АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Название	АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ
Разработчик (Авторы)	Малышев Владимир Николаевич, Пичугин Сергей Дмитриевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2602602
Дата регистрации	08.12.2015
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина"
Область применения (класс МПК)	C10M 105/22 (2006.01) C10M 125/02 (2006.01) C10M 125/18 (2006.01) C10M 125/26 (2006.01) C10M 141/00 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к материалам, обладающим высокими антифрикционными свойствами и обеспечивающим устойчивую и длительную работу узла трения в режиме избирательного переноса.

Известна антифрикционная смазочная композиция на основе мыльной пластичной смазки, содержащая, мас. %: порошок меди 1-30 и политрифторхлорэтилен 0,1-10 (SU 690063, 1979).

Недостаток известной смазочной композиции (антифрикционной присадки) заключается в том, что входящая в состав композиции медь при эксплуатации в тяжело нагруженных сопряжениях способна подвергаться наклепу (упрочнению) в зоне контакта и переходить в окисленные формы, обладающие абразивным действием и повышающие, вследствие этого, коэффициент трения и интенсивность износа сопряженных поверхностей.

Известна также металлоплакирующая присадка к смазочным материалам, содержащая дисперсный коллоидный металл, минеральное масло, полимеризат алкиленамина при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимеризат алкиленамина - 3-10, дисперсный коллоидный металл - 0,01-1,0, минеральное масло - до 100. Предпочтительно в качестве коллоидного металла она содержит медь, олово, цинк, висмут, свинец, кадмий, серебро или их смеси (RU 2055860, 1996).

Недостаток известной присадки, содержащей коллоидный металл, состоит в ее недостаточной коллоидной стабильности, приводящей к расслаиванию при хранении и длительным перерывам в работе, что ведет к снижению срока службы смазки.

Известна антифрикционная смазочная композиция (присадка) (SU 667583, 1979), содержащая, мас.%: политетрафторэтилен 2-5; порошок меди 10-15; порошок свинца 2-4; мыльную пластичную смазку - до 100%.

Недостатками этой смазочной композиции являются: подверженность присутствующей в ней меди наклепу в зоне контакта и абразивному воздействию ее окисленных форм на сопряженные поверхности, что приводит к повышению коэффициента трения и интенсивности износа трущихся поверхностей. Кроме того, содержание в ее составе свинца оказывает негативное влияние на экологичность указанной композиции.

Наиболее близкой к предлагаемой антифрикционной присадке является антифрикционная смазочная композиция (антифрикционная присадка) (SU 1060670, 1982), содержащая, мас.%: политетрафторэтилен - 0,05-6,00; пальмитат меди - 0,1-5,0; дисульфид молибдена - 3-18; глицерин - 0,5-6,0 и мыльную пластичную смазку - остальное. При этом в качестве мыльной пластической смазки могут быть использованы, например, такие пластичные смазки, как Циатим-201, Литол-24, ОКБ-122-7 и другие.

Указанная композиция не обеспечивает устойчивую реализацию условий возникновения избирательного переноса в парах трения, в особенности в смазках на жидкой основе, из-за недостаточной растворимости компонентов композиции в жидких маслах, что приводит к повышенному коэффициенту трения, увеличению износа элементов узлов трения, к повышенной вибрации, особенно в парах трения, не содержащих медных сплавов.

Таким образом, известная антифрикционная присадка является недостаточно эффективной.

Целью изобретения является создание антифрикционной присадки, обладающей повышенной эффективностью.

Поставленная цель достигается созданием антифрикционной присадки к смазочным материалам, содержащей пропиленгликоль, олеиновую кислоту или касторовое масло, пальмитат меди, олово двухлористое, стеарат меди, диоксид кремния аморфный и терморасширенный графит при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Достигаемый технический результат заключается в реализации условий возникновения режима избирательного переноса в трущейся паре трения, в частности, в снижении коэффициента трения, уменьшении износа элементов узлов трения, снижении вибрации и шума работы машин и механизмов, что, как следствие, приводит к сокращению расхода горюче-смазочных материалов и электроэнергии при функционировании машин и механизмов, а также к снижению тепловых зазоров и температуры в зоне трения.

Описываемую присадку возможно использовать в любых смазочных материалах как на жидкой (минеральные и синтетические масла), так и на консистентной основе.

