Способ получения смазочных лаков для металлов Советский патент 1984 года по МПК C10M7/02 

ел

со оо

со

Изобретение относится к спрсобу получения смазочных лаков для металлов .

Известен способ получения смазочных лаков для металлов путем диспергирования твердого смазочного материала, например дисульфида молибдена, графита, политетрафторэтилена в ЭПОКСИДНОЙ, фенольной или поливи- ниловой смоле fl5.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения смазочных лаков дл металлов путем диспергирования в воде 10 мас.% фторида графита в присутствии 20 мас.% поверхностноактивного вещества -п-алкилфенилполиоксиалкиленового эфира С 2 3.

Однако .смазочный лак, полученный известным способом обладает невысокими адгезионными и антифрикционными свойствами.

Адгезия лаков к метешличёским поверхностям зависит от многих факторов:

шероховатости подлежащей обработке металлической поверхности, которая сама зависит от способа полировки. Так г шлифование позволяет получать шероховатость 0,10,4 мкм ((Им), тогда как при пескоструйной очистке трудно получить шероховатость меныие 1 мкм;

гранулометрии твердого смазочного материсша, которая может изменяться в интервале 10 - 1 мкм в зависимости от выбранного способа подготовки и измельчения/

природы подлежащей смазке металлической поверхности; марка стали (нержавеющая сталь, жаропрочная сталь), чугун, алюминиевый чугун, карбид вольфрама и т.д.

Гранулометрия твердого смазочног материала должна быть тесно связана с шероховатостью металлической поверхности. Чем меньше шероховатость тем меньше должны быть размеры частиц твердого смазочного материала, чтобы была достигнута хорошая адгезия лака к металлу.

Целью изобретения является разработка способа получения смазочных лаков с повышенными адгезионными и антифрикционными свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения смазочных лаков для .металлов, 550 мас.% фторида графита диспергируют в воде в присутствии 5-15 мас.% поверхностно-активного вещества натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, полученную водную дисперсию затем перемешивают со смесью фторид ГЕ)афита с глицерином в их массовом соотношении 1:2 с получением суммарного массового отношения фторида

графита к глицерину в интервале 0,5-0,8.

Фториды графита представляют собой твердые смазочные материалы, обладающие многочисленными преимуществами по сравнению с дисульфидом молибдена. Они отвечают общей формул {С которой X может изменятьс в интервале 0,8-1,2; m - может быть различным.

Лаки, содержащие 2 мае.ч. глицерина и 1 мае.ч. фторида графита (с соотношением F/C X 0,9) со средней гранулометрией 1 мкм, прочно прилипают после нагрева до 250°С к стальным изделиям, например толкате.лям автомобильных двигателей, и к сталям, легированным хромом и хромом-марганцем.

Наиболее низкой адгезией обладают нержавеющие стали. Такая плохая адгезия обусловлена, с одной стороны, природой металла, а, с другой стороны, тем фактом, что смесь глицерина и фторида графита представляет собой пасту и образует пленки слишком большой толщины. Если разбавить эту смес водой, чтобы сделать ее менее вязкой получают лак, который быстро расслаивается, и, следовательно, не годится для длительного хранения. Кроме того, адгезия такого лака к металлам совершенно недостаточна.

Можно приготовить водные дисперсии фторида графита путем измельчений, например, 20 мас.% фторида графита с гранулометрией 5 мкм в присутствии 70 мас.% воды и 10 мас.% натриевой .соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом. Конечная гранулометрия фторида графита в дисперсии составляет приблизительно 1 мкм.

Если такую дисперсию напылять на черные металлы и алюминий, то после спекания при 250°С, она образует однородную пленку, обладающую низкой смазывающей способностью и не стойкую к действию .воды: при испытании водой по методу капля за каплей стальной пластинки с нанесенной на нее такой пленки происходит быстрое шелушение и отслаивание пленки.

Если в водную дисперсию фторида графита вводят глицерин в таком количестве, чтобы отношение фторид

5 графита: глицерин было равно 0,4 и нап ыляют эту композицию на алюминий или сталь, после спекания получают очень неоднородную пленку с низкой адгезионной способностью.

С другой стороны, если непосредственно смешивают порошкообразный торид графита, глицерин и водный раствор ПАВ получают композиции, которые при нанесении на алюминий и сушке при температуре ,

5 образуют лаки с хорошей адгезией.

но не выдерживающие испытания мето-i дом капля за каплей. Однако было обнаружено, что если приготовить отдельно смесь глицерина с порошког образным фторидом графита и к этой смеси добавить водную дисперцию фторида графита, стабилизированную ПАВ, то получают композиции, которые после сушки в течение 1 ч при 250°С, образуют блестящие лаки, характеризующиеся очень хорошей адгезией к металлам всех типов и отличной стойкостью к действию воды. Эти композиции могут быть легко нанесены напылением и позволяют получитьочень тонкие пленки, толщиной 4-5 мкм, с большой смазываиощей способностью. В композициях выбор связующего, чтвердеющего при высокой температуре, имеет решакзцее значение. Если вместо 1Глицерина взять сахарный сироп, получают смазочный состав, который не растекается и не напыляется. Выбор диспергатора, применяемого в качестве стабилизатора водной дисперсии фторида графита, тоже имеет важное значение. Если вместо применяемой натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, использовать другие ПАВ, то получают лаки, не обладающие требуемой адгезией.

Предлагаемое ПАВ в дальнейшем обозначается как порошок натриевой соли.

Пример 1.А. Тщательно перемешивают 100 . фторида графита, у которого х 0,9, а гранулометрия равна 1 мкм, с 200 мае,ч. глицерина,

B.Готовят 100 мае.ч. стабилизированной водной дисперсии фторида графита путем диспергирования

20 мас.% фторида графита в 70 мае.% воды и 10 масо% порошкообразной натриевой соли.

C.К 50 ч. смеси А добавляют 50 ч дисперсии В и гомогенизируют. Получают таким образом смазочную композицию с соотношением фторид графита

к глицерину 0,8 (композиция ).

Д. К 62 ч. смеси А добавляют 38 ч дисперсии В и гомогенизируют. Получают таким образом смазочную композицию с соотношением фторид графита к глицерину 0,68 (композиция 2). .

Е. К 86 ч. смеси А добавляют 14 ч дисперсии В и гомогенизируют. Таким образом, получают смазочную композицию, в которой отношение фторид графита к глицерину равно 0,548 (композиция 3).

Пример 2. А. Приготовляют, как в примере 1, смесь из 100 мас.ч. фторида графита с 200 мас.ч. глицерина.

Вф Готовят 100 мас.ч. стабилизированной водной дисперсии фторида

графита, измельчая 5 мас.% фторида графита в 90 мас.% воды в присутствии 5 мас.% порошка натриевой соли.

С. К 20 ч. смеси А добавляют 80 ч. дисперсии В и гомогенизируют. Таким путем получают смазочную ком позицию,- имеющую массовое отношение фторида графита к глицерину равное 0,80. (композиция 4).

Пример 3. А. Приготовляют,

0 как в примере 1, смесь из 100 мас.ч. фторида графита о 200 мас.ч. глицерина.

B.Готовят 100 мас.ч. стабилизированной водной дисперсии фторида графита, измельчая 50 мас.% фторида

5 графита в 35 мас.% воды в присутствии 15 мас.% порошка натриевой соли.

C.К 75 ч. смеси А добавляют 25 ч. дисперсии В и гомогенизируют. Таким путем получают смазочную композицию,

0 имеющую массовое отношение фторида графита к глицерину, равное 0,75

(КО1ЛПОЗИЦИЯ 5). .

Композиции 1-5 напыляют на пластины из обычной стали, нержавеквдей ста5ли и алюминия с различной степенью поливки так, чтобы получить, после нагрева при 250°С в течение 1ч, лаки толщиной слоя 4-5 мкм. Во всех случаях адгезия лака к металлу признана

0 хорошей или очень хорошей и образовавшаяся на поверхности металла пленка хорошо выдерживает испытание водой капля за каплей.

Смазывающую способность компози5ций 1-5 измеряют при помощи маииины шарик-плоскость, которая позволяет ре,гистрировать коэффициент трения как функцию температуры. Диск из ст.ХС 38 полируют до заданной шероховатости и покрывают испытуемым

0 продуктом. Этот диск, вращаясь с постоянной скоростью, подвергается давлению, которое производит неподвижный шарик из ст. 100 Сб. Для сравнения в тех же условиях изме5ряют -смазывающую способность простой смеси 2/1 глицерина и фторида графи- та (А в примере 1) и смазывающую способность водной дисперсии фторида графита (В в примере 1).

0

Испытания проводили при скорости скольжения 0,15 м/с, шероховатости диска 0,1-0,2 мкм и приложенной нагрузке 1 ДН. .Результаты испытаний композиции 1-5 смеси А и дисперсии В,

5 полученных в примере 1, представлены в таблице.

Стабильность трения считается хорошей, еспи в процессе измерения изменение коэффициента трения ( ДСР) менее или равны 0,01, считается сред0ней если ДС 0,02, плохой, если лег 0,02.

Как видно из результатов испатаний (таблица) композиции 1-5, полученные предлагаемым способом, обеспечивают

5

ьисокие и удовлетворительные смазочные свойства, имея 4CFiO,02, в то

время как у дисперсии В ДСГ 6 2 (0,03-0,08).

,СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНЫХ ЛАКОВ ДЛЯ МЕТАЛЛОВ путем диспергирования в воде фторида графита в присутствии поверхностно-активного вещества, от.личающий ся тем,, что, с целью повьпиения адгезионных и антифрикционных свойств смазоч ных лаков, в воде диспергируют 5-50 мае.% фторида графита, в качестве поверхностно-активного вещества используют 5-15 мас.% натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфо- кислоты с формальдегидом и полученную водную дисперсию перемешивают со смесью фторида графита с глицерином в их массовом соотношении 1:2 с получением суммарного массового отно- g шения фторида графита к глицерину СО 0,5-0,8.

Композицию 1, описанную в примере 1, используют для улучшения смазки подушек, состоящих из стальной полосы, покрытой латунными шариками, спеченными и пропитанными политетрафторэтиленом. .Достаточно одного слоя чтобы получить, после сушки при 250®С в течение 1 ч очень хороший лак. Если, для сравнения, применяют простую смесь А (пример 1), необходимо наносить несколько слоев, а в

.Продолжение таблицы

итоге полученный лак не обладает адгезией.

Композицию 1, описанную в примере 1 , применяют дтщ смазки прибора из сшюминиевого чугуна, предназначенного для произодства изделий из наполненного полиуретана. Этот прибор Состоит из цилиндрического кольца, в котором скользит плотно пригнанный цилиндр. Композиция 1, напыленная на внутреннюю поверхность кольца и

на цилиндр, образует лак с хорошей адгезионной и смазывающей способностью, тогда как смесь А (пример 1 образует после спекания лак, не обладающий адгезией.

Лаки, полученные согласно предлагаемому способу, могут быть также применены для смазки изделий, подверженных действию очень высоких температур. Так копмозицию 1, описанную в примере 1, напыляют на изделия из жаропрочной стали, применяемые в паяльной установке и подвергаемые действию температуры 5006Оо С и брызг припоя. После сушки композиция 1 образует лак с хорошей

адгезией, стойкий в жестких условиях применения.

Если на изделие из карбида вольфрама, представлякяцее собой полированное зеркало, с которым очень трудно достигнуть сцепление лака, наносят слой смеси А (пример 1), то констатируют полное отсутствие адгезии лака к изделию. Напротив, композиция 1 образует лак с хорошей адгезией..

0

Таким образом, лаки, полученные предлагаемым способом, обеспечивают высокие адгезионные и антифрикционные свойства.

5