МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩИЙ СМАЗОЧНЫЙ СОСТАВ Российский патент 1996 года по МПК C10M141/06 C10M141/06 C10M133/14 C10M125/04 C10M125/20 C10M129/16 C10N30/06 

Изобретение относится к технологии получения смазочных материалов, в частности к металлоплакирующим смазочным составам на основе масел, которые используются в узлах трения различных машин и механизмов.

Известна металлоплакирующая смазка (см. авт. св. СССР N 836076, кл. C 10 M 3/02, 1981) для повышения износостойкости пар трения, которая наряду с глицерином дополнительно содержит олеиновую кислоту (0,2 2 вес.), коллоидную медь (1 20 вес.), глицерин остальное.

Недостатком этого смазочного состава является высокий коэффициент трения при переменных и знакопеременных нагрузках в парах трения, а также недостаточная химическая устойчивость коллоидной меди в растворе олеиновой кислоты в глицерине. Недостатком состава является также ограниченность сферы применения этого смазочного состава из-за использования глицерина.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является металлоплакирующий смазочный состав (см Д. Н. Гаркунов. Триботехника. М. Машиностроение. 1989, с. 139 144). В качестве плакирующей присадки к смазочному маслу или глицерину применяются порошки меди или латуни, полученные диспергированием жидкого металлам химическими или электрохимическим восстановлением и т. д. Применение масла с порошком меди или латуни позволяет уменьшить износ за счет образования металлической пленки на поверхности пар трения.

Недостатком этого смазочного состава является высокий коэффициент трения при переменных и знакопеременных нагрузках, а также отрицательное влияние ионов меди, связанное с окислением масел кислородом воздуха.

Основной технической задачей предложенного решения является снижение коэффициента трения при переменных и знакопеременных нагрузках. Как показали результаты экспериментов, в сравнении с прототипом заявляемый металлоплакирующий смазочный состав имеет коэффициент трения ниже на 30 80 при нагрузках 0 1100 МПа, и еще ниже он при нагрузках 1100 1400 МПа (усилие схватывания для прототипа 1100 МПа, для заявляемого состава 1400 МПа). Кроме того, седиментационная устойчивость заявляемого металлоплакирующего смазочного состава примерно в 170 раз выше, чем у прототипа.

Указанная цель достигается тем, что в металлоплакирующем составе, содержащем базовую смазку и порошок меди, согласно заявляемому решению порошок меди имеет ультрадисперсные размеры, а частицы меди покрыты графитом при следующем соотношении компонентов, мас.

Ультрадисперсный порошок (УДП) меди 0,1 0,8;
Графитовое покрытие частиц УДП меди 0,007 0,032;
Роданид-ионы 0,02 0,2;
Неиногенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) 0,03 0,3;
Базовая смазка Остальное.

За счет использования в качестве порошка меди УДП меди, частицы которой покрыты графитом и дополнительно обработаны роданид-ионами и неионогенным ПАВ, снижается коэффициент трения при переменных и знакопеременных условиях скольжения за счет образования на поверхности пар трения композиционного медно-графитового плакирующего слоя. Кроме того, наличие графитовой оболочки на частицах меди, роданид-ионы и неиногенный ПАВ препятствуют образованию ионов меди и окислению масел кислородом воздуха.

Пример. Для приготовления заявляемого смазочного металлоплакирующего состава использовали ультрадисперсный порошок меди, покрытый графитом, со среднеповерхностным размером частиц 0,09 мкм. В качестве базовой смазки использовали моторное масло M-10Г₂ и пластичную смазку "Литол-24". Содержание меди составило 0,25 мас. графита 0,015 мас. роданид-ионов - 0,11 мас. неиногенного ПАВ парааминофенола 0,15 мас. Приготовленные металлоплакирующие смазочные составы испытывали на машине трения CMT-1 в условиях трения скольжения: образец антифрикционный чугун АС-4, контртело - сталь Р6М5, скорость скольжения 3,05 м/с. Коэффициент трения рассчитывали по известной методике (Юденич В. В. Лабораторные работы по теории механизмов и машин. М. Высшая школа. 1962, с. 124). Исследование структуры частиц порошков на электронном микроскопе ЭММА-4 показало, что частицы УДП меди покрыты более прозрачной для потока электронов оболочкой из графита.

Для определения оптимального содержания графита на частице были приготовлены различные смазочные составы. Результаты испытаний этих составов приведены в табл. 1.

Как следует из данных табл. 1, оптимальным содержанием графита в покрытии частиц УДП меди является 0,007 0,032 мас. при концентрации менее 0,007 мас. графита в плакирующей пленке недостаточно, чтобы организовать композиционный состав, поэтому коэффициент трения возрастает. При концентрации графита более 0,032 мас. коэффициент трения возрастает из-за отсутствия сплошности меди в плакирующей пленке.

Для определения максимального содержания меди в заявляемом металлоплакирующем составе были приготовлены смазочные композиции с различным содержанием УДП меди при концентрации графита 0,019 мас. роданид-ионов - 0,11 мас. неиногенного ПАВ парааминофенола 0,15 мас. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Данные табл. 2 показывают, что при концентрации меди в металлоплакирующем смазочном составе менее 0,1 мас. коэффициент трения возрастает из-за недостатка меди для образования плакирующей пленки на поверхностях пар трения.

Для определения влияния роданид-ионов и неиногенного ПАВ были приготовлены различные составы металлоплакирующего смазочного состава добавления роданид-ионов использовали соль роданид калия. В качестве неиногенного ПАВ применяли парааминофенол. В табл. 3 приведены результаты испытаний по определению действия роданид-ионов и ПАВ на коэффициент трения.

Из данных табл. 3 следует, что роданид-ионы активно влияют на коэффициент трения: при содержании менее 0,02 мас. коэффициент трения увеличивается, т. к. роданид-ионов недостаточно для блокирования свежей медной поверхности. При концентрации роданид-ионов более 0,2 мас. коэффициент трения возрастает, т. к. образуется дополнительная твердая фаза роданид меди. Таким образом, оптимальной концентрацией роданид-ионов является 0,02 0,2 мас. Добавки ПАВ также приводят к снижению коэффициента трения, т. к. они повышают седиментационную устойчивость смазочных составов, предотвращают образование агломератов частиц. Согласно экспериментам (см. табл. 3) добавка парааминофенола более 0,03 мас. снижает коэффициент трения, при 0,3 мас. и более высокой концентрации влияние ПАВ незначительно, поэтому дальнейшее увеличение концентрации нецелесообразно. Нецелесообразность дальнейшего увеличения ПАВ связана с удорожанием смазочного состава и с увеличением содержания азота, окислы которого ухудшают экологическую ситуацию. Таким образом, оптимальной является концентрация ПАВ не менее 0,03 мас. но не более 0,3 мас. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3

Сущность изобретения: антифрикционный смазочный состав содержит, %: ультрадисперсный порошок меди, покрытый графитом при содержании меди 0,1 - 0,8 и графита 0,007 - 0,032, роданид-ион 0,03 - 0,2, неионогенное поверхностно-активное вещество 0,03 - 0,3, базовая смазка - до 100. 3 табл.

Металлоплакирующий смазочный состав, содержащий базовую смазку и присадку на основе металлического порошка, отличающийся тем, что в качестве присадки состав содержит ультрадисперсный порошок меди, покрытый графитом, и дополнительно содержит роданид-ион и неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.

Ультрадисперсный порошок меди 0,1 0,8
Графит 0,007 0,032
Роданид-ион 0,02 0,2
Неионогенное поверхностно-активное вещество 0,03 -0,3
Базовая смазка До 100