RU2139319C1

RU2139319C1 - Plating lubricant concentrate for internal combustion engines

Info

Publication number: RU2139319C1
Application number: RU98106190A
Authority: RU
Inventors: В.П. Пастухов; Б.Н. Смирнов; Л.А. Смирнов; А.И. Селетков; Н.И. Латош
Original assignee: Пастухов Валерий Павлович; Смирнов Борис Николаевич; Смирнов Леонид Андреевич; Селетков Александр Игнатьевич; Латош Николай Иванович
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: lubricants. SUBSTANCE: concentrate containing mineral oil (base), copper-tin alloy with particle size 0.01-5.0 mcm (4-12%), C₁₂-C₁₃-fatty monocarboxylic acid (0.19-0.50%), and hydrocarbon fuel (15-40%) is distinguished by additionally containing imperfection surface adhesion activator (0.1-0.3%). EFFECT: increased lubrication efficiency. 3 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к смазочным материалам, а именно к металлоплакирующим смазочным концентратам, и может быть использовано для улучшения условий и эксплуатации машин и механизмов, в том числе двигателей внутреннего сгорания, за счет неметаллизирующих свойств и повышения антифрикционных и противоизносных характеристик моторного масла. The invention relates to lubricants, namely, metal-clad lubricating concentrates, and can be used to improve conditions and operation of machines and mechanisms, including internal combustion engines, due to non-metalizing properties and increase antifriction and anti-wear characteristics of motor oil.

Известны составы металлоплакирующих смазочных композиций /1, 2/ /РФ 2087529, 2063417/, предлагаемых для смазки узлов трения в качестве добавок в моторное масло. Однако использование известных металлоплакирующих смазочных составов связано с выполнением целого ряда условий из-за сложности по составу и особенностями взаимодействия составляющих компонентов в процессе изготовления и эксплуатации, требующих постоянного контроля за качеством смазочного материала. Known compositions metalloprotease lubricating compositions / 1, 2 / / RF 2087529, 2063417 /, proposed for lubrication of friction units as additives in motor oil. However, the use of known metal-clad lubricating compositions is associated with the fulfillment of a number of conditions due to the complexity in composition and the characteristics of the interaction of constituent components in the manufacturing and operation process, requiring constant monitoring of the quality of the lubricant.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является металлоплакирующий смазочный концентрат для двигателей внутреннего сгорания /3/ /РФ 1639040/ содержащий (мас.%): сплав медь-олово с размером частиц 0,01-5,0 мкм (4-12), жирную C₁₂-C₁₈ монокарбоновую кислоту (0,19-0,5); углеводородное топливо (15-40); минеральное масло до 100.The closest in technical essence and the achieved result is a metal-clad lubricating concentrate for internal combustion engines / 3 / / RF 1639040 / containing (wt.%): Copper-tin alloy with a particle size of 0.01-5.0 μm (4-12) fatty C ₁₂ -C ₁₈ monocarboxylic acid (0.19-0.5); hydrocarbon fuel (15-40); mineral oil up to 100.

Известная смазка повышает износостойкость в узлах трения машин и механизмов, повышает компрессию двигателя при снижении содержания CO в выхлопных газах и снижает расход масла. Known lubricant increases the wear resistance in the friction units of machines and mechanisms, increases engine compression while reducing the CO content in the exhaust gases and reduces oil consumption.

Недостатком известного смазочного концентрата является длительный "подготовительный" период активного неметаллизирующего действия моторного масла после введения в него концентрата. Это негативное действие проявляется тем сильнее, чем выше пробег автомашины и больше времени проработал двигатель. A disadvantage of the known lubricating concentrate is the long "preparatory" period of active non-metallizing action of motor oil after the introduction of the concentrate into it. This negative effect is manifested the stronger, the higher the mileage of the car and the longer the engine has worked.

В предлагаемой заявке поставлена задача разработать надежный эффективно действующий от смены до смены моторного масла металлоплакирующий смазочный концентрат, быстро восстанавливающий компрессию двигателя и снижающий содержание окиси углерода (CO) в выхлопных газах. In the proposed application, the task is to develop a reliable metal-clad lubricating concentrate that is effective from shift to change of engine oil, quickly restoring engine compression and reducing the content of carbon monoxide (CO) in exhaust gases.

Сущность предлагаемого изобретения и поставленная задача решаются тем, что в известный состав смазочного концентрата, содержащего в заявленных количествах сплав медь-олово в виде мелкодисперсных частиц, жирную монокарбоновую кислоту с числом атомов углерода 12-18, углеводородное топливо, минеральное (моторное) масло, дополнительно вводится активатор, повышающий адгезию поверхности микродефектов (микротрещины, царапины, раковины и др.) металла пар трения двигателя по отношению к металлу мелкодисперсных частиц, входящих в состав смазочного концентрата. The essence of the invention and the task are solved by the fact that in the known composition of the lubricating concentrate containing the claimed amounts of copper-tin alloy in the form of fine particles, monocarboxylic acid fat with the number of carbon atoms 12-18, hydrocarbon fuel, mineral (motor) oil, additionally an activator is introduced that increases the adhesion of the surface of microdefects (microcracks, scratches, shells, etc.) of the metal of the friction pairs of the engine with respect to the metal of the fine particles that make up the lubricant of concentrate.

В качестве активатора адгезии могут быть использованы фосфаты неорганические и органические, например, динатрий фосфата Na₂HPO₄ и трибутилфосфат (BuO)₃PO. Фосфаты образуют защитную пленку на поверхности дефектов металла, предохраняющую ее от окисления на длительное время, что обеспечивает в процессе эксплуатации лучшую адгезию металлического порошка к поверхностным дефектам.Inorganic and organic phosphates, for example, disodium phosphate Na ₂ HPO ₄ and tributyl phosphate (BuO) ₃ PO, can be used as an adhesion promoter. Phosphates form a protective film on the surface of metal defects, protecting it from oxidation for a long time, which ensures the best adhesion of the metal powder to surface defects during operation.

К группе активаторов адгезии поверхности относятся также азотсодержащие гетероциклические соединения, например, бензотриазол или окридиновые основания, которые образуют устойчивые пленочные комплексы с ионами растворяющегося металла. The group of activators of surface adhesion also includes nitrogen-containing heterocyclic compounds, for example, benzotriazole or oxridine bases, which form stable film complexes with ions of a dissolving metal.

Смазочный концентрат заявленного состава готовят следующим образом:
Порошок жирной монокарбоновой кислоты с числом атомов углерода 12-18, например стеариновую кислоту, растворяют в углеводородном топливе (бензин, легроин, уайт-спирит или керосин авиационный) путем интенсивного перемешивания механической мешалкой. В полученную дисперсионную среду засыпают металлический порошок и обрабатывают смесь в диспергаторе. На этом этапе подготовки суспензии на всех частицах порошка образуется защитный разделительный слой стеариновой кислоты. Полученную суспензию заливают в емкость с работающей мешалкой и добавляют туда порошок активатора адгезии в количестве 0,1-0,3 мас. % предварительно растворенного в минеральном масле. Компоненты вновь тщательно перемешивают до получения однородной смеси, в которой частицы порошка в оболочке стеариновой кислоты гомогенно распределены по всему объему смазочного материала и не взаимодействуют с активатором адгезии.The lubricating concentrate of the claimed composition is prepared as follows:
A monocarboxylic acid fatty acid powder with a carbon number of 12-18, for example stearic acid, is dissolved in hydrocarbon fuel (gasoline, legroin, white spirit or aviation kerosene) by intensive mixing with a mechanical stirrer. Metal powder is poured into the obtained dispersion medium and the mixture is treated in a dispersant. At this stage of suspension preparation, a protective separation layer of stearic acid is formed on all powder particles. The resulting suspension is poured into a container with a working stirrer and the adhesion activator powder is added therein in an amount of 0.1-0.3 wt. % pre-dissolved in mineral oil. The components are again thoroughly mixed until a homogeneous mixture is obtained in which the powder particles in the stearic acid shell are homogeneously distributed throughout the lubricant and do not interact with the adhesion promoter.

Полученный смазочный концентрат в количестве 1 об.% вводится в минеральное (моторное) масло. При работе двигателя смазочный концентрат перемешивается с моторным маслом и контактирует в системе смазки с поверхностью работающих деталей двигателя. При этом наиболее активным компонентом смазочного концентрата является активатор, который при контакте с образовавшейся оксидной пленкой на рабочих поверхностях деталей двигателя восстанавливает ее. Указанный процесс активно развивается на поверхностях микро- и субмикротрещин. Обладая высокой степенью жидкотекучести, активатор адгезии проникает в макро- и микродефекты и "подготавливает" их поверхности для последующего зашпаклевывания металлическим порошком. При этом наблюдается повышение как скорости, так и качества залечивания дефектов. The resulting lubricant concentrate in an amount of 1 vol.% Is introduced into mineral (motor) oil. When the engine is running, the lubricant concentrate is mixed with the engine oil and contacts the surface of the working parts of the engine in the lubrication system. In this case, the most active component of the lubricant concentrate is an activator, which, upon contact with the formed oxide film on the working surfaces of engine parts, restores it. The indicated process is actively developing on the surfaces of micro- and submicrocracks. Having a high degree of fluidity, the adhesion promoter penetrates macro- and microdefects and "prepares" their surfaces for subsequent filling with metal powder. In this case, an increase in both the speed and quality of healing of defects is observed.

При работе двигателя в системе смазки давление повышается. Дисперсные частицы металлического порошка накапливаются в микродефектах деталей двигателя. При трении деталей в дефектных местах периодически создается повышенное давление, которое способствует разрушению защитной (стеариновой) оболочки вокруг частиц металлического порошка и прочного соединения их с дефектной поверхностью трущихся деталей, обработанных активатором адгезии. При содержании активатора адгезии ниже 0,1% его влияние по достижению решаемой задачи слабо выражено. При содержании активатора в концентраторе более 0,3% эффективность его действия не увеличивается. Кроме того, возникает опасность перенасыщения им моторного масла и побочного влияния - ослабления стеариновой защитной оболочки частиц металлического порошка. When the engine is running in the lubrication system, the pressure rises. Dispersed particles of metal powder accumulate in microdefects of engine parts. During friction of parts in defective places, increased pressure is periodically created, which contributes to the destruction of the protective (stearic) shell around the particles of metal powder and their strong connection with the defective surface of the rubbing parts treated with an adhesion promoter. When the content of the adhesion promoter is below 0.1%, its effect on the achievement of the problem being solved is weakly expressed. When the activator content in the concentrator is more than 0.3%, its effectiveness does not increase. In addition, there is a danger of supersaturation of motor oil with it and a side effect - weakening of the stearic protective shell of the particles of metal powder.

Сопоставительный анализ заявленного и известного составов металлоплакирующего концентрата показывает, что предлагаемая композиция характеризуется совокупностью существенных признаков, а именно качественным отличием - дополнительным содержанием активатора адгезии дефектных поверхностей к наполнителю концентрата - металлическому порошку, что является достаточным и необходимым для достижения поставленной задачи и обеспечения технического результата. A comparative analysis of the claimed and known compositions of metal cladding concentrate shows that the proposed composition is characterized by a combination of essential features, namely, a qualitative difference - the additional content of the adhesion promoter of defective surfaces to the concentrate filler - metal powder, which is sufficient and necessary to achieve the task and provide a technical result.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна". Thus, the present invention meets the criterion of "novelty."

Из анализа патентной и научно-технической информации известно использование поверхностно-активных веществ (ПАВ) для смазочных концентратов /2, 4 и 5/ РФ 2063417, 93001740/04, 95121266/04/. Однако используются они по иному функциональному назначению - в качестве диспергатора для получения дисперсионной среды для гомогенного распределения металлического исполнителя - дисперсных частиц в моторном масле. ПАВ улучшают смачиваемость поверхности металлических частиц в масле, предотвращая коагуляцию частиц, образования из них конгломератов. From the analysis of patent and scientific and technical information, the use of surface-active substances (surfactants) for lubricant concentrates / 2, 4 and 5 / RF 2063417, 93001740/04, 95121266/04 / is known. However, they are used for a different functional purpose - as a dispersant to obtain a dispersion medium for the homogeneous distribution of the metal artist - dispersed particles in motor oil. Surfactants improve the wettability of the surface of metal particles in oil, preventing the coagulation of particles, the formation of conglomerates from them.

В заявленном составе эту функцию выполняет жирная монокарбоновая кислота с углеводородным топливом, введение активатора адгезии "подготавливает" поверхность дефектов тел трения к надежному и быстрому зашпаклевыванию металлическими частицами. In the claimed composition, this function is performed by fatty monocarboxylic acid with hydrocarbon fuel, the introduction of an adhesion promoter "prepares" the surface of the friction body defects for reliable and quick filling with metal particles.

Исходя из изложенного можно заключить, что заявленный состав смазочного концентрата соответствует критерию "изобретательский уровень". Based on the foregoing, we can conclude that the claimed composition of the lubricant concentrate meets the criterion of "inventive step".

Пример выполнения. Химический состав вариантов металлоплакирующего концентрата приведен в таблице 1. В качестве активатора адгезии использовали порошок бензотриазола (составы 2-6) и динатрий фосфата -Na₂HPO (состав 7) таблица 1.Execution example. The chemical composition of the metal cladding concentrate options is shown in Table 1. Benzotriazole powder (formulations 2-6) and disodium phosphate -Na ₂ HPO (formulation 7) were used as an adhesion promoter. Table 1.

Проведены стендовые испытания на двигателе ВАЗ 21065 после отработки различного количества моторесурсов, эквивалентных пробегу 50, 90 и 120 тыс. км, соответственно таблицы 2, 3 и 4. Bench tests were carried out on a VAZ 21065 engine after working out a different number of motor resources equivalent to mileage of 50, 90 and 120 thousand km, respectively, tables 2, 3 and 4.

При проведении стендовых испытаний определяли следующие эксплуатационные характеристики: компрессию двигателя на всех четырех цилиндрах (в табл. 2-4 приведены данные для 1 и 4 цилиндров); содержание CO в выхлопных газах. When conducting bench tests, the following operational characteristics were determined: engine compression on all four cylinders (Table 2-4 shows data for 1 and 4 cylinders); CO content in the exhaust.

В процессе испытания контролировали уровень и качество масла в двигателе. During the test, the level and quality of oil in the engine were controlled.

Смазочное масло с составами заявленного смазочного концентрата имеет неплотный осадок и легко взмучивается при встряхивании заправочной емкости в момент запуска двигателя. Смазочная композиция быстро и практически без потерь выливается из заправочной емкости. Каких-либо нарушений, в том числе засорения масляного фильтра не обнаружено. Lubricating oil with the compositions of the declared lubricating concentrate has a loose sediment and is easily stirred up by shaking the refueling container at the time of engine start. The lubricant composition quickly and practically without loss pours out of the filling tank. No disturbances, including clogging of the oil filter, were detected.

В процессе испытаний компрессию цилиндров двигателя со смазочным концентратом определяли через 1000 и 15000 км пробега, одновременно измеряя содержание CO на холостом ходу. During the tests, the compression of the engine cylinders with a lubricant concentrate was determined after 1000 and 15000 km of run, while measuring the CO content at idle.

Из таблиц видно, что использование смазочного концентрата в двигателе внутреннего сгорания по сравнению с известным составом (табл.1, поз.1), обеспечивая высокие показатели эксплуатационных характеристик двигателя, существенно снижает сроки и эффективность его восстановления. The tables show that the use of lubricant concentrate in an internal combustion engine compared with the known composition (table 1, item 1), providing high performance of the engine, significantly reduces the time and effectiveness of its recovery.

Осмотр деталей двигателя после последнего цикла испытания показал, что порошок металлического наполнителя не наклепывается в пределах рабочих температур, не образует хрупких твердых растворов с металлом поверхности пар трения и надежно зашпаклевывает их дефекты. Inspection of engine parts after the last test cycle showed that the metal filler powder does not rivet within operating temperatures, does not form brittle solid solutions with metal on the surface of friction pairs, and reliably putsty their defects.

Отбор проб смазочной композиции после испытания на пробег в 1000 и 15000 км и изучение ее свойств, в том числе по внешнему виду, не выявило существенных изменений в составе компонентов и их состояния в смазочной композиции. Sampling of the lubricant composition after testing for runs of 1000 and 15000 km and studying its properties, including in appearance, did not reveal significant changes in the composition of the components and their condition in the lubricant composition.

Изготовление и использование заявленного смазочного концентрата осуществляется с использованием известного оборудования, сырьевых материалов и может найти широкое применение для двигателей внутреннего сгорания всех типов. The manufacture and use of the claimed lubricant concentrate is carried out using known equipment, raw materials and can be widely used for internal combustion engines of all types.

Claims

1. Metal-clad lubricating concentrate for internal combustion engines, containing mineral oil, a copper-tin alloy with a particle size of 0.01 - 5.0 microns, fatty monocarboxylic acid with a number of carbon atoms 12 - 18, hydrocarbon fuel, characterized in that the concentrate is additionally contains an activator of adhesion of the surface of defects in the following ratio of components, wt.%:
Copper-tin alloy with a particle size of 0.01 - 5.0 microns - 4 - 12
Fatty monocarboxylic acid with carbon number 12 - 18 - 0.19 - 0.50
Hydrocarbon fuel - 15 - 40
Defective surface adhesion activator - 0.1 - 0.3
Mineral oil - Up to 100
2. Metal cladding lubricant concentrate for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that it contains nitrogen-containing heterocyclic compounds as an activator of surface adhesion of defects.

3. Metal-clad lubricating concentrate for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that as an activator of adhesion of the surface of defects it contains inorganic or organic phosphate-containing compounds.