Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость с углеродными нанотрубками


 


Владельцы патента RU 2417253:

ООО "Трибо" (RU)

Изобретение относится к синтетическим смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов и может быть использовано на машиностроительных предприятиях различных отраслей народного хозяйства. Сущность: смазочно-охлаждающая жидкость содержит, мас.%: триэтаноламин 0,8-1,6, сода кальцинированная 0,25-0,35, нитрит натрия 0,25-0,5, противопенная присадка 0,1-0,08, модификатор 0,01-1,0, вода - остальное. Модификатор представляет собой дисперсный водный раствор углеродных нанотрубок при их концентрации 170-300 млн/мл, полученный с помощью ультразвука. Дисперсность водного раствора предпочтительно составляет 3,5-5,0 мкм. Диаметр нанотрубок предпочтительно составляет 40-60 нм, а длина не более 2 мкм. В качестве противопенной присадки может быть использована полисилоксановая жидкость. Технический результат - повышение трибологических свойств, особенно по критерию нагрузки сваривания (несущая способность) в 1,7 раза, увеличение стойкости режущего инструмента на 20-40%. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к синтетическим смазочно-охлаждающим жидкостям для механической обработки металлов и может быть использовано на машиностроительных предприятиях различных отраслей народного хозяйства.

Известен концентрат синтетической смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для механической обработки металлов Аквол 14 (ТУ 38 101971-84) [1], содержащий в своем составе следующие компоненты, мас.%:

Малеиновый ангидрид 15
Полипропиленгликоль ПЭГ-35 или Гидропол 200 10
Триэтаноламин 30
Синтанол ДС-10 (или ОП-10, НЦСЭ 12) 0,5
Нитрит натрия 4,0
Бензтриазол 0,2
Вода До 100

Данная СОЖ в виде 3%-ных водных растворов применяется на операциях точения, сверления, шлифования углеродистых и легированных сталей и обеспечивает хорошие технологические свойства. Недостатком ее являются невысокие антикоррозионные свойства в отношении черных металлов, поэтому в состав добавляется нитрит натрия, который вследствие своей токсичности запрещен во многих странах мира. Кроме того, СОЖ обладает низкими трибологическими свойствами, а также в процессе работы она частично расслаивается.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении трибологических свойств и увеличении периода стойкости режущего инструмента. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость содержит смешанные в воде триэтаноламин, соду кальцинированную, нитрит натрия, противопенную присадку и модификатор, в качестве которого использован дисперсный водный раствор углеродных нанотрубок при их концентрации 170-300 млн/мл, полученный с помощью ультразвука, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триэтаноламин - 0,8…1,6

Сода кальцинированная - 0,25…0,35

Нитрит натрия - 0,25…0,5

Противопенная присадка - 0,1…0,08

Модификатор - 0,01…1,0

Вода - остальное

при этом дисперсность водного раствора целесообразно выбрать на уровне 3,5-5,0 мкм, диаметр нанотрубок 40-60 нм, а их длину не более 2 мкм, и в качестве противопенной присадки использовать полисилоксановую жидкость.

На графике показано влияние концентрации углеродных нанотрубок на трибологические свойства раствора.

Приведенный график показывает нецелесообразность увеличения концентрации углеродных нанотрубок в растворе свыше 300 млн/мл.

Углеродные многослойные нанотрубки получены при каталитической конверсии метана при температуре 750°С и давлении 0,002 МПа в аппарате каталитического пиролиза с неподвижным слоем катализатора (производства ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н.С.Артемова»). Полученный материал представляет смесь нановолокон и нанотрубок диаметром 40-60 нм и длиной до 2 мкм. Оценка параметров нанотрубок осуществлялась путем сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

Качественную смесь воды и нанотрубок удалось получить диспергированием углеродных нанотрубок в воде в среде ультразвука с помощью универсальной ультразвуковой ванны с частотной модуляцией ИЛ100-3/1. Оптимальное время диспергирования составляет 6-8 мин. Графитовые нанотрубки обладают следующими свойствами:

Свойства Однослойные нанотрубки Сравнение с известными данными
Характерный размер Диаметр от 0,6 до 1,8 нм Предел электронной литографии 7 нм
Плотность 1.33-1.4 г/см3 Плотность алюминия 2.7 г/см3
Прочность на разрыв 45 ГПа Самый прочный сплав стали разламывается при 2 ГПа
Упругость Упруго изгибается под любым углом Металлы и волокна из углерода ломаются по границам зерен
Стабильность по температуре До 2800°С в вакууме и 750°С на воздухе Металлизация в схемах плавится при 600-1000°С

Указанные физико-механические свойства подтверждают их высокую несущую способность, которую необходимо получить в зоне контакта инструмента и заготовки для предотвращения схватывания и сваривания трущихся (контактирующих) поверхностей.

Активная составляющая жидкости (изобретения) состоит из молекул меньшего размера, цепи которых ориентированы не перпендикулярно, а параллельно к контактирующим поверхностям, что обеспечивает высокую проникающую способность СОЖ в зону резания. Кроме этого графитовые нанотрубки, имеющие высокие физико-механические свойства, присутствуя в зоне резания, сокращают возможность контактирования трущихся поверхностей, воспринимая на себя большие контактные нагрузки. Цилиндрическая форма нанотрубок повышает несущую способность клина СОЖ в зоне резания.

Оценка трибологических свойств предлагаемой СОЖ различных концентраций, включая и прототип, проводилась через критерий нагрузки сваривания (Рс) и показатель износа (Дн) для нагрузки 1300 Н при 120-секундных испытаниях. Последние определялись на 4-шариковой машине по методике согласно ГОСТ 9400-75, антикоррозионные свойства - ГОСТ 6243-75 на пластинках из серого чугуна по ГОСТ 24104, биологическая стойкость - ГОСТ 9.085-78.

Использование предлагаемого смазочно-охлаждающего средства обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:

- повышаются трибологические свойства, особенно по критерию нагрузки сваривания (несущая способность) в 1,7 раза;

- увеличивается период стойкости режущего инструмента на 20-40%.

1. Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость, содержащая смешанные в воде триэтаноламин, соду кальцинированную, нитрит натрия, противопенную присадку и модификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора использован дисперсный водный раствор углеродных нанотрубок при их концентрации 170-300 млн/мл, полученный с помощью ультразвука, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

триэтаноламин 0,8-1,6
сода кальцинированная 0,25-0,35
нитрит натрия 0,25-0,5
противопенная присадка 0,1-0,08
модификатор 0,01-1,0
вода остальное

2. Жидкость по п.1, отличающаяся тем, что дисперсность водного раствора составляет 3,5-5,0 мкм.

3. Жидкость по п.1 или 2, отличающаяся тем, что диаметр нанотрубок составляет 40-60 нм, а длина не более 2 мкм.

4. Жидкость по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве противопенной присадки использована полисилоксановая жидкость.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к средствам, обеспечивающим технологические процессы обработки металлов резанием в машиностроительном производстве, в частности процессов металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей, и может быть использовано на операциях лезвийной и абразивной обработки черных металлов.

Изобретение относится к области смазочных средств, в частности к водорастворимому смазочному средству для обработки цепных ленточных транспортеров, и может быть использовано в пищевой промышленности при розливе соков, вина, пива, воды и др.
Изобретение относится к средствам, обеспечивающим осуществление технологического процесса машиностроительного производства, в частности процессов металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей, и может найти применение при создании смазочно-охлаждающих жидкостей.
Изобретение относится к жидкой матрице для получения суспензий для снятия стружки, к суспензии для снятия стружки, полученной с жидкой матрицей, и к способу фракционирования отработанной суспензии для снятия стружки, полученной после использования.
Изобретение относится к составам огнестойких гидравлических жидкостей на водно-гликолевой основе, используемых в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах машин литья металлов под давлением и в гидравлических приводах прессов и металлообрабатывающих машин, работающих в пожароопасных условиях.
Изобретение относится к концентратам экологически чистых водорастворимых смазочно-охлаждающих жидкостей, предназначенных для механической обработки металлов. .

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям, которые могут быть применены в стекольной промышленности при шлифовании оптических стекол. .

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ), которые могут быть использованы в стекольной промышленности при грубом шлифовании оптических стекол.
Изобретение относится к моющей технологической жидкости для чистовой обработки серебра и сплавов на его основе и может быть использовано в ювелирной и часовой промышленности.
Изобретение относится к составам масел, используемых в подшипниках жидкостного трения (ПЖТ) и редукторов прокатных станов, а также для смазки тяжелонагруженных передач.
Изобретение относится к области гидравлических масел, применяемых в качестве рабочих (амортизаторных) жидкостей в телескопических и рычажно-кулачковых амортизаторах автомобилей и других видов техники, эксплуатируемой в различных климатических условиях.

Изобретение относится к составам трансмиссионных масел, используемых для смазывания агрегатов трансмиссий легковых переднеприводных автомобилей в диапазоне температур окружающей среды от минус 20°С до плюс 45°С.

Изобретение относится к полиорганосилоксанам с дикарбоксигруппой, которые могут быть использованы в качестве антикоррозионных присадок для обработки металлических поверхностей.

Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано для смазывания тяжело нагруженных узлов трения различных механизмов, в частности пар трения боковой и рабочей (тяговой) поверхности головки рельса - реборда, поверхность катания железнодорожного колеса.

Изобретение относится к составу смазочных материалов, используемых для смазки узлов машин и механизмов, используемых при возделывании почв, посеве, уборке и переработке сельскохозяйственных культур в полевых условиях, а также и в перерабатывающей и пищевой промышленности, с целью повышения гигиенической и экологической безопасности.

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к составу моторного масла, предназначенного для всесезонного использования в бензиновых и дизельных двигателях автомобильной техники.

Изобретение относится к созданию состава концентрата моюще-консервационной жидкости, применяемой в машиностроении в виде водных растворов. .
Изобретение относится к средствам, обеспечивающим технологические процессы обработки металлов резанием в машиностроительном производстве, в частности процессов металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей, и может быть использовано на операциях лезвийной и абразивной обработки черных металлов.
Наверх