Противоизносная присадка к смазочным маслам и смазочное масло

 

Использование: для повышения моторесурса дизельных двигателей внутреннего сгорания, используемых, в частности, на судах морского и речного флота. Сущность изобретения: для улучшения противоизносных и антифрикционных свойств дизельных масел, путем создания присадки, позволяющей снизить коэффициент трения (а следовательно, и потери мощности на трение) и уменьшить износ при введении ее в дизельное масло, в противоизносной присадке к смазочным маслам, содержащей ультрадисперсный металлический порошок и олеиновую кислоту, в качестве металлического порошка содержит пирофорное железо со сферическими частицами размером не более 300 нм, полученное конденсацией из газовой фазы, введенное в ограниченный объем базового смазочного масла, и затем смешанное с олеиновой кислотой при следующем содержании компонентов, мас. %: пирофорное железо 14; олеиновая кислота 43; смазочное масло остальное. Смазочное масло содержит 2,2 - 2,7 мас.% полученной присадки 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения моторесурса дизельных двигателей внутреннего сгорания, используемых, в частности, на судах морского и речного флота.

Известны противоизносные присадки с использованием порошков металлов, однако до последнего времени они применялись для улучшения противоизносных свойств только консистентных смазок (авт. св. N 827538 и авт. св. СССР N 255465).

С разработкой технологий получения металлов в ультрадисперсном состоянии, позволяющем добиться стабильности дисперсий металлов в сравнительно жидких маслах, появились попытки использовать ультрадисперсные порошки металлов в качестве присадок к моторным маслам (Морохов И.Д., Трусов Л.И., Лаповок В. Н., Физические явления в ультродисперсных средах, М.: Энергоиздат, 1984, 224 с.) Известна присадка к смазочным маслам, включающая 20 - 85 мас.% частиц ультрадисперсного графита и 80 - 15 мас.% агента, содержащего растворенный в воде борат калия или лития. Эти компоненты составляют 80 - 90 мас.% присадки (JP патент 02206693 от 16.08.90).

Недостатком приведенного выше решения является то, что известная присадка не привела к улучшению противоизносных свойств дизельного масла.

Анализ данных по применению металлических порошков в качестве присадок к консистентным смазкам позволил сделать вывод о том, что противоизносное действие металлических порошков обусловлено не их намазыванием на поверхности трения, а их участием в трибохимических реакциях, происходящих на фрикционном контакте и приводящих к образованию комплексных металлоорганических соединений. Последние в конечном итоге и обеспечивают улучшение противоизносных свойств масел. Отсюда следует, что металлический порошок в качестве инградиента противоизносной присадки должен находиться в состоянии минимального окисления и в смеси с химическими веществами, активно вступающими в реакцию с данным металлом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является приработочное масло, которое содержит олеиновую кислоту 0,02 - 0,25 мас.% и порошок латуни с дисперсностью 80 - 100 A' 0,018 - 0,1 мас.% (авт. св. СССР N 1803419).

Недостатком этого решения является то, что известный состав предназначен, как следует из самого его назначения, для осуществления смазки в режиме приработки деталей механизмов и двигателей и малоэффективен в условиях, их длительной эксплуатации.

Задача, на выполнение которой направлено предлагаемое изобретение, - улучшение противоизносных и антифрикционных свойств дизельных масел.

Технический результат - создание присадки, позволяющей снизить коэффициент трения (а следовательно и потери мощности на трение) и уменьшить износ при введении ее в дизельное масло.

Этот результат достигается тем, что противоизносная присадка к смазочным маслам, содержащая ультрадисперсный металлический порошок и олеиновую кислоту, в качестве металлического порошка содержит пирофорное железо со сферическими частицами размером не более 300 нм, полученное конденсацией из газовой фазы, введенное в ограниченный объем базового смазочного масла и затем смешенное с олеиновой кислотой при следующем содержании компонентов, маc.%: Пирофорное железо - 14 Олеиновая кислота - 43 Смазочное масло - Остальное Смазочное масло содержит 2,2 - 2,7 мас.% полученной присадки.

Таким образом основными существенными признаками предполагаемого изобретения являются: использование порошка железа со сферическими частицами размером не более 300 нм; использование порошка в пирофорном, т.е. неокисленном состоянии, облегчающем химическое взаимодействие железа; использование порошка железа в смеси с олеиновой кислотой в определенном соотношении; введение присадки в дизельное масло в определенном соотношении.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.

Открытая емкость с ограниченным объектом масла, в которое предполагается вводить присадку (базовое масло), размещается непосредственно в камере, где происходит осаждение частиц металла, образуемых при использовании плазменного метода получения. Камера заполнена инертным газом поэтому частицы металла оседают и вносятся в масло в неокисленном (пирофорном) состоянии. Благодаря этому обеспечивается высокая химическая активность частиц металла, облегчающая образование различных металлоорганических соединений. После получения достаточно концентрированной суспензии частиц в масле (25 мас.%) емкость с маслом удаляется из камеры осаждения. В суспензию при тщательном перемешивании добавляются олеиновая кислота в количестве, равном утроенной массе металла, находящегося в масле.

В результате получают готовую присадку при следующем содержании компонентов, мас.%: Пирофорное железо - 14 Олеиновая кислота - 43 Смазочное масло - Остальное а сама присадка вводится в смазочное масло в количестве 2,2 - 2,7 мас.%.

Эффективность предлагаемой присадки проверена в лабораторных испытаниях по ГОСТ на 4-шариковой машине трения. В машине изучается трение скольжения стального шарика, вращающегося вокруг вертикальной оси и опирающегося на три неподвижно закрепленных аналогичных шарика. Трибологические характеристики масел с присадками оценивалась по диаметру пятна износа d_изн на нижних шариках при их погружении в соответствующее масло и коэффициенту трения K_тр. Испытания велись при температурах t = 20 и 90^oC. Продолжительность - 5 ч.

Испытания присадки проводились на дизельном масле М16, используемом в дизелях речных судов. Эффективность присадки проверена также на масле "Cyltech-80" фирмы "Castrol", предназначенном для судовых дизелей, и на индивидуальном масле И-12 А. Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

В качестве базового образца использовалась присадка к моторному маслу, представляющая собой дисперсию ультрадисперсного порошка молибдена в смазочном масле (Тетерин Г.А. и др., Химия и технология топлив и масел, 1991 N 3, c.17 - 19).

Присадка, состоящая из ультрадисперсного железа, введенного в масло, и олеиновой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пирофорное железо - 14
Олеиновая кислота - 43
Смазочное масло - 43
обладает оптимальными характеристиками и даст максимальный положительный антифрикционный и противоизносный эффект при введении в масло в количестве 2,2 - 2,7 мас.%. Это видно из табл. 2.

Формула изобретения

1. Противоизносная присадка к смазочным маслам, содержащая ультрадисперсный металлический порошок и олеиновую кислоту, отличающаяся тем, что в качестве металлического порошка содержит сферические частицы пирофорного железа с размером не более 300 нм, полученные испарением и конденсацией паров железа в присутствии базового смазочного масла, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пирофорное железо - 14
Олеиновая кислота - 43
Смазочное масло - Остальное
2. Смазочное масло, содержащее базовое смазочное масло и противоизносную присадку, отличающееся тем, что в качестве присадки содержит присадку по п.1 в концентрации 2,2 - 2,7 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1