Смазочная композиция

 

Изобретение касается смазочных веществ , в частности смазочной композиции для тонкослойного покрытия на поверхности пар трения подшипников скольжения. Цель - повышение противоизносных, противозадирных и адгезионных свойств смазочной композиции. Для этого используют состав, содержащий, мас.%: полибензидазол диметилдифенилсилоксан (регулярного строения общей ф-лы HЈ0-Si(R)2-0-Si(CH3)2-0- Si(R2)npH, где R - фенил или 3,6-дихлорфенил; п 22-44; мол.м. 10000-20000) 1-6 и органический растворитель до 100. Смазочная композиция снижает износ вкладышей в 2-3 раза, повышает коэффициент задиростойкости в 1,5 раза в экстремальных условиях эксплуатации. Ресурс работы узла трения увеличивается при возрастании коэффициента трибологических свойств в 2-4 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕ Н Ия;:. НЗ

t 1

H 0-$1-ОЯ-0$1 OH в НЗ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801454/04 (22) 15.01.90 (46) 15.03.93. Бюл. N 10 (71) Ленинградский филиал Института машиноведения им, А,A. Благонравова (72) А,О. Михеев, А.И. Бердеников, С.А. Федорова, О.Г. Рыжова, В.М.Копылов, M.Â.

Черкасов, А.А. Федоров, В.E. Витвинский, Н.И. Захаров, С.В. Михалин, В.С. Анисимов, И.Б. Кокуш, А.Е. Чернышов и А.А, Бабута (54) СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ (57) Изобретение касается смазочных веществ, в частности смазочной композиции для тонкослойного покрытия на поверхности пар трения подшипников скольжения.

Изобретение относится к составу твердосмазочного тонкослойного покрытия, предназначенного для использованию в узлах трения скольжения.

Цель изобретения — повышение противоизносных, противозадирных и адгезионных свойств смазочной композиции.

Согласно изобретению смазочная композиция содержит в своем составе полибензимидазол (ПБИ), диметилдифенилсилоксан (ДМДФСО) регулярного строения общей формулы

„„Я2 „„1697413 А1 (я)з С 10 M 155/02 // С 10 M 155/02, 149: 06 ), С 10 N30: :06

Цель — повышение противоиэносных, противозадирных и адгеэионных свойств смазочной композиции. Для этого используют состав, содержащий, мас.%: полибенэидазол

1 — 6; диметилдифенилсилоксан (регулярного строения общей ф-лы BfO-Si(RQ-О-Я(СНз)2-OSl(Rz) jOH, где R — фенил или 3,6-дихпорфенил; и = 22-44; мол.м; 10000 — 20000) 1 — 6 и органический растворитель до 100. Смазочная композиция снижает износ вкладышей в

2 — 3 раза, повышает коэффициент задиростойкости в 1,5 раза в экстремальных условиях эксплуатации. Ресурс работы узла трения увеличивается при возрастании коэффициента трибопогических свойств в 2 — 4 раза. 2 табл.

С1 . и = 22-24, с мол.м. 10000 — 20000 при следующем соотношении компонентов, мас.%.

Диметилдифенипсилоксан 1-6

Полибен зимидазол 1-6

Органический растворитель До 100

Использование каждого иэ компонентов отдельно для формирования твердосмазочного покрытия неэффективно, так как покры- . тия из кремнийорганической смолы обладают неудовлетворительными физико-механическими свойствами, следовательно, и недостаточной износостойкостью, а жесткоцепной полимер (ПБИ) обладает достаточной прочностью, но низким смазочным действием.

1697413

Покрытия, полученные из композиции на основе обоих полимеров, имеют достаточные высокие физика-механические и трибологические свойства и одновременно стабильны при высоких температурах. При этом применение, растворов с концентрациями компонентов ниже 1„0 мас.7 нецелесообразно в связи с образованием слишком тонких или несплошных пленок с низкой износостойкостью, а при концентрации 10 каждого компонента выше 6,0 мас.7, толщина покрытия начинает сказываться на ухудшении адгезии, следовательно, и трибологических свойствах.

Предлагаемый интервал молекулярных масс ДМДФСО (10 — 20) 10з обусловлен тем, что при молекулярной массе ниже 10000 молекулы кремнийорганического соединения хуже совмещаются в композиции с молекулами ПБИ, у которых эта величина 20 составляет (30 — 50) 10з.

ДМДФСΠ— клейкая смола желтоватого оттенка с массовой долей летучих веществ не более 4,57;, температурой размягчения

60 — 90 С и плотностью 1,0 г/см, раствори- 25 ма в толуоле. Соединение получено по известной методике (4).

ПБИ (ТУ 6 — 05 — 211 — 17 — 83) — полимер с массовой долей сухого остатка 15-30;ь, числам вязкости 0,5-1,5 и плотностью 1,0 — 1,1 з г/см, растворим в диметилформамиде.

В качестве органического растворителя используют толуал и диметилформамид . (ДМФА).

Толуол — бесцветная жидкость, показатель преломления п в 1,4949, т,кип. 109—

111 С, плотность при 20 С 0,856-0,861 г/см .

ДМФА — бесцветная жидкость, показатель преломления и У 1,4269, т.кип, 153 С, плотность при 20 С 0,9445 г/смз.

Строго упорядоченное чередование метильных и фенильных радикалов в кремний кислорадном остове в значительной степени 45 улучшает совместимость кремнийарганики с органическим полимером ПБИ, поскольку именно фенильные группировки обладают хорошей совместимостью с ароматическими фрагментами цепи ПБИ. Метильные группи- 50 ровки такой совместимостью не обладают, что способствует миграции полимера к поверхности. В результате равномерного чередования действие метильных группировок значительно ослабляется., они KBK бы экрани- 55 рованы фенильными фрагментами цепи, име-: ющими большие размеры. Лучшая совместимость и линейное строение молекул способствуют более равномерному диспер-, гированию макрамалекул ДМДФСО и ПБИ в случае предлагаемой композиции. Таким образом, твердосмазачное покрытие представляет собой каркас из молекул жесткоцепного полимера ПБИ и равномерно распределенных па объему молекул

ДМДФСО. Кроме того, регулярность строения молекул ДМДФСО практически исключает возможность его растворения в алифатической смазочной среде (масле). Сочетание равномерного диспергирования

ДМДФСО и двойственного характера влияния диметилсилаксановых и дифенилсилоксановых группировок в молекулах ДМДФСО создает в зоне трения условия лучшего смазывающего действия, возможность миграции, равномерной дозировки молекул

ДМДФСО в зону трения или к участкам нарушения сплош насти покрытия (залечивание дефектов), возможность переноса полимера на контртела (о чем свидетельствует почти нулевой износ ролика при испытаниях).

Смазочную композицию готовят по следующей схеме: приготовление раствора

ДМДФСО в толуоле: приготовление раствора ПБИ в диметилформамиде; введение при перемешивании раствора ДМДФСО в раствор ПБИ.

Состав приготовленных образцов представлен в табл.1.

Рабочие поверхности, подлежащие покрытию, предварительна тшательно очищают.ат грязи, пыли, жара и псдабного, обезжиривают хлороформом, затем четыреххлористым углеродом, проводят равление s растворе NaOH концентрации 30 гlл при 60 С в течение 10 мин, После промывки и сушки детали полимерный состав наносят на поверхность из раствора окунанием, обликам или мягкой кистью, после чего деталь подвергают термоабработке в печи при

200-250 G в течение 2 ч для отверждения покрытия и затем медленно охлаждают до комнатной температуры.

Физико-механические свойства твердосмазочных покрытий оценивают по величине адгезии методом нормального отрыва на разрывной машине Р-20 (ГОСТ 7255-74).

Трибологические свойства оценивают по величине коэффициентов износостойкости и задиростойкости, полученных при испытании образцов на роликовой машине трения СМЦ-2 по методике, разработанной в ЦНИДИ. В качестве пары трения используют ролики диаметром 40 мм из стали

18ХН10Т с азотированной поверхностью и колодки, вырезанные из вкладышей с покрытием типа Глико и бронзы БрФ30. Ско- рость перемещения ролика относительно колодки составляет 1 м/с при частоте вращения ролика 220 об/мин. Смазывание осу1697413

1-6

Формула изобретения

Смазочная композиция, содержащая полибензимидазол, кремнийорганическую

Та блица

Содержание, нас.Х, в составе в »

Еонпонент

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ДИДФСО мол.и.

xf03:

15 33 0,8 1,0 3,0 .6,0 . 7,0 - ; — . " - . 3,0

10 22 . -,- -: - - - . 3 0

Р

i8 17: -. - .- -, —.., .- - : .- . 30

I, /"

:ф ° ° - - °;, ; ° -с .ПБИ - - 0,8 " 1,0 :. 3 0 - 6 О. 7 О ...3,0 "" 3,0. -- 3,0 3,0 .*;, :. 0 - . "-"3, 0-"..

Толуол, 49,"2 :49,0 47,0. 44;0 43,0, 47,0 47,0 47,0 47>0 97,0

ПИФА,49,2 .49.,0.. 47,0 44,0 43,0, 47,0 47,0 .47,0 - 47;0 . - 97,0

ЮЮ ществляют погружением роликов в масло

М14В2.

Результаты испытаний представлены в табл.2, Из представленных данных следует, что образцы смазочной композиции, имеющие состав согласно изобретению, обладают повышенной износо- и задиростойкостью и лучшими адгезионными свойствами по сравнению с прототипом.

Использование тонкослойных покрытий на поверхностях пар трения подшипников скольжения на основе. предлагаемого состава позволяет снизить износ вкладышей в.2-3 раза, повысить коэффициент задиростойкости в 1,5 раза в экстремальных условиях эксплуатации и увеличить ресурс работы узла трения при увеличении коэффициента трибологических свойств (К ; ) в 2-4 раза. смолу и органический растворитель, о т л и-" ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения противоизносных, противозадирных и адгезионных свойств, композиция в качестве

5 кремнийорганической смолы содержит диметилдифенилсилоксан регулярного строе -, ния общей формулы

I 1

О-Я-OSi-OSi OH

10 1 1 t 11

R CH3 R

Ct

15 где Я- ю

Ci

n = 22-44, с мол.м. 10000 — 20000 при следующем соотношении компонентов, мас.$:

20. Полибензимидазол 1-6 указанный диметилдифенилсилоксан

Органический растворитель До 100

1697413

Таблица 2

Состав, Свойства твердосмазочньтх покрытий

Козффициеит

Адгезия к стали на отрыв, ИПа.

0„83.

О;,99

20,0

0 84

1,56

70,0

1„12

3, t„34

4 1„28

4,26

100., О

3 18

2,30

50,0

1„15

0,96

30,0

70,0

1,,16

1,50

0 88

0,85

0,97

50,0

8.

2,0

t,08

1,2

0„90

О,б

10 . 1 В 28

11 1 34

0,24 . 0,32

29 0

0,87

0,84!

П р и м е ч а н и е. Представленные в таблице свойства составов смазочной композиции относятся .к полимеру ДИДФСО как с фенильными, так и с дихлорфенильными радикалами.

Составитель M.Êîëåñíèêîâ

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M,Êóëü

Редактор

Заказ 1960 Тираж Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

12

Прототип

{авт.св, СССР

Р 937509) задиро-. стойкости

- к> износостойкости

Kg, трибологических свойств к=к), Ки

2,4

0,97

0,76

70,0

75,0

О -: