Способ диспергирования наноразмерного порошка меди в базовом моторном масле


 


Владельцы патента RU 2591918:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Бурятский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к модифицированию смазочных материалов, в частности к получению добавок к моторным маслам, и может быть использовано для повышения износостойкости трущихся деталей. Способ получения модифицирующей медьсодержащей добавки для смазочного материала включает добавление наноразмерного порошка меди со средним размером частиц 120 нм в базовое моторное масло, смачивание порошка базовым моторным маслом и диспергирование посредством ультразвуковых колебаний в режиме акустической кавитации на резонансной частоте порядка 23 кГц. Изобретение направлено на повышение качества модифицирующих медьсодержащих добавок.

 

Наиболее перспективным способом повышения долговечности и, соответственно, надежности агрегатов машин с замкнутой системой смазки является модифицирование смазочных материалов. Эта технология позволяет повысить износостойкость трущихся деталей с наименьшими затратами. В качестве добавок в моторное масло для улучшения работы механизмов может быть использован наноразмерный порошок меди.

Предлагаемое изобретение относится к способу получения добавок к моторным маслам на основе наноразмерного порошка меди, диспергированного с помощью ультразвука в базовом моторном масле.

Известно изобретение США «Наноструктурные сырьевые материалы для термического напыления», запатентованное в России (RU 98111495 А; С23С 4/12, В82В 1/00, В82В 3/00, 10.06.2000; заявители: Юниверсити Коннектикут (US); Рутгерс, Стейт Юниверсити Нью-Джерси (US); авторы: Питер Р. Стратт (US), Бернард Х. Кир (US), Росс Ф. Боуленд (US). Формула изобретения состоит из множества пунктов:

1. Способ получения агломерированных наноструктурных частиц, включающий: (а) диспергирование наноструктурного материала в жидкую среду посредством ультразвука; (б) добавление органического связующего к среде с получением раствора; и (в) сушку распылением раствора с получением агломерированных наноструктурных частиц.

10(17). Способ получения наноструктурных покрытий, включающий: (а) ультразвуковое диспергирование наноструктурного порошка в жидкую среду; (б) добавление органического связующего к упомянутой среде с образованием раствора; (в) сушку распылением раствора, вследствие чего образуются агломерированные наноструктурные частицы; и (г) напыление покрытия из агломерированных наноструктурных частиц на изделие с образованием наноструктурного покрытия.

12. Способ получения наноструктурного покрытия, включающий: (а) ультразвуковое диспергирование наноструктурного порошка в жидкую среду; (б) инжектирование упомянутого дисперсного раствора непосредственно в питание распылителя для термического напыления; и (в) напыление покрытия из агломерированных наноструктурных частиц на изделие с образованием наноструктурного покрытия.

Известен также состав и способ получения нанодисперсного противоизносного состава (НСПС) (RU 2008151517 А; С10М 177/00, В82В 1/00, 10.07.2010), причем НДПС представляет собой суспензию из жидкого смазочного материала и взвеси высокодисперсных минералов, при этом взвесь получается следующим образом: набор природных минералов предварительно измельчают в мельнице до порошка, проводят его магнитную сепарацию, вводят в жидкий смазочный материал, дезинтегрируют до размера частиц минералов не более 1 мкм, полученную смесь отстаивают, а образовавшуюся над отстоем суспензию используют в качестве присадки к смазочному материалу, причем набор природных минералов имеет следующее соотношение компонентов, мас. %:

Серпентин (лизардит и хризотил) 80-87
Хлорит 2-3
Магнетит 1-2
Амакинит 1-2
Кальцит 0,5-1
Рентгеноаморфная фаза 8,5-12

а непосредственно перед дезинтеграцией в жидкий смазочный материал вводятся поверхностно-активные вещества, образующие с частицами минералов в процессе их диспергирования коллоидный раствор. Перед дезинтеграцией в жидком смазочном материале порошок помещают в технологическую жидкость и проводят обработку полученной суспензии порошка и технологической жидкости с помощью ультразвука при мощности излучения не менее 5 кВт при длительности не менее 10 мин, а затем производят удаление технологической жидкости, после чего проводят диспергирование в жидком смазочном материале.

И в первом, и во втором способе используются органические связующие для получения суспензии при диспергировании ультразвуком. В состав предлагаемых материалов входят наноразмерные вещества.

Наиболее близким к заявленному изобретению относится изобретение Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) «Способ получения суспензии высокодисперсных частиц металлов и их соединений и устройство для его осуществления» (RU 2012147093; B22F 9/04, B01J 3/00; 20.05.2014; авторы: Лернер Марат Израильевич (RU), Глазкова Елена Алексеевна (RU), Псахье Сергей Григорьевич (RU), Хоробрая Елена Геннадьевна (RU), Иванов Алексей Николаевич (RU), Цыганков Виктор Михайлович (RU), Цхе Александр Алексеевич (RU). Формула изобретения состоит из множества пунктов:

1. Способ получения суспензии высокодисперсных частиц металлов и их соединений, включающий механическое перемешивание порошка, представляющего собой агрегаты наноразмерных частиц, и дисперсионной среды и ультразвуковое диспергирование агрегатов, при этом механическое перемешивание и ультразвуковое диспергирование осуществляют при перемещении суспензии по замкнутому гидравлическому контуру таким образом, чтобы осуществлялось последовательно то механическое перемешивание суспензии, то ультразвуковое диспергирование.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют с помощью механической мешалки с частотой 250-1000 об/мин, предпочтительно 280-500 об/мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ультразвуковое диспергирование осуществляют в ультразвуковой камере проточного типа при мощности излучения пьезоэлектрического преобразователя 10-100 Вт, с частотой колебаний 22 кГц, в интервале времени 5-60 мин, предпочтительно 5-30 мин.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что предпочтительно диспергирование осуществляют при мощности излучения пьезоэлектрического преобразователя от 80 до 100 Вт.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость перемещения суспензии в замкнутой гидравлической системе составляет 0,06-0,15 м/с, предпочтительно 0,1-0,12 м/с.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в замкнутой гидравлической системе создают небольшое избыточное давление от 1,0 до 1,2 атм.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру суспензии поддерживают постоянной.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при диспергировании наноразмерного порошка алюминия или алюмонитридной композиции (AL/ALN) температуру суспензии поддерживают не выше 30°C, предпочтительно 20-22°C.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для достижения эффективной дезагрегации используют суспензию с исходной концентрацией наноразмерных частиц 0,1-10,0 мас. %, предпочтительно 0,5-3 мас. %.

10. Устройство для получения суспензии высокодисперсных частиц металлов и их соединений содержит емкость-смеситель, в которой установлено средство для механического перемешивания, и ультразвуковую проточную камеру, последовательно соединенные между собой трубопроводами и средством для перемещения суспензии по замкнутой гидравлической системе.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что в качестве средства для перемещения суспензии по замкнутой гидравлической системе содержит самовсасывающий аппарат роторно-пульсационного воздействия (РПА).

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что в качестве средства для перемешивания содержит механическую мешалку предпочтительно лопастного типа.

13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит средства для контроля расхода суспензии, температуры, уровня жидкости в емкости-смесителе, датчик давления в трубопроводе.

В последнем варианте используется ультразвук для диспергирования наноструктурного порошка в жидкую среду, но для проведения процесса используется пьезоэлектрический преобразователь с мощностью излучения от 80 до 100 Вт. Также в нем не указываются:

- использование акустической кавитации для достижения эффективной дезагрегации и диспергирования;

- использование магнитострикционного преобразователя с присоединенными волноводами;

- использование в качестве наноструктурного материала наноразмерного порошка меди, полученного на базе ИТПМ и ИЯФ СО РАН.

Суть изобретения:

Предлагаемое изобретение относится к способу получения добавок к моторным маслам на основе наноразмерного порошка меди, диспергированного с помощью ультразвука в базовом моторном масле. После смачивания наноразмерного порошка меди базовым моторным маслом процесс деагломерации и диспергирования осуществляется с помощью энергии ультразвуковых колебаний диспергатора ИЛ100-6/1, создающего режим акустической кавитации в обрабатываемой среде на резонансной частоте ≈ 23 кГц. Мощность ультразвуковой установки 630 Вт. Наноразмерный порошок меди получают на базе ИТПМ и ИЯФ СО РАН. Средний размер частиц порошка составляет 120 нм.

Для интенсификации процесса диспергирования наночастиц меди в базовое моторное масло был использован ультразвуковой диспергатор, работающий в режиме эффекта акустической кавитации, возникающей при распространении ультразвука в среде. Ультразвуковая установка ИЛ100/6 (ООО «Ультразвуковая техника - Инлаб» г. Санкт-Петербург). Установка состоит из: ультразвукового генератора ИЛ10-0,63; магнитострикционного преобразователя; сменных волноводов. Процесс протекает следующим образом:

- в емкость заливается жидкость;

- подбирается резонансная частота для данной жидкости;

- добавляется наноразмерный порошок меди в необходимом количестве;

- волновод полностью погружается в жидкость;

- проводится процесс диспергирования.

Время воздействия ультразвука зависит от объема обрабатываемой жидкости и концентрации диспергируемого порошка. В результате получается взвесь наноразмерного порошка меди в базовом моторном масле, которая отличается по свойствам от аналогичной взвеси, полученной при простом смешивании нанопорошка с указанной жидкостью. Были проведены сравнительные эксперименты, которые показали, что при обработке акустической кавитацией степень деагломерации частиц повышается, а скорость седиментации взвеси уменьшается. Таким образом, повышается качество получаемых медьсодержащих добавок. В качестве обрабатываемой жидкости используется базовое моторное масло, потому что оно совместимо со всеми известными марками моторных масел. Медьсодержащие добавки рекомендуется использовать в новых двигателях внутреннего сгорания в период приработки. При этом технический результат отображает суть изобретения, которое заключается в повышении качества медьсодержащей модифицирующей добавки за счет повышения степени деагломерации и диспергирования наноразмерного порошка меди со средним размером частиц 120 нм в базовом моторном масле. Представленный эффект достигается за счет ультразвуковой обработки взвеси в режиме акустической кавитации на резонансной частоте порядка 23 кГц.

Способ получения модифицирующей медьсодержащей добавки для смазочного материала, включающий добавление наноразмерного порошка меди со средним размером частиц 120 нм в базовое моторное масло, смачивание порошка базовым моторным маслом и диспергирование посредством ультразвуковых колебаний в режиме акустической кавитации на резонансной частоте порядка 23 кГц.



 

Похожие патенты:
Настоящее изобретение относится к способу получения композиции металлокомплексной консистентной смазки, включающему стадии: (i) приготовления суспензии, содержащей базовое масло, воду, металлсодержащее основание и комплексующий реагент, где массовое соотношение вода: твердое вещество в суспензии находится в диапазоне от 0,15:1 до 1,5:1; (ii) приложения к суспензии усилия сдвига при частоте усилия сдвига по меньшей мере 1000000 с-1; (iii) добавления суспензии, полученной на стадии (ii), к насыщенной или ненасыщенной жирной кислоте С10-С24 или ее производному для осуществления процесса омыления, причем процесс омыления проводится при температуре по меньшей мере 80°C; (iv) удаления воды из продукта омыления, образовавшегося на стадии (iii); (v) нагревания продукта, полученного на стадии (iv), до температуры в диапазоне от 190°C до 230°C и (vi) охлаждения продукта, полученного на стадии (v), до температуры в диапазоне от 200 до 150°C, с получением композиции металлокомплексной консистентной смазки.

Настоящее изобретение относится к рабочей жидкости для теплообменного устройства, содержащей i) СО2, в качестве хладагента, и ii) композицию смазывающего вещества на основе сложных эфиров полиолов со значением коэффициента вязкости 130 или выше, содержащую смесь сложных эфиров формулы I, где n представляет собой целое число от 1 до 20, каждый R независимо представляет собой алкилкарбонил с 3-12 атомами углерода, каждый R1 выбран независимо и представляет собой либо группу R, либо заместитель формулы II, и где по меньшей мере 50% всех групп R в соединениях формулы I, присутствующих в рабочей жидкости, представляют собой н-пентаноил, и где композиция смазывающего вещества на основе сложных эфиров полиолов ii) содержит: a) от 20 до 45 масс.

Настоящее изобретение относится к способу приготовления смазочной композиции с нерастворимыми присадками, в процессе которого ее под давлением N продавливают с расходом Gв зазор между наружными и внутренними обоймами нескольких последовательно расположенных в статоре камеры для обработки вращающихся с частотой W подшипников качения, при этом после предварительного перемешивания ее компонентов в камеру для обработки подают инертный газ, упомянутые статор и подшипники нагревают до температуры t°=(0,5…0,7)t°к, где t°к - температура каплепадения смазочной композиции, подшипники приводят во вращение с частотой W=(0,01...0,03) Wдоп, где Wдоп - предельно допустимая частота их вращения, смазочную композицию продавливают под давлением N=(0,01…0,07) МПа с расходом G=(0,01…0,20) кг/мин через n=1…9 подшипников, к которым прикладывают давление P=n(0,06…0,60)Qдоп, где Qдоп - предельная допустимая статическая нагрузка на один подшипник, через подшипники смазочную композицию продавливают 3…5 раз при указанных значениях температуры t°, расхода G, давлений N и P.

Настоящее изобретение относится к способу повышения термоокислительной стабильности смазочных масел, по которому пробы смазочного масла термостатируют нагреванием в герметичном стакане без перемешивания в течение постоянного времени при атмосферном давлении и фиксированной температуре, которую при каждом термостатировании новой пробы ступенчато повышают в диапазоне температур, определяемых назначением смазочного масла, после нагревания проводят отбор и испытание термостатированных проб на сопротивляемость окислению, при этом отбирают пробу постоянной массы, которую затем нагревают в присутствии воздуха с перемешиванием в течение установленного времени в зависимости от базовой основы смазочного масла при постоянной температуре и постоянной скорости перемешивания, окисленные пробы фотометрируют, определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графическую зависимость изменения параметра оценки термоокислительной стабильности от температуры термостатирования, по которой определяют оптимальную температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению, отличающемуся тем, что критерием оценки термоокислительной стабильности смазочнного масла принимают ресурс работоспособности термостатированного масла, причем при испытании каждой новой термостатированной пробы на сопротивляемость окислению отбирают пробу окисленного масла через равные промежутки времени, фотометрированием определяют коэффициент поглощения светового потока, строят графические зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления термостатированных масел при каждой температуре термостатирования, по которым определяют время достижения коэффициента поглощения светового потока выбранного значения для каждого окисленного термостатированного масла при разных температурах, строят графическую зависимость времени достижения выбранного значения коэффициента поглощения светового потока окисленных термостатированных масел от температуры термостатирования, и по точке этой зависимости с максимальной ординатой, характеризующей ресурс работоспособности, определяют температуру термостатирования, обеспечивающую наибольшее сопротивление окислению.

Настоящее изобретение относится к способу получения пластичной смазки путем смешения загущающего агента и отработанного моторного масла, при этом загущающий агент, измельченный в электромагнитном измельчителе, имеет размер частиц не более 1 мкм, получен методом ферритизации из отходов гальванических производств при t = 800-900ºС в течение 1-1,5 часа в соотношении 40:60%.
Настоящее изобретение относится к способу повышения износостойкости пар трения путем обработки смазочного материала, работающего в узлах трущихся деталей, при этом обработку смазочного материала осуществляют непосредственно в трибоузле, при этом на одну трущуюся поверхность детали трибоузла подают постоянный ток положительной полярности, регулируемый по величине от 100 до 300 мкА, который через слой смазочного материала и поверхность контрдетали трибоузла образует замкнутую цепь, при этом подачу тока через трибоузел осуществляют от источника питания, соединенного с потенциометрами и регулятором величины и полярности тока.

Настоящее изобретение относится к способу получения магнитного масла, включающему обработку магнетита в диэфире карбоновой кислоты в присутствии водного раствора 12-оксистеариновой кислоты или 12-гидрокси-Δ9-октадеценовой кислоты при нагревании до температуры выпаривания воды с последующей термообработкой смеси при 110-180°C и охлаждением полученного масла, содержащего магнетит - 15-30 масс.%, олигоэфир, полученный на основе 12-оксистеариновой кислоты или 12-гидроки-Δ9-октадеценовой кислоты 10-40 масс.% и диэфир карбоновой кислоты - остальное, отличающемуся тем, что полученную смесь подвергают давлению 100-150 МПа с одновременным нагревом в течение 3-17 ч с последующим снятием давления и дальнейшей термообработкой в течение 5-20 ч.
Изобретение относится к смазочному составу, включающему смазочную среду и продукт дегидратации гидратов природных минералов или смеси природных минералов, или синтезированных гидратов, в котором продукт дегидратации, включающий оксиды MgO, и/или SiO2, и/или Al2O3, и/или СаО, и/или Fe2O3, и/или K2O, и/или Na2O, получен после удаления конституционной воды и разрушения кристаллической решетки при температуре от 350 до 900°С.

Настоящее изобретение относится к смеси смазочного базового масла, содержащей: (а) произведенное из минеральной нефти базовое масло, имеющее содержание насыщенных соединений больше чем 90 масс.%, содержание серы меньше чем 0,03 масс.% и индекс вязкости между 80 и 150, и (b) компонент парафинового базового масла, имеющий вязкость при 100°С от 7 до 30 сСт (от 7 до 30 мм2/с), где компонент (b) представляет собой изомеризованный остаточный продукт, полученный в синтезе Фишера-Тропша и имеющий отношение процентной доли вторичных метиленовых атомов углерода, которые удалены на четыре или более атомов углерода от концевой группы и ответвления, к процентной доле изопропильных атомов углерода, найденное с использованием метода 13С-ЯМР, меньше 8,2; причем смесь базового масла имеет температуру помутнения ниже 0°С и кинематическую вязкость при 100°С больше, чем 12,0 сСт.

Изобретение относится к гелевой мультимодальной добавке, включающей наполнитель, дисперсионную среду, структурообразователь, а именно 12-оксистеарат натрия, модификатор реологических свойств, а именно винипол с молекулярной массой 12000, при этом в качестве наполнителя используют олеофилизованный антигорит, имеющий удельную поверхность не менее 70 м2/г и твердость по Виккерсу не более 1 ГПа, а в качестве дисперсионной среды применяют минеральное моторное масло с содержанием ароматических фракций 70-80%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: олеофилизованный антигорит - 25-35; минеральное моторное масло - 55-65; структурообразователь - 2-5; модификатор реологических свойств - 5-8.
Настоящее изобретение относится к смазке для обработки металлов давлением, содержащей мыло щелочного металла с влажностью 10-20 мас.%, при этом она дополнительно содержит нанотрубки графена со средним размером частиц 10-30 нм, модифицированные Mg(NO3)2×6H2O, причем весовое соотношении частиц графена и добавки составляет 1:1, или алюминиевую пудру с размером частиц 1-2 мкм, при следующем соотношении компонентов, масс.%: нанопорошок графена - 1-1,5 или алюминиевая пудра - 2,5-5,5; мыло щелочного металла с влажностью 10-20 мас.% - остальное.
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.

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 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%.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при ошиновке энергоемких технологических установок, электролизеров химической промышленности, цветной металлургии, силовой преобразовательной техники.
Настоящее изобретение относится к пластичной смазке на основе минеральных масел или их смесей, содержащих высокодисперсные наполнители, при этом она подвергнута модификации наночастицами железа, образующегося после перемешивания в реакторе со скоростной мешалкой от 1000 до 2500 об/мин с жидким пентакарбонилом железа и дальнейшим его термическим разложением при температуре 250-300°C при работающей мешалке в течение 30-120 минут, а затем в том же реакторе к полученной массе добавляется тройная смесь порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б) и тетрафторэтилена (В) в соотношении А:Б:В от 40:40:20 до 80:10:10, при этом она содержит в массовых частях: Минеральное масло или смесь минеральных масел 100 Наночастицы железа 0,3-4,0 Тройная смесь наполнителей 15-60 Техническим результатом настоящего изобретения является получение пластичной смазки с улучшенными температурными, антифрикционными и прочностными характеристиками.
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.
Настоящее изобретение относится к присадке к пластичной смазке, содержащей олеиновую кислоту, ультрадисперсный порошок и олеат меди, отличающейся тем, что она дополнительно содержит ультрадисперсный порошок, олеат и стеарат цинка, а также стеариновую кислоту и стеарат меди при следующем соотношении компонентов, мас.%: ультрадисперсный порошок меди 30…40; ультрадисперсный порошок цинка 10…15; олеат меди 10…15; олеат цинка 3…5; стеарат меди 5…10; стеарат цинка 3…5; стеариновая кислота 3…5;олеиновая кислота - остальное.
Изобретение относится к составу металлоплакирующей добавки к пластичным смазочным материалам. .

Изобретение относится к использованию магнитных наночастиц для избирательного удаления биопрепаратов, молекул или ионов из жидкостей. Химический состав включает магнитные наночастицы, поверхности которых функционализированы амином и дополнительно веществом, выбранным из веществ, реверсивно вступающих в реакцию и реверсивно соединяющихся с предопределенной мишенью в жидкости на водной основе.
Наверх