EA024719B1 - Method for obtaining metalplacking additive to mineral oil - Google Patents
Method for obtaining metalplacking additive to mineral oil Download PDFInfo
- Publication number
- EA024719B1 EA024719B1 EA201500460A EA201500460A EA024719B1 EA 024719 B1 EA024719 B1 EA 024719B1 EA 201500460 A EA201500460 A EA 201500460A EA 201500460 A EA201500460 A EA 201500460A EA 024719 B1 EA024719 B1 EA 024719B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- additive
- mineral oil
- obtaining
- hexane
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области материаловедения, а именно - к разработке способов получения антифрикционных и противоизносных присадок к минеральным маслам, предназначенных для обработки узлов трения.The invention relates to the field of materials science, namely to the development of methods for producing anti-friction and anti-wear additives for mineral oils intended for processing friction units.
Известно применение металлоплакирующих присадок [1], представляющих собой суспензии металлов или их соединений (оксидов, солей) в моторных маслах, для снижения износа трущихся деталей различных механизмов. Использование металлоплакирующих смазочных материалов позволяет значительно повысить долговечность узлов трения, снизить потери энергии на трение и, следовательно, увеличить КПД машин и механизмов, уменьшить расход смазочных материалов, увеличить период между смазочными работами.It is known to use metal cladding additives [1], which are suspensions of metals or their compounds (oxides, salts) in motor oils, to reduce the wear of rubbing parts of various mechanisms. The use of metal-clad lubricants can significantly increase the durability of friction units, reduce friction energy losses and, therefore, increase the efficiency of machines and mechanisms, reduce the consumption of lubricants, and increase the period between lubrication operations.
Основным способом получения антифрикционных и противоизносных металлоплакирующих присадок к моторным маслам является диспергирование в минеральном масле высокодисперсных металлов и их соединений, полученных, как правило, физическими методами [1-4].The main way to obtain anti-friction and anti-wear metal-cladding additives for motor oils is the dispersion of finely dispersed metals and their compounds in mineral oil, obtained, as a rule, by physical methods [1-4].
Недостатком известных способов является то, что получаемые физическими способами высокодисперсные металлы и их соединения агрегируются и на стадии введения в минеральное масло требуются значительные усилия для их дезагрегирования. При этом даже после дезагрегирования при получении присадки возможно укрупнение частиц в процессе хранения, что приводит к расслаиванию присадки и ухудшает ее эксплуатационные свойства.A disadvantage of the known methods is that the finely divided metals and their compounds obtained by physical methods are aggregated and considerable efforts are required for their disaggregation at the stage of introduction into the mineral oil. Moreover, even after disaggregation upon receipt of the additive, it is possible to enlarge the particles during storage, which leads to delamination of the additive and worsens its operational properties.
Наиболее близким к изобретению является способ получения медь-содержащей присадки к моторному маслу, включающий следующие стадии: химическое осаждение наночастиц меди из водных растворов в результате восстановления сульфата меди борогидридом натрия, тщательную отмывку полученного осадка от продуктов реакции, диспергирование влажного осадка наночастиц меди в минеральном масле в присутствии олеиновой кислоты [4]. В результате того, что синтезированные в водной среде частицы высокодисперсной меди не извлекаются из водного раствора и не высушиваются перед их диспергированием в минеральном масле, сохраняется высокая дисперсность частиц меди, что существенно улучшает ее антифрикционные и противоизносные свойства.Closest to the invention is a method for producing a copper-containing additive to engine oil, comprising the following stages: chemical precipitation of copper nanoparticles from aqueous solutions as a result of reduction of copper sulfate by sodium borohydride, thorough washing of the precipitate obtained from the reaction products, dispersion of a wet precipitate of copper nanoparticles in mineral oil in the presence of oleic acid [4]. As a result of the fact that highly dispersed copper particles synthesized in an aqueous medium are not removed from the aqueous solution and are not dried before being dispersed in mineral oil, the high dispersion of copper particles remains, which significantly improves its antifriction and antiwear properties.
Одним из недостатков прототипа является то, что осадок металла должен быть тщательно отмыт от продуктов реакции. Эта стадия синтеза является продолжительной по времени и приводит, как правило, к агрегированию и укрупнению частиц металла, что ухудшает эксплуатационные свойства присадки, так как чем выше дисперсность частиц металла, тем выше антифрикционные и противоизносные свойства металлоплакирующих присадок. Кроме того, для перевода из водной среды в среду минерального масла необходимо гидрофобизировать поверхность металлических частиц, что достигается в результате тщательной обработки их поверхности олеиновой кислотой, обеспечивающей совместимость гидрофильных наночастиц меди с гидрофобной масляной средой. Процесс гидрофобизации поверхности наночастиц металла олеиновой кислотой является технологически очень сложным и заключается в длительном перемешивании водной суспензии металлических частиц с маслом в присутствии олеиновой кислоты. При этом принципиально важным является обеспечение оптимального соотношения металл-олеиновая кислота, которое подбирается экспериментальным путем и зависит от дисперсности металлических частиц.One of the disadvantages of the prototype is that the metal precipitate must be thoroughly washed from the reaction products. This stage of synthesis is time-consuming and usually leads to aggregation and coarsening of metal particles, which affects the performance of the additive, since the higher the dispersion of metal particles, the higher the antifriction and anti-wear properties of metal-clad additives. In addition, to transfer mineral oil from the aqueous medium to the medium, it is necessary to hydrophobize the surface of metal particles, which is achieved as a result of careful surface treatment with oleic acid, which ensures compatibility of hydrophilic copper nanoparticles with a hydrophobic oil medium. The process of hydrophobization of the surface of metal nanoparticles with oleic acid is technologically very complicated and consists in prolonged mixing of an aqueous suspension of metal particles with oil in the presence of oleic acid. In this case, it is fundamentally important to ensure the optimal metal-oleic acid ratio, which is selected experimentally and depends on the dispersion of metal particles.
Задачей изобретения является разработка способа получения металлоплакирующей присадки к минеральному маслу, позволяющего синтезировать высокодисперсный металл химическим осаждением непосредственно в среде предельного углеводорода, совместимого с индустриальным маслом, обеспечивающего упрощение способа получения металлоплакирущей присадки.The objective of the invention is to develop a method for producing metal-cladding additives to mineral oil, which allows to synthesize highly dispersed metal by chemical deposition directly in a saturated hydrocarbon compatible with industrial oil, which simplifies the method of producing metal-cladding additives.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения металлоплакирующей присадки к минеральному маслу, заключающемся в химическом осаждении наночастиц металла в результате восстановления соли металла борогидридом натрия, к водному раствору борогидрида натрия приливают раствор олеата кобальта в гексане, полученную двухфазную систему перемешивают, не нарушая границы раздела фаз, после завершения реакции образовавшийся коллоидный раствор наночастиц кобальта в гексане отделяют, добавляют к минеральному маслу, полученную смесь перемешивают, гексан отгоняют.The problem is achieved in that in the method for producing a metal-cladding additive to mineral oil, consisting in the chemical deposition of metal nanoparticles as a result of the reduction of a metal salt of sodium borohydride, a solution of cobalt oleate in hexane is poured into an aqueous solution of sodium borohydride, the obtained two-phase system is mixed without violating the interface phases, after completion of the reaction, the resulting colloidal solution of cobalt nanoparticles in hexane is separated, and the resulting mixture is added to mineral oil stirred, hexane is distilled off.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-4, где на фиг. 1 приведена микрофотография наночастиц кобальта, полученных заявляемым способом; на фиг. 2 - гистограмма наночастиц кобальта, полученных заявляемым способом; на фиг. 3 - кривые изменения коэффициента трения, измеренного на УТИМ-2, в зависимости от времени испытаний для масел И-40А (1) и И-40АМ (2); на фиг. 4 - кривые изменения диаметров пятен износа в зависимости от нагрузки сваривания для масел И-40А (1) и И-40АМ (2).The invention is illustrated in FIG. 1-4, where in FIG. 1 shows a micrograph of cobalt nanoparticles obtained by the claimed method; in FIG. 2 is a histogram of cobalt nanoparticles obtained by the claimed method; in FIG. 3 - curves of changes in the coefficient of friction measured on UTIM-2, depending on the test time for oils I-40A (1) and I-40AM (2); in FIG. 4 - curves of changes in the diameters of wear spots depending on the welding load for oils I-40A (1) and I-40AM (2).
Заявляемый способ реализуется следующим образом.The inventive method is implemented as follows.
Пример.Example.
Для получения металлоплакирующей присадки к минеральному маслу к 30 мл свежеприготовленного водного раствора борогидрида натрия, помещенного в колбу, снабженную обратным холодильником и двухуровневой мешалкой, приливали, не нарушая границы раздела фаз, 30 мл 0,045 М раствора олеата кобальта в гексане. Образовавшуюся двухуровневую систему перемешивали в течение 60 мин при комнатной температуре. В результате в органической фазе образовался коллоидный раствор черного цвета, содержащий наночастицы кобальта. Коллоидный раствор наночастиц кобальта в гексане отделяли и переносили в индустриальное масло. Полученную смесь индустриального масла и коллоидного раствора кобальта в гексане перемешивали с использованием механической мешалки в течение 30 мин приTo obtain a metal-cladding mineral oil additive, 30 ml of a 0.045 M solution of cobalt oleate in hexane were added to a flask equipped with a reflux condenser and a two-level stirrer, and 30 ml of a freshly prepared aqueous solution of sodium borohydride was placed in a flask. The resulting two-level system was stirred for 60 min at room temperature. As a result, a black colloidal solution containing cobalt nanoparticles was formed in the organic phase. A colloidal solution of cobalt nanoparticles in hexane was separated and transferred to industrial oil. The resulting mixture of industrial oil and a colloidal solution of cobalt in hexane was stirred using a mechanical stirrer for 30 min at
- 1 024719 комнатной температуре и помещали в ротационный испаритель, нагревали до 30°С и отгоняли гексан при пониженном давлении. Массовая доля кобальта в индустриальном масле составляла 0,1%.- 1,024,719 room temperature and placed in a rotary evaporator, heated to 30 ° C and hexane was distilled off under reduced pressure. The mass fraction of cobalt in industrial oil was 0.1%.
Для подтверждения получения наноразмерных и дезагрегированных частиц кобальта полученные образцы исследовались методом трансмиссионной электронной микроскопии. Электронномикроскопические исследования проводили на электронном микроскопе ЬЕО-906 с разрешением 0,1 нм при 100 кВ. Образцы для исследования готовили нанесением коллоидного раствора кобальта на медные сетки, покрытые углеродной пленкой, с последующим высушиванием их на воздухе.To confirm the receipt of nanoscale and disaggregated cobalt particles, the obtained samples were studied by transmission electron microscopy. Electron microscopic studies were carried out on an LEO-906 electron microscope with a resolution of 0.1 nm at 100 kV. Samples for the study were prepared by applying a colloidal solution of cobalt on copper grids coated with a carbon film, followed by drying them in air.
Для подтверждения антифрикционных и противоизносных свойств присадки были проведены испытания индустриального масла без добавок (И-40А) и с добавкой наноразмерного кобальта (И-40АМ) на установке для триботехнических испытаний материалов (УТИМ-2) по схеме сфера-диск при режимах: нагрузка 250 Н, скорость скольжения 0,5 м/с, продолжительность 14 ч. В процессе испытаний измеряли диаметр пятна износа шарика. Предельную нагрузочную способность масла определяли на четырехшариковой машине трения (ЧМТ) по нагрузке сваривания, при которой образуется пятно износа диаметром 3 мм (ГОСТ 9490-75).To confirm the anti-friction and anti-wear properties of the additive, industrial oil tests were carried out without additives (I-40A) and with the addition of nanoscale cobalt (I-40AM) in a tribotechnical material testing apparatus (UTIM-2) according to the sphere-disk scheme under the following conditions: load 250 N, sliding speed 0.5 m / s, duration 14 hours. During the tests, the diameter of the ball wear spot was measured. The ultimate load capacity of the oil was determined on a four-ball friction machine (TBI) by the welding load at which a wear spot 3 mm in diameter is formed (GOST 9490-75).
Результаты испытаний приведены в таблице.The test results are shown in the table.
Результаты триботехнических испытаний индустриального масла И-40А без добавок и с добавкой кобальт-содержащей присадки И-40АМ, полученной в соответствии с заявляемым способомThe results of tribological testing of industrial oil I-40A without additives and with the addition of cobalt-containing additives I-40AM, obtained in accordance with the claimed method
Как следует из таблицы и фиг. 3 и 4, в процессе триботехнических испытаний происходит повышение значений коэффициентов трения (к тр) для масла И-40АМ и их снижение при использовании масла стандартного состава. Следует отметить, что через 8 ч испытаний значения к тр практически выровнялись. Диаметр пятна износа шарика в среде масла стандартного состава и модифицированного наноразмерным кобальтом составил 2,07 и 1,58 мм соответственно. Эффективность присадки объясняется тем, что она поддерживает поверхности пар трения в оптимальном состоянии, защищая их от износа, и позволяет увеличить ресурс трущихся поверхностей при эксплуатации механизмов, работающих не длительное время (примерно до 8 ч) при нагрузках, не превышающих 1000 Н (швейные и часовые механизмы, обкатка двигателей внутреннего сгорания после капитального ремонта и др.). Оптимизация состояния поверхности пар трения достигается за счет образования на рабочих поверхностях композиционной сервовитной плетки на основе нанодисперсных частиц кобальта и олеиновой кислоты и обеспечивает транспортировку противоизносной добавки в зону фрикционного контакта. В результате уменьшается вероятность возникновения явлений схватывания и задира деталей в узлах трения.As follows from the table and FIG. 3 and 4, in the process of tribotechnical tests, the values of the friction coefficients (to tr ) increase for I-40AM oil and their decrease when using standard composition oil. It should be noted that after 8 hours of testing, the values of kp were almost equal. The diameter of the ball wear spot in standard medium oil and modified with nanoscale cobalt was 2.07 and 1.58 mm, respectively. The effectiveness of the additive is explained by the fact that it maintains the surfaces of the friction pairs in optimal condition, protecting them from wear, and allows to increase the life of rubbing surfaces during operation of mechanisms that do not work for a long time (up to about 8 hours) at loads not exceeding 1000 N (sewing and clock mechanisms, running-in of internal combustion engines after overhaul, etc.). The optimization of the surface condition of friction pairs is achieved due to the formation on the working surfaces of a composite servovit whip based on nanosized particles of cobalt and oleic acid and ensures the transportation of the antiwear additive to the friction contact zone. As a result, the likelihood of occurrence of the phenomena of setting and seizure of parts in friction units is reduced.
Электронно-микроскопические исследования показали, что частицы кобальта хорошо диспергированы в неполярной фазе и не образуют агрегатов. Диаметр полученных наночастиц изменяется от 2 до 12 нм, при этом средний размер частиц составляет 4,1 нм (δ=0,33).Electron microscopic studies have shown that cobalt particles are well dispersed in the nonpolar phase and do not form aggregates. The diameter of the obtained nanoparticles varies from 2 to 12 nm, while the average particle size is 4.1 nm (δ = 0.33).
Таким образом, в сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет получить металлоплакирующую присадку к минеральному маслу технологически более простым способом, исключающим стадии отмывки металлических частиц и перевода их из водной среды в среду минерального масла. В результате реализации заявляемого способа образуются наночастицы диаметром от 2 до 12 нм, которые не агрегированы и улучшают антифрикционные и противоизносные характеристики индустриального масла.Thus, in comparison with the prototype, the inventive method allows to obtain a metal-cladding additive to mineral oil in a technologically simpler way, eliminating the stage of washing the metal particles and transferring them from the aqueous medium to the mineral oil medium. As a result of the implementation of the proposed method, nanoparticles with a diameter of 2 to 12 nm are formed, which are not aggregated and improve the anti-friction and anti-wear characteristics of industrial oil.
Источники информацииInformation sources
1. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения / Под ред. Д.Н. Гаркунова. М.: Машиностроение, 1982, с. 105-111.1. Selective transport in heavily loaded friction units / Ed. D.N. Garkunova. M .: Engineering, 1982, p. 105-111.
2. Комаров С.Н., Пичугин В.Ф., Комарова Н.Н. Металлоплакирующие смазочные материалы для пар трения сталь-сталь // Долговечность трущихся деталей машин N 5. 1990, с. 70-85.2. Komarov S.N., Pichugin V.F., Komarova N.N. Metal-clad lubricants for steel-steel friction pairs // Durability of friction parts of machines N 5. 1990, p. 70-85.
3. Патент РФ № 2176267, МПК С10М 125/26,Ο0Ν 30/06, 27.11.2001.3. RF patent No. 2176267, IPC С10М 125/26, Ο0Ν 30/06, 11/27/2001.
