МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩИЙ СМАЗОЧНЫЙ СОСТАВ Российский патент 1999 года по МПК C10M125/00 C10M125/00 C10M125/02 C10M125/04 C10N30/06 

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

Известен металлоплакирующий смазочный состав (см. а.с. СССР N 836076) для повышения износостойкости пар трения, который наряду с глицерином дополнительно содержит олеиновую кислоту (0,2 - 2,0 мас.%), коллоидную медь (1-20 мас.%), 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. патент РФ N 2064970). В качестве плакирующей добавки к смазочному маслу применяются ультрадисперсные порошки железа и соединений железа.

Недостатком этого смазочного состава является высокий коэффициент трения для пар трения твердый металл - мягкий металл, например, сталь-алюминий.

Основной технической задачей предложенного нами решения является снижение коэффициента трения для пар трения твердый металл - мягкий металл. Как показали результаты экспериментов, в сравнении с прототипом заявляемый металлоплакирующий смазочный состав имеет коэффициент трения ниже на 25 - 40% при нагрузках от 0 до 1100 МПа. Кроме того, седиментационная устойчивость за счет более высокой диспергируемости (диаметр ≤ 0,01 мкм) заявляемого металлоплакирующего смазочного состава примерно в 3,5 раза выше, чем у прототипа.

Указанная цель достигается тем, что в металлоплакирующем составе, содержащем базовую смазку, неионогенное ПАВ и порошок металлов, согласно заявляемому решению порошок металлов в виде твердого раствора и смеси имеет кластерные размеры частиц (≤ 0,01 мкм) и следующий состав, мас.%:
Медь: железо (1:3 - 9:1) - 0,04 - 0,3
Антифрикционная добавка "Галин" - 0,01 - 0,6
Базовая смазка - Остальное
Антифрикционная жидкость "Галин" представляет собой индустриальное масло, в котором произведен электрический взрыв проводников и которое соответствует техническим условиям предприятия - НИИ высоких напряжений (ТУ 0254-003-02070235-96).

За счет использования в качестве порошка металлов кластерного порошка меди и железа, антифрикционной жидкости "Галин", обработки неионогенным ПАВ снижается коэффициент трения для пар твердый металл - мягкий металл за счет образования композиционной пленки Cu-Fe на поверхность пар трения. Кроме того, наличие неионогенного ПАВ снижает содержание ионов меди и скорость окисления масел кислородом воздуха. В качестве неионогенного ПАВ можно использовать полиэфирамины, полибутенамины, многоатомные спирты и др.

Пример. Для приготовления заявляемого смазочного металлоплакирующего состава использовали кластерный порошок Cu-Fe со среднеповерхностным размером частиц ~8 нм. В качестве базовой смазки использовали моторное масло М-10Г₂ и пластичную смазку "Литол-42". Соотношение Cu:Fe = 1:1, содержание порошка составило - 0,12 мас.%, антифрикционной жидкости "Галин" - 0,05 мас.%, неионогенного ПАВ - парааминофенола - 0,02 мас.%. Приготовленные смазочные составы испытывали на машине трения СМТ-1 в условиях трения скольжения: образец - антифрикционный чугун АС-4, контртело - дюраль Д16, скорость скольжения - 3,05 м/с, нагрузка - 800 МПа. Коэффициент трения рассчитывали по известной методике (Юденич В.В. Лабораторные работы по теории механизмов и машин. - М. : Высшая школа, 1962, с. 124). Площадь удельной поверхности определяли по низкотемпературной адсорбции аргона методом БЭТ. Состав порошков определяли с помощью рентгенофазового анализа (дифрактометр ДРОН-3,0), эмиссионного и нейтроно-активационного анализов.

Для определения оптимального соотношения Cu:Fe в порошках были приготовлены различные смазочные составы. Результаты испытаний этих составов приведены в табл. 1.

Как следует из данных табл. 1, оптимальным соотношением Cu:Fe является от 1: 3 до 9:1. При соотношении менее 1:3 содержание меди не достаточно и коэффициент трения возрастает, а при соотношении более 9:1 снижается устойчивость масла к окислению снижается, причем коэффициент трения практически не изменяется.

Для определения оптимального содержания порошка кластеров при соотношении Cu: Fe = 1:1 в заявляемом металлоплакирующем смазочном составе были приготовлены смазочные композиции с различным содержанием порошка при концентрации антифрикционной жидкости "Галин" - 0,05 мас.%, ПАВ - 0,02 мас.%.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Данные табл. 2 показывают, что при концентрации порошка в металлоплакирующем смазочном составе менее 0,04 мас.% коэффициент трения возрастает из-за недостатка порошка для образования плакирующей пленки на поверхности пар трения. Повышение концентрации порошка более 0,30 мас.% не целесообразно по экономическим параметрам. Таким образом, оптимальной является концентрация порошка 0,04 - 0,30 мас.%.

Оптимальное содержание антифрикционной жидкости "Галин" в металлоплакирующем смазочном составе, согласно данным табл. 3, составляет 0,01 - 0,6 мас. %. При количестве антифрикционной добавки менее 0,010 мас.% коэффициент трения возрастает из недостаточного ее содержания, а в случае превышения количества антифрикционной добавки "Галин" 0,6 мас.%, коэффициент трения не изменяется. Поэтому дальнейшее повышение ее количества в смазочном составе не целесообразно из-за повышения себестоимости.

Изобретение относится к технологии получения смазочных материалов, в частности к смазочным составам, обладающим эффектом избирательного переноса, которые используются в высоконагружаемых и изношенных узлах трения. Смазочный состав содержит, мас. %: смесь кластерных порошков меди и железа - 0,04 - 0,3; антифрикционная добавка "Галин" - 0,01 - 0,6, неионогенное поверхностно-активное вещество - 0,02; базовая смазка - до 100, причем соотношение Cu : Fe изменяется в пределах от 1 : 3 до 9 : 1. При использовании состава в узлах трения снижаются коэффициент трения и скорость окисления масел. 3 табл.

Металлоплакирующий смазочный состав, содержащий базовую смазку и металлический порошок, отличающийся тем, что в качестве металлического порошка он содержит смесь кластерных порошков меди и железа, взятых в соотношении 1:3 - 9:1 соответственно, и дополнительно содержит антифрикционную добавку "Галин" и неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Смесь кластерных порошков меди и железа - 0,04 - 0,3
Антифрикционная добавка "Галин" - 0,01 - 0,6
Неионогенное поверхностно-активное вещество - 0,02
Базовая смазка - До 100