Антифрикционная эпоксидная композиция Советский патент 1979 года по МПК C08L63/02 

1

Изобретение относится к области создания машиностроительных материалов и может быть использовано для производства антифрикционных материалов, работающих при повьашенных температурах и значительных удельных нагрузках, а также обеспечивающих работу узла трения в режиме избирательного переноса.

Известна эпоксидная композиция, модифицированная фурфуролацетоновым мономером (мономер ФА), которая содержит в качестве наполнителей бронзовую пудру, салицилат меди, амальгаму медную и окись кадмия l . Основным недостатком известной композиции является то, что амальгама медная, разлагаясь при высоких температурах, затрудняет применение известной композиции в открытых узлах трения. Кроме того, образующаяся жидкая пленка металлической ртути снижает поверхностную энергию контактирующих материалов, что приводит к их интенсивному диспергированию.

Известна такАсе композиция на основе эпоксидно-фурановой смолы, содержащая в качестве наполнителя медный порошок и работающая в режиме избиоательного переноса 2 .

Недостатком этой композиции является сравнительно высокий коэффициент трения и низкая износостойкость, она не способна обеспечить стабильную

работу узла трения во время нарушения режима избирательного переноса в условиях повышенных температур в зоне трения. При работе этой композиции в поверхностно-активных жидких

средах, например, в глицерине, в об- . ласти температур 75-85°С происходит образование на поверхностях трений композиции и .контртела пленки чистой меди, наблюдаемой визуально. При этом

значительно повышается момент трения и наблюдается интенсивное диспергирование композиции, приводящее к ее быстрому разрушению. Аналогичное явление наблюдалось также при работе

пары трения медь-сталь,в среде глицерина;

Кроме того, известна композиция антифрикционного назначения, содержс1щая эпоксидную смолу, аминный отверSдитель, металлический порошок, неорганические соли сурьмы и графит в традиционных количествах З .

Использование известной композиции при трении в поверхностно-актив,ной среде приводит к выделению зна3чительного ко/жчества диффузионносп собного водорода и насыщению им поверхности стального контртела, в ре зультате чего снижается адсорбционная способность поверхностно-активной среды и нарушается работа узла трения в режиме избирательного пере носа. При этом наблюдается значител ное повышение коэффициента трения и интенсивное диспергирование компози ционного материала. Целью иэобрения является создани антифрикционной композиции, обладаю щей низким коэффициентом трения и в сокой износостойкостью при работе в режиме избирательного переноса в по верхностно-активных жидких средах в области повышенных температур. Поставленная цель достигается те что композиция содержит в качестве неорганической соли треххлористую сурьму, в качестве металлического порошка - бронзовую пудру и дополни тельно содержит фурфуролацетоновый мономер при следующем соотношении компонентов, вес.%: Эпоксидно-диановая смола30-50 Фурфуролацетоновый мономер15-20 Бронзовая пудра 15-30 Треххлористая сурьма0,8-3,4 Графит8-20 Аминный отвердитель8-10Учитывая высокие физико-механические и адгезионные свойства ко многим металлам и неметаллическим ма териалам, в качестве сйязующего выбраны эпоксидно-диановые смолы. Для улучшения ряда технологических и эк плуатационных характеристик - сниже ния начальной вязкости смолы, улучшения физико-механических свойств, повышения теплостойкости и химическо стойкости, снижения более чем в 2 ра за стоимости эпоксидно-диановую смолу модифицировали фурфуролацетоновым мономером. Оптимальное процентное содержание связующего определено экспериментально, исходя из физикомеханических свойств и теплостойкости материала, а также технологии приготовления композиции. Определение степени отверждения материала экстрагированием позволило определит оптимальное процентное содержание отвердйтеля - полиэтиленполиамина. Наполнитель - бронзовая пудра при трении композиции в поверхностно-активных жидких средах в результате избирательного растворения имеет спо собность образовывать тонкие псевдоожиженные пленки чистой меди. Эти пленки легко схватываются со стальной поверхностью сопряженной детали и переносятся на нее, что позволяет реализовать эффегст избирательного 2 переноса в узле трения. Увеличение концентрации бронзовой пудры в композиции выше оптимальной снижает ее механические свойства, а уменьшение не позволяет реализовать эффект избирательного переноса. Однако при достижении на фрикционном контакте температуры 75-85с наблюдается образование псевдоожиженных пленок чистой меди и значительное возрастание момента трения, что приводит к интенсивному диспергированию и разрушению композиции. С целью предотвращения схватывания композиции и контртела при образовании на фрикционном контакте пленки чистой меди в состав композиции введена треххлористая сурьма. При достижении на фрикционном контакте температуры 73-74 С происходит плавление терххлористой сурьмы и образование жидкой смазочной пленки, что приводит к снижению коэффициента трения и износа, обеспечивает работоспособность пары трения при повышенных температурах. Оптимизацию процентного содержания треххлористой cypbNffii (SbCI) в композиции проводили экспериментально, исходя из антифрикционных характеристик композиции при повышенных температурах. Данные приведены в табл.1. Графит введен в композицию для стабилизации коэффициента трения при нарушении режима граничного трения и стабилизации коэффициента трения при повышенных температурах. Сочетание выбранных компонентов позволило снизить коэффициент трения композиции в 3-5 раза и значительно повысить ее износостойкость в области повышенных температур при смазке глицерином. Необходимо отметить, что антифрикционные материалы с выбранными наполнителями можно формировать как на основе эпоксидно-фурановых смол, так и на основе чистых эпоксидных смол. При этом в качестве отвердите- . ЛЯ необходимо выбирать вещества реакционноспособные при пониженных температурах, например агданные отвердители. Использование в чистом виде мономера ФА исключено, так как форг шрование антифрикционных материалов на его основе производится при повы-шенных температурах 200-240 С, что приводит к разложению треххлористой сурьмы и изменению свойств материала до постановки в узел трения. Примеры составов композиций приводятся в табл.2, а их фрикционные свойства - в табл.3. Технология формирования разработанного материала заключается в следующем. .

Эпоксидную смолу ЭД-6 и фурфуролацетоновый мономер совмещают при затем вводят наполнитель и целевые добавки. Отвердитель - поЛиэтиленполиамин вводится в смесь,

охлажденную до комнатной температуры {18-20С). Композиция выдерживается при 18-20с в течение 24 ч, а затем при 50-60°С в течение 20-24 ч.

Таблица I

Коэффициент трения (смазка-глицерин, V 1 м/с, Р,,, 70 кгс/см , t 80° С)

Объемный износ вкладыша, мм /км (смазкаглицерин, V 1 м/с, 2 РЧ;Д 70 кгс/см , t )

Эпоксидная смола ЭД-20

Эпоксидная смола ЭД-бФурфуролацетоновый мономерБронзовая пудра

I

Треххлориотая сурьма

Графит Полиэтиленполиамин

Основные фрикционные свойства композиций на основе эпоксидно-диановых смол

Коэффициент трения (смазка - глицерин, V 1 м/с , Ро. 70 кгс/см , t 80° С) Объемный износ (смазка - глицерин, V 1 м/с 2 Руд 70 кгс/см ,

t 80°С) , мм/км5 антифрикционного

вкладыша контртела

0,025

0,018 0,010 0,007 0,010

0,08

0,052 0,048 0,05

0,062

Таблица 2

ТаблицаЗ

0,009

0,006 0,004

0,04

0,048

0,05

не об- не об- не обнару- нару- наружено жено жено 7 Формула изобретения Антифрикционная эпоксидная композиция, включающая эпоксидно-диановую смолу, аминный отвердитель, графит, металлический порошок и неорганическую соль, отличающаяся тем, что, с целью создания композиции, обладающей низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью при работе в режиме избирательного переноса в поверхностно-активных жид ких средах в области повышенных температур, в качестве неорганической соли композиция содержит треххлористую-сурьму, в качестве металлического порошка - бронзовую пудру, дополнительно фурфуролацетоновый мономер при следующем соотношении компонентов, вес.%: 6 8 Эпоксидно-диановая смола30-50 Фурфуролацетоновый мономер15-20 Бронзовая пудра 15-30 Треххлористая сурьма0,8-3,4 Графит8-20 Аминный отвердитель8-10Источники информации, принятые во мание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 6295, кл. С 08 L 63/04, 1975. 2.Сборник Избирательный перенос трении и его экономическая эффекность. ,М. , 1972, с. 202-208. 3. Патент США №3839209, 252-12, 1974.