Композиция ппм-21-2 для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения и способ ее изготовления


 


Владельцы патента RU 2530776:

Зенов Николай Георгиевич (RU)

Изобретение относится к композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленной в виде мелкодисперсного порошка, включающей хризотил, карбид кремния и окислы титана и меди, при этом она дополнительно содержит тальк и терморасширенный графит, содержащий не менее 7% элементов, присутствующих в природном графите, при следующем соотношении компонентов, мас.%: тальк Mg3Si4O10(OH)2 6-8; терморасширенный графит 8-12; SiC 6-8; TiO2 2-4; CuO 2-4; хризотил Mg6Si4O10(OH)8 остальное.

Также настоящее изобретение относится к способу изготовления композиции, включающему приготовление мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов до размера частиц не более 5 мкм. Техническим результатом настоящего изобретения является получение композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, которая обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение термостойкости сервовитной пленки, что в результате позволяет повысить долговечность и износостойкость узлов трения механизмов и машин. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к композициям, уменьшающим износ металлических пар трения путем преобразования и восстановления металлических поверхностей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при ремонтно-восстановительных операциях, для продления межремонтного ресурса и для обработки новых узлов трения механизмов и машин.

Основным методом уменьшения износа металлических пар трения является создание на трущихся металлических поверхностях прочных устойчивых защитных (сервовитных) пленок вторичных структур. Одним из перспективных направлений является использование в качестве компонентов композиций природных минералов или смеси природных минералов из подкласса слоистых силикатов.

В большинстве известных композиций для обработки пар трения основным компонентом состава являются разновидности серпентина Mg6Si4O10(OH)8 (антигорит, хризотил, лизардит) (см., например, RU 2415176, C10M 103/06, C10M 125/26, опубл. 27.03.2011; RU 2399650, C10M 125/26, C10M 177/00, опубл. 20.09.2010; RU 2357123, F16C 33/14, опубл. 27.05.2009; RU 2355922, F16C 33/14, C10M 125/04, опубл. 20.05.2009; RU 2351640, C10M 177/00, C10M 125/00, опубл. 10.04.2009; RU 2345176, C23C 24/02, C23C 26/00, F16C 33/14, опубл. 27.01.2009; RU 2057257, F16C 33/14, опубл. 27.03.1996; RU 2059121, F16C 33/14, опубл. 27.04.1996; RU 2035636, F16C 33/14, опубл. 20.05.1995; RU 2006707 и 2006708, F16C 33/14, опубл. 30.01.1994; RU 2001323, F16C 33/14, опубл. 15.10.1993).

Известные композиции на основе серпентина с большей или меньшей эффективностью позволяют уменьшить износ металлических пар трения благодаря образованию на трущихся металлических поверхностях износостойкой сервовитной пленки.

Наиболее близкими к предлагаемой композиции ППМ-21-2 для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения и способу ее изготовления являются композиция ППМ-21 и способ ее изготовления, описанные в патенте РФ №2184886, F16C 33/14. опубл. 10.07.2002 (прототип). Композиция ППМ-21 (прототип) представляет собой мелкодисперсный порошок с размерами частиц от 10 до 15 мкм следующего состава, мас.%:

хризотил Mg6Si4O10(OH)8 92-96
SiC 1-2
TiO2 1-2
CuO 2-4

Для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям композиция-прототип дополнительно содержит нефтяное или минеральное масло в качестве носителя.

Способ изготовления композиции-прототипа заключается в приготовлении мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов в нейтральном растворителе в шаровой мельнице до размера частиц 10-15 мкм. После дробления полученный порошок высушивают при температуре 100-105°C. Для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям к порошку добавляют жидкий носитель - нефтяное или минеральное масло.

Композиция ППМ-21 (прототип) позволяет достаточно эффективно восстанавливать металлические поверхности трения и обеспечивает образование на них прочной и износостойкой сервовитной пленки, что предотвращает износ металлических пар трения.

Однако опыт широкого практического применения композиции ППМ-21 (прототип) показал, что для некоторых случаев работы механизмов, например, в условиях повышенных механических и температурных воздействий, снижение коэффициента трения и термостойкость образующейся сервовитной пленки недостаточны, что приводит к снижению долговечности сервовитной пленки.

Задачей предлагаемого изобретения является создание композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, которая обеспечит снижение коэффициента трения и повышение термостойкости сервовитной пленки, что в результате позволит повысить долговечность и износостойкость узлов трения механизмов и машин.

Задачей предлагаемого изобретения является также разработка способа изготовления заявляемой композиции, который обеспечит ее высокую эффективность.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемой композицией для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленной в виде мелкодисперсного порошка, включающей хризотил, карбид кремния и окислы титана и меди, которая дополнительно содержит тальк и терморасширенный графит, содержащий не менее 7% элементов, присутствующих в природном графите, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

тальк Mg3Si4O10(OH)2 6-8
терморасширенный графит 8-12
SiC 6-8
TiO2 2-4
CuO 2-4
хризотил Mg6Si4O10(OH)8 остальное

Терморасширенный графит может иметь следующий элементный состав, мас.%: углерод - около 73-76 мас.%, кислород - около 12-14 мас.%, другие элементы в количестве до 13,5 мас.%, при этом элементы, присутствующие в природном графите: кремний - 2-5%, алюминий - 2-3%, железо - 3-5%.

Размеры частиц порошка в композиции не превышают 5 мкм.

Для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям композиция дополнительно содержит носитель.

В качестве носителя используется нефтяное или минеральное масло.

Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым способом изготовления композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, включающим приготовление мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов, в котором в качестве исходных компонентов используют, мас.%:

тальк Mg3Si4O10(OH)2 6-8
терморасширенный графит 8-12
SiC 6-8
TiO2 2-4
CuO 2-4,
хризотил Mg6Si4O10(OH)8 остальное,

и дробление производят до размера частиц порошка не более 5 мкм.

Дробление можно осуществлять на воздухоструйной мельнице.

Для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям в порошок добавляют носитель.

В качестве носителя используют нефтяное или минеральное масло.

При разработке предлагаемой композиции ППМ-21-2 были проведены детальные экспериментальные исследования влияния различных компонентов и их количеств на коэффициент трения, на термостойкость и структуру сервовитной пленки, образующейся на металлических поверхностях трения, на характер взаимодействия компонентов композиции между собой и с металлами пар трения.

В результате проведенных исследований было установлено, что введение в композицию терморасширенного графита приводит к существенному снижению коэффициента трения и повышению термостойкости сервовитной пленки лишь при замене части хризотила Mg6Si4O10(OH)8 в композиции на тальк Mg3Si4O10(OH)2.

Терморасширенный графит (пенографит) является хорошо изученным материалом, применяемым в промышленности и технике. Получают его очень быстрым нагреванием (термоудар) соединений внедрения в графит. В массовом промышленном производстве используются соединения внедрения с серной и азотной кислотами, которые получают химическим (см., например, RU 2089495, C01B 31/04, опубл. 10.09.1997; RU 2090498 C01B 31/04, опубл. 20.09.1997) или электрохимическим (см., например, RU 2264983, C01B 31/04, C25B 1/00, опубл. 27.11.2005; RU 2233794, C01B 31/04, C25B 1/00, опубл. 10.08.2004) окислением порошка природного графита. После термоудара образуется продукт, не вызывающий коррозии металла и представляющий собой вспученные частицы графита с увеличенными расстояниями между базисными углеродными слоями. Содержание углерода в пенографите различных марок колеблется от 99,99% (используется для АЭС) до 70-80% в пенографитах многоцелевого применения.

Экспериментальная проверка различных видов терморасширенного графита показала, что сохранение в пенографите в количестве не менее 7% примесей металлов (железо и алюминий) и кремния (в виде окислов), имеющихся в природном графите, обеспечивает наилучшие результаты по снижению коэффициента трения и увеличению термостойкости сервовитной пленки. В заявляемой композиции использован терморасширенный графит, получаемый по способу, описанному в патенте РФ №2198137, C01B 31/04, опубл. 10.02.2003. Данный графит имеет следующий элементный состав, мас.%: углерод - около 73-76 мас.%, кислород - около 12-14 мас.%, другие элементы в количестве до 13,5 мас.%, при этом элементы, присутствующие в природном графите, - согласно данным рентгено-флюоресцентного анализа: кремний - 2-5%, алюминий - 2-3%, железо - 3-5%.

При добавлении к заявляемой композиции ППМ-21-2 жидкого носителя образуется стойкая ультрадисперсная суспензия, которую вносят в узел трения. На первой стадии (стадия приработки) происходит частичное истирание (уменьшение шероховатости) непосредственно трущихся поверхностей сопряженных деталей узлов трения, затем начинается диффузионное проникновение активных элементов композиции непосредственно в трущиеся поверхности, в результате исправляются микродефекты поверхности и на ней формируется сервовитная пленка, позволяющая значительно снизить коэффициент трения. Диффузионные процессы увеличивают твердость и усталостную прочность подповерхностного слоя, что повышает долговечность и износостойкость узлов трения.

На полупромышленных стендах в условиях трения скольжения были проведены сравнительные триботехнические испытания предлагаемой композиции и известных. Испытания проводили при давлении в паре трения от 5 до 100 кг/см2 и скорости скольжения в трибоконтакте до 4 м/с. Результаты испытаний приведены в таблице.

Триботехнические параметры Суспензия композиции в веретенном масле, 30 г/л
ППМ-21-2 ППМ-21 прототип НИОД-2* Форсан**
Коэффициент трения 0,0015 0,0050 0,0090 0,0080
Износ, мм/год Менее 0,1 Менее 0,1 0,1 0,1
* НИОД-2 разработан НИО «ЭНИОН-Балтика» (г.Санкт-Петербург).
** Форсан разработан ЗАО «Холдинговая компания «Форсан» (г.Москва).

Как видно из таблицы, предлагаемая композиция ППМ-21-2 существенно превосходит по триботехническим свойствам известные составы, в том числе прототип.

Сравнительные испытания термостойкости сервовитной пленки, образующейся на металлических поверхностях пар трения, показали, что при использовании композиции ППМ-21 (прототип) образующаяся защитная пленка выдерживает повышение температуры до 300-400°C, тогда как применение заявляемой композиции позволяет повысить температуру до 600-700°C.

Таким образом, предложена композиция для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, которая обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение термостойкости сервовитной пленки, что в результате позволяет повысить долговечность и износостойкость узлов трения механизмов и машин. Заявляемый способ приготовления предлагаемой композиции гарантирует ее высокую эффективность.

1. Композиция для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленная в виде мелкодисперсного порошка, включающая хризотил, карбид кремния и окислы титана и меди, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тальк и терморасширенный графит, содержащий не менее 7% элементов, присутствующих в природном графите, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

тальк Mg3Si4O10(OH)2 6-8
терморасширенный графит 8-12
SiC 6-8
TiO2 2-4
CuO 2-4
хризотил Mg6Si4O10(OH)8 остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что терморасширенный графит имеет следующий элементный состав, мас.%: углерод - около 73-76 мас.%, кислород - около 12-14 мас.%, другие элементы в количестве до 13,5 мас.%, при этом элементы, присутствующие в природном графите: кремний - 2-5%, алюминий - 2-3%, железо - 3-5%.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что размеры частиц порошка не превышают 5 мкм.

4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям она дополнительно содержит носитель.

5. Композиция по п.4, отличающаяся тем, что в качестве носителя используется нефтяное или минеральное масло.

6. Способ изготовления композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, включающий приготовление мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов используют, мас.%:

тальк Mg3Si4O10(OH)2 6-8
терморасширенный графит 8-12
SiC 6-8
TiO2 2-4
CuO 2-4
хризотил Mg6Si4O10(OH)8 остальное,

и дробление производят до размера частиц порошка не более 5 мкм.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что дробление осуществляют на воздухоструйной мельнице.

8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям в порошок добавляют носитель.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве носителя используют нефтяное или минеральное масло.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области машиностроения, а именно - к обработке поверхностей узлов трения, и может быть использовано как при обработке новых деталей и узлов трения, так и при ремонтно-восстановительных работах. Триботехническая композиция для металлических узлов трения включает серпентинит Mg6[Si4O10][OH]8 с содержанием в композиции в диапазоне 30-40 мас.%, хлорит H4Mg2Al2SiO9 с содержанием в композиции 20,0-30,0 мас.%, барит BaSO4 с содержанием 20,0-30,0 мас.%, коалинит Al4[Si4O10](OH)8 с содержанием 10,0-15,0 мас.% и сферокобальтит СоСО3 с содержанием 10,0-20,0 мас.%.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления колодок подпятника и подшипника скольжения. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тяжелонагруженным подшипникам скольжения. .
Изобретение относится к элементу скольжения и способу его получения. .

Изобретение относится к области машиностроительного производства и может быть использовано для изготовления узлов и механизмов, эксплуатация которых осуществляет в условиях, максимально близких к экстремальным.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к подшипнику скольжения и к способу изготовления такого подшипника. .

Изобретение относится к самосмазывающимся направляющим деталям для шарниров и подшипников. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления колодки упорного подшипника скольжения (подпятника). .

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.
Настоящее изобретение относится к смазочной композиции на основе синтетического солидола, включающей антифрикционную и противоизносную присадки, при этом в качестве антифрикционной присадки она содержит ундецилат меди, а в качестве противоизносной присадки - миристат меди при следующем соотношении компонентов, масс.%: Ундецилат меди - 5-10; Миристат меди - 5-10; Синтетический солидол - до 100.
Настоящее изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных узлов трения, содержащей базовое масло, синтетические жирные кислоты и гидроокись кальция, при этом в качестве базового масла используют очищенное отработанное моторное масло, а в качестве синтетических жирных кислот - кубовые остатки производства синтетических жирных кислот, при следующем соотношении компонентов: очищенное отработанное моторное масло - 68-70 масс.%, кубовые остатки производства синтетических жирных кислот - 27-30 масс.%, гидроокись кальция - 2-3 масс.%.

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных подшипников, содержащей комплексное кальциевое мыло, включающее кальциевое мыло стеариновой кислоты и кальциевую соль уксусной кислоты, мелкодисперсный графит, антиокислитель аминного типа, антиокислитель фенольного типа, полиальфаолефиновое масло с кинематической вязкостью при 100°С не менее 10 мм2/с и сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9, при этом комплексное кальциевое мыло дополнительно включает кальциевое мыло 12-оксистеариновой кислоты при соотношении масс кальциевого мыла стеариновой кислоты, кальциевого мыла 12-оксистеариновой кислоты и кальциевой соли уксусной кислоты 1:(0,2÷1,8):(0,1÷1,2), при следующем соотношении компонентов, мас.%: комплексное кальциевое мыло 7,0-15,0 мелкодисперсный графит 5,0-20,0 антиокислитель аминного типа 0,1-3,0 антиокислитель фенольного типа 0,1-3,0 полиальфаолефиновое масло   с кинематической вязкостью   при 100°С не менее 10 мм2/с 10,0-50,0 сложный эфир пентаэритритового спирта и   синтетических жирных кислот фракции C5-C9 до 100 Техническим результатом настоящего изобретения является получение пластичной смазки для тяжелонагруженных подшипников качения с улучшенными низкотемпературными и высокотемпературными свойствами (с широким диапазоном рабочих температур), а также с улучшенными противоизносными и противозадирными характеристиками.
Изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных узлов трения качения на основе смеси синтетического углеводородного масла и сложного эфира пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9, содержащей комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, созданное на основе стеариновой кислоты, уксусной кислоты и гидрата окиси кальция, графит мелкодисперсный, фенил-альфа-нафтиламин, ионол, с примененным в качестве синтетического углеводородного масла полиальфаолефинового масла.
Настоящее изобретение относится к электроизоляционному маслу, содержащему гидрированные полиальфаолефины молекулярной массой 400÷1000, антиокислительную присадку фенольного и/или аминного типа, алкилфосфаты и/или триалкилфенилфосфиты, при этом оно содержит антиокислительные присадки на основе сложных эфиров, сложные эфиры двухосновных органических кислот при следующем соотношении компонентов, маc.%: гидрированные полиальфаолефины   ММ 400÷1000 до 100,0 антиокислительные присадки фенольного   и/или аминного типа 0,1÷1,0 алкилфосфаты и/или триалкилфенилфосфиты 0,1÷2,0 антиокислительные присадки на основе   сложных эфиров 0,1÷1,0 сложные эфиры двухосновных органических кислот 5,0÷20,0 Техническим результатом настоящего изобретения является получение электроизоляционного масла с рабочей температурой до 250°C, с повышенной температурой начала разложения и стабильностью в условиях воздействия электрического поля.

Настоящее изобретение относится к противоизносной присадке с находящимися в ней мицеллами на основе молекул твердой пластичной смазки оксида железа Fe3O4 с окружающими их молекулами олеиновой кислоты, при этом ядро мицеллы Fe3O4 легировано Со (II) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Со (II) - 6%, Fe3O4 - 94%.
Настоящее изобретение относится к твердой смазке для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, при этом она дополнительно содержит линолевую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорфторуглеродное масло 6-8 низкомолекулярный полиэтилен 1-2 минеральное масло 11-14 высокодисперсный порошок   смеси продукта термического восстановления 15-18 лейкоксена и карбида кремния   или нитрида алюминия   линолевая кислота 16,5-31 стеариновая кислота остальное, при этом она содержит смесь продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, взятых в соотношении, равном 0,5-1:1, соответственно.

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции, содержащей минеральное масло и порошкообразный наполнитель, полученный при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе, при этом масло в качестве порошкообразного наполнителя содержит смесь наноразмерного порошка латуни дисперсностью 10… 30 нм, ультрадисперсного порошка полититаната калия интеркалированного цинком дисперсностью 100… 300 нм и поверхностно-активное вещество, причем ультрадисперсный порошок полититаната калия интеркалированного цинком получен химическим методом, при следующем соотношении компонентов в масс.%: порошкообразный наполнитель, состоящий из   смеси наноразмерного порошка латуни,   ультрадисперсного порошка полититаната   калия, интеркалированного цинком, и   поверхностно-активного вещества 0,2 минеральное масло 99,8 Техническим результатом настоящего изобретения является повышение антифрикционных и антизадирных свойств масла.

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке на основе углеводородной дисперсионной среды и полимочевины, при этом она содержит в качестве углеводородной дисперсионной среды полиалкилбензол или его смесь с нефтяным маслом при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимочевина - 6-15; дисперсионная среда - остальное, при этом дисперсионная среда имеет состав, мас.%: полиалкилбензол - 5-100; нефтяное масло - 0-95.
Настоящее изобретение относится к антифрикционной смазке для узлов трения на основе литиевого мыла стеариновой кислоты и минерального масла, при этом она дополнительно содержит полиэтиленовый воск и суспензию титаната калия при следующем соотношении компонентов, мас.%: литиевое мыло стеариновой кислоты 5,0-12,0; полиэтиленовый воск 1,0-7,0; суспензия титаната калия 1,0-15,0; минеральное масло - остальное до 100%, причем суспензия титаната калия имеет следующий состав (мас.%): порошок титаната калия 60,1-70,0, минеральное масло - остальное до 100%.
Настоящее изобретение относится к смазочной композиции, содержащей минеральное масло и порошкообразный наполнитель, состоящий из смеси наноразмерных порошков дисульфида молибдена и сплава порошков латуни и фосфора, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе с соотношением компонентов, мас.%: 55:30:15, разбавленных в минеральном масле, при этом в композицию добавляют 15% раствора карбамида в 10% водном растворе аммиака в соотношении 50:50 мас.%, разбавленных в 84,7% минерального масла, при этом дисперсность порошкообразного наполнителя составляет 5-10 нм.
Наверх