Антифрикционное покрытие

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к антифрикционным покрытиям, используемым в подшипниках скольжения и других сопряженных деталей, работающих в условиях воздействия высоких температур и нагрузок, в частности к покрытиям для лепестковых газодинамических подшипников. Антифрикционное покрытие содержит дисульфид молибдена и связующее. В качестве связующего использовано кремнийорганическое связующее. В состав покрытия дополнительно введены алмазные наночастицы. Технический результат: повышение рабочих температур антифрикционного покрытия и повышение его износостойкости. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к антифрикционным покрытиям, используемым в подшипниках скольжения и других сопряжениях для снижения трения, износа на стальных деталях при действии высоких температур и нагрузок, в частности при использовании покрытия для лепестковых газодинамических подшипников.

Характеристика аналога

Известно антифрикционное композиционное покрытие (см. патент РФ №2211260), содержащее твердую смазку, включающую дисульфид молибдена и графит, а также связующее на основе эпоксидной смолы, отличающееся тем, что покрытие состоит из трех слоев, нижний из которых, прилегающий к подложке, выполнен толщиной 10-15 мкм из молибдена, верхний состоит из твердой смазки, дополнительно содержащей окись кадмия, и имеет толщину 1-3 мкм, а промежуточный слой содержит связующее и выполнен толщиной 15-50 мкм.

Покрытие работоспособно на воздухе и в воде при температурах от -100°C до +250°C и удельных нагрузках до 20 кгс/мм2 и имеет коэффициент трения <0,1.

Недостатком аналога является невозможность его эксплуатации при температурах выше 250°C из-за разложения эпоксидного связующего и его ускоренного износа.

Характеристика прототипа

Ближайшим из аналогов является антифрикционное твердосмазочное покрытие (см. патент РФ №2017800), содержащее дисульфид молибдена, коллоидный графит и связующее, отличающееся тем, что покрытие в качестве связующего содержит эпоксифенольный лак и дополнительно содержит усы карбида кремния - модификации с отношением длины к диаметру 30-300 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Дисульфид молибдена 50-70

Коллоидный графит 7-20

Усы карбида кремния -

модификации с соотношением

длины к диаметру 30-300 0,15-1,1

Эпоксифенольный лак - остальное.

Недостатком прототипа так же, как и у аналога является невозможность его эксплуатации при температурах выше 250°C из-за разложения эпоксифенольного лака и его ускоренного износа.

Техническая задача

Технической задачей, вытекающей из уровня техники, является повышение рабочих температур антифрикационного покрытия и повышение его износостойкости.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что заявляемое антифрикционное покрытие содержит дисульфид молибдена и связующее. Отличается тем, что используется кремнийорганическое связующее. Дополнительно введены в состав алмазные наночастицы.

Использование кремнийорганического связующего позволяет повысить рабочую температуру заявляемого покрытия без его разложения.

Благодаря введению алмазных частиц в состав покрытия алмазных наночастиц, обладающих высокой поверхностной энергией, происходит с одной стороны уплотнение молекул связующего вокруг наночастиц, а с другой стороны - сцепление этих алмазных наночастиц с защищаемой металлической поверхностью. Это приводит к повышению износостойкости заявляемого покрытия в сравнении с прототипом и повышению рабочих температур до 500°C.

Алмазных наночастиц введено в состав в количестве 0,1-0,2% от массы покрытия, что является оптимальным количеством алмазных наночастиц для решения поставленных задач.

В качестве кремнийорганического связующего используется смола, входящая в состав лака КО-08, что является одним из вариантов использования кремнийорганических связующих в заявляемом покрытии.

Толщина покрытия составляет 25-30 мкм, что является достаточным для решения поставленных задач.

Размер алмазных наночастиц составляет 4-6 нм. Заявляемое устройство является новым, т.к. оно не известно из уровня техники.

Изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Пример конкретного исполнения

Рассмотрим вариант использования антифрикационного термостойкого покрытия для лепестковых газодинамических подшипников, работающих при температурах до 500°C.

Для приготовления антифрикционного покрытия были использованы следующие компоненты:

- Дисульфид молибдена марки ДМ-1 ТУ 48-19-133-85.

- Кремнийорганическое связующее - лак КО-08, ГОСТ 15081-78, представляющий собой раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в толуоле, ГОСТ 9880-76.

- Порошок алмазных наночастиц размером 5 нм.

Представленные компоненты перемешиваются. Добавляется растворитель - толуол до требуемой вязкости смеси - 12-14 сек по ВЗ-4. Полученный состав наносится на защищаемые поверхности с помощью краскораспылителя в два слоя с промежуточной сушкой между нанесением слоев в 20 мин при температуре 15-35°C. После нанесения второго слоя второй слой сначала сушат 20 мин при температуре 15-35ºC, а потом производят окончательную сушку при температуре 150-180°C в течение 60 мин. Толщина покрытия должна составлять 25-30 мкм.

Использование кремнийорганического лака КО-08 позволяет повысить рабочую температуру заявляемого покрытия без его разложения до 500°C и потери механической прочности.

Благодаря введению алмазных частиц в состав покрытия алмазных наночастиц, обладающих высокой поверхностной энергией происходит с одной стороны уплотнение молекул связующего, а с другой стороны - сцепление этих алмазных наночастиц с защищаемой металлической поверхностью. Это приводит к повышению износостойкости заявляемого покрытия в сравнении с прототипом и повышению рабочих температур до 500ºC.

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом устройстве решается полностью поставленная техническая задача, вытекающая из уровня техники, и, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение находится на стадии опытно-промышленных испытаний.

Планируется серийное использования заявляемого покрытия в газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности, в частности для покрытия лепестковых газодинамических подшипников, используемых в отечественных газовых турбинах, в том числе в турбодетандерах.

1. Антифрикционное покрытие, содержащее дисульфид молибдена и связующее, отличающееся тем, что используется кремнийорганическое связующее, дополнительно введены в состав алмазные наночастицы.

2. Антифрикционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что алмазные наночастицы введены в количестве 0,1-0,2% от общей массы.

3. Антифрикционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве кремнийорганического связующего используется смола, входящая в состав лака КО-08.

4. Антифрикционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что толщина покрытия составляет 25-30 мкм.

5. Антифрикционное покрытие по п.1, отличающееся тем, что размер алмазных наночастиц составляет 4-6 нм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к созданию поверхностного слоя с особыми свойствами на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки, и может быть использовано для изготовления и ремонта вкладышей подшипников скольжения паровых турбин.

Изобретение относится к применению состава для изготовления минимум одной детали регулирующего устройства автомобиля. .
Изобретение относится к элементу скольжения и способу его получения. .
Изобретение относится к литейному производству и может быть применено для получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения. .
Изобретение относится к получению на поверхности металлов износостойких покрытий методом микродугового оксидирования и может быть использовано в машиностроении, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению листовых антифрикционных материалов на металлической подложке. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам для высоконагруженных узлов трения. .

Изобретение относится к подшипнику скольжения для лопатки (100) спрямляющего аппарата с регулируемым углом установки с пятой вала (114), вращающимся в просверленном отверстии корпуса (103) газотурбинного двигателя.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления износостойких устройств и элементов машиностроительного назначения, в частности подшипников скольжения, работающих в условиях граничного и сухого трения.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам на основе меди для высоконагруженных узлов трения. .

Изобретение относится к составам гидравлических жидкостей, используемых в автоматических коробках передач. .
Изобретение относится к получению пластичных смазок для высокоскоростных радиально-упорных подшипников, и предназначена для использования в приводных двигателях роторно-вибрационных гироскопов и синхронных гиромоторов в интервале рабочих температур от минус 50°С до плюс 150°С.

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий для высоконагруженных пар трения и может быть использовано для повышения износостойкости и снижения коэффициента трения трибосопряжения колесо-рельс в узлах трения различных машин, а также для защиты деталей различного оборудования от абразивного износа и других целей.
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к пакетам присадок для моторных масел, и может быть использовано при производстве масел для серийных и перспективных высокофорсированных бензиновых двигателей и турбонаддувных дизелей, эксплуатирующихся в холодных и арктических климатических зонах.
Изобретение относится к нефтепереработке и нефтехимии, в частности к составу моторного масла, предназначенного для всесезонного использования в высокофорсированных транспортных дизельных двигателях.
Изобретение относится к смазывающим композициям для использования в дизельных двигателях, в которых применяется биотопливо. .
Изобретение относится к гидравлическим (рабочим) жидкостям, предназначенным для гидравлических систем авиационной техники, в частности к авиационному синтетическому гидравлическому маслу для гидросистем авиационной ракетной и наземной техники, позволяющих обезопасить работу и эксплуатацию гидравлических систем при высоких температурах (пониженная пожароопасность ввиду высокой температуры вспышки и воспламенения).

Изобретение относится к смазочным композициям для силовых установок авиационной техники, а именно для ГТД самолетов, главных редукторов тяжелонагруженных агрегатов трансмиссий маслосистемы турбокомпрессора двигателя вертолетов, обладающим улучшенными антикоррозионными и смазывающими свойствами, в частности противоизносными.
Изобретение относится к области создания пластичных смазок, работоспособных в высокотемпературных узлах трения
Наверх