4. Воробьева С.А., Лавринович Е.А., Мушинский В.В., Лесникович А.И. Влияние высокодисперсных металлоплакирующих присадок на антифрикционные и противоизносные свойства моторного масла // Трение и износ, 17/6 (1996), 827-831.4. Vorobyova S. A., Lavrinovich E. A., Mushinsky V. V., Lesnikovich A. I. The effect of finely dispersed metal-cladding additives on the antifriction and anti-wear properties of motor oil // Friction and Wear, 17/6 (1996), 827-831.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500460A EA024719B1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Method for obtaining metalplacking additive to mineral oil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201500460A EA024719B1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Method for obtaining metalplacking additive to mineral oil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201500460A1 EA201500460A1 (en) | 2016-07-29 |
| EA024719B1 true EA024719B1 (en) | 2016-10-31 |
Family
ID=56550597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201500460A EA024719B1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Method for obtaining metalplacking additive to mineral oil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA024719B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2056580C1 (en) * | 1992-12-28 | 1996-03-20 | Михаил Васильевич Астахов | Method of cladding of friction unit metal surfaces, metal cladding lubricant and method of its manufacture |
| RU2061739C1 (en) * | 1994-04-05 | 1996-06-10 | Научно-производственное государственное предприятие "Синтез" при Донском государственном техническом университете | Metal-cladding lubricant |
| RU2393206C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Lubricant composition |
-
2015
- 2015-04-13 EA EA201500460A patent/EA024719B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2056580C1 (en) * | 1992-12-28 | 1996-03-20 | Михаил Васильевич Астахов | Method of cladding of friction unit metal surfaces, metal cladding lubricant and method of its manufacture |
| RU2061739C1 (en) * | 1994-04-05 | 1996-06-10 | Научно-производственное государственное предприятие "Синтез" при Донском государственном техническом университете | Metal-cladding lubricant |
| RU2393206C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Lubricant composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201500460A1 (en) | 2016-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peng et al. | Size effects of SiO2 nanoparticles as oil additives on tribology of lubricant | |
| Wu et al. | Tribological properties of oleic acid-modified zinc oxide nanoparticles as the lubricant additive in poly-alpha olefin and diisooctyl sebacate base oils | |
| Gulzar et al. | Tribological performance of nanoparticles as lubricating oil additives | |
| Gu et al. | Preparation and Tribological Properties of Dual‐Coated TiO2 Nanoparticles as Water‐Based Lubricant Additives | |
| Gusain et al. | Ultrasound assisted shape regulation of CuO nanorods in ionic liquids and their use as energy efficient lubricant additives | |
| Zhang et al. | Performance and anti‐wear mechanism of Cu nanoparticles as lubricating oil additives | |
| Ali et al. | Exploring the lubrication mechanism of CeO2 nanoparticles dispersed in engine oil by bis (2-ethylhexyl) phosphate as a novel antiwear additive | |
| Wu et al. | Using TiO2 nanofluid additive for engine lubrication oil | |
| Tang et al. | Applications of carbon quantum dots in lubricant additives: A review | |
| CN108441312B (en) | Water-based 2D/0D nano composite material lubricant | |
| CN105969481A (en) | Carbon nanomaterial-containing lubricating oil additive and preparation method thereof | |
| Njiwa et al. | Tribological properties of new MoS 2 nanoparticles prepared by seed-assisted solution technique | |
| CN106967481A (en) | Engine nanometer sealing compound and its preparation method and application | |
| Meng et al. | Nickel/multi-walled carbon nanotube nanocomposite synthesized in supercritical fluid as efficient lubricant additive for mineral oil | |
| CN103254971A (en) | Lubricating oil containing sheet magnetic nanometer Fe3O4 particles and preparation method of lubricating oil | |
| Huang et al. | Study on the synthesis and tribological property of Fe 3 O 4 based magnetic fluids | |
| Cao et al. | Study on the preparation and tribological properties of fly ash as lubricant additive for steel/steel pair | |
| Oshita et al. | Tribological properties of a synthetic mica-organic intercalation compound used as a solid lubricant | |
| Twist et al. | Silver-organic oil additive for high-temperature applications | |
| Hao et al. | Investigation on the tribological performance of functionalized nanoscale silica as an amphiphilic lubricant additive | |
| CN105950260A (en) | Method for obtaining lubricating oil containing lubrication-friendly MoS2 nano-particles | |
| Wang et al. | Remarkably boosting the lubricity of polyalphaolefin by loading amphiphilic carbon dots stabilized by Span-80 | |
| CN107488491A (en) | It is a kind of can selfreparing abrasion combustion engine energy-saving environment-protective lubricant oil and preparation method thereof | |
| Wang et al. | Experimental study on the suspension stability and tribological properties of nano-copper in LCKD-320# lubricating oil | |
| Gondolini et al. | Easy preparation method of stable copper‐based nanoparticle suspensions in lubricant engine oil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |