Пластичная смазка
Владельцы патента RU 2291893:
Федеральное государственное унитарное предприятие "25 ГосНИИ Минобороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей" (ГосНИИ по химмотологии) (RU)
Изобретение относится к смазочным материалам, в частности пластичным смазкам, которые могут быть использованы преимущественно в узлах трения автомобилей и авиации, а также в подшипниках прокатных станов, точных приборах и бытовых механизмах. Сущность: смазка содержит в мас.%: литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты 10-13, высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама 7-9, ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен 1-3, дифениламин 0,3-0,5, нефтяное масло остальное. Технический результат - увеличение ресурса работы узлов трения машин и механизмов за счет улучшения противоизносных и противозадирных свойств смазки без снижения уровня реологических и физико-химических свойств. 2 табл.
Изобретение относится к смазочным материалам, в частности пластичным смазкам, которые могут быть использованы преимущественно в узлах трения автомобилей и авиации, а также в подшипниках прокатных станов, точных приборах и бытовых механизмах.
Перед авторами стояла задача разработать многоцелевую морозостойкую пластичную смазку с высокими противоизносными и противозадирными свойствами без снижения уровня реологических и физико-химических свойств, обеспеченную отечественными сырьевыми и производственными ресурсами и отвечающую следующим требованиям по основным показателям качества:
- противозадирные свойства:
критическая нагрузка (Рк), Н - не менее 1500;
нагрузка сваривания (Рс), Н - не менее 4000;
индекс задира (Из), Н - не менее 800;
- противоизносные свойства:
диаметр пятна износа при нагрузке 450 Н, мм - не более 0,45;
- реологические и физико-химические свойства:
эффективная вязкость, Па·с, при градиенте скорости деформации 10 с-1 и температуре:
минус 50°С - не более 900;
минус 30°С - не более 350;
предел прочности при сдвиге, Па, при температуре:
плюс 20°С - 450-550;
плюс 80°С - 250-300;
коллоидная стабильность, выделенное масло, % - не более 20;
смываемость водой при 40°С, 6 ч, % - не более 15.
Известна морозостойкая пластичная смазка ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267-74), предназначенная для смазывания малонагруженных узлов трения качения и скольжения при температурах от минус 60 до плюс 90°С и состоящая из следующих компонентов, мас.%:
| Литиевое мыло стеариновой кислоты | 11 |
| Антиокислительная добавка дифениламин | 0,3 |
| Нефтяное масло | Остальное |
Недостатками данной пластичной смазки являются низкие противозадирные свойства при нагрузках свыше 1000 Н, а также низкая коллоидная стабильность (20-25% выделившегося масла).
Наиболее близкой к заявляемой пластичной смазке и взятой за прототип является пластичная смазка следующего состава, мас.% (СССР авт.св. №960234, С 10 М 5/14):
| Литиевое мыло стеариновой или | |
| 12-оксистеариновой кислоты | 10-20 |
| Дисульфид молибдена (антифрикционная добавка) | 2-10 |
| Углерод фторированный (антифрикционная добавка) | 2-20 |
| Фенил-β-нафтиламин (антиокислительная добавка) | 0,5-1,0 |
| Нефтяное масло | Остальное |
Недостатком известной смазки является то, что она неработоспособна при нагрузках свыше критической нагрузки 1300 Н и нагрузки сваривания 3200 Н, что подтверждается при испытании на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) по ГОСТ 9490-75 "Метод определения смазывающих свойств на четырехшариковой машине".
Технический результат изобретения - повышение эффективности за счет улучшения противоизносных и противозадирных свойств смазки без снижения уровня реологических и физико-химических свойств.
Указанный технический результат достигается тем, что известная пластичная смазка, содержащая нефтяное масло, литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты, антифрикционные и антиокислительную добавки, согласно изобретению в качестве антифрикционных добавок содержит высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен, а в качестве антиокислительной - дифениламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Литиевое мыло стеариновой или | |
| 12-оксистеариновой кислоты | 10-13 |
| Высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама | 7-9 |
| Ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен | 1-3 |
| Дифениламин | 0,3-0,5 |
| Нефтяное масло | Остальное |
Для пластичной смазки используют нефтяные масла с температурой застывания от минус 60 до минус 45°С и кинематической вязкостью при 50°С - от 5 до 12 мм2/с (МВП, МС-8 и др.).
Литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты (ТУ 38 101721-78).
Высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (ТУ 6.09-522-85) - порошкообразный продукт черного цвета с металлическим оттенком, без запаха, полученный искусственным методом, размер частиц составляет 4-8 мкм.
Ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (ТУ 0257-001-02698192-94) - порошкообразный продукт белого цвета, без запаха, полученный термогазодинамическим способом из отходов производства фторопласта-4 (ГОСТ 10007-80), размер частиц 1±0,5 мкм, твердость 0,5 кг/мм2.
Дифениламин (ГОСТ 194-80) - антиокислительная добавка.
Применение ранее смеси высокодисперсного порошкообразного диселенида вольфрама и ультрадисперсного порошкообразного политетрафторэтилена в пластичных смазках в результате анализа научно-технической и патентной информации не обнаружено.
Смазку готовят обычным способом. Нефтяное масло загущают литиевым мылом стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты.
Смесь нагревают до 200-210°С. В расплав небольшими порциями замешивают высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама, ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен и дифениламин. Однородный расплав сливают на противень и охлаждают до комнатной температуры (около 20-25°С). Общее время варки составляет 1 час. Через сутки смазку протирают через металлическую сетку.
Для обоснования количественного состава пластичной смазки было приготовлено 10 образцов, отличающихся процентным содержанием компонентов. Составы образцов пластичных смазок приведены в табл.1.
| Таблица 1 Состав образцов пластичных смазок, мас.% | ||||||||||||
| Компоненты | Образцы | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11*) | ||
| Литиевое мыло стеариновой кислоты | 9 | 10 | 12 | 13 | 14 | - | - | - | - | - | 10 | |
| Литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты | - | - | - | - | - | 9 | 10 | 12 | 13 | 14 | - | |
| Антифрикционные добавки | Высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | - |
| Ультродисперсный порошок политетрафторэтилена | 4 | 3 | 2 | 1 | 0,5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0,5 | - | |
| Дисульфид молибдена | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 8 | |
| Углерод фторированный | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 2 | |
| Антиокислительные добавки | Дифениламин | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | - |
| Фенил-β-нафтиламин | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,5 | |
| Нефтяное масло | 80,8 | 79,7 | 77,6 | 76,5 | 74,9 | 80,8 | 79,7 | 77,6 | 76,5 | 74,9 | 79,5 | |
| *)Прототип |
Все приготовленные образцы прошли испытания противоизносных, противозадирных, реологических и физико-химических свойств (табл.2). Противоизносные и противозадирные свойства смазок определяли на ЧШМ по ГОСТ 9490-75; оценку смываемости смазок водой определяли квалификационным методом, утвержденным Госкомиссией при Госстандарте СССР (В.В.Синицын. Подбор и применение пластичных смазок. 2-е изд., пер. и доп. М.: Химия, 1974, с.160); эффективную вязкость, предел прочности при сдвиге и коллоидную стабильность определяли стандартными методами по ГОСТ 7163, ГОСТ 7143 и ГОСТ 7142 соответственно.
| Таблица 2 Результаты испытаний образцов пластичных смазок в сравнении с прототипом | ||||||||||||
| Показатели качества | Образцы | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11*) | ||
| Противозадирные свойства | Критическая нагрузка (Рк), Н | 1000 | 1580 | 1780 | 1580 | 1300 | 1300 | 1580 | 1780 | 1580 | 1300 | 1300 |
| Нагрузка сваривания (Рс), Н | 2500 | 4470 | 5010 | 4470 | 3000 | 3200 | 4470 | 5010 | 5010 | 3200 | 3200 | |
| Индекс задира, Н | 680 | 810 | 850 | 840 | 700 | 690 | 790 | 870 | 875 | 680 | 700 | |
| Противоизносные свойства | Диаметр пятна износа при нагрузке 450 Н, мм | 0,52 | 0,45 | 0,35 | 0,40 | 0,56 | 0,44 | 0,41 | 0,34 | 0,37 | 0,56 | 0,58 |
| Реологические свойства | Эффективная вязкость, Па·с, при градиенте скорости деформации 10 с-1 и температуре: | |||||||||||
| минус 50°С | 885 | 870 | 875 | 850 | 1050 | 1000 | 900 | 870 | 890 | 1120 | 1000 | |
| минус 30°С | 300 | 290 | 300 | 280 | 370 | 360 | 350 | 340 | 350 | 360 | 360 | |
| плюс 20°С | 48 | 45 | 42 | 45 | 57 | 55 | 70 | 74 | 74 | 85 | 118 | |
| Предел прочности при сдвиге, Па, при температуре: | ||||||||||||
| 20°С | 440 | 530 | 530 | 540 | 430 | 420 | 530 | 550 | 520 | 490 | 520 | |
| 80°С | 190 | 260 | 270 | 270 | 180 | 210 | 260 | 280 | 260 | 230 | 250 | |
| Смываемость водой при 40°С, 6 ч, % | 10 | 7 | 6 | 6 | 9 | 10 | 6 | 5 | 5 | 8 | 16 | |
| Физико-химические свойства | Коллоидная стабильность, выделенное масло, % | 21,0 | 18,2 | 18,4 | 18,0 | 19,0 | 19,5 | 16,5 | 17,0 | 17,5 | 19,6 | 25,2 |
| *)Прототип |
Заявляемый количественный состав пластичной смазки (образцы 2-4 и 7-9) подтверждает ее эффективность. Как видно из данных табл.2, предлагаемая смазка (образцы 2-4 и 7-9) превосходит известную пластичную смазку (образец 11) по всем показателям качества.
Так, критическая нагрузка возрастает до 1580-1780 Н, нагрузка сваривания - до 4470-5010 Н, индекс задира - до 810-875 Н, диаметр пятна износа уменьшается в среднем до 0,37 мм.
Кроме того, предлагаемая смазка имеет лучшие коллоидную стабильность, предел прочности при сдвиге, смываемость, а также хорошие низкотемпературные свойства (табл.2).
Результаты проведенных исследований противозадирных, противоизносных, реологических и физико-химических свойств пластичных смазок показывают, что по всем показателям качества предлагаемая смазка (образцы 2-4 и 7-9) соответствует предъявляемым требованиям (представлены на с.1 описания).
Изобретение может быть оперативно использовано в промышленных условиях, так как все его компоненты производятся на предприятиях Российской Федерации.
Использование совокупности известных компонентов (литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты и нефтяное масло) с предлагаемыми (высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама, ультрадисперсный порошкообразный политет-рафторэтилен и дифениламин) в заявленном количественном составе расширяет отечественную сырьевую базу производства пластичных смазок.
Применение изобретения позволит:
- сократить количество отказов техники в условиях Крайнего Севера;
- увеличить ресурс работы узлов трения машин и механизмов за счет улучшения противоизносных и противозадирных свойств смазки без снижения уровня реологических и физико-химических свойств.
Пластичная смазка, содержащая нефтяное масло, литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты, антифрикционные и антиокислительную добавки, отличающаяся тем, что в качестве антифрикционных добавок смазка содержит высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен, а в качестве антиокислительной - дифениламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты | 10-13 |
| Высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама | 7-9 |
| Ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен | 1-3 |
| Дифениламин | 0,3-0,5 |
| Нефтяное масло | Остальное |
