МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩАЯ ПРИСАДКА К МЫЛЬНЫМ ПЛАСТИЧНЫМ СМАЗКАМ Российский патент 1996 года по МПК C10M169/04 C10N30/06 

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а конкретно, к металлоплакирующим присадкам для мыльных пластичных смазок, используемых для повышения износостойкости деталей узлов трения машин и механизмов различного функционального назначения.

Известна металлоплакирующая присадка к пластичным мыльным смазкам в виде мелкодисперсной меди [1]
Известная присадка является порошкообразной медью высокой частоты, что обусловливает высокую себестоимость пластичных смазок с присадкой. Кроме того, металлоплакирующая пластичная смазка, изготовленная с известной присадкой, обладает недостаточно высокими антифрикционными и противоизносными свойствами, что объясняется, в частности, длительным периодом приработки и формирования металлоплакирующего слоя.

Наиболее близкой к заявляемой является металлоплакирующая присадка к пластичным смазкам, представляющая собой отход, образующийся при механической обработке меди [2]
Дисперсные отходы меди (далее медный шлам) значительно более эффективно и экономически выгодно. Введение в пластичную смазку медного шлама в качестве присадки в сравнении с чистой товарной смазкой обеспечивает снижение износа. Вместе с тем, это снижение недостаточно, так как шлам содержит металлические частицы достаточно большой крупности и обладает большим разбросом по размерам частиц. В силу этого введение медного шлама в смазку не позволяет при перемешивании добиться получения однородной смеси. В таком состоянии шлам не обеспечивает достаточно высоких антифрикционных и противоизносных свойств пластичным смазкам, затрудняет и ограничивает применение изготовленных на его основе металлоплакирующих пластичных смазок из-за расслоения смазок в процессе хранения и транспортировки и из-за достаточно высокой крупности частиц меди.

Переработка шлама, в частности, его измельчение и разделение, приводит к росту его себестоимости. Введение в пластичную смазку переработанного шлама не придает достаточно высоких антифрикционных и противоизносных свойств пластичным смазкам.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается металлоплакирующая присадка к мыльным пластичным смазкам, обеспечивающая их низкую себестоимость, улучшение антифрикционных и противоизносных свойств.

Указанный технический результат достигается применением пастообразной фазы, выделенной после отстоя отработанных при волочении медной проволоки водоэмульсионных технологических сред, в качестве металлоплакирующей присадки к мыльным пластичным смазкам.

Отработанные технологические среды после волочения медной проволоки помещают в емкости, после чего их подвергают утилизации в соответствии с принятой на предприятии схемой.

В процессе естественного отстоя указанных технологических сред происходит расслоение последних на три слоя: верхний, средний и нижний по объему емкости. В верхней части (слое) концентрируется жидкая фаза отстоявшейся технологической жидкости, в средней пастообразная фаза, а в нижней твердая фаза (медный шлам).

Пастообразная фаза отработанной при волочении медной проволоки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и смазки или их смесей размешается между верхним и нижним слоями (зонами).

Качественный микроспектральный анализ, осуществленный с помощью анализатора МА-10, показал, что твердые включения, содержащиеся в верхней, средней и нижней зонах отстаиваемого объема, отработавших после волочения медной проволоки СОЖ и смазок содержат одинаковые элементы (медь, железо, никель, вольфрам, осмий, цинк, молибден, рутений, кадмий, ванадий, хром). Вместе с тем количественная оценка содержания указанных элементов по интенсивности спектральных линий в первом приближении говорит о том, что в пастообразной фазе СОЖ после ее отстоя сухой остаток содержит до 40% меди, т.е. практически столько же, сколько в сухом остатке загущенного шлама нижней зоны. Сухой остаток жидкой фазы содержит меди примерно в 3 раза меньше. Эти данные косвенно позволяют говорить, что именно медь ответственна за улучшение антифрикционных и противоизносных свойств. Вместе с тем волочильные СОЖ и технологические смазки различного состава могут включать такие компоненты, как соли высших жирных кислот (мыла), растительное масло, соли азотистой кислоты (нитриты), безводный карбонат натрия (кальцинированная сода), триэтаноламин и др. а их жидкой основой является вода.

