АНТИФРИКЦИОННАЯ САМОСМАЗЫВАЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК C08J5/16 C08L77/00 C10M107/44 

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся композициям на основе полиэтилена и может быть использовано в различных областях машиностроения, приборостроения, авиа- и судостроения, в частности для изготовления вкладышей подшипников скольжения, скользящих направляющих и опор скольжения, работающих без смазки в воздушной среде.

Известна антифрикционная самосмазывающаяся композиция (см. В.A. Белый, А. И. Свириденок и др. Трение и износ материалов на основе полимеров. - Минск: Наука и техника, 1976, с. 239-242), содержащая политетрафторэтилен, закись меди (Сu₂О) в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Политетрафторэтилен - 60
Закись меди - 40
Недостатком данной антифрикционной композиции является высокий коэффициент трения при работе без смазки.

Известна композиция (см. А.С. 859427, СССР, МКИ С 10 М 3/01, 3/14. Б.И. 32, 1981, с. 123) для узлов трения, содержащая глицерин, формальдегид, глицерат серно-кислой меди, кислый серно-кислый калий, гидрохинон, хлористый алюминий и эпоксидную смолу.

Недостатками данной смазочной композиции для узлов трения является: композиция представляет собой жидкое вещество, может применяться только в качестве смазки.

Известна антифрикционная самосмазывающаяся композиция на базе эпоксидных смол (см. А. В. Чичинадзе. Полимеры в узлах трения машин и приборов. - М.: Машиностроение, 1980, с. 31), содержащая эпоксидную смолу, политетрафторэтилен - 40-50 мас.%.

Недостатком данной композиции является высокий коэффициент трения при работе без смазки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является антифрикционная самосмазывающаяся композиция на базе эпоксидных смол (см. А.С. 1744104, СССР, МКИ С 10 М 141/10. Б.И. 24, 1992, с. 111-112), содержащая политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфин и эпоксидную смолу при соотношении компонентов, мас.%:
Политетрафторэтилен - 1-3
Закись меди - 16-21
Глицерин - 9-11
Абиетиновая кислота - 16-20
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты - 0,2-0,5
Трифенилфосфин - 0,05-0,1
Эпоксидная смола - Остальное
Коэффициент трения композиции находится в пределах 0,04-0,09, интенсивность изнашивания в пределах 1,3•10^-8-1,25•10^-10.

Недостатком данной композиции является недостаточно низкая величина и недостаточная стабильность коэффициента трения при работе без смазки.

Задача изобретения - повышение антифрикционных свойств, износостойкости и прочности композиции.

Указанная задача решается тем, что композиция содержит, закись меди, абиетиновую кислоту, масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Закись меди - 7,1-10
Абиетиновая кислота - 3,5-6,7
Масло вазелиновое - 3,5-6,7
Графит - 3,5-6,7
Медные волокна - 3,5-6,7
Пластичная смазка - 10-10,6
Полиамид - Остальное
Компонентами композиции являются вещества технической степени чистоты. При этом в качестве полиамида и пластичной смазки могут применяться различные полиамиды и различные пластичные смазки, например полиамиды П-68 (ГОСТ 10589-73), П-66 (МРТУ 6-06-369-74) и пластичные смазки солидол синтетический С (ГОСТ 4366-76), солидол жировой УС (ГОСТ 1033-73), универсальная смазка Литол-24 (ГОСТ 21150-75). Функция пластичной смазки состоит в обеспечении пластификации композиции смазочными маслами и эффективном удерживании масла в составе композиции.

Предлагаемая антифрикционная самосмазывающаяся композиция была получена по следующей технологии.

В сушильном шкафу при температуре 60-80^oС необходимо произвести сушку порошков закиси меди до содержания в них влаги 0,25%. После этого осуществляется приготовление навески компонентов в соответствии с соотношением, приведенным выше, подготовка, перемешивание и постепенный нагрев смеси до температуры 220^oС в тигле до образования комков. После расплавления смеси смесь помещают в пресс-форму, нагретую до температуры 240^oС, и охлаждают вместе с пресс-формой. Производят извлечение образца композиции из пресс-формы.

Пример 1. Содержание компонентов, взятых для примера 1 антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, мас.% (нижний предел содержания наполнителя):
Закись меди - 7,1
Абиетиновая кислота - 3,5
Масло вазелиновое - 3,5
Графит - 3,5
Медные волокна - 3,5
Пластичная смазка солидол С - 10
Полиамид П-68 - 68,9
Коэффициент трения данной композиции составляет величину, равную 0,03, устойчивость значений коэффициента высокая, период приработки - 30-40 мин, интенсивность изнашивания композиции составляет 1,2•10^-8, предел прочности материала на сжатие 90 МПа. Комплекс свойств композиции можно оценить как удовлетворяющий эксплуатационным требованиям.

