена, обеспечивают адгезию к поверхности металла. В зависимости от прилагаемых нагрузок достигаются коэффициенты трения в пределах от 0,04 (при 140 МПа) до 0,02 (при 300 МПа). В присутствии воды коэффициент трения MoS₂ и износ увеличиваются. Известно, что в результате нанесения вакуумно-плазменных низкотемпературных покрытий на инструменты и элементы пар трения износостойкость инструмента труднообрабатываемых сталей и сплавов повышается в 4-8 раз, а ресурс узлов трения в 2,5-4 раза (1). В узлах трения специальной техники, работающей в экстремальных условиях, в качестве твердосмазочных покрытий используется спеченный композиционный материал на основе никеля, молибдена и диселенида молибдена.

Известен также способ формирования сервовитной пленки на трущихся поверхностях и состав для формирования сервовитной пленки (2).

Недостатком данного решения является необходимость проведения дополнительной механоактивации смеси абразивоподобного минералсодержащего компонента и органического связующего (например, солидола).

Предлагаемое твердое смазочное покрытие устраняет указанные недостатки. Это достигается тем, что процесс механоактивации не обязателен, достаточно традиционной гомогенизации смеси минералосодержащих компонентов и органического связующего (любая пластичная смазка, масло, вода и др. дисперсионная среда).

Предлагаемое твердосмазочное покрытие содержит 0,5-2,0 мас. порошкообразного наполнителя, в качестве которого используют природную минеральную смесь, состав которой охарактеризован в табл.1, и 98,0-99,5 мас. связующего (солидол, или минеральное масло, или вода и т.д.). Содержащаяся в составе покрытия природная минеральная смесь обеспечивает финишную антифрикционную футеровку природными зеркалами скольжения.

Триботехнический эффект предложенного состава достигается в равной мере на различных связующих благодаря вещественному составу природной минеральной смеси. Дополнительное терморентгенографические исследования показывают, что при нагревании природной минсмеси до 1500^оС происходит реакция десерпентинизации, продуктами которой являются кварц, фортсерит и пироксен, обеспечивающие автономность триботехнических эффектов (автономность как химическая устойчивость по отношению к любой среде в том числе связующей, такой как солидол, масло, вода и т.п.).

Предложенное твердосмазочное покрытие содержит предпочтительно природный минерал, имеющий дисперсность менее 10 мкм. Представленные в табл.2 экспериментальные данные показывают, что при дисперсности природной минеральной смеси в диапазоне 0,1-10,0 мкм твердосмазочное покрытие имеет наиболее низкий коэффициент трения и обеспечивает формирование зеркала скольжения.

Предложенное изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для испытаний готовят три образца твердосмазочного покрытия, состав которых приведен в табл.3.

Условия испытаний:
Кинематическая схема: торцевое контактирование цилиндрических образцов; вращающийся образец сталь 45, неподвижный образец С421-40.

Режим испытаний: 0,3 м.с^-1; интервалы нагружения 4000 оборотов.

Результаты испытаний представлены в табл.4.

Как видно из приведенных результатов, предложенное твердосмазочное покрытие обеспечивает финишную антифрикционную футеровку природными зеркалами скольжения. Кроме того, изобретение исключает необходимость дополнительной механоактивации смеси порошкообразного наполнителя и солидола.

Сущность изобретения: твердосмазочное покрытие содержит, мас. природная минеральную смесь (предпочтительно с дисперсностью менее 10 мкм) 0,5 2,0 и связующее 98 99,5. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. ТВЕРДОСМАЗОЧНОЕ ПОКРЫТИЕ, содержащее порошкообразный наполнитель и связующее, отличающееся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя содержит природную минеральную смесь, включающую, мас.

Ni 0,2 0,3
Ti 0,66 0,70
Cu 0,10 0,15
Co 0,01 0,05
FeO 10,50 14,50
S 1,20 1,60
Si 36,0 43,0
CaO 3,0 5,0
MgO 21,0 27,0
Al₂O₃ 3,8 4,4
Потери при прогреве Остальное
при следующем соотношении компонентов твердосмазочного покрытия, мас.

Природная минеральная смесь указанного состава 0,5 2,0
Связующее 98,0 99,5
2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что содержит указанную природную минеральную смесь с дисперсностью менее 10 мкм.