СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2003 года по МПК C10M137/10 C10M137/10 C10M125/04 C10M133/16 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к добавкам в моторные, трансмиссионные и гидравлические масла, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, редукторах, элементах трансмиссии и пр. для улучшения их эксплуатационных характеристик.

Одним из основных требований, предъявляемых к смазочным композициям, является обеспечение высоких противоизносных и антифрикционных свойств.

Известна смазочная композиция по а.с. СССР 1162857, кл. C 10 M 133/40, 1983, включающая в качестве базового минеральное масло и вещества, снижающие коэффициент трения.

Недостатками упомянутого состава являются невысокие противоизносные показатели, вызванные отсутствием в нем металлического порошка.

Более совершенным по своим противоизносным показателям является состав по патенту США 4155860, кл. 452-46, 1979 г., который содержит порошки меди, хрома, цинка и дисульфида молибдена в минеральном масле. Однако этот состав обладает низкой седиментационной устойчивостью, что приводит к засорению фильтров и каналов для подачи смазки и тем самым вызывает нарушение режимов смазки и соответственно уменьшение срока службы механизма.

Снижает этот недостаток смазочная композиция "Ресурс-супер", защищенная патентом Российской Федерации 2017795, кл. C 10 M 133/06, приоритет от 15.08.1991, публикация в 15, 1994.

Указанная композиция по своему составу, свойствам и применению является наиболее близкой к заявляемой и выбрана за прототип.

Известная смазочная композиция по патенту 2017795 содержит базовое масло, порошкообразный металлический наполнитель и стабилизатор, где в качестве стабилизатора использовано поверхностно-активное вещество (ПАВ), содержащее смесь N-метаноил-N¹-алканоилэтилен диамидов общей формулы R CON HCH₂CH₂HCH = O, где R - алкил С₁₀-С₁₃, при следующем соотношении компонентов маc.ч.:
Порошкообразный металлический наполнитель - 0,5 - 2,0
Смесь N-метаноил-N'-алканоилэтилен диамидов указанной формулы - 0,02 - 0,2
Минеральное масло - 10
При использовании рассматриваемой композиции на поверхностях трения образуется тончайшая металлическая пленка, которая способствует снижению износов и потерь на трение. Однако отсутствие в указанном составе элементов, содержащих серу, хлор, фосфор, не позволяет создать на поверхностях трения пленку, способствующую значительному снижению износов и потерь на трение.

Таким образом, указанная смазочная композиция имеет недостаточно высокие противоизносные и антифрикционные свойства.

Целью предлагаемой смазочной композиции является повышение противоизносных и антифрикционных свойств. Указанный эффект достигается тем, что смазочная композиция, включающая базовое масло, порошкообразный металлический наполнитель и поверхностно-активное вещество как стабилизатор, дополнительно содержит соли металлов диалкилдитиофосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошкообразный металлический наполнитель - 2 - 30
ПАВ в качестве стабилизатора - 1 - 10
Соли металлов диалкилдитиофосфорной кислоты - 1 - 30
Базовое масло - Остальное
При наличии в составе заявляемой смазочной композиции солей металлов диалкилдитиофосфорной кислоты в зоне трения механизма под действием температуры и давления на трущихся поверхностях образуется легкоплавкая пленка (содержащая сульфиды, фосфиды, фосфаты металлов), которая за счет меньшего напряжения сдвига соответствующих модифицированных слоев обладает пластичной структурой и пониженным коэффициентом трения по сравнению с чистым металлом. При взаимодействии с присутствующим в составе порошкообразным металлическим наполнителем, как показали испытания, эффект усиливается. Таким образом, предлагаемая совокупность компонентов в указанном соотношении обеспечивает достижение более высоких по сравнению с известными составами показателей противоизносных и антифрикционных свойств.

В качестве солей металлов диалкилдитиофосфорной кислоты можно рекомендовать соли железа, кобальта, никеля, алюминия, молибдена, меди, олова, свинца, цинка. Также возможно использование смесей солей указанных металлов.

Как конкретный пример в испытаниях были использованы смазочные композиции следующего состава:
наполнитель - порошкообразная оловянистая бронза;
ПАВ - сукцинимидная присадка С-5А;
медные, молибденовые или цинковые соли диалкилдитиофосфорной кислоты;
базовое масло - индустриальное масло И-20.

Сукцинимидная присадка обладает всеми необходимыми для решения поставленной задачи свойствами и относится к маслорастворимым поверхностно-активным веществам. Для достижения необходимого эффекта возможно применение таких маслорастворимых поверхностно-активных веществ как высокомолекулярные спирты, органические кислоты (в том числе и карбоновые), эфиры, а также специально синтезированные соединения, применяемые в качестве присадок в смазочных маслах (детергентно-диспергирующие присадки, к которым относится и присадка С-5А, представляющая собой имидопроизводную янтарной кислоты).

Предлагаемую смазочную композицию готовят следующим образом.

1. Получение соли металла диалкилдитиофосфорной кислоты, что может быть осуществлено в результате реакции указанной кислоты с окисью металла. Для этого достаточно простого смешения и нагревания указанных двух реагентов.

Дитиофосфорные кислоты получают путем реакции пятисернистого фосфора со спиртом или смесями спиртов.

Для этого смешивают 1560 маc. ч. изооктилового спирта и 180 маc.ч. изопропилового спирта с 756 маc.ч. пятисернистого фосфора. Реакцию осуществляют путем нагревания смеси спиртов примерно до 55^oС с последующим добавлением пятисернистого фосфора в течение 1,5 ч при поддержании температуры реакционной смеси около 60-70^oС. После введения пятисернистого фосфора смесь нагревают и перемешивают еще 1 час при 70-75^oС, потом фильтруют.

В реактор загружают окись цинка 282 маc.ч. с 278 маc.ч. минерального масла. Полученную ранее смесь дитиофосфорных кислот загружают в суспензию окиси цинка в течение 30 мин. Затем смесь нагревают до 80^oС и выдерживают при этой температуре 3 часа. После разгонки при 110^oС смесь фильтруют, получая фильтрат, который представляет собой раствор в масле цинковой соли диалкилдитиофосфорной кислоты (диалкилдитиофосфат цинка), содержащий 7,97% цинка, 7,21% фосфора и 15,64% серы. Аналогичным образом получают медные и молибденовые соли диалкилдитиофосфорных кислот.

2. В ультразвуковую ванну заливают минеральное масло И-20 (1 маc.ч.) и постепенно при перемешивании добавляют высокодисперсный порошок оловянистой бронзы (8-10% олова) - 1 маc.ч., суспензию нагревают до 80^oС и диспергируют примерно 60 мин до получения однородной массы.

3. В полученную суспензию 20 маc.ч. добавляют масляные растворы солей металлов диалкилдитиофосфорных кислот 75 маc.ч. и 5 маc.ч. присадки сукцинимидной С-5А (ПАВ), полученную смесь диспергируют при 50^oС до полной стабилизации в течение 30-40 минут, затем смесь охлаждают до 20-25^oС.

Испытания проводили на машине трения СМЦ-2 по схеме колодка (хромированный неподвижный образец) - ролик (чугунный вращающийся образец диаметром 50 мм). В процессе испытаний фиксировали: скорость изнашивания хромированного образца (по объему лунки изношенного материала) в мм³/ч, температуру хромированного образца в ^oС, момент трения кгс•см. Частота вращения подвижного образца n = 500 м^-1, время испытаний каждого образца смазочной композиции 5 часов, параметры снимались каждый час, число параллельных испытаний не менее трех. Сравнение результатов проводили с маслом моторным М-5з12Г₁ и прототипом.

Результаты испытаний в сравнении с эталоном и прототипом приведены в табл.1-3.

Таким образом, предлагаемая смазочная композиция, как видно из таблиц 1, 2, 3, обладает более высокими, чем у известного состава, показателями противоизносных и антифрикационных свойств. Это достигается благодаря образованию на поверхностях трения механизма пленок пластичной структуры. Кроме того, высокие антифрикационные свойства благоприятно сказываются на энергетических показателях объекта, например двигателя внутреннего сгорания, позволяя за счет снижения потерь мощности на трение сократить расход топлива (или снизить потребление электроэнергии электродвигателя).

Создание новой эффективной смазочной композиции расширяет ассортимент аналогичных составов.

Использование: в двигателях внутреннего сгорания, редукторах, элементах трансмиссии и прочих в качестве добавки в масла. Сущность: композиция содержит, мас.%: порошкообразный металлический наполнитель 3-30, поверхностно-активное вещество в качестве стабилизатора 1-10, соли металлов диалкилдитиофосфорной кислоты 7-30 и базовое масло остальное. Технический результат - улучшение противоизносных и антифрикционных свойств масел, что благоприятно сказывается на энергетических показателях объекта, например двигателя внутреннего сгорания. 3 табл.

Смазочная композиция, содержащая базовое масло, порошкообразный металлический наполнитель и поверхностно-активное вещество в качестве стабилизатора, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит соли металлов диалкилдитиофосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошкообразный металлический наполнитель - 3 - 30
Поверхностно-активное вещество в качестве стабилизатора - 1 - 10
Соли металлов диалкилдитиофосфорной кислоты - 7 - 30
Базовое масло - Остальное-