Смазочное покрытие и способ его получения
Владельцы патента RU 2321619:
Закрытое акционерное общество Фирма "Автоконинвест" (RU)
Изобретение относится к высокотемпературным твердосмазочным составам, применяемым в узлах трения при температурах трения до 400°С на воздухе, и способам их получения. Сущность: композиция содержит 30-70 мас.% дисульфида молибдена, модифицированного эпиламом, содержащим фторорганическое поверхностно-активное вещество (Фтор-ПАВ), в их массовом соотношении 1:(2-3), и 30-70 мас.% графита. Получение смазочного покрытия включает предварительное высушивание дисульфида молибдена при 100-110°С в течение 2-3 ч, обработку его эпиламом, содержащим Фтор-ПАВ, в их массовом соотношении 1:(2-3) путем пропитывания при комнатной температуре в течение 10-18 ч, сушку полученного продукта при комнатной температуре до полного высыхания, термофиксацию при 100-110°С в течение 2-3 ч и смешение с графитом в указанном соотношении. Технический результат - повышение износостойкости узлов трения в условиях высоких нагрузок и температур. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к высокотемпературным твердосмазочным составам, применяемым в узлах трения при температурах трения до 400°С на воздухе, и способам их получения.
Известно смазочное покрытие, содержащее, мас.%: фторированный графит 5-60 и дисульфид молибдена 40-95. Способ получения состава заключается в следующем: порошки дисульфида молибдена (MoS2) и фторграфита, содержащего 10-40% фтора, взятые в указанных соотношениях, тщательно перемешивают известными способами (SU 601306, кл. С10М 125/02, 05.04.1978).
Недостатком данного покрытия является то, что оно не позволяет повысить износостойкость узлов трения при температурах выше 350°С.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является смазочное покрытие, содержащее, мас.%: дисульфид молибдена 20-95 и графит 5-80. Состав получают непосредственным смешением компонентов (Новое о смазочных материалах. Под ред. Г.В.Виноградова - М.: Химия, 1967. - С.251-253).
Недостатком указанного покрытия является то, что оно не обеспечивает требуемую износостойкость при повышенных температурах из-за снижения смазочных свойств.
Технической задачей изобретения является создание термостойкого смазочного покрытия, позволяющего повысить износостойкость узлов трения в условиях высоких нагрузок и температур.
Поставленная задача решается тем, что смазочное покрытие, включающее дисульфид молибдена и графит, в качестве дисульфида молибдена содержит дисульфид молибдена, модифицированный эпиламом, содержащим фторорганическое поверхностно-активное вещество (Фтор-ПАВ), в их массовом соотношении 1:(2-3), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:(2-3) | 30-70 |
| Графит | 30-70 |
Задача решается также разработкой способа получения смазочного покрытия, включающего предварительное высушивание дисульфида молибдена при 100-110°С в течение 2-3 ч, обработку его эпиламом, содержащим Фтор-ПАВ, в их массовом соотношении 1:(2-3) путем пропитывания при комнатной температуре в течение 10-18 ч, сушку полученного продукта при комнатной температуре до полного высыхания, термофиксацию при 100-110°С в течение 2-3 ч и смешение с графитом в указанном соотношении.
Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что использование в составе смазки дисульфида молибдена, модифицированного эпиламом, и получение состава покрытия заявленным способом позволяет улучшить его трибологические свойства, что дает возможность значительно повысить износостойкость узлов трения в условиях высоких нагрузок и температур.
Эпиламы представляют собой составы, содержащие фторорганическое поверхностно-активное вещество (Фтор-ПАВ) и растворитель.
В качестве эпиламов могут быть использованы: Автокон - 0,5, Автокон - 20 (ТУ 2229-008-27991970-95), представляющие собой растворы перфторкислоты марки 6 МФК-180 в перфторметилциклогексане (ПФМЦГ) или хладоне 350; 6СФК-180-05, 6СФК-180-20, 6СФК-180-50; Полизам, Амидофен, Амидоамин и т.д.
Модифицированный MoS2 представляет собой частицы дисульфида молибдена размером не более 12 мкм, покрытые тонкой пленкой Фтор-ПАВ толщиной 3 нм (30 Å).
Изменения температурно-временных параметров способа получения модифицированного MoS2 в большую или меньшую сторону от заявленных, а также изменения соотношения компонентов предложенного состава не позволяют получить смазочное покрытие с высокими трибологическими свойствами.
Пример 1. Порошок дисульфида молибдена марки ДМ-1 (ТУ 48-19-133-85) стандартного гранулометрического состава с массовой долей влаги 0,5% предварительно высушивают в сушильном шкафу при температуре 100°С в течение 3 ч. Высушенный порошок MoS2 заливают раствором эпилама Автокон - 20 при массовом соотношении MoS2: эпилам = 1:2. Пропитку производят в течение 18 ч при комнатной температуре. Полученную сметанообразную массу модифицированного дисульфида молибдена сушат при комнатной температуре на гладкой, например, стеклянной поверхности до полного высыхания, после чего подвергают термофиксации при температуре 100°С в сушильном шкафу в течение 3 ч. Полученный материал смешивают с графитом марки ГС-1 (ГОСТ 17022-81) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:2 | 30 |
| Графит | 70 |
Пример 2. Порошок дисульфида молибдена обрабатывают, как в примере 1, но предварительное высушивание производят при 105°С в течение 2,5 ч, пропитывание MoS2 эпиламом Автокон - 20 проводят при их массовом соотношении 1:2,5 в течение 14 ч, термофиксацию осуществляют при температуре 105°С в течение 2,5 ч, после чего полученный материал смешивают с графитом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:2,5 | 50 |
| Графит | 50 |
Пример 3. Порошок дисульфида молибдена обрабатывают, как в примере 1, но предварительное высушивание производят при 110°С в течение 2 ч, пропитывание MoS2 эпиламом Автокон - 0,5 проводят при их массовом соотношении 1:3 в течение 10 ч, термофиксацию осуществляют при температуре 110°С в течение 2 ч, после чего полученный материал смешивают с графитом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:3 | 70 |
| Графит | 30 |
Пример 4. Порошок дисульфида молибдена обрабатывают, как в примере 1, но предварительное высушивание производят при 95°С в течение 3,5 ч, пропитывание MoS2 эпиламом Автокон - 20 проводят при их массовом соотношении 1:1,5 в течение 19 ч, термофиксацию осуществляют при температуре 95°С в течение 3,5 ч, после чего полученный материал смешивают с графитом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:1,5 | 25 |
| Графит | 75 |
Пример 5. Порошок дисульфида молибдена обрабатывают, как в примере 1, но предварительное высушивание производят при 115°С в течение 1,5 ч, пропитывание MoS2 эпиламом проводят при их массовом соотношении 1:3,5 в течение 9 ч, термофиксацию осуществляют при температуре 115°С в течение 1,5 ч, после чего полученный материал смешивают с графитом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:3,5 | 75 |
| Графит | 25 |
Для исследования износостойкости покрытия каждый из полученных составов засыпают в контейнер установки, используемой для нанесения покрытия на поверхности трения виброгалтовкой. Смесь дополнительно перемешивают в среде технологических шариков в течение 6 ч. После этого в контейнер загружают цилиндрические образцы к машине трения из стали марки ШХ для нанесения твердосмазочного покрытия, обрабатывают их 1 ч, вынимают, протирают от избытка порошка и подвергают испытанию на износостойкость (время полного истирания покрытия) на машине трения по ГОСТ 10613-65.
Результаты испытаний покрытий на износостойкость в сравнении с покрытием по прототипу представлены в табл.1.
Для определения термостойкости составов образцы с нанесенным покрытием термостатируют при 150-400°С в течение 3 ч, затем извлекают из термостата, охлаждают и испытывают на машине трения.
Результаты испытаний покрытий на износостойкость после термостатирования в сравнении с покрытием по прототипу представлены в табл.2.
Использование предложенного смазочного покрытия позволит значительно повысит износостойкость узлов трения в условиях высоких нагрузок и температур.
| Таблица 1. | ||||||
| Показатели | Примеры | Прототип 50% MoS2+50% графита | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Коэффициент трения | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,11 | 0,08 | 0,15 |
| Время полного истирания покрытия без термостатирования, мин | 1850 | 2000 | 2100 | 1540 | 1750 | 1070 |
| Таблица 2. | ||||
| Состав покрытия по примерам и прототипу | Износостойкость, мин | |||
| после выдержки в течение 3 ч при температуре, °С | ||||
| 150 | 200 | 350 | 400 | |
| Пример 1 | 1950 | 2100 | 2200 | 2250 |
| Пример 2 | 2150 | 2200 | 2300 | 2400 |
| Пример 3 | 2250 | 2300 | 2350 | 2450 |
| Пример 4 | 1650 | 1750 | 1850 | 1600 |
| Пример 5 | 1800 | 1850 | 1900 | 1700 |
| 50% MoS2 + 50% графита | 940 | 725 | 290 | Окисление MoS2 |
1. Смазочное покрытие, включающее дисульфид молибдена и графит, отличающееся тем, что в качестве дисульфида молибдена оно содержит дисульфид молибдена, модифицированный эпиламом, содержащим фторорганическое поверхностно-активное вещество (Фтор-ПАВ), в их массовом соотношении 1:(2-3) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Дисульфид молибдена, модифицированный | |
| эпиламом в их массовом соотношении 1:(2-3) | 30-70 |
| Графит | 30-70. |
2. Способ получения смазочного покрытия по п.1, включающий предварительное высушивание дисульфида молибдена при 100-110°С в течение 2-3 ч, обработку его эпиламом, содержащим Фтор-ПАВ, в их массовом соотношении 1:(2-3) путем пропитывания при комнатной температуре в течение 10-18 ч, сушку полученного продукта при комнатной температуре до полного высыхания, термофиксацию при 100-110°С в течение 2-3 ч и смешение с графитом в указанном соотношении.