Пример 2. Компоненты для примера 2 взяты в том же соотношении, что и в примере 1, мас.%:
Закись меди - 7,1
Абиетиновая кислота - 3,5
Масло вазелиновое - 3,5
Графит - 3,5
Медные волокна - 3,5
Пластичная смазка солидол УС - 10
Полиамид П-66 - 68,9
Коэффициент трения композиции - 0,035-0,045, длительность приработки 30-40 мин. Интенсивность изнашивания - 1,3•10^-8, предел прочности - 85 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные.

Пример 3. Компоненты для примера 3 взяты в следующем соотношении, мас.%:
Закись меди - 7,1
Абиетиновая кислота - 3,5
Масло вазелиновое - 3,5
Графит - 3,5
Медные волокна - 3,5
Пластичная смазка Литол-24 - 10
Полиамид П-68 - 68,9
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,03-0,04, период приработки - 40-60 мин, интенсивность изнашивания - 1•10^-8, предел прочности материала на сжатие 85-87 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные.

Пример 4. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.% (верхний предел содержания наполнителя):
Закись меди - 10
Абиетиновая кислота - 6,7
Масло вазелиновое - 6,7
Графит - 6,7
Медные волокна - 6,7
Пластичная смазка солидол С - 10,6
Полиамид П-68 - 52,6
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,035-0,04, период приработки - 30-50 мин. интенсивность изнашивания - 1•10^-9, предел прочности материала на сжатие 75 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные, прочность несколько понизилась.

Пример 5. Компоненты для примера 5 взяты в следующем соотношении, мас.%:
Закись меди - 10
Абиетиновая кислота - 6,7
Масло вазелиновое - 6,7
Графит - 6,7
Медные волокна - 6,7
Пластичная смазка солидол УС - 10,6
Полиамид П-66 - 52,6
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,03-0,04, период приработки - 20-30 мин, интенсивность изнашивания 1,3•10^-9, предел прочности материала на сжатие 70-75 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные.

Пример 6. Содержание компонентов, взятых для примера 6, следующее, мас. %:
Закись меди - 10
Абиетиновая кислота - 6,7
Масло вазелиновое - 6,7
Графит - 6,7
Медные волокна - 6,7
Пластичная смазка Литол-24 - 10,6
Полиамид - 52,6
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,025-0,035, период приработки - 25-40 мин, интенсивность изнашивания - 5•10^-10, предел прочности материала на сжатие 70 МПа. Эксплуатационные характеристики композиции удовлетворительные.

Пример 7. Содержание компонентов, взятых для примера 7 антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, мас.% (среднее содержание наиболее значимых компонентов):
Закись меди - 10
Абиетиновая кислота - 5
Масло вазелиновое - 5
Графит - 5
Медные волокна - 5
Пластичная смазка солидол УС - 10,6
Полиамид П-68 - 59,4
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,025-0,03, период приработки - 30-40 мин, интенсивность изнашивания композиции - 1•10^-10, предел прочности материала на сжатие 72-76 МПа. Эксплуатационные свойства композиции высокие.

Испытания композиций производились в воздушной среде (трение без смазки) на машине трения по схеме "вал-частичный вкладыш" при скорости скольжения 0,15 м/с, удельном давлении 2,5 МПа. Контртело изготавливалось из стали 45 с шероховатостью поверхности R_а - 0,63 мкм (закалка до твердости 37 HRC). Линейный износ определялся базовыми точками на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Дополнительно проводились испытания по определению прочности композиции при сжатии.

Приведенные данные показывают, что предлагаемая композиция имеет коэффициент трения в два раза меньший, чем у прототипа, при меньшей интенсивности изнашивания. Показатели прочности вдвое выше показателей прочности прототипа. Время приработки композиции сопоставимо с временем приработки прототипа.

Испытания показали, что содержание компонентов, взятое ниже нижнего предела, не обеспечивает положительного эффекта, а превышение верхнего предела содержания компонентов не влечет за собой существенного улучшения триботехнических характеристик и приводит к снижению механической прочности композиции.

Предлагаемая композиция предоставляет возможность создания за счет понижения коэффициента трения менее энергоемких и материалоемких узлов трения.

Описана антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая закись меди, абиетиновую кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: закись меди - 7,1-10; абиетиновая кислота - 3,5-6,7; масло вазелиновое - 3,5-6,7; графит - 3,5-6,7; медные волокна - 3,5-6,7; пластичная смазка - 10-10,6; полиамид - остальное. Коэффициент трения композиции составляет 0,025-0,03, период приработки - 30-40 мин, интенсивность изнашивания композиции - 1•10^-10, предел прочности материала на сжатие 72-76 МПа. Эксплуатационные свойства композиции высокие.

Антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая закись меди, абиетиновую кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Закись меди - 7,1 - 10
Абиетиновая кислота - 3,5 - 6,7
Масло вазелиновое - 3,5 - 6,7
Графит - 3,5 - 6,7
Медные волокна - 3,5 - 6,7
Пластичная смазка - 10 - 10,6
Полиамид - Остальное