РАБОЧЕ-КОНСЕРВАЦИОННАЯ ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА ДЛЯ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2009 года по МПК C10M161/00 C10M125/22 C10M147/02 C10M117/02 C10M137/10 C10M159/06 C10M159/16 C10N30/12 

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к пластичным смазкам, которые могут быть использованы преимущественно в узлах трения вооружения и военной технике (ВВТ) в условиях высокой влажности, контакта с морской водой и солевого тумана.

В настоящее время отсутствует отечественная рабоче-консервационная пластичная смазка для морской техники, работоспособная при температурах от минус 50 до 100°С. В 70-е годы, с целью унификации, для замены ряда смазок, применяемых на морской технике, в качестве защитных и антифрикционных (МС-70, ГОИ-54п и др.) была разработана смазка МЗ. Смазка МЗ превосходила остальные "морские" смазки по температурному диапазону применения (МС-70, МУС-ЗА - от минус 50 до 65°С, АМС 1 - от 0 до 75°С, АМС 3 - от минус 15 до 65°С) и не уступала им по защитным и антифрикционным свойствам. (Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР. Справочник. Изд. "Химия", 1984, С.98).

В настоящее время в связи с отсутствием загустителя - алюминиевого мыла СЖК (синтетических жирных кислот фракций С₅-С₆ и С₁₀-С₁₆) смазка МЗ не производится на предприятиях РФ.

В связи с этим перед авторами стояла задача - разработать рабоче-консервационную пластичную смазку для морской техники типа МЗ с улучшенными защитными свойствами, производство которой было бы обеспечено отечественным сырьем и которая отвечала бы следующим требованиям по основным показателям качества:

- защитные (консервационные) свойства:

в камере сернистого ангидрида, коррозия, г/м² - не более 8,0;

в морской воде, коэффициент коррозионного поражения, % - не более 40;

- коррозионное воздействие на металлы:

Сталь 45, 40 - выдерживает;

Латунь Л-63 - выдерживает;

Бронза БрАЖ-9-4 - выдерживает;

БрОФ 10-1 - выдерживает;

- адгезия, % - не менее 50;

- влагопроницаемость, 10^-5 г·м/сут·м²·Па - не более 5,0;

- коллоидная стабильность, % выделевшегося масла - не более 10,0;

- механическая стабильность:

предел прочности на разрыв, Па - 300-1200;

индекс разрушения, % - 60-90;

индекс восстановления, % - 35-100;

- противозадирные свойства:

критическая нагрузка (Рк), Н - не менее 800;

нагрузка сваривания (Рс), Н - не менее 1800;

индекс задира (Из), Н - не менее 300;

- противоизносные свойства:

диаметр пятна износа при нагрузке 450 Н, мм - не более 0,6;

- реологические и физико-химические свойства:

смываемость водой при 40°С, 6 ч, % - не более 5,0;

эффективная вязкость, Па·с, при градиенте скорости деформации 10 с^-1 и температуре:

минус 50°С - накопление данных;

минус 30°С - не более 1000;

минус 20°С - не более 80;

температура каплепадения, °С - не менее плюс 170;

температура сползания, °С - не ниже 80;

предел прочности на сдвиг при температуре 50°С, Па - не менее 200.

Известна антифрикционно-защитная смазка МЗ (ТУ 38.401902-92), предназначенная для смазывания механизмов, подвергающихся в узлах трения пульсационным нагрузкам и работающих в контакте с морской водой и морской атмосферой в интервале температур от минус 50°С до плюс 80°С. Смазка содержит следующие компоненты, мас.%:

Алюминиевое мыло СЖК фракций С₅-С₆ и C₁₆-C₂₂10,0Церезин марки 759,0Присадка СЛАМИН1,2Полиизобутилен П-200,5Масло веретенное АУОстальное до 100

Недостатками данной антифрикционно-защитной смазки МЗ являются недостаточно высокая температура каплепадения (100°С), что в свою очередь ограничивает верхний температурный предел применения смазки (до 80°С), а также невысокие противозадирные характеристики (критическая нагрузка Рк-450 Н, нагрузка сваривания Рс-1200 Н). Кроме того, данная пластичная смазка в РФ не производится в связи с отсутствием загустителя - алюминиевого мыла СЖК (синтетических жирных кислот фракций С₅-С₆ и C₁₀-C₁₆).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению и взятой за прототип является пластичная смазка Лита (ТУ 38.1011308-90) следующего качественного состава:

Литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты

Церезин марки 80

Присадка Борин

Присадка ДФБ

Нефтяное масло АУ.

Недостатками данной смазки являются ее относительно низкие защитные от коррозии (коэффициент поражения - 17%) и смазывающие свойства (Рк=630 Н, Рс=1580 Н) по сравнению с другими пластичными смазками, применяющимися на морской технике (Синицын В.В., Гришин Н.Н., Гвоздилина В.М. и др. Консервационные свойства пластичных смазок промышленного изготовления; Защита металлов. АН СССР, 1982, С.149).

Технический результат изобретения - улучшение защитных от коррозии и смазывающих свойств смазки без снижения требований к уровню эксплуатационных свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что известная пластичная смазка, содержащая нефтяное масло АУ, литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты, церезин марки 80, присадку Борин и присадку ДФБ, согласно изобретению дополнительно содержит производную сукцинимида (ВСП), высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты10-12Церезин марки 805-6Присадка Борин1-1,5Присадка ДФБ1-1,5Производная сукцинимида (ВСП)2-3Высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂)4-5Ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ)1-2Нефтяное масло АУОстальное до 100

Для приготовления смазок используют следующие компоненты:

- литиевое мыло стеариновой (СТП 3-7-78, изм. 1,2) или 12-оксистеариновой кислоты (ТУ 38 101721-78) - загуститель;

- церезин марки 80 (ГОСТ 2488-79) - смесь твердых углеводородов, получаемых кислотно-контактной очисткой нефтяного неочищенного церезина - загуститель;

- присадка Борин (ТУ 38.1011003) - продукт конденсации по Маниху 2, 6-ди-третбутилфенола и изоалкилфенолов, модифицированный борной кислотой. Является антиокислительной присадкой, которая имеет коричневый цвет с красноватым оттенком, предназначенная для использования в пластичных смазках, в том числе в Лиге;

- присадка ДФБ (ТУ 38.40158227-99) - смесь диалкилдитиофосфат с бором в соотношении 40:50. Является антифрикционной присадкой, от светлого до коричневого цвета, представляющей собой жидкость с температурой вспышки не ниже 170°С, массовой долей фосфора 4,5-5,7;

- производная сукцинимида (ВСП) (ТУ 38.101811-83) - взаимодействие алкенилсукцинимидов полиэтиленполиаминов с висмутолом. Является антикоррозионной присадкой, густая маслянистая жидкость темно-коричневого цвета, представляющая собой горючую жидкость с температурой вспышки не ниже 160°С, температурой самовоспламенения 280°С и температурным пределом воспламенения: нижний - 185°С, верхний - 204°С;

- высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) (ТУ 6.09-522-85) - порошкообразный продукт черного цвета с металлическим оттенком, без запаха, размер частиц составляет 4-8 мкм, предназначенный для улучшения смазывающих свойств пластичных смазок;

- ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) (ТУ 0257-001-02698192-94) - порошкообразный продукт белого цвета, без запаха, полученный термогазодинамическим способом из отходов производства фторопласта-4 (ГОСТ 10007-80), размер частиц 1±0,5 мкм, твердость 0,5 кг/мм², предназначенный для улучшения смазывающих свойств;

- нефтяное масло АУ (ТУ 38.1011232-89) получают из малосернистых и сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов глубокой селективной очистки фенолом и глубокой депарафинизации. Масло обеспечивает работу гидроприводов в диапазоне температур от минус (30-35) до плюс (90-100)°С.

Применение ранее производной сукцинимида (ВСП) в пластичных смазках в результате анализа научно-технической и патентной литературы не обнаружено. Использование высокодисперсного порошкообразного диселенида вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсного порошкообразного политетрафторэтилена (УПТФЭ) авторам известно в морозостойкой пластичной смазке (патент RU 2291893, С10М 161/00, 2005) в совокупности с дифениламином и нефтяным маслом. Но эта композиция не дает нужного эффекта и не обладает свойствами, необходимыми при консервации морской техники (авторы провели испытания защитных свойств одного из лучших образцов смазок по патенту RU 2291893, С10М 161/00, 2005, следующего состава: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 12%, высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) - 8%, ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) - 2%, дифениламин - 0,4%, нефтяное масло -77,6%). Результаты испытаний защитных свойств образца пластичной смазки приведены в таблице 1.

Таблица 1Результаты испытаний защитных свойств образца пластичной смазки№ п/пПоказатели качестваОбразец1Коэффициент коррозионного поражения, %13,52Коррозия, г/м²4,03Адгезия, %394Смываемость водой при 40°С, 6 ч, %5

Авторы, проведя испытания заявляемой композиции пластичной смазки, предлагают использовать высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в совокупности с производной сукцинимида (ВСП) и другими ингредиентами, получив подтверждение технического результата - улучшение защитных от коррозии и смазывающих свойств смазки без снижения требований к уровню эксплуатационных свойств.

Смазку готовят обычным способом, беря компоненты в заданных соотношениях: нефтяное масло АУ загущают литиевым мылом стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты и церезином марки 80. Смесь нагревают до 200°С. В расплав вводят присадку Борин, присадку ДФБ и производную сукцинимида (ВСП), небольшими порциями замешивают высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ). Однородный расплав сливают на противень и охлаждают до комнатной температуры (около 20-25°С). Общее время варки составляет 1 час. Через сутки смазку протирают через металлическую сетку.

Для обоснования количественного состава рабоче-консервационной пластичной смазки было приготовлено 10 образцов пластичных смазок, отличающихся процентным содержанием компонентов. Составы образцов пластичных смазок приведены в таблице 2.

Таблица 2Образцы пластичных смазок, мас.%№ п/пКомпонентыОбразцы№1№2№3№4№5№6№7№8№9№10№11^*)123456789101112131Литиевое мыло стеариновой кислоты910111213-----12,02Литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты-----910111213-3Церезин марки 804,55,05,56,06,54,55,05,56,06,56,04Присадка Борин0,51,01,21,52,00,51,01,21,52,01,05Присадка ДФБ0,51,01,21,52,00,51,01,21,52,01,46Производная сукцинимида (ВСП)1,52,02,53,03,51,52,02,53,03,5-Окончание таблицы 2123456789101112137Антифрикционные добавкиВысокодисперсный порошко-образный диселенид вольфрама (WSe₂)3,54,04,55,05,53,54,04,55,05,5-Ультрадисперсный порошок политетрафторэтилена (УПТ ФЭ)0,51,01,52,02,50,51,01,52,02,5-8Нефтяное масло АУ807672,66965807672,6696579,6^*)Прототип - Лита (ТУ 38.1011308-90). Количественный состав приготовлен авторами в соотношении заявляемой композиции.

Все приготовленные образцы прошли испытания защитных и смазочных свойств (таблица 3). Защитные свойства определяли: на установке для оценки защитных свойств пластичных смазок в камере с морской водой (Решение Госкомиссии при Госстандарте СССР №23/1-21 от 19.01.81 г.), в камере соляного тумана по ГОСТ 9.054, на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-1 по ГОСТ 5687. Смазочные свойства определяли на ЧШМ по ГОСТ 9490. Реологические свойства определяли: на автоматическом капиллярном вискозиметре (АКВ-2) по ГОСТ 26581, на приборе К-2 по ГОСТ 7143, на приборе АКС-1 по ГОСТ 7142, оценку смываемости смазок водой определяли квалификационным методом, утвержденным Госкомиссией при Госстандарте СССР (В.В.Синицын. Подбор и применение пластичных смазок. 2-е изд., пер. и доп. М.: Химия, 1974, 160 с.). Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таблица 3Результаты испытаний образцов пластичных смазок№ п/пПоказатели качестваОбразцы№1№2№3№4№5№6№7№8№9№10№11^*12345678910111213Защитные свойства1Коэффициент коррозионного поражения, %156,54,35,311147,44,55,810172Коррозия, г/м²3,52,30,951,93,03,42,51,02,63,23,473Адгезия, %4152645654395657614445Смазочные свойства4Критическая нагрузка (Рк), Н79010001120126089010001120126010008905605Нагрузка сваривания (Рс), Н200025102820224017802000224025102510178017806Индекс задира, Н4206007805605454505737505604902797Диаметр пятна износа при нагрузке 450 Н, мм0,510,420,350,440,480,490,490,40,460,500,53Реологические свойства8Эффективная вязкость, Па·с, при градиенте скорости деформации 10 с^-1 и температуре:            минус 50°С21101853183119052000209019461897199220392100 плюс 20°С1211241291271231181261241251201259Предел прочности при сдвиге, Па, при температуре:           плюс 20513529535537509512524529538514540плюс 50200202205208203202204208210201200плюс 8012812913113512612913113213513213210Коллоидная стабильность, выделенное масло, %10,29,99,89,69,710,49,810,09,910,39,811Смываемость водой при 40°С, %2,92,72,42,62,32,72,52,32,72,62,5^*)Прототип - Лита (ТУ 38.1011308-90)

Как видно из данных таблицы 3, предлагаемая рабоче-консервационная пластичная смазка (образцы 2-4 и 7-9 в заявленных пределах) обеспечивает требуемые эксплуатационных показатели.

Результаты исследования защитных свойств смазок (таблица 3) показывают, что относительно прототипа коэффициент коррозионного поражения уменьшается до 4,3-7,4 (строка 1); коррозия уменьшается до 0,95-2,6 (строка 2); адгезия возрастает до 52-64 (строка 3).

Кроме того, предлагаемая пластичная смазка имеет лучшую коллоидную стабильность (строка 10), предел прочности на сдвиг (строка 9) и смываемость (строка 11).

Результаты приведенные в таблице 3 защитных, противозадирных, противоизносных, реологических и физико-химических свойств заявляемой пластичной смазки подтверждают, что по всем эксплуатационным показателям качества предлагаемая рабоче-консервационная пластичная смазка (образцы 2-4 и 7-9) соответствует предъявляемым требованиям (с.2 настоящего описания) и полностью решает поставленную перед авторами задачу: т.е. заявляемая рабоче-консервационная пластичная смазка является эффективной смазкой для морской техники как при эксплуатации, так и при хранении.

Изобретение может быть реализовано в промышленности, так как все его компоненты производятся на предприятиях Российской Федерации.

Использование известных компонентов: литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты. Церезин марки 80, присадка Борин, присадка ДФБ, производная сукцинимида (ВСП), высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂), ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ), нефтяное масло АУ в заявленном соотношении расширяет номенклатурный ряд производимых пластичных смазок в России.

Применение изобретения позволит:

- улучшить защитные от коррозии и смазывающие свойства смазки без снижения уровня эксплуатационных свойств;

- увеличить ресурс работы ВВТ в условиях высокой влажности, контакта с морской водой и солевого тумана;

- расширить возможность выбора пластичных смазок для конкретных условий эксплуатации техники.

Использование: в узлах трения техники в условиях высокой влажности, контакта с морской водой и солевого тумана. Сущность: смазка содержит в мас.%: литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты 10-12, церезин марки 80 5-6, присадку Борин 1-1,5, присадку ДФБ 1-1,5, производную сукцинимида (ВСП) 2-3, высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) 4-6, ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) 1-2 и нефтяное масло АУ - остальное. Технический результат - повышение защитных от коррозии и смазывающих свойств смазки без снижения уровня эксплуатационных свойств. 3 табл.

Рабоче-консервационная пластичная смазка, содержащая нефтяное масло, литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты, церезин марки 80, присадку Борин и присадку ДФБ, отличающаяся тем, что дополнительно содержит производную сукцинимида (ВСП), высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты10-12церезин марки 805-6присадка Борин1-1,5присадка ДФБ1-1,5производная сукцинимида (ВСП)2-3высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂)4-5ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ)1-2нефтяное масло АУостальное