Исследованиями установлено, что пастообразная фаза характеризуется также тем, что вязкость указанной фазы близка к вязкости товарных пластичных смазок.

Очевидно, что наибольшее количество воды содержится в жидкой фазе отработанной СОЖ, в пастообразной же фазе ее значительно меньше. Наличие воды в пастообразной фазе обусловливает ее совместимость с реализацией улучшенных антифрикционных и противоизносных свойств именно с гидратированными пластичными смазками, которые содержат воду как необходимый компонент, так как она не оказывает отрицательного действия на их свойства. Вместе с тем незначительное количество воды, содержащееся в пастообразной фазе отработанной СОЖ, обеспечивает улучшение или сохранение эксплуатационных свойств мыльных пластичных смазок других типов.

Процесс волочения медной проволоки сопровождается ее деформированием в продольном и поперечном направлениях, при котором от поверхности металла отделяются частицы различного размера и формы со свежеобразованной поверхностью. Указанная активированная поверхность оказывает каталитическое действие на окисление компонент СОЖ и приводит к протеканию сложных окислительно-восстановительных реакций, при которых образуется комплекс устойчивых и неустойчивых соединений. При введении в пластичную смазку пастообразной фазы, выделенной из отработанной СОЖ, указанные соединения наряду с частицами меди участвуют в улучшении антифрикционных и противоизносных свойств пластичных смазок.

Процесс выделения пастообразной фазы из отстоявшейся отработанной СОЖ сводится к сливу жидкой фазы методом, исключающим перемешивание верхней, средней и нижней зон объема отстоя, например, медленным погружением в жидкую фазу объемного твердого тела. После слива жидкой фазы открывается доступ к пастообразной фазе.

Для получения пастообразной фазы, образующейся при осуществлении технологического процесса волочения медной проволоки по ТУ 16.К71-003-87 (Катанка медная. Технические условия) путем ее протягивания через волоку из твердого сплава ВК 8 по ТУ 48-19-232-76, использовали СОЖ трех составов.

Состав "А" (мас.):
Масло подсолнечное рафинированное, ГОСТ 1129-73 1,3
Cода кальцинированная техническая, ГОСТ 10689-75 0,5
Мыло хозяйственное 70-72%-ное, ОСТ 18-368-80 0,25
Вода, ГОСТ 2874-82 до 100
Cостав "Б":
Стеарокс-6, ГОСТ 8980-75 1,2
Мыло хозяйственное 70-72%-ное, ОСТ 18-368-80 0,5
Нитрит натрия, ГОСТ 19906-74 0,05
Вода, ГОСТ 2874-82 до 100
Cостав "В":
Стеарокс-6, ГОСТ 8980-75 0,5
Синтетический жир, ГОСТ 11010-84 1,5
Индустриальное масло, И-12-А, ГОСТ 20799-74 1,5
Нитрит натрия, ГОСТ 19906-74 0,05
Триэтаноламин, ТУ 6-02-916-79 0,15
Вода, ГОСТ 2874-82 остальное
После отработки технологического регламента отработанные водоэмульсионные технологические среды отстаивали в неметаллических емкостях, после чего выделяли пастообразную фазу, вводили ее в мыльные пластичные смазки, перемешивали до получения однородной смеси и определяли эффективность присадки в виде пастообразной фазы типовыми триботехническими испытаниями.

В качестве товарных мыльных пластичных смазок для получения образцов металлоплакирующих смазок использовали гидратированные кальциевые смазки (Солидол УС-2, ГОСТ 1033-79; солидол С, ГОСТ 4366-76; циатим-221, ГОСТ 9433-60), гидратированные кальциево-натриевые смазки (ИП-1Л, ГОСТ 3257-74; ЯНЗ-1, ГОСТ 9432-60) и литиевые смазки (циатим-201, ГОСТ 6267-74; литол-24, ГОСТ 21150-75).

