RU2067609C1

RU2067609C1 - Metal-clad additive to soap greases

Info

Publication number: RU2067609C1
Authority: RU
Inventors: Василий Яковлевич Кусочкин; Елена Васильевна Кусочкина
Original assignee: Василий Яковлевич Кусочкин
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: additives to soap greases. SUBSTANCE: additive to soap greases is used in form of pasty phase separated from aqueous emulsion process media spent in drawing of copper wire after their settling. EFFECT: higher efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а конкретно, к металлоплакирующим присадкам для мыльных пластичных смазок, используемых для повышения износостойкости деталей узлов трения машин и механизмов различного функционального назначения. The invention relates to the petrochemical industry, and in particular, to metal-clad additives for soap greases used to increase the wear resistance of parts of friction units of machines and mechanisms for various functional purposes.

Известна металлоплакирующая присадка к пластичным мыльным смазкам в виде мелкодисперсной меди [1]
Известная присадка является порошкообразной медью высокой частоты, что обусловливает высокую себестоимость пластичных смазок с присадкой. Кроме того, металлоплакирующая пластичная смазка, изготовленная с известной присадкой, обладает недостаточно высокими антифрикционными и противоизносными свойствами, что объясняется, в частности, длительным периодом приработки и формирования металлоплакирующего слоя.Known metal-cladding additive to plastic soap greases in the form of finely dispersed copper [1]
Known additive is a powdered copper of high frequency, which determines the high cost of greases with an additive. In addition, a metal-clad plastic grease made with a known additive has insufficient anti-friction and anti-wear properties, which is explained, in particular, by a long run-in period and the formation of a metal-clad layer.

Наиболее близкой к заявляемой является металлоплакирующая присадка к пластичным смазкам, представляющая собой отход, образующийся при механической обработке меди [2]
Дисперсные отходы меди (далее медный шлам) значительно более эффективно и экономически выгодно. Введение в пластичную смазку медного шлама в качестве присадки в сравнении с чистой товарной смазкой обеспечивает снижение износа. Вместе с тем, это снижение недостаточно, так как шлам содержит металлические частицы достаточно большой крупности и обладает большим разбросом по размерам частиц. В силу этого введение медного шлама в смазку не позволяет при перемешивании добиться получения однородной смеси. В таком состоянии шлам не обеспечивает достаточно высоких антифрикционных и противоизносных свойств пластичным смазкам, затрудняет и ограничивает применение изготовленных на его основе металлоплакирующих пластичных смазок из-за расслоения смазок в процессе хранения и транспортировки и из-за достаточно высокой крупности частиц меди.Closest to the claimed is a metal-cladding additive to greases, which is a waste formed during the machining of copper [2]
Dispersed copper wastes (hereinafter referred to as copper sludge) are significantly more efficient and cost-effective. The introduction of copper sludge into grease as an additive in comparison with pure commercial grease provides reduced wear. However, this reduction is not enough, since the slurry contains metal particles of a sufficiently large size and has a large dispersion in particle size. Due to this, the introduction of copper sludge into the lubricant does not allow to obtain a homogeneous mixture with stirring. In this state, the sludge does not provide sufficiently high antifriction and antiwear properties to greases, complicates and restricts the use of metal-clad greases made on its basis due to stratification of greases during storage and transportation, and due to a sufficiently high particle size of copper particles.

Переработка шлама, в частности, его измельчение и разделение, приводит к росту его себестоимости. Введение в пластичную смазку переработанного шлама не придает достаточно высоких антифрикционных и противоизносных свойств пластичным смазкам. The processing of sludge, in particular, its grinding and separation, leads to an increase in its cost. The introduction of recycled sludge into grease does not impart sufficiently high antifriction and antiwear properties to greases.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается металлоплакирующая присадка к мыльным пластичным смазкам, обеспечивающая их низкую себестоимость, улучшение антифрикционных и противоизносных свойств. In accordance with the present invention, a metal cladding additive for soap plastic greases is provided, providing their low cost, improving anti-friction and anti-wear properties.

Указанный технический результат достигается применением пастообразной фазы, выделенной после отстоя отработанных при волочении медной проволоки водоэмульсионных технологических сред, в качестве металлоплакирующей присадки к мыльным пластичным смазкам. The specified technical result is achieved by the use of a pasty phase, isolated after sludge spent in the drawing of copper wire water emulsion process media, as a metal-cladding additive to soap plastic greases.

Отработанные технологические среды после волочения медной проволоки помещают в емкости, после чего их подвергают утилизации в соответствии с принятой на предприятии схемой. Spent technological media after drawing the copper wire are placed in containers, after which they are disposed of in accordance with the scheme adopted at the enterprise.

В процессе естественного отстоя указанных технологических сред происходит расслоение последних на три слоя: верхний, средний и нижний по объему емкости. В верхней части (слое) концентрируется жидкая фаза отстоявшейся технологической жидкости, в средней пастообразная фаза, а в нижней твердая фаза (медный шлам). In the process of natural sedimentation of the indicated process media, the latter are stratified into three layers: the upper, middle, and lower containers. In the upper part (layer), the liquid phase of the settled technological liquid is concentrated, in the middle, a pasty phase, and in the lower, a solid phase (copper sludge).

Пастообразная фаза отработанной при волочении медной проволоки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и смазки или их смесей размешается между верхним и нижним слоями (зонами). The paste-like phase of the lubricant-cooling fluid (coolant) spent on drawing the copper wire and the lubricant or their mixtures is mixed between the upper and lower layers (zones).

Качественный микроспектральный анализ, осуществленный с помощью анализатора МА-10, показал, что твердые включения, содержащиеся в верхней, средней и нижней зонах отстаиваемого объема, отработавших после волочения медной проволоки СОЖ и смазок содержат одинаковые элементы (медь, железо, никель, вольфрам, осмий, цинк, молибден, рутений, кадмий, ванадий, хром). Вместе с тем количественная оценка содержания указанных элементов по интенсивности спектральных линий в первом приближении говорит о том, что в пастообразной фазе СОЖ после ее отстоя сухой остаток содержит до 40% меди, т.е. практически столько же, сколько в сухом остатке загущенного шлама нижней зоны. Сухой остаток жидкой фазы содержит меди примерно в 3 раза меньше. Эти данные косвенно позволяют говорить, что именно медь ответственна за улучшение антифрикционных и противоизносных свойств. Вместе с тем волочильные СОЖ и технологические смазки различного состава могут включать такие компоненты, как соли высших жирных кислот (мыла), растительное масло, соли азотистой кислоты (нитриты), безводный карбонат натрия (кальцинированная сода), триэтаноламин и др. а их жидкой основой является вода. Qualitative microspectral analysis carried out using the MA-10 analyzer showed that the solid inclusions contained in the upper, middle and lower zones of the settling volume spent after drawing the copper wire, coolant and lubricants contain the same elements (copper, iron, nickel, tungsten, osmium , zinc, molybdenum, ruthenium, cadmium, vanadium, chromium). At the same time, a quantitative assessment of the content of these elements by the intensity of spectral lines suggests that in the pasty phase of the coolant, after its sedimentation, the dry residue contains up to 40% copper, i.e. almost as much as in the dry residue of thickened sludge of the lower zone. The dry residue of the liquid phase contains about 3 times less copper. These data indirectly allow us to say that it is copper that is responsible for improving the antifriction and antiwear properties. At the same time, drawing coolants and technological lubricants of various compositions may include components such as salts of higher fatty acids (soaps), vegetable oil, salts of nitrous acid (nitrites), anhydrous sodium carbonate (soda ash), triethanolamine, etc. and their liquid base is water.

Исследованиями установлено, что пастообразная фаза характеризуется также тем, что вязкость указанной фазы близка к вязкости товарных пластичных смазок. Studies have established that the pasty phase is also characterized by the fact that the viscosity of this phase is close to the viscosity of commercial greases.

Очевидно, что наибольшее количество воды содержится в жидкой фазе отработанной СОЖ, в пастообразной же фазе ее значительно меньше. Наличие воды в пастообразной фазе обусловливает ее совместимость с реализацией улучшенных антифрикционных и противоизносных свойств именно с гидратированными пластичными смазками, которые содержат воду как необходимый компонент, так как она не оказывает отрицательного действия на их свойства. Вместе с тем незначительное количество воды, содержащееся в пастообразной фазе отработанной СОЖ, обеспечивает улучшение или сохранение эксплуатационных свойств мыльных пластичных смазок других типов. Obviously, the largest amount of water is contained in the liquid phase of spent coolant, while in the pasty phase it is much less. The presence of water in the pasty phase determines its compatibility with the implementation of improved anti-friction and anti-wear properties with hydrated greases, which contain water as a necessary component, since it does not adversely affect their properties. At the same time, an insignificant amount of water contained in the pasty phase of spent coolant provides an improvement or preservation of the operational properties of other types of soap greases.

Процесс волочения медной проволоки сопровождается ее деформированием в продольном и поперечном направлениях, при котором от поверхности металла отделяются частицы различного размера и формы со свежеобразованной поверхностью. Указанная активированная поверхность оказывает каталитическое действие на окисление компонент СОЖ и приводит к протеканию сложных окислительно-восстановительных реакций, при которых образуется комплекс устойчивых и неустойчивых соединений. При введении в пластичную смазку пастообразной фазы, выделенной из отработанной СОЖ, указанные соединения наряду с частицами меди участвуют в улучшении антифрикционных и противоизносных свойств пластичных смазок. The process of drawing a copper wire is accompanied by its deformation in the longitudinal and transverse directions, in which particles of various sizes and shapes with a freshly formed surface are separated from the metal surface. The specified activated surface has a catalytic effect on the oxidation of coolant components and leads to complex redox reactions in which a complex of stable and unstable compounds is formed. When a paste-like phase separated from spent coolant is introduced into a grease, these compounds along with copper particles are involved in improving the antifriction and anti-wear properties of greases.

Процесс выделения пастообразной фазы из отстоявшейся отработанной СОЖ сводится к сливу жидкой фазы методом, исключающим перемешивание верхней, средней и нижней зон объема отстоя, например, медленным погружением в жидкую фазу объемного твердого тела. После слива жидкой фазы открывается доступ к пастообразной фазе. The process of separating the pasty phase from the settled spent coolant is reduced to draining the liquid phase by a method that excludes mixing of the upper, middle and lower zones of the sludge volume, for example, by slow immersion in a liquid phase of a bulk solid. After draining the liquid phase, access to the pasty phase.

Для получения пастообразной фазы, образующейся при осуществлении технологического процесса волочения медной проволоки по ТУ 16.К71-003-87 (Катанка медная. Технические условия) путем ее протягивания через волоку из твердого сплава ВК 8 по ТУ 48-19-232-76, использовали СОЖ трех составов. To obtain the pasty phase formed during the process of drawing the copper wire according to TU 16.K71-003-87 (copper wire rod. Technical conditions) by pulling it through a die of VK 8 hard alloy according to TU 48-19-232-76, we used Coolant in three formulations.

Состав "А" (мас.):
Масло подсолнечное рафинированное, ГОСТ 1129-73 1,3
Cода кальцинированная техническая, ГОСТ 10689-75 0,5
Мыло хозяйственное 70-72%-ное, ОСТ 18-368-80 0,25
Вода, ГОСТ 2874-82 до 100
Cостав "Б":
Стеарокс-6, ГОСТ 8980-75 1,2
Мыло хозяйственное 70-72%-ное, ОСТ 18-368-80 0,5
Нитрит натрия, ГОСТ 19906-74 0,05
Вода, ГОСТ 2874-82 до 100
Cостав "В":
Стеарокс-6, ГОСТ 8980-75 0,5
Синтетический жир, ГОСТ 11010-84 1,5
Индустриальное масло, И-12-А, ГОСТ 20799-74 1,5
Нитрит натрия, ГОСТ 19906-74 0,05
Триэтаноламин, ТУ 6-02-916-79 0,15
Вода, ГОСТ 2874-82 остальное
После отработки технологического регламента отработанные водоэмульсионные технологические среды отстаивали в неметаллических емкостях, после чего выделяли пастообразную фазу, вводили ее в мыльные пластичные смазки, перемешивали до получения однородной смеси и определяли эффективность присадки в виде пастообразной фазы типовыми триботехническими испытаниями.Composition "A" (wt.):
Refined sunflower oil, GOST 1129-73 1,3
Technical soda ash, GOST 10689-75 0.5
Laundry soap 70-72%, OST 18-368-80 0.25
Water, GOST 2874-82 to 100
Composition "B":
Stearox-6, GOST 8980-75 1.2
Laundry soap 70-72%, OST 18-368-80 0.5
Sodium nitrite, GOST 19906-74 0.05
Water, GOST 2874-82 to 100
Composition "B":
Stearox-6, GOST 8980-75 0.5
Synthetic fat, GOST 11010-84 1.5
Industrial oil, I-12-A, GOST 20799-74 1.5
Sodium nitrite, GOST 19906-74 0.05
Triethanolamine, TU 6-02-916-79 0.15
Water, GOST 2874-82 the rest
After refinement of the production schedule, the spent aqueous emulsion technological media were defended in non-metallic containers, after which a paste-like phase was isolated, it was introduced into soapy plastic greases, mixed until a homogeneous mixture was obtained, and the effectiveness of the paste-like additive was determined by typical tribological tests.

В качестве товарных мыльных пластичных смазок для получения образцов металлоплакирующих смазок использовали гидратированные кальциевые смазки (Солидол УС-2, ГОСТ 1033-79; солидол С, ГОСТ 4366-76; циатим-221, ГОСТ 9433-60), гидратированные кальциево-натриевые смазки (ИП-1Л, ГОСТ 3257-74; ЯНЗ-1, ГОСТ 9432-60) и литиевые смазки (циатим-201, ГОСТ 6267-74; литол-24, ГОСТ 21150-75). Hydrated calcium greases (Solidol US-2, GOST 1033-79; Solidol S, GOST 4366-76; citate-221, GOST 9433-60), hydrated calcium-sodium greases were used as commodity soap plastic greases to obtain samples of metal-clad lubricants ( IP-1L, GOST 3257-74; YaNZ-1, GOST 9432-60) and lithium greases (cyatim-201, GOST 6267-74; lithol-24, GOST 21150-75).

При испытаниях фрикционно-износные показатели полученных металлоплакирующих смазок исследовали на машине трения СМЦ-2 с образцами типа ролик-сегмент. Смазку образцов производили методом погружения вращающегося ролика в ванну с металлоплакирующей смазкой. Нагрузку на образцы прикладывали ступенчато через каждый час работы машин трения. Длительность одного цикла испытаний выбирали равной 18 ч, и за это время нагрузку изменяли пять раз от 1,04 до 69 кГс, включая значения 5,72; 26,73; 47,85 кГс. In the tests, the friction-wear indicators of the obtained metal-clad lubricants were investigated on a SMC-2 friction machine with roller-segment type specimens. Samples were lubricated by immersion of a rotating roller in a bath with a metal-clad lubricant. The load on the samples was applied stepwise after each hour of operation of the friction machines. The duration of one test cycle was chosen equal to 18 hours, and during this time the load was changed five times from 1.04 to 69 kG, including values of 5.72; 26.73; 47.85 kgf.

В процессе испытаний фиксировали температуру вблизи контакта образцов и силу трения между ними. Измерения проводили при каждом изменении нагрузки. После полного цикла испытаний измеряли суммарный весовой износ образцов. В качестве пар трения использовали образцы (ролик, сегмент) из стали 45, стали 40 Х, чугуна С 21-40, бронзы Бр. ОЦС 5-5-5. Испытания проводили при постоянной скорости скольжения, составляющей 3 м/с. During the tests, the temperature was fixed near the contact of the samples and the friction force between them. Measurements were taken at each load change. After a full test cycle, the total weight wear of the samples was measured. Samples (roller, segment) made of steel 45, steel 40 X, cast iron C 21-40, bronze Br. Were used as friction pairs. OTsS 5-5-5. The tests were carried out at a constant sliding speed of 3 m / s.

Для получения сравнительных данных из отработанных СОЖ наряду с пастообразной фазой выделяли и медный шлам из нижней зоны объема отстоя. Его вводили в испытуемые товарные пластичные смазки и обрабатывали до получения металлоплакирующих смазок при условиях, аналогичных условиям получения металлоплакирующих смазок с присадкой в виде пастообразной фазы. Испытания смазок с присадкой в виде шлама и присадкой в виде пастообразной фазы проводили также при прочих равных условиях. To obtain comparative data from the spent coolant, along with the pasty phase, copper sludge was isolated from the lower zone of the sludge volume. It was introduced into the tested commodity greases and processed to obtain metal cladding lubricants under conditions similar to the conditions for producing metal cladding lubricants with an additive in the form of a paste-like phase. Testing of lubricants with an additive in the form of a sludge and an additive in the form of a pasty phase was also carried out ceteris paribus.

Cоставы смазок, подвергавшихся испытаниям, приведены в табл.1, а данные, характеризующие результаты испытаний, сведены в табл.2. The compositions of the lubricants subjected to the tests are shown in Table 1, and the data characterizing the test results are summarized in Table 2.

Из анализа данных, приведенных в табл.2, видно, что с ростом нагрузки на образцы пары трения коэффициент трения уменьшается. В графах 2-4 приведены минимальные и максимальные значения коэффициента трения, соответствующие максимальным и минимальным значениям нагрузки (первое значение при нагрузке 69 кГс, второе при нагрузке 1,04 кГс)
Данные табл.2 показывают, что во всех случаях металлоплакирующие смазки, содержащие в качестве присадки пастообразную фазу из отработанной водоэмульсионной технологической среды, обеспечивают значительно меньший суммарный весовой износ в сравнении с металлоплакирующими смазками, содержащими в качестве присадки шлам из отработанных водоэмульсионных технологических сред. При этом заметно снижается и коэффициент трения.From an analysis of the data given in Table 2, it can be seen that with increasing load on the samples of the friction pair, the friction coefficient decreases. Columns 2-4 show the minimum and maximum values of the coefficient of friction, corresponding to the maximum and minimum values of the load (the first value at a load of 69 kG, the second at a load of 1.04 kG)
The data in Table 2 show that, in all cases, metal-clad lubricants containing a paste-like phase from an spent water-emulsion process medium as an additive, provide significantly lower total weight wear in comparison with metal-clad lubricants containing sludge from waste water-emulsion process media. In this case, the friction coefficient also decreases markedly.

Исключение составляют составы 6.4-6.6 и 7.4-7.6. Использование пастообразной фазы в литиевых пластичных смазках (Циатим-201 и Литол-24) соответствует по уровню антифрикционным и противоизносным свойствам со смазками, содержащими шлам, что, вероятнее всего, связано с некоторым увеличением содержания в смазке воды, переходящей из пастообразной фазы. Таким образом замена присадки из шлама на присадку из пастообразной фазы в целом обеспечивает улучшение антифрикционных и противоизносных свойств мыльных пластичных смазок. The exception is compositions 6.4-6.6 and 7.4-7.6. The use of the pasty phase in lithium greases (Tsiatim-201 and Litol-24) corresponds in terms of antifriction and antiwear properties with greases containing sludge, which is most likely associated with a slight increase in the content of water passing from the pasty phase in the grease. Thus, the replacement of the additive from the sludge with the additive from the pasty phase as a whole provides an improvement in the antifriction and anti-wear properties of soap greases.

Содержание пастообразной фазы в мыльной пластичной смазке может меняться от 1 до 20 мас. а оптимальное содержание составляет 1,5 мас. The content of the pasty phase in a soap grease can vary from 1 to 20 wt. and the optimal content is 1.5 wt.

Очевидно, что в пределах концентраций пастообразной фазы в смазке (1-20 мас.) в зависимости от условий эксплуатации, режимов, геометрии узла трения и т.д. возможно несколько оптимальных интервалов концентраций. It is obvious that within the concentration of the pasty phase in the lubricant (1-20 wt.), Depending on operating conditions, modes, geometry of the friction unit, etc. several optimal concentration ranges are possible.

Таким образом, новое применение отходов волочильного производства в виде пастообразной фазы, выделенной после отстоя отработанных технологических сред в качестве металлоплакирующей присадки к пластичным мыльным смазкам, позволяет улучшить антифрикционные и противоизносные свойства указанных смазок при одновременном снижении их себестоимости. Thus, the new use of wire drawing waste in the form of a paste-like phase, isolated after sludge from spent process fluids as a metal-cladding additive to plastic soap greases, can improve the antifriction and anti-wear properties of these greases while reducing their cost.

1. Авторское свидетельство СССР N 179409, кл. C 10 M 125/04, опубл. в 1966 г. 1. Copyright certificate of the USSR N 179409, cl. C 10 M 125/04, publ. in 1966

2. Повышение долговечности и качества подшипниковых узлов. Тезисы докладов областной научно-технической конференции, проведенной 17-18 октября в г. Перми, Пермь, 1989, с. 43. 2. Improving the durability and quality of bearing assemblies. Abstracts of the regional scientific and technical conference held on October 17-18 in Perm, Perm, 1989, p. 43.

Claims

The use of a paste-like phase, isolated after sludge of water-emulsion technological media worked out by drawing a copper wire, as a metal-cladding additive to soap plastic greases.