RU2027745C1

RU2027745C1 - Lubricant composition

Info

Publication number: RU2027745C1
Authority: RU
Inventors: Д.Г. Громаковский; Н.Г. Макаров; А.П. Амосов; А.Г. Макаренко; В.И. Аверкиева; Л.Н. Кириленко; А.Б. Скачек; М.Н. Дубман; М.В. Шацких; Г.Л. Комаров; В.И. Отражий; В.В. Тыркаев
Original assignee: Самарский инженерный трибологический центр
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: lubricants. SUBSTANCE: composition has, %: boron nitride ultradispersed powder 0.002-0.05; graphite fluoride 0.02-0.5; surface-active substance on the basis of pentaerythritol and monocarboxylic acids 5-9, and mineral oil - up to 100. EFFECT: enhanced quality of composition. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области разработки смазочных масел для обкатки и эксплуатации двигателей машин и механизмов. The invention relates to the field of development of lubricating oils for running and operating the engines of machines and mechanisms.

Известно моторное масло М-10Г₂К для автомобильных дизелей [1] на базе минерального масла с комплексом присадок, включающим диалкилдитиофосфат цинка в качестве противоизносной и противозадирной присадки. К недостаткам этой и подобных смазочных композиций следует отнести недостаточные противоизносные и противозадирные свойства, плохие приработочные свойства, резкое повышение износа при температурах выше 120-140^оС.Known motor oil M-10G ₂ K for automotive diesel engines [1] based on mineral oil with a complex of additives, including zinc dialkyldithiophosphate as anti-wear and extreme pressure additives. The disadvantages of this and similar formulations should include lubricating insufficient antiwear and extreme pressure properties, poor Break-properties, the sharp increase of wear at temperatures above 120-140 ° ^C.

Известно также применение синтетических моторных масел РЕ-4 на основе триметилолпропана, с комплексом присадок и МР1-1 на основе эфира дипентаэритрита (оба масла класса SAE-30) с добавкой фторида графита, графита и неорганического сульфида, в количестве 3 мас.%. Эти твердые добавки значительно снижают трение и износ при температуре 21^оС, но увеличивают их при температуре 260^оС. Кроме того, высок процент добавки присадок [2], что приводит к значительному изменению вязкости смазочного состава, особенно, при эксплуатации при повышенных температурах.It is also known to use synthetic engine oils RE-4 based on trimethylolpropane, with a complex of additives and MP1-1 based on dipentaerythritol ether (both oils of SAE-30 class) with the addition of graphite fluoride, graphite and inorganic sulfide, in an amount of 3 wt.%. These solid additive significantly reduce the friction and wear at a temperature of 21 ^{° C,} but increase their temperature at ^about 260 C. In addition, a high percentage of additives Additives [2], resulting in a significant change in viscosity of a lubricating composition, particularly, when used at elevated temperatures .

Наиболее близким по составу к заявляемой смазке является масло [3], содержащее, мас.%:
Дитиофосфат цинка 0,05-0,25
Фтористый графит 0,1-1,0
Маслорастворимый жирный
амид или соль жирного амина
и жирной кислоты 0,05-1,0
Минеральное масло До 100
Смазочное масло-прототип не обеспечивает существенного снижения тепловыделения при трении, снижения коэффициента трения, а также стабильности смазочной пленки при температурах в интервале температур 200-300^оС.The closest in composition to the claimed lubricant is oil [3], containing, wt.%:
Zinc Dithiophosphate 0.05-0.25
Graphite fluoride 0.1-1.0
Oil soluble greasy
amide or salt of a fatty amine
and fatty acid 0.05-1.0
Mineral oil Up to 100
Lubricating oil-prototype does not provide a significant reduction in heat during friction, reducing the coefficient of friction, as well as the stability of the lubricating film at temperatures in the temperature range 200-300 ^about C.

Целью данного изобретения является создание смазочного состава, снижающего тепловыделение при трении и уменьшающего время приработки применительно к бензиновым и дизельным двигателям, работающим как в обычных, так и в форсированных режимах, а также с ограниченным отводом тепла. The aim of this invention is to provide a lubricant composition that reduces heat during friction and reduces the running-in time for gasoline and diesel engines operating in both conventional and forced modes, as well as with limited heat dissipation.

Поставленная цель достигается тем, что смазочный состав на основе углеводородного масла и фтористого графита дополнительно содержит ультрадисперсный порошок нитрида бора и сложные эфиры на основе пентаэритрита и монокарбоновых кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нитрид бора (УДП) 0,002-0,05
Фтористый графит 0,02-0,5
Сложный эфир 5,0-9,0
Углеводородное масло До 100
Существенным отличием предлагаемого технического решения является дополнительное содержание в составе смазочного масла ультрадисперсного порошка нитрида бора и сложного эфира в смеси с фтористым графитом в заявляемом соотношении (см.табл. 1).This goal is achieved in that the lubricant composition based on hydrocarbon oil and graphite fluoride additionally contains an ultrafine powder of boron nitride and esters based on pentaerythritol and monocarboxylic acids in the following ratio of components, wt.%:
Boron Nitride (UDP) 0.002-0.05
Graphite fluoride 0.02-0.5
Ester 5.0-9.0
Hydrocarbon Oil Up to 100
A significant difference of the proposed technical solution is the additional content in the composition of the lubricating oil of an ultrafine powder of boron nitride and ester mixed with graphite fluoride in the claimed ratio (see table. 1).

Новизна предлагаемого технического решения состоит в том, что УДП нитрида бора используется в смеси с фтористым графитом и сложным эфиром пентаэритрита и монокарбоновых кислот в качестве структурного элемента смазочной пленки. Совместное действие указанных компонентов позволяет существенно снизить тепловыделение при трении за счет повышения несущей способности смазочной пленки без изменения вязкости масла и модификации поверхности трения в процессе приработки. The novelty of the proposed technical solution is that the UDP of boron nitride is used in a mixture with graphite fluoride and pentaerythritol and monocarboxylic acid esters as a structural element of a lubricating film. The combined action of these components can significantly reduce heat during friction by increasing the bearing capacity of the lubricating film without changing the viscosity of the oil and modifying the friction surface during running-in.

Анализ существующего уровня техники в данной области показывает, что не известен смазочный состав на основе углеводородного масла, сложного эфира и фтористого графита, содержащий ультрадисперсный порошок нитрида бора в заявляемом соотношении, что позволяет сделать вывод о существенных признаках. An analysis of the current state of the art in this field shows that a lubricant composition based on hydrocarbon oil, ester and graphite fluoride containing ultrafine boron nitride powder in the claimed ratio is not known, which leads to the conclusion about the essential features.

Указанное отличие позволяет получить смазочный состав, обеспечивающий уменьшение температуры саморазогрева при трении минимум в 2 раза, уменьшить время приработки конструкционных сталей и чугуна за счет повышения антифрикционных и противоизносных характеристик масла. This difference makes it possible to obtain a lubricating composition that ensures a decrease in the temperature of self-heating during friction by at least 2 times, to reduce the running-in time of structural steels and cast iron by increasing the antifriction and anti-wear characteristics of the oil.

Совокупность отличительных признаков заявляемого состава для смазки придает ему новые свойства, благодаря которым уменьшаются энергетические потери на трение и уменьшается износ деталей. The set of distinctive features of the claimed composition for lubrication gives it new properties, due to which the energy friction losses are reduced and the wear of parts is reduced.

В качестве основы использовалось масло М-10Г₂К по ГОСТу 8581-78 с традиционным пакетом присадок, обеспечивающих требуемые для этой группы масел моюще-диспергирующие, антиокислительные, нейтрализирующие и другие эксплуатационные свойства.As a base, M-10G ₂ K oil was used in accordance with GOST 8581-78 with a traditional additive package providing the detergent-dispersing, antioxidant, neutralizing and other operational properties required for this group of oils.

Фтористый графит выпускается в СССР по ТУ 6-02-2-859-85 в виде порошка серого цвета, нетоксичен. Используется в смеси с сложным эфиром в качестве модификатора трения, залечивает микродефекты, создает на поверхности трения хемосорбционный слой. Graphite fluoride is produced in the USSR in accordance with TU 6-02-2-859-85 in the form of a gray powder, non-toxic. It is used in a mixture with ester as a friction modifier, heals microdefects, creates a chemisorption layer on the friction surface.

Ультрадисперсный порошок нитрида бора получен методом СВС, имеет следующие характеристики [4]:
Пикнометрическая
плотность, г/см³ 2,3
Насыпная плотность, г/см³ 0,203
Содержание основного
вещества,% 98,5-99,0
Удельная свободная
поверхность, м²/ч 100,0-300,0
Средний размер частиц, нм 70-100
Нитрид бора добавляют в масло в смеси с ПАВ и используют в качестве структурирующего элемента смазочной пленки. Применение этой добавки позволяет стабилизировать и снизить трение в широком интервале температур, уменьшить тепловыделение при трении и ускорить приработку.The ultrafine powder of boron nitride obtained by the SHS method has the following characteristics [4]:
Pycnometric
density, g / cm ³ 2,3
Bulk density, g / cm ³ 0,203
Main content
substances,% 98.5-99.0
Specific free
surface, m ² / h 100.0-300.0
The average particle size, nm 70-100
Boron nitride is added to the oil in a mixture with a surfactant and is used as a structuring element of a lubricating film. The use of this additive makes it possible to stabilize and reduce friction over a wide temperature range, reduce heat generation during friction, and accelerate running-in.

В качестве ПАВ использовали синтетическое масло 36/1-КУА по ТУ 38 101384-78, приготовленное на основе сложных эфиров. В предлагаемом составе применяется для повышения седиментационной способности твердых добавок, а также для повышения их адсорбционной активности. Synthetic oil 36/1-KUA according to TU 38 101384-78, prepared on the basis of esters, was used as a surfactant. In the proposed composition is used to increase the sedimentation ability of solid additives, as well as to increase their adsorption activity.

Предлагаемый смазочный состав готовят следующим образом. The proposed lubricant composition is prepared as follows.

1. Навеску карбонофторида и нитрида бора смешивают с поверхностно-активным веществом, например с 36/1-КУА, и проводят диспергирование с помощью ультразвуковой мешалки при частоте 22 кНz в течение 8-10 мин. 1. A portion of carbonofluoride and boron nitride is mixed with a surfactant, for example, 36/1-KUA, and dispersed using an ultrasonic mixer at a frequency of 22 kHz for 8-10 minutes.

2. Полученную суспензию смешивают с углеводородным маслом, например М-10Г₂К, и диспергируют с помощью ультразвуковой мешалки при частоте 22 кНz в течение 12-15 мин.2. The resulting suspension is mixed with hydrocarbon oil, for example M-10G ₂ K, and dispersed using an ultrasonic mixer at a frequency of 22 kNz for 12-15 minutes.

Указанным способом было приготовлено девять смазочных составов со следующим соотношением компонентов, мас.% (см.табл.1). In this way, nine lubricant compositions were prepared with the following ratio of components, wt.% (See table 1).

Приготовленные образцы смазочных масел были испытаны на трибометре в торцевой паре трения по РД 50-662-88 в режиме трения скольжения, когда нижний кольцевой образец неподвижен, а верхний вращается с постоянной скоростью 500 мин^-1 и нагружен осевой нагрузкой 676 Н. Удельное давление в контакте Р_о.ср. = =1,8-2,0 МПа. Нижний образец изготовлен из чугуна СЧ-20, а верхний - из стали 40Х. Прилегание не менее 90%. Образцы погружены в ванну с испытываемой смазкой, объемом не менее 90 см³ так, чтобы верхний образец был погружен в масло не менее чем на 5 мм.The prepared samples of lubricating oils were tested on a tribometer in the friction pair according to RD 50-662-88 in the sliding friction mode, when the lower ring sample is stationary and the upper one rotates at a constant speed of 500 min ^-1 and is loaded with an axial load of 676 N. contact R _o.s. = = 1.8-2.0 MPa. The lower sample is made of SCH-20 cast iron, and the upper one is made of 40X steel. Fit at least 90%. Samples are immersed in a test grease bath with a volume of at least 90 cm ³ so that the upper sample is immersed in oil by at least 5 mm.

В ходе испытаний с помощью ХК-термопары измерялась температура фрикционного разогрева масла, а также измерялся коэффициент трения. During the tests, the temperature of the frictional heating of the oil was measured using an XC thermocouple, and the friction coefficient was also measured.

Основные оценочные показатели
1. Максимальное приращение температуры при фрикционном разогреве смазочного состава, ΔТ_max.Key Performance Indicators
1. The maximum temperature increment during frictional heating of the lubricant composition, ΔТ _max .

2. Приращение температуры масла при стационарном трении, ΔТ_ср;
3. Максимальный коэффициент трения, f_max;
4. Коэффициент трения в стационарном режиме, f_ст;
5. Время выхода на стационарный режим, τ_пр.
Результаты испытаний приведены в табл.2.2. The increase in oil temperature during stationary friction, ΔT _cf ;
3. The maximum coefficient of friction, f _max ;
4. The coefficient of friction in stationary mode, f _article ;
5. Time to exit to stationary mode, τ _pr
The test results are shown in table.2.

Сравнение производилось с прототипом следующего состав, мас.%:
Дитиофосфат цинка 0,20
Фтористый графит 0,5
Олеат диамина 0,3
Минеральное масло До 100
Из табл. 2 видно, что лучшими показателями обладают смазочные составы 2, 3, 4, 5, 6: уменьшается тепловыделение в 2 раза, снижается коэффициент трения и время приработки, по сравнению с прототипом.Comparison was made with the prototype of the following composition, wt.%:
Zinc Dithiophosphate 0.20
Graphite Fluoride 0.5
Diamine oleate 0.3
Mineral oil Up to 100
From the table. 2 shows that the best performance possess lubricating compounds 2, 3, 4, 5, 6: reduced heat by 2 times, reduced friction coefficient and running-in time, compared with the prototype.

Применение в составе отдельно карбонофторида (состав 8, табл. 1) и нитрида бора (состав 9, табл.1) не дает преимущества по указанным характеристикам и не повышает качества поверхности. The use of carbon fluoride (composition 8, table. 1) and boron nitride (composition 9, table 1) separately does not give an advantage in the indicated characteristics and does not improve the surface quality.

Добавка более низких концентрацией (состав 10 табл.1) и более высоких (состав 7, табл.1) приводит к ухудшению работы масла, по сравнению с прототипом, и приближает его к базовому маслу. The addition of a lower concentration (composition 10 of Table 1) and higher (composition 7, Table 1) leads to a deterioration of the oil, compared with the prototype, and brings it closer to the base oil.

Использование предложенного технического решения позволит получить экономию за счет следующих статей расходов:
1. Экономия топлива за счет снижения механических потерь на трение.Using the proposed technical solution will allow you to save on the following expense items:
1. Fuel economy by reducing mechanical friction losses.

2. Экономия смазочного масла за счет увеличения сроков его замены, так как при снижении температуры масла уменьшается его испаряемость и скорость трибодеструкции. 2. Saving of lubricating oil by increasing the time of its replacement, since with a decrease in the temperature of the oil, its volatility and the rate of tribo destruction decrease.

3. Уменьшение затрат на ремонт деталей, подверженных наибольшему износу в процессе эксплуатации. 3. Reducing the cost of repairing parts subject to the greatest wear during operation.

Claims

LUBRICANT COMPOSITION containing mineral oil and graphite fluoride, characterized in that, in order to reduce the temperature during friction and the running-in time of the friction units, the composition further comprises an ultrafine powder of boron nitride and a surfactant based on pentaerythritol and monocarboxylic acid esters in the following ratio components, wt.%:
Ultrafine boron nitride powder - 0.002 - 0.05
Graphite fluoride - 0.02 - 0.5
Pentaerythritol and Monocarboxylic Acids Surfactant - 5 - 9
Mineral oil - up to 100