При испытаниях фрикционно-износные показатели полученных металлоплакирующих смазок исследовали на машине трения СМЦ-2 с образцами типа ролик-сегмент. Смазку образцов производили методом погружения вращающегося ролика в ванну с металлоплакирующей смазкой. Нагрузку на образцы прикладывали ступенчато через каждый час работы машин трения. Длительность одного цикла испытаний выбирали равной 18 ч, и за это время нагрузку изменяли пять раз от 1,04 до 69 кГс, включая значения 5,72; 26,73; 47,85 кГс.

В процессе испытаний фиксировали температуру вблизи контакта образцов и силу трения между ними. Измерения проводили при каждом изменении нагрузки. После полного цикла испытаний измеряли суммарный весовой износ образцов. В качестве пар трения использовали образцы (ролик, сегмент) из стали 45, стали 40 Х, чугуна С 21-40, бронзы Бр. ОЦС 5-5-5. Испытания проводили при постоянной скорости скольжения, составляющей 3 м/с.

Для получения сравнительных данных из отработанных СОЖ наряду с пастообразной фазой выделяли и медный шлам из нижней зоны объема отстоя. Его вводили в испытуемые товарные пластичные смазки и обрабатывали до получения металлоплакирующих смазок при условиях, аналогичных условиям получения металлоплакирующих смазок с присадкой в виде пастообразной фазы. Испытания смазок с присадкой в виде шлама и присадкой в виде пастообразной фазы проводили также при прочих равных условиях.

Cоставы смазок, подвергавшихся испытаниям, приведены в табл.1, а данные, характеризующие результаты испытаний, сведены в табл.2.

Из анализа данных, приведенных в табл.2, видно, что с ростом нагрузки на образцы пары трения коэффициент трения уменьшается. В графах 2-4 приведены минимальные и максимальные значения коэффициента трения, соответствующие максимальным и минимальным значениям нагрузки (первое значение при нагрузке 69 кГс, второе при нагрузке 1,04 кГс)
Данные табл.2 показывают, что во всех случаях металлоплакирующие смазки, содержащие в качестве присадки пастообразную фазу из отработанной водоэмульсионной технологической среды, обеспечивают значительно меньший суммарный весовой износ в сравнении с металлоплакирующими смазками, содержащими в качестве присадки шлам из отработанных водоэмульсионных технологических сред. При этом заметно снижается и коэффициент трения.

Исключение составляют составы 6.4-6.6 и 7.4-7.6. Использование пастообразной фазы в литиевых пластичных смазках (Циатим-201 и Литол-24) соответствует по уровню антифрикционным и противоизносным свойствам со смазками, содержащими шлам, что, вероятнее всего, связано с некоторым увеличением содержания в смазке воды, переходящей из пастообразной фазы. Таким образом замена присадки из шлама на присадку из пастообразной фазы в целом обеспечивает улучшение антифрикционных и противоизносных свойств мыльных пластичных смазок.

Содержание пастообразной фазы в мыльной пластичной смазке может меняться от 1 до 20 мас. а оптимальное содержание составляет 1,5 мас.

Очевидно, что в пределах концентраций пастообразной фазы в смазке (1-20 мас.) в зависимости от условий эксплуатации, режимов, геометрии узла трения и т.д. возможно несколько оптимальных интервалов концентраций.

Таким образом, новое применение отходов волочильного производства в виде пастообразной фазы, выделенной после отстоя отработанных технологических сред в качестве металлоплакирующей присадки к пластичным мыльным смазкам, позволяет улучшить антифрикционные и противоизносные свойства указанных смазок при одновременном снижении их себестоимости.

1. Авторское свидетельство СССР N 179409, кл. C 10 M 125/04, опубл. в 1966 г.

2. Повышение долговечности и качества подшипниковых узлов. Тезисы докладов областной научно-технической конференции, проведенной 17-18 октября в г. Перми, Пермь, 1989, с. 43.

///1 Сущность: в качестве присадки к мыльным пластичным смазкам применяют пастообразную фазу, выделенную после отстоя отработанных при волочении медной проволоки водоэмульсионных технологических сред. 2 табл.

Применение пастообразной фазы, выделенной после отстоя отработанных при волочении медной проволоки водоэмульсионных технологических сред, в качестве металлоплакирующей присадки к мыльным пластичным смазкам.