Антифрикционная композиция для покрытия узлов трения скольжения Советский патент 1992 года по МПК C08J5/16 C09D163/10 

ются графит, дисульфид молибдена, соединения алюминия и кремния.

Однако износостойкость SKC-7 также недостаточно велика: износ при трении без смазочного материала составляет 25 мкм.

Целью изобретения является повышение изностостойкости покрытия.

Согласно изобретению антифрикционная композиция включает эпоксидно-диа- новую смолу с содержанием эпоксидных групп 19,9-23,5 мас.% модифицированную жидким бутадиеновым карбоксилсодержа- щим каучуком с 2,5-3,3 мас.% концевых карбоксильных групп (каучуком марки СКД-КТРА), при массовом соотношении ука- занных смолы и каучука 100:10. Также композиция содержит дисульфид молибдена, скрытокристаллический графит, в качестве наполнителя - материал сегнетокерамиче- ский или цирконат-татанат свинца, амин- ные отвердители или их смеси.

С целью получения композиций, обладающих улучшенными технологическими свойствами при нанесении их на поверхности скольжения методом запрессовки, они могут содержать одну из технологических добавок - оксид алюминия или кислотоустойчивый порошок или кварцевую муку в количестве 35-60 мае.ч.

В предлагаемой композиции использу- ют эпоксидно-диановые смолы марок ЭД-20 и ЭД-22, бутадиеновый синтетический каучук СКД-КТРА, имеющий динамическую вязкость при 19-29 Па с. массовую долю концевых карбоксильных групп 2,5- 3,3%, дисульфид молибдена марки ДМ-1, скрытокристаллический графит, сегнетоке- рамический материал ЦТС-шлам, цирконат- титанат свинца, аминные отвердители холодного отверждения: моноцианэтилиро- ванный диэтилентриамин, 2-(триэтилентет- рамино-метил) фенол, представляющий собой продукт конденсации формальдегида, фенола и триэтилентетрамина. диэтилентриаминометилфенол, этилендиа- минометилфенол марки АФ-2 - продукт конденсации формальдегида, фенола и эти- лендиамина, смеси одного из отвердителей УП-583Д УП-583Т и АФ-2 с УП-0633М в соотношениях 1:1; 1:2; 2:1.

Эпоксидно-диановую смолу, модифицированную каучуком СКД-КТРА, готовят в реакторе, снабженном мешалкой, термопарой, рубашкой для обогрева, в который загружают эпоксидно-диановую смолу ЭД-20 либо ЭД-22 и каучук СКД-КТРА, взятые в соотношении 100:10. Смесь нагревают при интенсивном перемешивании до 130-140°С (или до 165-170°С) в течение 5-6 ч при 130- 140°С либо в течение 2 ч при 165-170°С

проводят реакцию этерификации. По окончании готовый продукт охлаждают до 70- 80°С и используют для изготовления антифрикционной композиции, в которую при перемешивании вводят последовательно наполнители: дисульфид молибдена, графит, ЦТС либо ЦТС-шлам и, при необходимости, технологические добавки - оксидалюминия либо кислотоустойчивый порошок, либо кварцевую муку в количествах, указанных в примерах табл. 1. После получения однородной смеси композицию охлаждают до комнатной температуры. Расчетное количество одного из отвердителей (УП-0633М, УА-583Д, Т, АФ-2) либо их смесей вводят непосредственно перед применением композиции.

Композицию наносят с помощью ручного пресса на предварительно очищенные и обезжиренные металлические поверхности узлов, в т.ч. сложной конфигурации, и цилиндрические поверхности. Затвердевание покрытия в нормальных условиях 20±2°С происходит за 18-20 ч, достижение максимальных значений показателей - в течение 7 сут.

Составы предлагаемой композиции (примеры 2, 7, 8, 15-22), оценка величины износа ряда исследованных композиций который определен при трении пальчикового образца по цилиндру из чугуна без смазочного материала при давлении 2 МПа, скорости скольжения 15,7 м/мин и продолжительности испытания 6 ч приведены в табл, 1; характеристика физико-механических свойств предлагаемой композиции в сравнении с известными антифрикционными композициями для запрессовки - в табл. 2.

