ДОБАВКА К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ Российский патент 1997 года по МПК C10M141/06 C10M141/06 C10M125/04 C10M131/08 C10M133/06 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным материалам, которые используются в двигателях внутреннего сгорания и трансмиссиях.

Известны металлоплакирующие присадки к смазочным материалам, улучшающие противозадирные и противоизносные свойства масел, повышающие компрессию в цилиндрах двигателя и моторесурс двигателя в целом [1, 2, 3, 4]
Общим недостатком указанных присадок является то, что они практически не снижают коэффициента трения, характерного для базового масла.

Известен ряд энергосберегающих присадок к маслам, включающих фторсодержащие поверхностно-активные вещества /ФПАВ/, значительно снижающие коэффициент трения и, вследствие этого, потери энергии на внутреннее трение механизма [5, 6, 7]
Недостатком этих присадок является их плохая совместимость с минеральными маслами. Из-за нерастворимости ФПАВ в минеральных маслах, а также вследствие более высокой плотности, ФПАВ выпадают на дно картера механизма, и вовлечение их в масляной поток требует специальных приемов.

Известна противоизносная присадка к смазочным маслам, включающая амиды или эфиры перфторполиоксаалкиленсульфо- или перфторполиоксаалкиленовых кислот и многоатомный спирт или его эфир [8]
Присадка удовлетворительно совмещается с минеральными маслами, однако как необходимый компонент она содержит многоатомные спирты, которые, как известно [9] обладают низкой стабильностью к окислению. При температурах выше 150^oC происходит деполимеризация полиалкиленгликолей с образованием альдегидов, причем следы щелочных или щелочноземельных элементов, всегда присутствующие в моторных маслах, усиливают разложение. Кроме этого, указанные выше спирты обладают гигроскопичностью, могут втягивать воду в масло, которая может активизировать коррозионный процесс.

Наиболее близкой по составу, свойствам и применению является смазочная композиция, включающая минеральное масло, порошкообразный металлический наполнитель и стабилизатор. В качестве порошкообразного металлического наполнителя композиция содержит 0,5 1,0 мас.ч. никеля или сплава никеля с медью и фосфором, включающего 70,00 -94,96 мас. никеля, 5,00 29,80 мас. меди и 0,04 0,2 мас. фосфора; в качестве стабилизатора 0,04 0,2 мас.ч. соединения формулы
RCONHCH₂CH₂NHCH₂CH₂COOH • (CH₂CH₂OH)₃,
где R смесь алкилов C₁₀-C₁₃,
и минеральное масло 10 мас.ч. [10] /прототип/.

Указанная присадка к смазочному маслу обладает хорошими противоизносными, антиокислительными и противозадирными свойствами, повышает термическую стабильность граничных смазочных слоев, однако она не способна снизить потери энергии на внутреннее трение механизмов, т.к. не снижает коэффициент трения, характерный для базового масла.

Задачей изобретения является уменьшение потерь энергии за счет снижения внутреннего трения механизма.

Поставленная задача решается тем, что добавка к смазочным материалам, содержащая минеральное масло, порошкообразный металлический наполнитель и стабилизатор, в качестве порошкообразного металлического наполнителя содержит порошок никеля или сплава никеля с медью и фосфором, включающего, мас. никеля 70,00 94,96; меди 5,00 29,80; фосфора 0,04 -0,2, в качестве стабилизатора содержит N,N'-алканоилэтилендиамин общей формулы RCONHCH₂CH₂NHCOR, где R алкил C₁₀-C₁₃, дополнительно включает фторсодержащее соединение формулы R_fCOCH₂COOC₂H₅(1), где R_f алкил C₈F₁₇ /a/, или

при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Порошкообразный металлический наполнитель 0,5 1,0
Стабилизатор 0,04 0,2
Фторсодержащее соединение формулы 1-а или 1-в 0,02-0,4
Минеральное масло 10
Нижним пределом содержания фторсодержащего соединения принято 0,02 мас. ч. При более низком содержании фторсодержащего соединения снижение коэффициента трения не превышает 5% что находится в пределах ошибки эксперимента.

Верхним пределом содержания фторсодержащего соединения принято 0,4 мас. ч. При более высоком его содержании композиция теряет стабильность и часть фторсодержащего соединения выпадает из раствора.

Добавку к смазочным материалам готовят следующим образом.

В емкость загружают необходимое количество базового минерального масла, добавляют стабилизатор и смесь обрабатывают ультразвуком до получения прозрачного раствора. К полученному раствору добавляют необходимое количество порошкообразного металлического наполнителя и фторсодержащее соединение и смесь перемешивают ультразвуком в течение 2,5 -3 мин, следя за тем, чтобы температура смеси не превысила 130^oC.

Получают стабильную во времени композицию, которую используют для модификации моторных или трансмиссионных масел.

Полученную добавку вносят в такое количество базового масла, чтобы концентрация фторсодержащего соединения составила не менее 0,05% Характеристики полученного модифицированного масла коэффициент трения, нагрузку задира испытывают на машине трения CMT-1.

Пример 1.

В стеклянный стакан помещают 50,0 г индустриального масла И 20А, добавляют 1,0 г стабилизатора и смесь обрабатывают ультразвуком до получения прозрачного раствора. К раствору добавляют 5,0 г порошка сплава никель-медь-фосфор /никеля 70,00% меди 29,96% фосфора 0,04%/, 2,0 г фторсодержащего соединения C₈F₁₇COCH₂COOC₂H₅ и смесь обрабатывают ультразвуком в течение 3 мин, не допуская разогрева смеси выше 130^oC.

Полученную добавку разбавляют маслом И 20А /5:1 по объему/ и определяют коэффициент трения и нагрузку задира на машине трения CMT-1.

Определение коэффициента трения и нагрузки задира проводят на образцах стали 20ХН3А по схеме вал-втулка. Зазор в паре составляет 0,35 мм, 400 об/мин, 70^oC.

Коэффициент трения 0,1350
Нагрузка задира 196 кг
Данные для присадок другого состава приведены в таблице.

Предлагается добавка к смазочным материалам, содержащая минеральное масло, порошкообразный металлический наполнитель, стабилизатор и дополнительно фторсодержащее вещество общей формулы R_fCOCH₂COOC₂H₅, где R_f - алкил C₈F₁₇ или C₃F₇O[CF(CF₃)CF₂O] _1-3CF(CF₃)-. Добавка фторсодержащего вещества ведет к снижению коэффициента трения на 20% и повышению нагрузки сваривания в 1,5 раза. 1 табл.

Добавка к смазочным материалам, содержащая минеральное масло, порошкообразный металлический наполнитель и стабилизатор, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора она содержит N,N' алканоилэтилендиамин общей формулы
RCONHCH₂CH₂NHCOR,
где R С_1 0-С_1 3-алкил,
и дополнительно содержит фторсодержащее вещество формулы
R_fCOCH₂COOC₂H₅,
где R_f С₈F_1 7-алкил или C₃F₇O[CF (CF₃)CF₂O]_1 - 3CF(CF₃),
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Порошкообразный металлический наполнитель 0,5 1,0
Стабилизатор 0,04 0,2
Фторсодержащее вещество 0,02 0,4
Минеральное масло 10ф