На основании проведенных исследований установлено, что наряду с некоторыми карбоновыми кислотами, касторовым маслом и другими компонентами, эффективно вводить в состав присадки двухатомные спирты, которые образуют термопластичные высокомолекулярные соединения, сохраняющие способность плавиться и растворяться. Эффективность соединений двухатомных спиртов с двухосновными кислотами, образующими термопластичные высокомолекулярные соединения, подтверждена экспериментально и является неожиданной. При соединении же двухосновных кислот с трехатомными спиртами (глицерином) образуются термореактивные высокомолекулярные соединения, которые, в отличие от термопластичных, не стойкие и при повышенных температурах деструктурируют. В связи с этим, описываемая антифрикционная присадка содержит пропиленгликоль, олеиновую кислоту или касторовое масло. Касторовое масло представляет собой смесь триглицеридов олеиновой, линолевой и рацинолевой кислот, большая часть которой представлена глицеридами вязкой рацинолевой кислоты, содержащей в огромной молекуле всего одну ненасыщенную связь. Олеиновая кислота гарантировано обеспечивает реализацию процесса избирательного переноса и дает на поверхности защитную пленку.

В случае если пара трения составлена таким образом, что одним из контрагентов является медный сплав (латунь, бронза) формирование сервовитной медесодержащей пленки на контакте происходит за счет этого медного сплава и добавленной в смазку антифрикционной присадки. Однако, во многих случаях, пары составлены таким образом, что в узле трения нет сплавов, содержащих медь. Для подвижных сопряжений, в которых антифрикционный сплав отсутствует, необходимо вводить в присадку органические соли некоторых металлов. С этой целью описываемая присадка содержит пальмитат меди и стеарат меди, т.е. соли пальмитиновой и стеариновой кислот соответственно. Пальмитат меди и стеарат меди приводят к стабилизации свойств антифрикционной присадки в области повышенных температур и тангенциальных сил трения. Кроме того, в присутствии данных соединений происходит окисление двухатомного спирта до кислот, которые в дальнейшем взаимодействуют с элементами медного сплава, образуя катализаторы процесса формирования сервовитной пленки. Пальмитат меди способствует также удерживанию пропиленгликоля в составе композиции и, вследствие контактного вытеснения меди ионами железа из органической соли, обеспечивает устойчивую работу узла трения в режиме избирательного переноса.

Олово двухлористое, содержащееся в присадке, способствует активизации образования сервовитной пленки.

Компонент присадки диоксид кремния аморфный способствует образованию в зоне трения трибополимеров, оказывает диспергирующее действие и повышает окислительную стабильность. Частицы диоксида кремния, предпочтительно, размером не более 3 мкм, содержащиеся в присадке в вышеуказанном количестве, способствуют выравниванию микрогеометрии контактирующих поверхностей и облегчают создание медьсодержащей пленки. Трибополимеризация инициируется высокими локальными температурами и давлениями, наличием каталитически активных ювенильных поверхностей металлов. Введение в смазочный материал непредельных химических соединений обеспечивает их легкую полимеризацию. Причем образование полимеров идет именно из присадки.

При длительной эксплуатации и высоких скоростях скольжения снижается адгезия молекул смазки к трущимся поверхностям, а также ее вязкость, что приводит к непосредственному взаимодействию металлических поверхностей и, как следствие, к появлению колебаний силы трения, заеданию и выходу из строя узла трения. Для повышения смазочных свойств антифрикционной присадки и снижения коэффициента трения в процессе кратковременной и/или длительной эксплуатации в ее состав введен такой компонент, как терморасширенный графит, который участвует в образовании защитной противоизносной пленки, формируя при высокой температуре мицеллы, улучшает смазочные свойства смазки, обеспечивает плавность скольжения и способствует повышению ее вязкости. Содержание в присадке терморасширенного графита выше оптимальной концентрации приводит к значительному увеличению вязкости присадки и коэффициента трения, а снижение концентрации ниже оптимальной уменьшает антифрикционные свойства указанной присадки при повышенных температурах.

Технология получения антифрикционной присадки к смазочным материалам состоит в следующем.

Пропиленгликоль смешивают с олеиновой кислотой или касторовым маслом и нагревают до 50-60°C, затем в смесь добавляют следующие компоненты - олово двухлористое, пальмитат меди, стеарат меди и диоксид кремния и перемешивают в циклическом режиме (перемешивание - пауза) до полного растворения указанных компонентов в пропиленгликоле и олеиновой кислоте или касторовом масле. Затем проводят стабилизацию полученного продукта в течение 18-24 часов при температуре 24-25°C, во время которой в данный продукт периодически (через равные промежутки времени) вводят порции терморасширенного графита. Все используемые компоненты вводят в вышеуказанном количестве. Полученную описываемую присадку добавляют в смазочный материал в количестве 1-2,5% от объема.

Формула изобретения

Антифрикционная присадка к смазочным материалам, содержащая пропиленгликоль, олеиновую кислоту или касторовое масло, пальмитат меди, олово двухлористое, стеарат меди, диоксид кремния аморфный и терморасширенный графит при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Изобретение "АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА К СМАЗОЧНЫМ МАТЕРИАЛАМ" (Малышев Владимир Николаевич, Пичугин Сергей Дмитриевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога