СОСТАВ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2011 года по МПК C23C4/04 

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к антифрикционным покрытиям для защиты тяжелонагруженных пар трения номинально-неподвижных вибронагруженных сочленений металл-металл, металл-полимерный композиционный материал от износа в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Известно фретингостойкое покрытие следующего состава, мас.%: эпоксидная высокомолекулярная диановая смола 2.0-16; эпоксидная низкокомолекулярная диановая смола 0.05-1.0; фенолформальдегидная резольная смола 1.0-8.0; алкидная глифталиевая смола 0.05-1.0; дисульфид молибдена 6.0-20.0; коллоидно-графитовый препарат 0.9-14.0; фосфорная кислота 0.01-0.3; 1.7-бисоксиметилкарборан 1.5-2.6; 2-этоксиэтанол - остальное (патент РФ №1771200).

Недостатком данного покрытия является многокомпонентный состав связующего, включающий токсичное вещество - формальдегид.

Известен спеченный антифрикционный материал на основе кобальта, содержащий, мас.%: карбид титана 5.0-7.0; дисульфид молибдена 13.0-15.0; марганец 2.0-2.5; церий 0.1-0.15; кобальт - остальное (патент РФ №2360991).

Недостатком данного материала является высокий коэффициент трения материала и использование в качестве основного компонента кобальта, являющегося достаточно токсичным элементом.

Наиболее близким по назначению и технической сущности, принятым за прототип, является антифрикционное твердосмазочное покрытие, содержащее, мас.%: дисульфид молибдена 50-70; коллоидный графит 7-20; усы карбида кремния β-модификации с соотношением длины к диаметру 30-300 0.15-1.1 и эпоксифенольный лак - остальное (патент РФ №2017800).

Покрытие предназначено для защиты тяжелонагруженных пар трения металл-металл от износа в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Недостатком этого покрытия является низкая технологичность, выраженная в склонности к образованию комков из усов карбида кремния по типу войлочных и достаточно низкая износостойкость в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости покрытия при низком коэффициенте трения в температурном диапазоне (-60)-(+250)°C.

Для достижения поставленной задачи предложен состав антифрикционного покрытия, содержащий дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее на эпоксидной основе, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, а в качестве связующего - эпоксидный лак при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

дисульфид молибдена 35-45 коллоидный графит 8-15 квазикристалл системы   Al-Cu-Fe, допированный бором 5-10 эпоксидный лак остальное

Вводимый квазикристалл системы Al-Cu-Fe представляет собой мелкодисперсный порошок размером ~3 мкм, допированный бором. Присутствие квазикристалла в покрытии уменьшает нагар, понижает коэффициент трения, пластичность квазикристалла позволяет заполнять трещины, каверны и царапины, что повышает износостойкость изделия.

Применение в качестве связующего эпоксидного лака позволяет равномерно наносить на поверхность изделия предлагаемое покрытие.

Пример осуществления.

Для приготовления антифрикционного покрытия с квазикристаллами были использованы следующие компоненты:

- дисульфид молибдена марки ДМ-1 ТУ 48-19-133-85;

- коллоидный-графит сухой марки С-1 ОСТ 6-08-431-75, полученный из термографита или естественного графита, представляющий собой высокодисперсный малозольный сухой графит с основным размером частиц до 4 мкм, содержащий золы не более 0.8%;

- квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, марки ВКК1Б ТУ 1-595-31-1081-2009;

- лак эпоксидный ЭП074 ТУ 6-10-1030-76.

Для приготовления покрытия использовали следующую технологию. В связующее вводили расчетное количество дисульфида молибдена, коллоидного графита, квазикристалла, допированного бором. Приготовленную смесь перемешивали в бисерной мельнице и наносили на защищаемую поверхность краскораспылителем, кистью или окунанием, подвергали сушке при комнатной температуре.

В таблице 1 приведены составы композиции для антифрикционного покрытия, изготовленного по указанной выше технологии, из которых 1-3 - заявляемые, 4 - прототип.

В таблице 2 представлены свойства антифрикционных покрытий на стали 30ХГСА, включающие такие характеристики, как износостойкость и коэффициент трения.

Покрытия испытывались на стали 30ХГСА, в условиях торцового трения при Р_уд - 15 МПа, V_вращ - 0.31 м/с, при температуре +250, +20, -60°C.

Из таблицы 2 видно, что покрытие на основе предлагаемых составов обладает наименьшей скоростью изнашивания.

В таблице 3 представлены результаты испытания покрытия в конструкции сферического шарнирного подшипника из стали 95X18.

Антифрикционные, содержащие квазикристалл, покрытия испытаны в конструкции сферического шарнирного подшипника, изготовленного из стали марки 95X18. Покрытия наносили на внутреннюю поверхность обоймы подшипника по приведенной ранее технологии и испытывали в режиме качательного движения при следующих параметрах:

- нагрузка 75 и 100 МПа; - температура +20 и +250°C; - частота качания 0.04 Гц; - угол качания ±10°; - среда воздух.

Из таблицы 3 видно, что предлагаемое антифрикционное покрытие работоспособно в воздушной среде в интервале температур от -60 до +250°C, при удельных нагрузках до 100 МПа. Таким образом, применение предлагаемого антифрикционного покрытия обеспечивает защиту тяжелонагруженных пар трения от износа в интервале температур -60 до +250°C.

Таблица 1 № Состав Компоненты покрытия, мас.% Усы карбида кремния β-модификации Лак эпоксидный Дисульфид молибдена Графит Квазикристалл допированный бором 1 предлагаемый 40 40 15 5 -- 2 предлагаемый 35 45 12 8 -- 3 предлагаемый 47 35 8 10 -- 4 прототип 42.74 (лак 50 7 -- 0.26     эпоксифенольный)        

Таблица 2 № Скорость изнашивания, мкм/ч, при Р_уд=15 МПа, V=0.31 м/с К_трения -60°C 20°C 250°C 1 0.16 0.08 2.4 0.10 2 0.15 0.07 2.5 0.09 3 0.17 0.09 2.7 0.07 4 0.25 0.14 6,8 0.08

Таблица 3 Нагрузка, МПа Температура испытания, °C Коэффициент трения Скорость изнашивания, мкм/ч Предлагаемый:       75 20 0.13 0.18 75 250 0.14 2.9 100 20 0.12 0.2 100 250 0.12 3.7 Прототип:       75 20 0.12 0.24 75 250 0.14 4.9 100 20 0.13 0.26 100 250 0.16 6.3

Изобретение относится к области металлургии, в частности к антифрикционным покрытиям для защиты тяжелонагруженных пар трения номинально-неподвижных вибронагруженных сочленений металл-металл, металл-полимерный композиционный материал от износа в интервале температур (-60)-(+250)°С. Антифрикционное покрытие имеет следующий состав, мас.%: дисульфид молибдена 35-45, коллоидный графит 8-15, квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, 5-10, эпоксидный лак - остальное. Технический результат - повышение износостойкости покрытия при низком коэффициенте трения в температурном диапазоне (-60)-(+250)°С. 3 табл.

Состав антифрикционного покрытия, включающий дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее на эпоксидной основе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, в качестве связующего используют эпоксидный лак, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
дисульфид молибдена 35-45 коллоидный графит 8-15 квазикристалл системы Al-Cu-Fe,   допированный бором 5-10 эпоксидный лак остальное