СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК C10M169/06 C10M169/06 C10M125/26 C10M143/06 C10M159/06 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным составам и может быть использовано для обработки узлов трения различных машин и механизмов в технологических процессах, ставящих своей целью модификацию поверхностей трения.

Для этого, как правило, используют различные смазочные композиции на основе органических технологических сред с различными наполнителями в зависимости от цели обработки и материала пар трения.

Известно, что, например, твердый смазочный материал со сложной структурой, используемый для упрочнения поверхностей трения, снижения износа и коэффициента трения, должен иметь хорошую адгезию к поверхности металла, и смазочная пленка должна быть достаточно прочной и долговечной, обеспечивая условия для модификации поверхностей. С этой целью твердый смазочный материал используют в составе различных жидких технологических сред, образующих суспензии, либо в составе паст.

Известен смазочный состав, содержащий нефтяное масло и порошок металла, в котором в качестве порошка металла используют порошок кобальта с размером частиц 7-10 нм в количестве 0,08 - 0,12 мас%. [см. описание к патенту РФ N 2028370, М.кл. С 10 М 125/04, от 18.02.92].

Описанный выше смазочный состав обеспечивает безизносный режим работы пары трения, используя индустриальное или моторное масло. Однако предложенный смазочный состав эффективен только в очень узком интервале содержания кобальта в суспензии, при этом фактически, что признают и авторы, смазочный состав на твердость не влияет вследствие низкой концентрации кобальта в масле. Другими словами, модификация поверхностей трения отсутствует.

Известна также антифрикционная паста, содержащая полимерную основу и хорошо известные твердые добавки, такие как дисульфид молибдена, графит, алюмосиликаты [см.описание к авт.св. СССР N 1766950, М.кл. С 10 М 107/30, от 27.07.87].

Эта паста оказывает антифрикционное действие не только потому, что в ее состав входят упомянутые твердые добавки, но и потому, что она в целом работает как твердая смазка. Нанесенная с помощью шпателя на поверхность детали паста схватывается через 1,5 часа. Отвердевшая паста приобретает необходимую твердость через 24-36 часов.

В сравнении с прототипом свойства поверхности, на которую нанесена описанная выше паста, улучшаются в среднем в 2 раза. Однако коэффициент сухого трения остается не лучше 0,16-0,18, а ресурс работы не более 500 км.

Кроме того, пользоваться такой смазкой чрезвычайно неудобно. Она не может быть подготовлена заранее, расфасована и готова к употреблению в любой момент, она не может быть использована в эксплуатационных условиях.

Наиболее близкой к заявляемому решению по назначению, технической сущности и достигаемому результату при использовании является смазочная композиция, содержащая смазочное масло и порошкообразный абразивоподобный наполнитель [см. описание к авт. св. CCCP N 1669976, М.кл. С 10 М 125/20, от 18.03.88] . Композиция в качестве порошкообразного наполнителя содержит ультрадисперсный карбонитрид титана в количестве 0,01 - 1,5 мас.%.

Смазочная композиция на основе карбонитрида титана во всем исследованном диапазоне нагрузок снижает коэффициент трения, причем при низких температурах эффект снижения наблюдается в 4 раза, а при высоких в 9 раз. Тем не менее, коэффициент трения остается не лучше, чем 0,015-0,018, что определяет в конечном счете и сравнительно невысокую износостойкость поверхностей пар трения.

Следует отметить также, что в композиции использовались частицы от 5 до 500 нм, что ограничивало максимальную концентрацию твердой составляющей смазочной композиции. Использование столь крупных твердых частиц в массе основного вещества ограниченной вязкости ухудшает седиментационные свойства смазочной композиции. При хранении в течение непродолжительного времени композиция теряет однородность состава, что ухудшает ее эксплуатационные свойства.

Поэтому целью предлагаемого технического решения явилось улучшение седиментационных свойств смазочной композиции.

Поставленная цель достигается тем, что известная смазочная композиция, содержащая смазочное масло и порошкообразный абразивоподобный наполнитель, согласно изобретению дополнительно содержит загуститель и воск при следующем соотношении компонентов, мас.%
Загуститель - 10-12
Воск - 20-25
Наполнитель - 0,5-20
Смазочное масло - Остальное.

Смазочный состав согласно изобретению в качестве загустителя содержит раствор полиизобутиленового каучука в смазочном масле при следующем соотношении компонентов, мас.%
Полиизобутиленовый каучук - 20-25
Смазочное масло - Остальное.

Смазочный состав согласно изобретению в качестве наполнителя содержит мелкодисперсный порошок абразивоподобного природного минерала, дисперсность которого не превышает 10 - 30 нм.

Воск представляет собой вещество, способное образовать тонкую смазывающую пленку. При количестве 20 - 25 мас.% в составе в сочетании с загустителем и смазочным маслом он образует гелеподобную теплоемкую массу, вязкость которой мало изменяется при температуре до 60^oC и выше, что обеспечивает гомогенность композиции в целом как при длительном хранении, так и при использовании в условиях эксплуатационной нагрузки до наступления эффекта снижения коэффициента трения и, соответственно, снижения температуры в узлах трения.

Как видно из изложения сущности заявляемого решения, оно отличается от прототипа и, следовательно, является новым.

Решение также обладает изобретательским уровнем. В основу изобретения поставлена задача улучшения смазочной композиции, в которой вследствие использования загустителя и воска обеспечивается вязкость смазочной композиции, достаточная для сохранения равномерного распределения твердой добавки в объеме смазочной композиции в широком температурном интервале, и за счет этого достигается возможность хранения смазочной композиции в любых упаковках и объемах, пригодных для использования даже в условиях эксплуатации машин и механизмов, смазочная композиция приобретает вид геля, который удобно наносить на любую поверхность трения, вносить в зону трения любого узла трения.

Известен состав, представляющий собой твердую смазку, на основе стеарина, олеиновой кислоты и солидола [см. описание к авт.св. СССР N 1715833, М. кл. С 10 М 117/02, от 30.01.92]. Состав этот не содержит наполнителя, способного модифицировать поверхность трения. Кроме того, из перечисленных компонентов практически невозможно создать гелеподобную массу, способную образовать и поддерживать гомогенную суспензию в широком интервале температур. Образуемая масса либо очень жидкая, либо быстро застывает. Наличие же в ней олеиновой кислоты, призванной стабилизировать массу, снижает ее потребительские свойства, так как последняя отрицательно действует на живой организм.

Предлагаемое техническое решение принципиально отличается от известных тем, что гелеподобный состав на основе органических веществ выполняет не только смазочные функции, но и создает условия для модификации поверхности неорганическим наполнителем, которая проявляется прежде всего в существенном снижении коэффициента трения. Смазочная композиция сохраняет однородность при длительном (в течение нескольких месяцев) хранении.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как смазочная композиция после приготовления может быть расфасована в удобные для использования емкости и применена для обработки узлов трения машин и механизмов не только при их производстве, но и в эксплуатационных условиях.

В таблице приведены составы смазочных композиций, приготовленных в соответствии с заявляемым техническим решением, и результаты оценки состояния смазочной композиции после длительного хранения при переменных температурах, а также основные результаты обработки отдельных пар трения и узлов трения.

Смазочные композиции готовились на основе масла индустриального марки И-20А. Для приготовления загустителя использовали полиизобутиленовый каучук марки П-20. В качестве наполнителя использовали мелкодисперсные порошки, приготовленные из природных минералов из ряда слоистых силикатов. Трибологические характеристики определяли на испытательной ячейке машины трения МН-1М в паре трения "диск-колодка" через 2 часа после нагружения. Диск изготовлен из стали марки 20Х13, колодка - из ст.45. Испытания проводили при постоянной нагрузке 2,5 МПа. Линейная скорость скольжения трущихся поверхностей 1 м/с.

Результаты использования геля приведены в таблице.

Как видно из таблицы, смазочная композиция обеспечивает получение технических результатов, аналогичных тем, которые обнаруживают твердые добавки, использующие мелкодисперсные порошки на основе природных минералов из ряда слоистых силикатов, при этом седиментационные свойства смазочной композиции допускают длительное ее хранение в широком интервале температур без изменения смазывающих и модифицирующих свойств.

Использование: для обработки узлов трения различных машин и механизмов в технологических процессах, ставящих своей целью модификацию поверхностей трения. Композиция содержит в мас.%: загуститель 10-12, воск 20-25, порошкообразный абразивоподобный наполнитель 0,5-20, смазочное масло - остальное. В качестве загустителя предпочтительно используют 20-25%-ный раствор полиизобутиленового каучука в смазочном масле. Дисперсность наполнителя предпочтительно не превышает 10-30 нм. Технический результат - снижение коэффициента трения, сохранение стабильных свойств при длительном хранении при переменных температурах. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Смазочная композиция, содержащая смазочное масло и порошкообразный абразивоподобный наполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит загуститель и воск при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Загуститель - 10 - 12
Воск - 20 - 25
Наполнитель - 0,5 - 20
Смазочное масло - Остальное
2. Смазочная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве загустителя содержит раствор полиизобутиленового каучука в смазочном масле при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиизобутиленовый каучук - 20 - 25
Смазочное масло - Остальное
3. Смазочная композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит мелкодисперсный порошок абразивоподобного природного минерала, дисперсность которого не превышает 10 - 30 нм.