Композиция для антифрикционных покрытий

Изобретение относится к композиции для антифрикционных покрытий на направляющие скольжения и другие детали узлов трения металлорежущих станков, работающих при реверсивном движении и в режиме «пуск-остановка». Композиция включает следующее соотношение компонентов в мас.ч.: 100 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 65-70 эпоксидной алифатической смолы Э-181, 10-12 графита, 33-34 полиэтиленполиамина в качестве аминного отвердителя и 2-4 функциональной добавки. В качестве функциональной добавки используют продукт гидролиза соапстоков растительных масел, полученный путем обработки соапстока 40%-ной серной кислотой. Изобретение позволяет снизить трудоемкость изготовления композиции, исключить ее расслоение в процессе хранения. 2 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию новых машиностроительных материалов, которые могут, быть использованы в качестве покрытия на направляющие скольжения и другие детали узлов трения металлорежущих станков, работающих при реверсивном движении и в режиме «пуск-остановка». Поверхности таких деталей изнашиваются наиболее интенсивно при переходе от трения покоя к трению скольжения. Это обусловлено существенной разницей между величинами динамического и статического коэффициентов трения.

Известна композиция для антифрикционного материала на основе эпоксидной диановой смолы, наполненной дисульфидом молибдена, скрытнокристаллическим графитом и цирконатом свинца, отверждаемая моноцианэтилдиэтилентриамином [1].

Недостатком данной композиции являются: низкая твердость, содержание дорогостоящих компонентов, недостаточно высокие триботехнические характеристики. Кроме того, пастообразная консистенция указанных композиций не позволяет формировать покрытия методом свободной заливки, что требует осуществления дополнительных операций по шлифованию и доводке покрытий, особенно нецелесообразных при восстановлении изношенных поверхностей крупногабаритных деталей.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является композиция для антифрикционных покрытий, включающая 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы, 10-20 мас.ч. эпоксидной смолы, модифицированной эпоксидной алифатической смолой (модификатор), 35-40 мас.ч. графита (наполнитель), 20,5-43,4 мас.ч. аминного отвердителя холодного отверждения и 5-10 мас.ч. дисульфида молибдена (функциональная добавка) [2].

Недостатком данной композиции является большая разница между статическим и динамическим коэффициентами трения, что приводит к неравномерности движения направляющих скольжения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция для антифрикционных покрытий на основе смеси диановой и алифатической эпоксидных смол, наполненных графитом и стеаратом алюминия, отверждаемая полиэтиленполиамином - прототип [3]. Композиция обеспечивает необходимое качество покрытий, однако имеет ряд технологических недостатков. Главным из них является большая трудоемкость и длительность ее изготовления. Кроме того, высокая комкуемость стеарата алюминия и его низкая смачиваемость смолами приводит к неравномерному распределению этого компонента в смолах, а при хранении композиции происходит ее расслоение.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления композиции и предотвращение расслоения смеси при ее хранении.

Поставленная задача решается тем, что композиция для антифрикционных покрытий. включающая диановую и алифатическую эпоксидные смолы, графит, полиэтиленполиамин и функциональную добавку, в качестве последней содержит продукт гидролиза соапстоков растительных (подсолнечного) масел при следующем соотношении компонентов, мас.ч:

Эпоксидная диановая смола	100
Эпоксидная алифатическая смола	65-70
Графит	10-12
Продукт гидролиза соапстоков	2-4
Полиэтиленполиамин	33-34

Соапсток - отстой, образующийся при щелочной рафинации растительных масел (подсолнечного). Содержит водный раствор мыл (продуктов нейтрализации щелочью свободных жирных кислот), масло, соединения фосфора, красящие вещества, их примеси и др.

Так как стеарат алюминия является мелкодисперсным порошком, то введение его в композицию и достижение ее галогенности затруднено. Тогда как соапстоки подсолнечного масла являются жидкостью и легко вмешиваются в композицию.

Композицию получают смешением эпоксидных смол с последующим добавлением графита и продукта гидролиза соапстоков (смоляная часть). Смоляная часть достаточно долго может храниться в закрытой таре без расслоения компонентов. Последний компонент - полиэтиленполиамин (отвердитель) вводят в смоляную часть непосредственно перед применением.

Антифрикционное покрытие получают путем свободной заливки композиции в зазор, образованный предварительно очищенной и обезжиренной поверхностью детали и обработанной до необходимой чистоты поверхностью оправки, покрытой слоем антиадгезива, толщина отвержденного покрытия составляет 1,5-2,5 мм. Отверждение происходит при комнатной температуре в течение 18 часов. Оптимальных характеристик материал покрытия достигает через 96 часов после заливки.

Пример применения композиции.

Для получения композиции использовали эпоксидную смолу ЭД-20 (ГОСТ 10587-94), эпоксидную алифатическую смолу Э-181 (ТУ П-206-68), графит марки ГЛ (ГОСТ 5420-74), соапсток растительных масел (ТУ РБ 190239501.034-2002) и полиэтиленполиамин дистиллированный (ТУ 6-02-2099-83). Продукт гидролиза соапстока получали путем обработки последнего 40%-ной серной кислотой при температуре 90°С.

Все компоненты, кроме полиэтиленполиамина, смешивали в емкости и оставляли на хранение в течение суток при комнатной температуре. Через сутки визуально оценивали однородность смоляной части.. После чего к смоляной части добавляли полиэтиленполиамин и путем заливки формировали на поверхности чугунного образца антифрикционное покрытие. После отверждения покрытие подвергали испытаниям. При приготовлении смоляной части оценивали длительность смешения компонентов до получения однородной массы, а готовое покрытие испытывали на твердость (ГОСТ 9031-75) и триботехнические характеристики, которые проводили на машине трения МПТ по методикам Института механики металлополимерных систем НАНБ (ИММС НАНБ, г.Гомель), без смазочного материала. Контртелом служил цилиндрический индентор диаметром 23 мм из чугуна СЧ-12. Коэффициенты трения определялись при скорости 0,04 мм/с и трех значениях давления: 0,7; 4,5; 10 МПа. Одновременно испытанию подвергалась известная композиция - прототип. Составы композиции и результаты их испытаний приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Составы композиций
Наименование компонентов	Состав, мас.%
	Предлагаемая композиция	Композиция-прототип
1	2	3
Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100	100	100	100
Эпоксидная алифатическая смола Э-181	65	67	70	67
Графит	10	12	12	12
Продукт гидролиза соапстоков	2	3	4	-
Стеарат алюминия	-	-	-	1
Полиэтиленполиамин	33	33	34	33

Таблица 2 Свойства композиций
Свойства	Технологические свойства смоляной части
	Предлагаемая композиция	Прототип
1	2	3
Длительность смешения, мин	10	10	10	20
Расслоение смоляной часта через сутки	нет	нет	нет	есть
Свойства покрытия
Твердость по Бринеллю	330	320	310	320
Интенсивность линейного изнашивания контртела (чугун СЧ-12), 10	0,9	0,9	0,9	0,9
Статический коэффициент трения	0,15	0,15	0,15	0,15
Динамический коэффициент трения	0,13	0,14	0,14	0,14

Разработанная композиция позволяет уменьшить трудоемкость изготовления смоляной части, исключить ее расслоение при хранении и получать на поверхностях деталей, например, на направляющих металлорежущих станков, износостойкое покрытие с необходимыми триботехническими свойствами.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1381956, МПК⁴ C 08 L 63/02, опубликовано 15.03.1988.

2. Авторское свидетельство СССР №1776666 А1, МПК⁵ C 08 J 5/16, заявлено 02.01.1990, опубликовано 23.11.1992.

3. Патентная заявка РБ №а 20020244, МПК⁷ C 08 L 63/00, заявлено 22.03.2002, опубликовано 30.09.2003 г. в Официальном бюллетене №3 (прототип).

Композиция для антифрикционных покрытий, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-20, графит, аминный отвердитель и функциональную добавку, отличающаяся тем, что в качестве аминного отвердителя содержит полиэтиленполиамин, в качестве функциональной добавки - продукт гидролиза соапстоков растительных масел, полученный путем обработки соапстока 40%-ной серной кислотой, и дополнительно эпоксидную алифатическую смолу Э-181, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эпоксидная диановая смола ЭД-20	100
Эпоксидная алифатическая смола Э-181	65-70
Графит	10-12
Полиэтиленполиамин	33-34
Вышеуказанный продукт гидролиза соапстоков	2-4