Триботехнические свойства композиций определены на стендах по методикам экспериментального научно-исследова- тельного института металлорежущих станков. Коэффициент трения в паре с чугуном при смазывании антискачковым маслом ИНСп определяют при давлении 0,5 МПа и скорости скольжения 0.8 мм/мин (Ктр).

Коэффициент трения в паре с чугуном при смазывании нелегированным индустри- маслом И-40А определен как среднее значение коэффициентов трения покоя при продолжительности неподвижного контакта 0 и 60 с и коэффициента трения при скорости скольжения 0,8 мм/смин и четырех значениях давления 0,1; 2,0; 0,5; 1,0 МПа

(Кср).

Физико-механические характеристики композиций определены по методикам соответствующих ГОСТов: разрушающее напряжение при сжатии (оьж.) - по ГОСТ 4651- 82, прочность клеевого соединения ст. 3/ст. 3 при сдвиге (Стсдв.) - по ГОСТ 14759-69, прочность клеевого соединения СтЗ/стЗ при равномерном отрыве (flp.o.) - по ГОСТ 14760-69, ударную вязкость (а) - по ГОСТ 4647-80; водопоглощение за 24 ч при (20±2)°С - по ГОСТ 4650-80.

Использование в предлагаемой композиции одной из добавок - оксида алюминия и т.д. в виде мелкодисперсных порошков в указанных количествах в значительной степени препятствует оседанию тяжелого наполнителя ЦТС и в одинаковой степени позволяет регулировать величину жизнеспособности, достичь ее не менее 100 мин, что свидетельствует об улучшении технологических свойств композиции по сравнению с известной.

Из данных табл. 1,2 следует, что использование в антифрикционных композициях физических смесей эпоксидно-диановой смолы и каучука СКД-КТРА (пример 5) либо каучука СКН-ЗОКТРА(пример 6) не позволяет снизить износ при сухом трении до уровня предлагаемой композиции. Износ таких композиций более, чем на 42 % выше износа предлагаемой.

Применение эпоксидно-диановой смолы, модифицированной путем реакции эте- рификации каучуком СКД-КТРА в соотношении 100:5 и 100:15, также не позволяет снизить износ композиции (примеры 1, 3). Износ таких композиций более, чем на 34% выше износа предлагаемой. Кроме того, в случае применения эпоксидно-диановой смолы, модифицированной СКД- КТРА в соотношении 100:15 (пример 3), наблюдается рост водопоглощения (в 3 раза) и снижение асж в 1,2 раза.

Использование эпоксидно-диановой смолы, модифицированной каучуком СКН- ЗОКТРА (отличающимся по химическому составу от СКД-КТРА) ь соотношении 100:10, не обеспечивает износ на уровне предлагаемой композиции (пример 4). В этом случае износ композиции в среднем на 44% выше.

Из табл. 2 видно, что введение в эпоксидную композицию, содержащую твердые смазки, ЦТС либо ЦТС-шлама в количествах, превышающих верхний предел (пример 9), не позволяет получить технологическую композицию, пригодную для нанесения на поверхности скольжения методом запрессовки.

При содержании ЦТС либо ЦТС-шлама в количествах, меньших нижнего предела (пример 10), невозможно достичь низких значений износа композиций. Износ таких

композиций в среднем на 40% выше износа предлагаемой.

Увеличение содержания в наполненной композиции графита и дисульфида молибдена выше верхнего предела (примеры 12, 13) не обеспечивают высоких адгезионных характеристик.

Введение твердых смазок ниже нижнего предела (примеры 11, 14) не позволяет

получить композицию с износом на уровне износа предлагаемой. Их износ в среднем на 24% выше износа предлагаемой.

Как видно из табл. 1, 2, приведенные типы отвердителей и их количество в указанных пределах не оказывают существенного влияния на износ наполненных композиций и их физико-механические свойства (примеры 8, 1G - 22). Поэтому для отверждения предлагаемой композиции можно использовать аминные отвердители холодного отверждения, а также из смеси.

Предлагаемая композиция (примеры 2, 7, 8,15 - 22) обладает высокой стойкостью к воздействию смазочных масел: маслопоглощение ее, определенное по методике ГОСТ 12020-80, составляет0,03-0,04% за 24ч при (2 0 ±2)° С.

Таким образом, предлагаемая композиция для узлов трения при сохранении всего

комплекса технологических и физико-механических свойств в сравнении с известной обеспечивает повышение износостойкости покрытия при трении без смазочного материала в среднем на 12% и, следовательно,

на столько же увеличивает период эксплуатации станков до капитального ремонта, поскольку долговечность станка пропорциональна снижению износа покрытия.

Формула изобретения

1. Антифрикционная композиция для покрытия узлов трения скольжения, включающая эпоксидно-диановую смолу, дисульфид молибдена, скрытокристаллический графит, аминные отвердители или их смеси, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости покрытия.

композиция включает эпоксидно-диановую смолу с содержанием эпоксидных групп 19 9-23,5 мас.%, модифицированную жидким бутадиеновым карбоксилсодержащим каучуком с 2,5-3,3 мас.% концевых карбоксильных групп при массовом соотношении указанных смолы и каучука 100:10, и дополнительно содержит в качестве наполнителя сегнетокерамический материал или цирко- нат-титанат свинца при следующем соотношении ингридиентов композиции, мае.ч.

указанная модификационная эпоксидно-ди- ановая смола 110; дисульфид молибдена 5- 10; скрытокристаллический графит 35-40; сегнетокерамический материал или цирко- нат-титанат свинца 200-300; аминные от- вердители или их смеси 19,9-34,5.

2. Композиция по п. 1,отличающа- я с я тем, что, с целью улучшения технологических свойств, она дополнительно содержит оксид алюминия или кислотоустойчивый порошок, или кварцевую муку в количестве 35-60 мас.ч.

Таблице 1

Использование: машиностроение, станкостроение для формования методом запрессовки покрытий узлов трения, в т.ч. сложной конфигурации, и цилиндрических поверхностей. Сущность изобретения: композиция включает, мас.ч.: эпоксидно-диано- вая смола с содержанием эпоксидных групп 19,9-23,5 мас.%, модифицированная жидким бутадиеновым карбоксилсодержащим Изобретение относится к антифрикционным материалам на полимерной основе и может быть использовано в машиностроении, в частности в станкостроении, для формования методом запрессовки покрытий узлов трения, в т.ч. сложной конфигурации и цилиндрических поверхностей. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются эпоксидные антифрикционные композиции для запрессовки. каучуком с 2,5-3,3 мас.% концевых карбоксильных групп, при массовом соотношении указанных смолы и каучука 100:10 110, дисульфид молибдена 5-10, графит скрыток- ристаллический 35-40, в качестве наполнителя - материал сегнетокерамиче- ский или цирконат-тмтанат свинца 200-300, аминные отвердители или их смеси 19,9- 34,5. Композиция может дополнительно содержать алюминий оксид или порошок кислотоустойчивый, или кварцевую муку в количестве 35-60 мас.ч. При использовани i технологических добавок жизнеспособность композиции не менее 100 мин. Износ материала при трении пальчикового образца по цилиндру из чугуна без смазочного материала при давлении 2МПа, скорости скольжения 15,7 м/мин и продолжительности испытания 6 ч 21-23 мкм. Физико-механические свойства материала следующие разрушающее напряжение при сжатии 86- 89 МПа, ударная вязкость 3,6-3 9 кДж/м водопоглощение за 24 ч при 20°С 0,04 - 0,08%, прочность клеевого соединения ст 3/ст. 3 при сдвиге 15-18 МПа, прочность клеевого соединения ст. 3/ст. 3 при равномерном отрыве 30-36 МПа. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. Известная композиция Diamant moglice WZ/B имеет низкую изностостойкость: износ ее при сухом трении составляет порядка 30 мкм Известна композиция SKC-7 на основе эпоксидной смолы, минерального наполнителя и аминного отвердителя. По данным анализа образца она содержит эпоксидно- ди.-.новую смолу и смесевой наполнитель, основными составляющими которого явля00 XI -N ю кэ 00 4

Примечание. Примеры 2,7,8,15,22 - по предлагаемому способу,

К - расметмый коэффициент аминмого отвердителя для определений его количества

на 100 мас.ч. смоляной масти композиции

Продолжение табл.1

СР

0,21 0,22 0,20 0,21 0,20 0,19 0,21 0,20 0,20 0,20 0,22

Та5лица2