RU2277577C1 - Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам - Google Patents

Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам Download PDF

Info

Publication number
RU2277577C1
RU2277577C1 RU2004137941/04A RU2004137941A RU2277577C1 RU 2277577 C1 RU2277577 C1 RU 2277577C1 RU 2004137941/04 A RU2004137941/04 A RU 2004137941/04A RU 2004137941 A RU2004137941 A RU 2004137941A RU 2277577 C1 RU2277577 C1 RU 2277577C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
additive
tribotechnical
mixture
friction
fullerenes
Prior art date
Application number
RU2004137941/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004137941A (ru
Inventor
Сергей Александрович Зарьков (RU)
Сергей Александрович Зарьков
нский Николай Александрович Земл (RU)
Николай Александрович ЗЕМЛЯНСКИЙ
Юрий Викторович Гончаренко (RU)
Юрий Викторович Гончаренко
Владимир Александрович Никитин (RU)
Владимир Александрович Никитин
Владимир Маркович Петров (RU)
Владимир Маркович Петров
Original Assignee
Сергей Александрович Зарьков
Николай Александрович ЗЕМЛЯНСКИЙ
Юрий Викторович Гончаренко
Владимир Александрович Никитин
Владимир Маркович Петров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Александрович Зарьков, Николай Александрович ЗЕМЛЯНСКИЙ, Юрий Викторович Гончаренко, Владимир Александрович Никитин, Владимир Маркович Петров filed Critical Сергей Александрович Зарьков
Priority to RU2004137941/04A priority Critical patent/RU2277577C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2277577C1 publication Critical patent/RU2277577C1/ru
Publication of RU2004137941A publication Critical patent/RU2004137941A/ru

Links

Landscapes

  • Lubricants (AREA)

Abstract

Использование: в получении смазочных материалов, которые могут найти применение для уменьшения износа в различных узлах трения механизмов и агрегатов. Сущность: добавка содержит в мас.%: двуокись кремния 40-45, мусковит KAl2[AlSi3O10](ОН)2 2-3, альбит NaAlSi3O8 3,5-4,0, микроклин KAlSi3O8 2-3, полиэдральные многослойные углеродные структуры фуллероидного типа 0,001-1,0, смесь фуллеренов формулы C60 и С70 0,2-5,0, аморфный углерод - остальное. Предпочтительно добавка выполнена в виде порошка с размером частиц 0,001-0,1 мкм. Технический результат - снижение износа трущихся поверхностей и повышение седиментационной устойчивости добавки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к составам смазочных материалов, в частности к смазочным материалам, содержащим добавку на основе соединений углерода и кремния. Указанные составы могут найти применение для уменьшения износа трущихся поверхностей узлов трения как простых, так и сложных механизмов и агрегатов.
Известно, что продолжительность безаварийной работы механизмов зависит от степени износа трущихся поверхностей, которая связана с коэффициентом трения контактирующих материалов и их прочностью. Для снижения коэффициента трения, помимо тщательной полировки поверхностей, используются различные смазочные материалы, как в чистом виде (масла, солидол, и т.п.), так и с добавками, дополнительно повышающими скольжение трущихся поверхностей.
Известна триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам - серпентинит [патент РФ №2131451, М кл.6 С 10 М 125/26, опубл. 10.06.99, Бюл. №16]. Серпентинит-метаморфическая горная порода, состоящая из серпентина [(Mg6-xAlx)(Si4-xAlx)O10(OH)8], хризотила, антигорита, магнитного и хромистого железняков и остатков оливина и пироксенов. Порошок серпентинита, имеющий следующий фракционный состав: не менее 30% фракции с размером частиц 1,5 мкм, 35-65% фракции с размером частиц 1,5-7,0 мкм и не более 5% фракции с размером частиц более 7 мкм и не более 22 мкм, добавляли к смазке Литол - 24 в количестве 0,5-1,0 мас.%, что приводило к значительному снижению массового износа шариковых подшипников.
Однако, как показали дальнейшие исследования [см., например, патент РФ №2168663, М. кл.7 F 16 C 33/14, опубл. 10.06.2001, Бюл. №16], при использовании мелкодисперсных порошков, приготовленных из различных композиций на основе серпентинита, в качестве триботехнической добавки эффект нестабилен, то есть наблюдается заметный износ трущихся поверхностей, и не только в начальной период, но и в процессе стабильной работы. Кроме того, крупный помол добавки приводит к усилению абразивного износа поверхностей трения.
Также известен [патент РФ №2169172, М. кл.7 С 10 М 125/04, опубл. 20.06.2001, Бюл. №17] состав для повышения износостойкости узлов трения («геомодификатор трения»), включающий серпентин в виде лизардита и хризотила [Mg6{Si4O8}(OH)8], железо (магнетит) и алюминий в изоморфных примесях, 0,6-1,0% SiO2 и 0,6-1,0% доломита. Указанный состав в виде порошка с дисперсностью 0,01-5,0 мкм добавляли в количестве 0,1-0,5 мас.% в смазочное масло двигателей внутреннего сгорания и в количестве 2-3 мас.% в пластичные смазки. При этом после механоактивации порошка (дробления и измельчения) крупные частицы магнетита удаляли из порошка методом магнитной сепарации. В результате использования тонкодисперсной триботехнической добавки заметно снижались коэффициент трения и износ образца и контртела по сравнению с образцами смазки, не содержащими добавки. Однако по сравнению с образцами, содержащими в качестве добавок порошок серпентинита той же дисперсности или смесь фуллеренов состава С6070, эффект снижения износа во всех случаях примерно одинаков.
Наиболее близкой по минеральному составу и дисперсности является триботехническая добавка, включающая 30-40% SiO2, а также оксиды магния, трех- и двухвалентного железа и алюминия, серу и сопутствующие примеси в виде тонкодисперсного (размер частиц 0,01-1,0 мкм) порошка [патент РФ №2057257, М. кл.6 F 16 C 33/14, опубл. 27.03.96, Бюл. №9].
Добавку указанного состава получают в виде многокомпонентной мелкодисперсной минеральной смеси, основными компонентами которой являются серпентин, энстатит (MgSiO3) и магнетит (FeO, Fe2О3), а также ленточных силикатов, биотита [K(MgFe)3[Al,Si3О10]{ОН, F}2], ильменита (FeTiO3), пирротина (FeS), талька (Mg3Si4O10(OH)2), халькопирита (CuFeS) и самородной серы. Добавку вводят в вязкие носители, такие как смазочное масло, нефтяные или синтетические масла или солидол, в количестве 3-30 мас.%. Добавку наносят на трущиеся поверхности под нагрузкой не менее 10 МПа в течение 30 мин - 8 час. Наблюдалось явное визуальное улучшение состояния изношенной поверхности.
Указанная добавка использовалась для формирования прочно связанного с поверхностью трения слоя. Однако, как показано в патенте РФ №2179270, М. кл.7 F 16 C 33/14, опубл. 10.02.2002, Бюл. №4, она не обеспечивает формирования износостойкого слоя и проблема уменьшения износа трущихся поверхностей по-прежнему актуальна.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении износа трущихся поверхностей.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, также заключается в повышении седиментационной устойчивости триботехнической добавки, в результате которой она не осаждается и не задерживается, например, на фильтре и стенках центрифужного насоса дизеля при добавлении ее к моторному маслу.
Указанный технический результат достигается тем, что триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам, включающая двуокись кремния и минеральное сырье, дополнительно содержит полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа, смесь фуллеренов общей формулы С60 и С70 и аморфный углерод, а в качестве минерального сырья - мусковит KAl2 [AlSi3O10](ОН)2, альбит NaAlSi3O8 и микроклин KAlSi3O8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Двуокись кремния 40-45
Мусковит 2-3
Альбит 3,5-4,0
Микроклин 2-3
Полиэдральные многослойные углеродные
наноструктуры фуллероидного типа 0,001-1
Смесь фуллеренов С60 и С70 0,2-5,0
Аморфный углерод Остальное
Триботехническая добавка имеет вид мелкодисперсного порошка с размером частиц 0, 001-0,1 мкм.
Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа с межслоевым расстоянием 0,34-0,36 нм и средним размером частиц 60-200 нм получены так, как это описано в патенте РФ №2196731, М. кл.7 С 01 В 31/02, опубликованном 20.01.2003, Бюл. №2.
В качестве аморфного углерода композиция содержит сажу. Фуллерены общей формулы С60 и С70 можно вводить отдельно, но можно использовать фуллеренсодержащую сажу, полученную, например, методом дугового разряда в атмосфере инертного газа.
Триботехническую добавку готовят следующим образом. Компоненты смеси (минеральную составляющую в форме песка с частицами не более 3 мм) дозированно загружают в смеситель, например шаровой мельницы, и перемешивают в нем при комнатной температуре. Затем смесь загружают в мельницу центробежно-планетарного типа, где смесь размалывается при разрушающем напряжении около 70 МПа. Размолотая смесь поступает в роторный сепаратор для дезагрегации и сепарации. Фракция дисперсностью 0,001-0,1 мкм отбирается и смешивается с моторными маслами или пластичными смазками. При этом в моторное масло вводится 0,005-0,1 мас.% заявляемой триботехнической добавки, а в пластичную смазку 0,1-15,0 мас.%.
Была проведена сравнительная инструментальная оценка параметров трения: линейного износа, коэффициента трения, микрошероховатости и зависимости коэффициента трения от нагрузки для жидких смазочных материалов: моторного масла, не содержащего триботехнической добавки, моторного масла, содержащего только минеральную составляющую заявляемой добавки, и моторного масла, содержащего заявляемую добавку. В качестве моторного масла использовалось масло марки М14В2 по ГОСТ 21150-87. Добавка вводилась в количестве 0,01 мас.%. Минеральная составляющая добавки имела дисперсность 0,001-0,1 мкм; она обрабатывалась так же, как и в присутствии углеродной составляющей.
Состав испытуемых композиций приведен в таблице.
Таблица
Состав образцов масла, испытанных на стендах
№ п/п Моторное масло M14B2 Минеральная составляющая Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры Смесь фуллеренов С6070 Аморфный углерод
1 + - - - -
2 + + - - -
3 + + 0,01% 1% остальное
4 + + 0,01% 5% остальное
5 + + 0,01% 0,2% остальное
6 + + 0,001% 1% остальное
7 + + 1% 1% остальное
При этом триботехническая добавка включала 42,5±2,5 мас.% двуокиси кремния, 2,5±0,5 мас.% мусковита, 3,75±0,25 мас.% альбита и 2,5±0,5 мас.% микроклина по данным рентгенофазового микроанализа.
Линейный износ образцов стали марки 40Х (ГОСТ 1050-78) с содержанием углерода 0,35-0,45 мас.% и твердостью по шкале НВ 230 -280 испытывались по контртелу из чугуна СЧ 20 (ГОСТ 19265-73) на машине трения ползункового типа 77 МТ-1 [Справочник по триботехнике. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. Москва, «Машиностроение», 1990, 412 с.].
Как показали испытания, при использовании смазочного масла, включающего 0,01 мас.% заявляемой триботехнической добавки, износ стального образца уменьшается в среднем на 25-30% по сравнению со смазочным маслом, не содержащим добавки. В то же время при введении в смазочное масло только минеральной составляющей добавки износ увеличивается примерно на 40%.
Коэффициент трения определяли на машине трения 2070СМТ-1 по схеме: вращающийся ролик по неподвижной колодке. Вращающийся ролик выполнен из чугуна марки ВПЧ, неподвижная колодка - из баббита марки БК-2. Испытания проводились с постоянной нагрузкой 1700 Н. Оценивался коэффициент трения в зависимости от продолжительности испытаний и триботехнических свойств смазочного материала без добавки и с различными добавками в условиях постоянной смазки.
Как показали испытания, при использовании заявляемой добавки исходный коэффициент трения не растет (даже несколько снижается) в течение 15 мин испытаний.
В отсутствие триботехнической добавки коэффициент трения резко возрастает, начиная с 4 мин испытаний. При использовании смазочного масла, включающего только минеральную составляющую добавки, коэффициент трения изначально гораздо выше и резко растет с 1 мин испытания.
На машине СМЦ-2 проводилось изучение зависимости коэффициента трения от нагрузки при ее ступенчатом увеличении в условиях капельного режима смазки для смазочного масла, не содержащего добавки, и смазочного масла, содержащего заявляемую триботехническую добавку. Испытания проводились по схеме: вращающийся ролик из чугуна ВПЧ по неподвижной колодке. Неподвижные колодки изготовлены из баббита марки БК-2 и алюминиевого сплава марки АO20-1. Максимальная нагрузка машины 3000 Н.
Как показали испытания, для трибопары чугун - баббит при смазке маслом, не содержащим добавки, коэффициент трения резко возрастает при нагрузке 2300 Н (задир). При смазке маслом, содержащим заявляемую добавку, коэффициент трения остается низким до 3000 Н.
Для трибопары чугун - сплав АO20-1 в условиях смазки маслом, не содержащим добавки, коэффициент трения резко возрастает при нагрузке 2250 Н, а при смазке маслом, содержащим заявляемую добавку, лишь при нагрузке 2750 Н.
Исследования шероховатости поверхностного слоя трибосопряжений проводились на измерительно-вычислительном комплексе «Профиль» на образцах из стали марки 40Х (ГОСТ 1050-78). Определяли высотный параметр шероховатости Ra (мкм) при трении со смазкой смазочным маслом, не содержащим добавки, смазочным маслом, содержащим заявляемую добавку, и смазочным маслом, содержащим только минеральную составляющую добавки.
Испытания показали, что шероховатость образца при смазке маслом, содержащим заявляемую добавку, резко снижается по сравнению с шероховатостью образца, испытанного в отсутствие добавки. Дополнительные испытания показали, что низкая шероховатость поверхности трения (по высотному параметру Ra, мкм) обусловлена присутствием полиэдральных многослойных углеродных наноструктур. Введение в смазочное масло только минеральной составляющей добавки увеличивает шероховатость образца.
Заявляемая триботехническая добавка была введена также в моторное масло марки М14Г2 (ГОСТ 12337-84) в количестве 0,01 мас.%, и полученная смесь была испытана на соответствие указанному ГОСТу. Как показали испытания, проведенные в Центральной заводской лаборатории ОАО «Пушкинский завод», масло, содержащее заявляемую добавку, полностью соответствует указанному ГОСТу, в том числе требованию стабильности по индукционному периоду осадкообразования 50 час. При этом триботехнические характеристики масла улучшаются.
Дополнительным преимуществом заявляемой триботехнической добавки является ее седиментационная устойчивость, обусловленная, в частности, высокой дисперсностью. При любом размоле обычно образуется 5-7% мелкодисперсной (пылевидной) фракции; низкий выход мелкодисперсных частиц приводит к высоким затратам энергии, если стоит задача получить именно мелкодисперсный порошок. Опыт размола заявляемой композиции показал, что присутствие в ее составе полиэдральных многослойных углеродных наноструктур, которые увеличивают микротвердость поверхностей металла в зоне трения в процессе размола, приводит к существенному повышению выхода мелкодисперсной фракции. Тот же эффект увеличения микротвердости в реальном узле трения, например в дизелях, также обусловлен присутствием в триботехнической добавке указанных наноструктур.

Claims (2)

1. Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам, включающая двуокись кремния и минеральное сырье, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полиэдральные многослойные углеродные структуры фуллероидного типа, смесь фуллеренов общей формулы С60 и С70 и аморфный углерод, а в качестве минерального сырья добавка содержит мусковит KAl2[AlSi3O10](ОН)2, альбит NaAlSi3O8 и микроклин KAlSi3O8 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Двуокись кремния 40-45 Мусковит 2-3 Альбит 3,5-4,0 Микроклин 2-3 Полиэдральные многослойные углеродные структуры фуллероидного типа 0,001-1 Смесь фуллеренов С60 и С70 0,2-5,0 Аморфный углерод Остальное
2. Триботехническая добавка по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде порошка с размером частиц 0,001-0,1 мкм.
RU2004137941/04A 2004-12-24 2004-12-24 Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам RU2277577C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137941/04A RU2277577C1 (ru) 2004-12-24 2004-12-24 Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137941/04A RU2277577C1 (ru) 2004-12-24 2004-12-24 Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2277577C1 true RU2277577C1 (ru) 2006-06-10
RU2004137941A RU2004137941A (ru) 2006-06-10

Family

ID=36712256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004137941/04A RU2277577C1 (ru) 2004-12-24 2004-12-24 Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277577C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2404232C2 (ru) * 2008-06-09 2010-11-20 Сергей Моисеевич Бухдрукер Триботехническая добавка
RU2454451C1 (ru) * 2010-11-23 2012-06-27 Ришат Гаязович Нигматуллин Смазочный материал с повышенной термостойкостью, обладающий ремонтно-восстановительными свойствами
WO2016026686A1 (de) * 2014-08-22 2016-02-25 Aktiebolaget Skf Schmiermittel für wälzlager, wälzlager und verfahren zur herstellung sowie reparatur von wälzlagern
RU2604352C1 (ru) * 2015-11-06 2016-12-10 Виталий Богданович Черногиль Противоизносная и противозадирная добавка к жидким смазочным материалам

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057257C1 (ru) * 1994-03-21 1996-03-27 Научно-производственная инновационная фирма "Энион-Балтика" Способ формирования покрытия на трущихся поверхностях
RU2146277C1 (ru) * 1996-09-10 2000-03-10 Институт проблем машиноведения РАН Смазочное масло
RU2149741C1 (ru) * 1997-04-30 2000-05-27 Никитин Игорь Владимирович Способ безразборного восстановления трущихся соединений
RU2168663C1 (ru) * 2000-06-15 2001-06-10 Сергей Николаевич Александров Состав для обработки пар трения
RU2196731C2 (ru) * 2000-09-21 2003-01-20 Закрытое акционерное общество "Астрин" Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057257C1 (ru) * 1994-03-21 1996-03-27 Научно-производственная инновационная фирма "Энион-Балтика" Способ формирования покрытия на трущихся поверхностях
RU2146277C1 (ru) * 1996-09-10 2000-03-10 Институт проблем машиноведения РАН Смазочное масло
RU2149741C1 (ru) * 1997-04-30 2000-05-27 Никитин Игорь Владимирович Способ безразборного восстановления трущихся соединений
RU2168663C1 (ru) * 2000-06-15 2001-06-10 Сергей Николаевич Александров Состав для обработки пар трения
RU2196731C2 (ru) * 2000-09-21 2003-01-20 Закрытое акционерное общество "Астрин" Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2404232C2 (ru) * 2008-06-09 2010-11-20 Сергей Моисеевич Бухдрукер Триботехническая добавка
RU2454451C1 (ru) * 2010-11-23 2012-06-27 Ришат Гаязович Нигматуллин Смазочный материал с повышенной термостойкостью, обладающий ремонтно-восстановительными свойствами
WO2016026686A1 (de) * 2014-08-22 2016-02-25 Aktiebolaget Skf Schmiermittel für wälzlager, wälzlager und verfahren zur herstellung sowie reparatur von wälzlagern
RU2604352C1 (ru) * 2015-11-06 2016-12-10 Виталий Богданович Черногиль Противоизносная и противозадирная добавка к жидким смазочным материалам

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004137941A (ru) 2006-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jatti et al. Copper oxide nano-particles as friction-reduction and anti-wear additives in lubricating oil
Liu et al. Exploring the effect of nanoparticle size on the tribological properties of SiO2/polyalkylene glycol nanofluid under different lubrication conditions
Rajendhran et al. Enhancing the thermophysical and tribological performance of gear oil using Ni-promoted ultrathin MoS2 nanocomposites
Yi et al. Tribological performance of ultrathin MoS2 nanosheets in formulated engine oil and possible friction mechanism at elevated temperatures
CN101070505B (zh) 一种抗磨修复剂及其制备方法和应用
Wu et al. Tribological and anticorrosion behaviour of novel xanthate-containing triazine derivatives in water-glycol
Guimarey et al. Electrochemically exfoliated graphene and molybdenum disulfide nanoplatelets as lubricant additives
RU2277577C1 (ru) Триботехническая добавка к смазочным маслам и пластичным смазкам
Rao et al. Preparation and properties of graphene composite lubricants additive used for cylinder liner in marine diesel burning low sulfur fuel oil
Raina et al. Lubrication characteristics of oils containing nanoadditives: influencing parameters, market scenario and advancements
RU2415176C2 (ru) Нанотехнологическая антифрикционная порошковая композиция (варианты), нанотехнологическая смазочная композиция и способ нанотехнологической смазки
Farfan-Cabrera et al. Electrified four-ball testing of ZDDP and MoDTC as additives in low-viscosity synthetic oil
RU2127299C1 (ru) Твердосмазочная композиция для металлических узлов трения
Jia et al. Synthesis, characterization and tribological behavior of oleic acid-capped core-shell lanthanum borate-SiO2 composites
Chen et al. Load-carrying capacity and tribomechanism of DDA/MADE modified MoO3 nanoparticle as an additive for alkylated naphthalene base oil
Jiang et al. Friction and wear performances of magnesium alloy against steel under lubrication of rapeseed oil with S-containing additive
CN113652286A (zh) 冷冻机油组合物及其制备方法
Fahad et al. Experimental investigation of base oil properties containing modified TiO2/CuO nanoparticles additives
Hua et al. The tribological behavior of diester-containing polysulfides as additives in mineral oil
Chaudhary et al. Experimental Investigation of Influence of SiO2 Nanoparticles on the Tribo-logical and Rheological properties of SAE 40 Lubricating Oil
Xue et al. Tribological performance of modified flocculent graphite as lubricant additives
RU2414504C1 (ru) Пластичная смазка
Li et al. The tribological performance of W-DLC in solid–liquid lubrication system addivated with Cu nanoparticles
Tsiganov et al. Synthesis, structure and tribological properties of nanocomposite materials in the system of potassium polytitanate–layered double hydroxide–serpentinite
Choi et al. Extreme pressure properties of multi-component oil-based nanofluids

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091225