RU2327733C1 - Tribotechnical lubricant and lubricating compound - Google Patents

Tribotechnical lubricant and lubricating compound Download PDF

Info

Publication number
RU2327733C1
RU2327733C1 RU2007105032/04A RU2007105032A RU2327733C1 RU 2327733 C1 RU2327733 C1 RU 2327733C1 RU 2007105032/04 A RU2007105032/04 A RU 2007105032/04A RU 2007105032 A RU2007105032 A RU 2007105032A RU 2327733 C1 RU2327733 C1 RU 2327733C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
ray amorphous
amorphous carbon
concentration
friction
Prior art date
Application number
RU2007105032/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Дмитриевич Кущ (RU)
Сергей Дмитриевич Кущ
Сергей Викторович Кузнецов (RU)
Сергей Викторович Кузнецов
Алексей Юрьевич Моднев (RU)
Алексей Юрьевич Моднев
Original Assignee
Сергей Дмитриевич Кущ
Сергей Викторович Кузнецов
Алексей Юрьевич Моднев
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 Дмитриевич Кущ, Сергей Викторович Кузнецов, Алексей Юрьевич Моднев filed Critical Сергей Дмитриевич Кущ
Priority to RU2007105032/04A priority Critical patent/RU2327733C1/en
Priority to US12/026,725 priority patent/US20080227673A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2327733C1 publication Critical patent/RU2327733C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M103/00Lubricating compositions characterised by the base-material being an inorganic material
    • C10M103/02Carbon; Graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01Physico-chemical properties
    • C10N2020/055Particles related characteristics
    • C10N2020/06Particles of special shape or size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

FIELD: lubricating materials.
SUBSTANCE: lubricant contains X-ray amorphous carbon which has the following characteristics: particle size of 30-50 nm from tunnel electron microscopy; temperature at which oxidation starts in air - 300°C; concentration of non-conjugated double bonds, determined from reaction with a neutral solution of potassium permanganate - not less than 1 for 5 atoms of carbon; concentration of paramagnetic centres on the EPR signal with a g-factor of 2.022 - not less than 1 for 1200 atoms of carbon. The lubricating compound contains base oil and X-ray amorphous carbon.
EFFECT: lowering of the intensity of wearing out of the friction surface, increased sedimentation stability of the compound during storage.
13 cl, 3 tbl, 22 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к нефтепереработке, производству масел и смазок, а также к смазочным композициям, предназначенным для уменьшения трения в узлах трения машин и механизмов, в том числе тяжело нагруженных, в процессе их приработки и эксплуатации.The present invention relates to oil refining, the production of oils and lubricants, as well as to lubricating compositions intended to reduce friction in the friction units of machines and mechanisms, including heavily loaded ones, during their running-in and operation.

Известен смазочно-очищающий состав (см. патент RU №2217481, МПК С10M 141/04, C10N 30/06, опубл. 27.11.2003), включающий органическую основу, состоящую из смеси жидких парафинов С14-C24 с содержанием хлора 45-47 мас.%, стабилизированных до 0,9-1,1 мас.% эпоксидно-диановой смолой, эфира адипиновой кислоты, антиоксиданта-ацетоанила (олигомер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина) и светостабилизатора (ди- и/или триоксибензофенон), и наполнитель, представляющий собой фуллереновый шунгит фракции С6070, измельченный до размеров частиц 100-500 Å.Known lubricating cleansing composition (see patent RU No. 2217481, IPC C10M 141/04, C10N 30/06, publ. 11/27/2003), including an organic base consisting of a mixture of liquid paraffins C 14 -C 24 with a chlorine content of 45- 47 wt.% Stabilized to 0.9-1.1 wt.% Epoxy resin, adipic acid ester, antioxidant-acetoanil (2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline oligomer) and light stabilizer (di- and / or trioxybenzophenone), and a filler, which is a fullerene schungite fraction C 60 -C 70 , crushed to a particle size of 100-500 Å.

Известный смазочно-очищающий состав имеет сложный химический состав, при этом известными в настоящее время методами невозможно измельчить минерал шунгит до псевдомолекулярных размеров частиц. Кроме того, по микротвердости некоторые участки шунгита превосходят монолитные металлы и сплавы, в частности сталь, то есть являются абразивами.The known lubricant-cleansing composition has a complex chemical composition, while it is not possible to grind the schungite mineral to pseudomolecular particle sizes using currently known methods. In addition, in microhardness, some sections of shungite are superior to monolithic metals and alloys, in particular steel, that is, they are abrasives.

Известная смазочная композиция (см. патент US №5292444, МПК С10M 133/00, опубликован 08.03.1994), включающая основное масло, растворимый в масле или углеводородах продукт взаимодействия фуллерена (С60, C70, C76, C78, С84, С120 или их смесь) с аминосодержащим полимером, имеющим первичные или вторичные аминогруппы в количестве 0,1-20% и прочие добавки (диспергирующий агент, антиоксидант и т.п.). Аминосодержащий полимер может быть получен взаимодействием гидрокси-, карбонил- или карбоксипроизводных полимеров с первичными или вторичными аминами.Known lubricating composition (see US patent No. 5292444, IPC C10M 133/00, published March 8, 1994), comprising a base oil, an oil or hydrocarbon-soluble product of the interaction of fullerene (C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 84 , C 120 or a mixture thereof) with an amine-containing polymer having primary or secondary amino groups in an amount of 0.1-20% and other additives (dispersing agent, antioxidant, etc.). An amino-containing polymer can be prepared by reacting hydroxy, carbonyl or carboxy derivatives of polymers with primary or secondary amines.

Недостатком известной композиции является высокая стоимость фуллеренов и тем более продуктов их взаимодействия с аминополимерами. Существование примененных аминополимерных продуктов возможно только при избытке свободного амина, к тому же такие продукты склонны к полимеризации на воздухе. Растворы фуллеренов на воздухе активно окисляются с образованием нерастворимых абразивных эпоксидов, в связи с чем эти смазочные композиции нестабильны при хранении.A disadvantage of the known composition is the high cost of fullerenes and especially the products of their interaction with aminopolymers. The existence of the applied aminopolymer products is possible only with an excess of free amine; moreover, such products are prone to polymerization in air. Solutions of fullerenes in air are actively oxidized with the formation of insoluble abrasive epoxides, and therefore these lubricating compositions are unstable during storage.

Известна фуллереновая смазка для обработки сочленений костного скелета человека (см. заявка US №2005221995, МПК A61F 2/28, С10M 125/02, опубликована 06.10.2005), которую впрыскивают одноразово или периодически в место сочленения, в виде свободных фуллеренов в количестве 5 мг или в виде смеси фуллеренов с маслом.Known fullerene lubricant for processing joints of the human bone skeleton (see application US No. 20055221995, IPC A61F 2/28, C10M 125/02, published 06.10.2005), which is injected once or periodically into the joint, in the form of 5 free fullerenes mg or in the form of a mixture of fullerenes with oil.

Недостатками известной смазки являются высокая стоимость фуллеренов, невозможность введения твердого фуллерена в место сочленения и ограниченность использования только для обработки сочленений костного скелета человека.The disadvantages of the known lubricants are the high cost of fullerenes, the impossibility of introducing solid fullerene into the joint and the limited use only for processing joints of the human skeleton.

Известна смазочная композиция (см. патент США №5958523, МПК С10M 131/02, опубликован 28.09.1999), представляющая собой продукт взаимодействия фуллеренов с политетрафторэтиленом в массе или в апротонном растворителе при флуоресцентном облучении. Полученный продукт, названный полифторфуллереном, наносится на поверхность трения в виде суспензии или в виде сублимированной при 350-400°С пленки.Known lubricating composition (see US patent No. 5958523, IPC C10M 131/02, published 09/28/1999), which is the product of the interaction of fullerenes with polytetrafluoroethylene in bulk or in an aprotic solvent under fluorescence. The resulting product, called polyfluorofullerene, is applied to the friction surface in the form of a suspension or in the form of a film sublimated at 350-400 ° C.

Недостатки известной композиции заключаются не только в высокой стоимости исходных фуллеренов, но и в том, что фторфуллерены, как и прочие галоидфуллерены, неустойчивы, разлагаются с образованием экологически небезопасных фтористых соединений.The disadvantages of the known composition are not only the high cost of the initial fullerenes, but also that fluorofullerenes, like other halogen fullerenes, are unstable, decompose with the formation of environmentally unsafe fluorine compounds.

Известна смазка (см. заявка JP №2005299852, МПК F16C 33/54, опубликована 27.10.2005), включающая 0,1-50,0 мас.% фуллерена и ароматическую полиимидную смолу и предназначенная для использования в быстровращающихся подшипниках.Known lubricant (see application JP No. 20055299852, IPC F16C 33/54, published October 27, 2005), including 0.1-50.0 wt.% Fullerene and aromatic polyimide resin and intended for use in rapidly rotating bearings.

Недостатками этой смазки являются ограниченность применения для подшипников вращения, высокая стоимость фуллеренов, использование ароматической полиимидной смолы, подвергающейся полимеризации на воздухе, и применение фуллеренов, сублимирующихся и окисляющихся при высоких температурах в зоне трения.The disadvantages of this lubricant are the limited use for rotation bearings, the high cost of fullerenes, the use of an aromatic polyimide resin that undergoes polymerization in air, and the use of fullerenes that sublimate and oxidize at high temperatures in the friction zone.

Известна смазочная композиция для механизмов качения (см. заявка JP №2005054008, МПК С10М 169/02, опубликована 03.03.2005), включающая основное масло, соединение димочевины в качестве загустителя и углеродный порошок со средним диаметром частиц ≤1,000 нм (углеродная чернь, углеродные нанотрубки, фуллерены).Known lubricating composition for rolling mechanisms (see application JP No.2005054008, IPC С10М 169/02, published 03.03.2005), comprising a base oil, a urea compound as a thickener and carbon powder with an average particle diameter of ≤1,000 nm (carbon black, carbon nanotubes, fullerenes).

Недостатками смазочной композиции являются ограниченность применения лишь для устройств качения, высокая стоимость фуллеренов и, тем более, углеродных нанотрубок.The disadvantages of the lubricating composition are the limited use only for rolling devices, the high cost of fullerenes and, especially, carbon nanotubes.

Известен пластичный смазочный материал на основе базовой пластичной смазки (см. патент RU №2268291, МПК С10М 125/02, опубликован 20.01.2006), содержащий углеродную добавку, в качестве которой используют 1-5 мас.% порошков фуллереновой сажи или порошков фуллереновой сажи после экстракции из нее фуллеренов.Known plastic lubricant based on a base grease (see patent RU No. 2268291, IPC С10М 125/02, published January 20, 2006) containing a carbon additive, which is used as 1-5 wt.% Powders of fullerene soot or powders of fullerene soot after extraction of fullerenes from it.

Недостатками известного пластичного материала являются несовместимость солидолов, содержащих гидратированные кальциевые мыла жирных кислот, и абсолютно гидрофобной фуллереновой сажи или фуллереновой сажи после экстракции фуллеренов и связанная с этим невозможность получения однородного по структуре состава, нежелательное взаимодействие составных частей пластичного материала (фуллеренов или высших фуллеренов и гидратированных кальциевых мыл жирных кислот) и разрушение пластичного материала, а также высокая стоимость неэкстрагированных фуллеренов и высших фуллеренов. В известном пластичном материале фуллереновая сажа после экстракции фуллеренов содержит до 50% от начального содержания фуллеренов, что заметно усложняет процесс приготовления и использования фуллереновой сажи, поскольку неэкстрагированные из фуллереновой сажи фуллерены активно окисляются на воздухе и особенно при освещении.The disadvantages of the known plastic material are the incompatibility of solidols containing hydrated calcium soaps of fatty acids and absolutely hydrophobic fullerene soot or fullerene soot after extraction of fullerenes and the inability to obtain a compositionally uniform structure, the undesirable interaction of the constituent parts of the plastic material (fullerenes or higher fullerenes and higher fullerenes and fatty acid calcium soaps) and the destruction of plastic material, as well as the high cost of non-extragir ovan fullerenes and higher fullerenes. In the known plastic material, fullerene soot after extraction of fullerenes contains up to 50% of the initial content of fullerenes, which significantly complicates the preparation and use of fullerene soot, since fullerenes that are not extracted from fullerene soot are actively oxidized in air and especially when illuminated.

Известна смазочная композиция (см. патент RU №2277577, МПК С10М 125/02, опубликован 10.06.2006), включающая смазочное масло или пластичную смазку и триботехническую добавку, в состав которой входит (в мас.%) 40-50 двуокиси кремния, 2-3 мусковита KAl2[AlSi3О10](ОН)2, 3,5-4 альбита NaAlSi3O8, 2-3 микроклина KAlSi3O8, 0,001-1 полиэдральных многослойных углеродных структур фуллероидного типа, 0,2-5 смеси фуллеренов общей формулы С60 и С70 и аморфный углерод - остальное. Указанные полиэдральные многослойные углеродные структуры фуллероидного типа получают из корки катодного депозита, образующегося при испарении графита в плазменном разряде, путем газофазного окисления, разделения продукта окисления электрофлотацией с отбором всплывающей фракции 100-300 нм, окислением этой фракции в расплаве гидроксида, галогенида, нитрата щелочного металла или их смеси и последующей электрофлотации (см. патент RU №2196731, МПК С01В 31/02, опубликован 20.01.2003).Known lubricating composition (see patent RU No. 2277577, IPC С10М 125/02, published 06/10/2006), including lubricating oil or grease and tribological additive, which includes (in wt.%) 40-50 silicon dioxide, 2 -3 muscovite KAl 2 [AlSi 3 O 10 ] (OH) 2 , 3.5-4 albite NaAlSi 3 O 8 , 2-3 microcline KAlSi 3 O 8 , 0.001-1 polyhedral multilayer carbon structures of fulleroid type, 0.2- 5 a mixture of fullerenes of the general formula C 60 and C 70 and amorphous carbon - the rest. These polyhedral multilayer carbon structures of the fulleroid type are obtained from the cathode of the cathode deposit formed by the evaporation of graphite in a plasma discharge by gas-phase oxidation, separation of the oxidation product by electroflotation with the selection of a pop-up fraction of 100-300 nm, oxidation of this fraction in a molten hydroxide, metal halide, nitrate or mixtures thereof and subsequent electroflotation (see patent RU No. 2196731, IPC СВВ 31/02, published January 20, 2003).

Недостатками известной смазочной композиции являются невозможность смешения разнородных частей триботехнической добавки с получением однородной смеси, возможность гравитационного разделения ингредиентов и нестабильность при хранении, плохая совместимость смазочных масел и минеральной части триботехнической добавки, сложность получения указанных полиэдральных многослойных углеродных структур фуллероидного типа и их высокая стоимость. В качестве аморфного углерода композиция содержит сажу, которая обычно не является рентгеноаморфной, поскольку характеризуется рефлексами графита.The disadvantages of the known lubricating composition are the impossibility of mixing the dissimilar parts of the tribotechnical additive to obtain a homogeneous mixture, the possibility of gravitational separation of the ingredients and instability during storage, poor compatibility of lubricating oils and the mineral part of the tribotechnical additive, the difficulty of obtaining the indicated polyhedral multilayer carbon structures of fulleroid type and their high cost. As amorphous carbon, the composition contains carbon black, which is usually not X-ray amorphous, since it is characterized by graphite reflections.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой триботехнической смазке является смазка для поверхностей трения в скважине (см. заявка US №2003075340, МПК Е21В 23/02, опубликована 24.04.2003), состоящая из фуллерена С60, которая вводится между поверхностями трения для уменьшения трения и для уменьшения износа.The closest in technical essence to the claimed tribological lubricant is a lubricant for friction surfaces in the well (see application US No. 2003075340, IPC ЕВВ 23/02, published April 24, 2003), consisting of C 60 fullerene, which is introduced between the friction surfaces to reduce friction and to reduce wear.

Недостатками известной смазки являются высокая стоимость фуллеренов и ограниченность применения для сочленения труб в скважине.The disadvantages of the known lubricants are the high cost of fullerenes and the limited application for pipe joint in the well.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой смазочной композии является смазочная композиция (см. патент RU №2146277, МПК С10М 125/02; C10N 30/06, опубликован 10.03.2000), включающая минеральное масло и твердую добавку в виде фуллереновой сажи в количестве 1-5 мас.%.The closest in technical essence to the claimed lubricating composition is a lubricating composition (see patent RU No. 2146277, IPC С10М 125/02; C10N 30/06, published March 10, 2000), including mineral oil and a solid additive in the form of fullerene soot in an amount of 1 -5 wt.%.

Известная смазочная композиция-прототип может быть использована для смазки машин и механизмов, в том числе и тяжело нагруженных узлов трения, как в процессе приработки поверхностей трения и обкатки узлов, так и в условиях эксплуатации. К недостаткам известной смазочной композиции следует отнести ее высокую стоимость фуллеренов (С60, C70 и высших), содержащихся в этом первичном продукте фуллеренового производства, их взаимодействие с кислородом воздуха с образованием абразивных эпоксидов и образование в ходе получения наряду с фуллереновой сажей абразивных продуктов, в частности, твердой части катодного депозита.The known lubricating composition of the prototype can be used to lubricate machines and mechanisms, including heavily loaded friction units, both during running-in of friction surfaces and rolling units, and in operating conditions. The disadvantages of the known lubricating composition include its high cost of fullerenes (C 60 , C 70 and higher) contained in this primary product of fullerene production, their interaction with atmospheric oxygen to form abrasive epoxides and the formation of abrasive products along with fullerene soot, in particular, the solid part of the cathode deposit.

Задачей изобретения являлось расширения круга используемых смазочных составов, уменьшающих трение, на основе более дешевых и не являющихся абразивами компонентов, благотворно изменяющих поверхность трения и уменьшающих износ пар трения.The objective of the invention was to expand the range of lubricants used to reduce friction, based on cheaper and non-abrasive components that beneficially change the friction surface and reduce wear of friction pairs.

Поставленная задача решается группой изобретений, составляющей единый изобретательский замысел.The problem is solved by a group of inventions that make up a single inventive concept.

В части триботехнической смазки задача решается тем, что триботехническая смазка на основе твердого углеродного материала в качестве твердого углеродного материала содержит рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:In terms of tribological lubrication, the problem is solved in that the tribotechnical lubricant based on solid carbon material as a solid carbon material contains X-ray amorphous carbon having the following characteristics:

размер частиц (по данным туннельной микроскопии) 30-50 нм;particle size (according to tunnel microscopy) 30-50 nm;

температура начала окисления на воздухе не более 300°С;the temperature of the onset of oxidation in air no more than 300 ° C;

концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода;the concentration of non-conjugated double bonds, determined by interaction with a neutral solution of potassium permanganate - not less than 1 per 5 carbon atoms;

концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода.the concentration of paramagnetic centers by the EPR signal with a g-factor of 2.022 is not less than 1 per 1200 carbon atoms.

Триботехническая смазка может иметь поверхностную концентрацию в зоне трения 0,5-5,0 мкг/мм2.Tribological lubricant may have a surface concentration in the friction zone of 0.5-5.0 μg / mm 2 .

В части смазочной композиции задача решается тем, что в зону трения вводится смазочная композиция, включающая масло и рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:In terms of the lubricating composition, the problem is solved by introducing a lubricating composition comprising oil and X-ray amorphous carbon having the following characteristics into the friction zone:

размер частиц (по данным туннельной микроскопии) 30-50 нм;particle size (according to tunnel microscopy) 30-50 nm;

температура начала окисления на воздухе не более 300°С;the temperature of the onset of oxidation in air no more than 300 ° C;

концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия, - не менее 1 на 5 атомов углерода;the concentration of non-conjugated double bonds, determined by interaction with a neutral solution of potassium permanganate, is not less than 1 per 5 carbon atoms;

концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода;the concentration of paramagnetic centers by the EPR signal with a g-factor of 2.022 is not less than 1 per 1200 carbon atoms;

при следующем соотношении ингредиентов (в мас.%):in the following ratio of ingredients (in wt.%):

рентгеноаморфный углерод 0,5-7,0;X-ray amorphous carbon 0.5-7.0;

масло - остальное.oil - the rest.

Фуллерен или его кристаллическая форма - фуллерит, пироуглерод и активированный уголь не соответствуют признакам рентгеноаморфного углерода, поскольку:Fullerene or its crystalline form - fullerite, pyrocarbon and activated carbon do not correspond to the signs of X-ray amorphous carbon, because:

они не являются рентгеноаморфными;they are not x-ray amorphous;

температура начала их окисления на воздухе выше 300°С;the temperature of the onset of their oxidation in air above 300 ° C;

не имеют концентрацию парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода.do not have a concentration of paramagnetic centers by the EPR signal with a g factor of 2.022 - at least 1 per 1200 carbon atoms.

По совокупности признаков фуллереновая сажа и аморфный углерод по патенту RU №2277577 не соответствуют признакам рентгеноаморфного углерода, посколькуIn terms of the combination of features, fullerene carbon black and amorphous carbon according to RU patent No. 2277577 do not correspond to the signs of X-ray amorphous carbon, since

температура начала их окисления на воздухе превышает 300°С;the temperature of the onset of their oxidation in air exceeds 300 ° C;

они не имеют концентрацию парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода;they do not have a concentration of paramagnetic centers by the EPR signal with a g factor of 2.022 - at least 1 per 1200 carbon atoms;

они не имеют концентрацию несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода.they do not have a concentration of non-conjugated double bonds, determined by interaction with a neutral solution of potassium permanganate - not less than 1 per 5 carbon atoms.

По принятой в литературе терминологии фуллереновая (точнее фуллеренсодержащая) сажа - это конденсированный продукт испарения углерода, содержащий фуллерены. Фуллеренсодержащая сажа неоднородна, ее состав зависит от способа и условий получения. Фуллереновая сажа после экстракции фуллеренов обычно не содержит фуллеренов из-за эффективной экстракции и окисления фуллеренов на воздухе. Аморфный углерод детектируется по отсутствию рефлексов в рентгеновской дифрактограмме, но обычно включает ароматические, но несопряженные двойные связи.According to the terminology used in the literature, fullerene (more precisely, fullerene-containing) soot is a condensed product of carbon evaporation containing fullerenes. Fullerene-containing soot is heterogeneous, its composition depends on the method and conditions of receipt. Fullerene soot after extraction of fullerenes usually does not contain fullerenes due to the effective extraction and oxidation of fullerenes in air. Amorphous carbon is detected by the absence of reflections in the X-ray diffraction pattern, but usually includes aromatic, but non-conjugated double bonds.

Таким образом, рентгеноаморфный углерод качественно отличается от известной смазки-прототипа.Thus, X-ray amorphous carbon is qualitatively different from the known lubricant prototype.

Рентгеноаморфный углерод может быть получен электродуговым или лазерным испарением углеродсодержащего материала. Для этого испаряют в атмосфере гелия углеродсодержащий материал при подводе к нему потока энергии 50-300 Вт/мм2, осаждают образовавшуюся при испарении фуллеренсодержащую сажу, проводят экстракцию из упомянутой сажи фуллеренов органическим растворителем, отделяют осадок, его промывают и сушат. Целесообразно сушку вести в вакууме при температуре 150-200°С.X-ray amorphous carbon can be obtained by electric arc or laser evaporation of a carbon-containing material. To do this, a carbon-containing material is evaporated in a helium atmosphere with an energy flow of 50-300 W / mm 2 supplied to it, fullerene-containing soot formed during evaporation is precipitated, fullerenes are extracted from the soot with an organic solvent, the precipitate is separated, it is washed and dried. It is advisable to carry out drying in vacuum at a temperature of 150-200 ° C.

В качестве углеродсодержащего материала может быть использован графит.As a carbon-containing material, graphite can be used.

Оптимально испарение в атмосфере гелия углеродсодержащего материала вести в области дугового электрического разряда с потоком энергии 50-300 Вт/мм2, создаваемого в цилиндрическом реакторе с соосными электродами при соотношении диаметра реактора R к диаметру электродов r, равному (10-20):1, при этом по меньшей мере один из электродов может быть выполнен из графита, на один электрод, выполненный из графита, может быть подано напряжение положительной полярности и он может перемещаться навстречу противолежащему электроду со скоростью 0,2-6,0 мм/мин.Optimum evaporation of a carbon-containing material in a helium atmosphere in the region of an electric arc discharge with an energy flux of 50-300 W / mm 2 generated in a cylindrical reactor with coaxial electrodes with a ratio of the reactor diameter R to the electrode diameter r equal to (10-20): 1, wherein at least one of the electrodes can be made of graphite, a positive polarity voltage can be applied to one electrode made of graphite and it can move towards the opposite electrode at a speed of 0.2-6.0 mm / min.

Целесообразно испарение углеродсодержащего материала вести при давлении гелия 100-760 Торр.It is advisable to vaporize the carbon-containing material at a helium pressure of 100-760 Torr.

Рентгеноаморфный углерод может быть также получен пиролизом смеси водорода и углеводорода, выбранного из ряда алканы С4+, алкены С2+, алкины С2+, циклоалканы С3+ или смеси этих углеводородов с объемным соотношением водород/углеводород, равном (0,1-7):1, на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С и последующим отделением полученного рентгеноаморфного углерода от катализатора магнитной сепарацией.Of amorphous carbon may also be obtained by pyrolysis of the mixture of hydrogen and a hydrocarbon selected from the series of alkanes, C4 + alkenes C 2+ C 2+ alkynes, cycloalkanes C 3+ or a mixture of these hydrocarbons with a volumetric hydrogen / hydrocarbon ratio equal to (0.1 -7): 1, on a nickel or iron catalyst at a temperature of 500-800 ° C and subsequent separation of the obtained X-ray amorphous carbon from the catalyst by magnetic separation.

Все указанные выше условия являются необходимыми для получения заявленной смазки. При соблюдении всех прочих условий в отсутствие катализатора не достигаются значимые величины степени конверсии углеводородов. При температурах, меньших 500°С, также не достигаются значимые величины степени конверсии углеводородов и способ получения рентгеноаморфного углерода неэффективен. При температурах пиролиза выше 800°С образуются неактивные образцы, содержащие пироуглерод, что, вероятно, связано с ускорением графитизации свежеобразованного углерода при увеличении температуры пиролиза. Применение иных, чем указанных выше в перечне углеводородов в подвергаемых пиролизу смесях, требует для достижения значимых величин степени конверсии углеводородов повышения температуры пиролиза выше 800°С, поэтому действует на характеристики продуктов пиролиза аналогично. Добавление водорода в подвергаемые пиролизу углеводороды (дополнительно к выделяющемуся при пиролизе) подавляет образование графита, вероятно, из-за его гидрирования.All of the above conditions are necessary to obtain the declared lubricant. Subject to all other conditions, in the absence of a catalyst, significant hydrocarbon conversion rates are not achieved. At temperatures lower than 500 ° C, significant values of the degree of conversion of hydrocarbons are also not achieved, and the method of producing X-ray amorphous carbon is ineffective. At pyrolysis temperatures above 800 ° C, inactive samples containing pyrocarbon are formed, which is probably due to the acceleration of graphitization of freshly formed carbon with increasing pyrolysis temperature. The use of hydrocarbons other than those specified in the list of hydrocarbons in the pyrolysis mixtures requires, in order to achieve significant values of the degree of hydrocarbon conversion, an increase in the pyrolysis temperature above 800 ° C; therefore, it affects the characteristics of pyrolysis products in a similar way. The addition of hydrogen to the hydrocarbons subjected to pyrolysis (in addition to the ones released during pyrolysis) inhibits the formation of graphite, probably due to its hydrogenation.

Пиролиз указанной смеси водорода и углеводорода на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С может осуществляться в проточном реакторе при пропускании смеси с объемной скоростью по газу 100-10000 час-1.The pyrolysis of the mixture of hydrogen and hydrocarbon on a nickel or iron catalyst at a temperature of 500-800 ° C can be carried out in a flow reactor while passing the mixture at a gas volume velocity of 100-10000 h -1 .

Пиролиз указанной смеси водорода и углеводорода на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С можно также осуществлять в статических условиях.The pyrolysis of the mixture of hydrogen and hydrocarbon on a nickel or iron catalyst at a temperature of 500-800 ° C can also be carried out under static conditions.

Рентгеноаморфный углерод (РАУ) имеет удельную поверхностью S=210-280 м2/г и насыпную плотность ρ≤0,05 г/см3.X-ray amorphous carbon (RAU) has a specific surface area S = 210-280 m 2 / g and bulk density ρ≤0.05 g / cm 3 .

Кроме твердого РАУ, в заявляемом способе побочным продуктом пиролиза смеси водорода и углеводорода является газообразный водород, легко отделяемый от рентгеноаморфного углерода. Побочное получение технического водорода является одним из достоинств этого способа получения РАУ.In addition to solid RAU, in the inventive method, a by-product of the pyrolysis of a mixture of hydrogen and hydrocarbon is hydrogen gas, which is easily separated from X-ray amorphous carbon. Side production of technical hydrogen is one of the advantages of this method of obtaining RAU.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 в таблице 1 приведены триботехнические характеристики пары сталь 45 - сталь 65Г при трении без смазочных масел (СМ) и различной поверхностной концентрации РАУ;figure 1 in table 1 shows the tribotechnical characteristics of a pair of steel 45 - steel 65G during friction without lubricating oils (SM) and various surface concentrations of RAU;

на фиг.2 в таблице 2 дан линейный износ и интенсивность изнашивания контртела (сталь 65Г) в режиме испытания без СМ и различной поверхностной концентрации РАУ;figure 2 in table 2 shows the linear wear and wear rate of the counterbody (steel 65G) in the test mode without SM and various surface concentrations of RAU;

на фиг.3 показана зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при контактном давлении p, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3) без РАУ;figure 3 shows the dependence of the dry friction coefficient of steel 45 on the friction path at a contact pressure p equal to 1 MPa (1), 3 MPa (2), 5 MPa (3) without RAU;

на фиг.4 приведена зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при р, равном 1 МПа (1) и 3 МПа (2) при поверхностной концентрации РАУ 2,5 мкг/мм2;figure 4 shows the dependence of the dry friction coefficient of steel 45 on the friction path at p equal to 1 MPa (1) and 3 MPa (2) at a surface RAU concentration of 2.5 μg / mm 2 ;

на фиг.5 показана зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при р, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3) при поверхностной концентрации РАУ 3,75 мкг/мм2;figure 5 shows the dependence of the dry friction coefficient of steel 45 on the friction path at p equal to 1 MPa (1), 3 MPa (2), 5 MPa (3) at a surface RAU concentration of 3.75 μg / mm 2 ;

на фиг.6 приведена зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при р, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3) при поверхностной концентрации РАУ 5,00 мкг/мм2;figure 6 shows the dependence of the dry friction coefficient of steel 45 on the friction path at p equal to 1 MPa (1), 3 MPa (2), 5 MPa (3) at a surface RAU concentration of 5.00 μg / mm 2 ;

на фиг.7 показано изменение коэффициента трения в зависимости от поверхностной концентрации РАУ в зоне фрикционного контакта при р, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3);Fig.7 shows the change in the coefficient of friction depending on the surface concentration of the RAU in the area of frictional contact at p equal to 1 MPa (1), 3 MPa (2), 5 MPa (3);

на фиг.8 приведена зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки без РАУ при р=10 МПа;Fig. 8 shows the dependence of the friction coefficient of steel 45 on the friction path under lubrication conditions without RAU at p = 10 MPa;

на фиг.9 дана зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ в масле, равной 0,5 мас.%;figure 9 shows the dependence of the coefficient of friction of steel 45 on the friction path under lubrication at p = 10 MPa and RAU concentration in oil equal to 0.5 wt.%;

на фиг.10 показана зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и РАУ=3,0 мас.%;figure 10 shows the dependence of the coefficient of friction of steel 45 on the friction path under lubrication at p = 10 MPa and RAU = 3.0 wt.%;

на фиг.11 приведена зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и РАУ=5,0 мас.%;figure 11 shows the dependence of the friction coefficient of steel 45 on the friction path under lubrication at p = 10 MPa and RAU = 5.0 wt.%;

на фиг.12 дана зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и РАУ=7,0 мас.%;Fig. 12 shows the dependence of the friction coefficient of steel 45 on the friction path under lubrication conditions at p = 10 MPa and RAU = 7.0 wt.%;

на фиг.13 в табл.3 приведены данные по линейному износу и интенсивности изнашивания образца (сталь 45) и контртела (сталь 65Г) в режиме испытания без СМ и различной концентрации РАУ;Fig. 13 in Table 3 shows the data on linear wear and wear rate of the specimen (steel 45) and counterbody (steel 65G) in the test mode without SM and various concentrations of RAU;

на фиг.14 показано изменение коэффициента трения в зависимости от концентрации РАУ в зоне фрикционного контакта при удельной нагрузке р=10 МПа в условиях смазки;on Fig shows the change in the coefficient of friction depending on the concentration of RAU in the area of frictional contact at a specific load of p = 10 MPa in terms of lubrication;

на фиг.15 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа без РАУ;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under friction without SM at p = 3 MPa without RAU;

на фиг.16 показана микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=3,75 мкг/мм2;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under friction without SM at p = 3 MPa and RAU = 3.75 μg / mm 2 ;

на фиг.17 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=5,00 мкг/мм2;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under friction without SM at p = 3 MPa and RAU = 5.00 μg / mm 2 ;

на фиг.18 приведена микрофотография структуры поверхностей трения контртела при трении без СМ при р=3 МПа без РАУ;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the counterbody during friction without SM at p = 3 MPa without RAU;

на фиг.19 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=3,75 мкг/мм2;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under friction without SM at p = 3 MPa and RAU = 3.75 μg / mm 2 ;

на фиг.20 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=5,00 мкг/мм2;Fig.20 shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under friction without SM at p = 3 MPa and RAU = 5.00 μg / mm 2 ;

на фиг.21 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа без РАУ;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under lubrication at p = 10 MPa without RAU;

на фиг.22 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=0,5 мас.%;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under lubrication at p = 10 MPa and a concentration of RAU = 0.5 wt.%;

на фиг.23 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=3,0 мас.%;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under lubrication at p = 10 MPa and a concentration of RAU = 3.0 wt.%;

на фиг.24 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=5,0 мас.%;on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under lubrication at p = 10 MPa and a concentration of RAU = 5.0 wt.%;

на фиг.25 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=7,0 мас.%.on Fig shows a micrograph of the structure of the friction surfaces of the samples under lubrication at p = 10 MPa and a concentration of RAU = 7.0 wt.%.

Триботехнические испытания смазки и смазочной композиции проводились на установке, обеспечивающей возвратно-поступательное перемещение контртела относительно неподвижного образца. Исследуемые образцы изготавливали из стали 45, имели форму диска, на котором фрезировали плоскопараллельная площадку размером 5×8 мм, являющуюся поверхностью трения. Контртело (индентор) изготавливали из стали 65Г. Оно представляло собой прямоугольную пластину длиной 90 мм, шириной 22 мм, толщиной 5 мм. Поверхности трения образцов и контртела подвергали механическому шлифованию, после которого шероховатость Ra составляла 0,32-0,35 мкм.Tribotechnical tests of the lubricant and lubricant composition were carried out on the installation, providing reciprocating movement of the counterbody relative to the stationary sample. The samples under study were made of steel 45 and had the form of a disk on which a plane-parallel platform 5 × 8 mm in size was milled, which is the friction surface. The counterbody (indenter) was made of 65G steel. It was a rectangular plate 90 mm long, 22 mm wide, 5 mm thick. The friction surfaces of the samples and the counterbody were subjected to mechanical grinding, after which the roughness R a was 0.32-0.35 μm.

Испытания проводили в режиме без смазочных масел (СМ) и с их использованием при скорости скольжения 0,1 м/с. В качестве СМ применялось масло И-40А. В случае сухого трения (см. фиг.1-7) испытания выполнялись при контактном давлении р на образец, равном 1 МПа, 3 МПа, 5 МПа без РАУ и при его поверхностной концентрации, равной 0,5, 2,5, 3,75 и 5,0 мкг/мм2 соответственно.The tests were carried out in the mode without lubricating oils (SM) and with their use at a sliding speed of 0.1 m / s. As SM, I-40A oil was used. In the case of dry friction (see Figs. 1-7), the tests were performed at a contact pressure p of the sample equal to 1 MPa, 3 MPa, 5 MPa without RAU and with its surface concentration equal to 0.5, 2.5, 3, 75 and 5.0 μg / mm 2, respectively.

При испытаниях с СМ (см. фиг.8-12) давление составляло р=10 МПа, концентрация РАУ=0,5, 3,0, 5,0, 7,0 мас.%, а также без РАУ. Износ образцов определяли весовым методом на аналитических весах ВЛР-200 с последующем пересчетом в линейный износ. По результатам испытаний для каждого образца рассчитывали интенсивность линейного изнашивания Ih=h/L, где h - толщина изношенного слоя (в единицах длины) на пути трения L.When tested with SM (see Fig. 8-12), the pressure was p = 10 MPa, RAU concentration = 0.5, 3.0, 5.0, 7.0 wt.%, And also without RAU. The wear of the samples was determined by the weighing method on an analytical balance VLR-200 with subsequent conversion to linear wear. According to the test results for each sample, the linear wear rate I h = h / L was calculated, where h is the thickness of the worn layer (in units of length) along the friction path L.

Как свидетельствуют данные металлографических исследований поверхности трения, процесс триботехнических испытаний без СМ стали 45 по стали 65Г сопровождается интенсивным адгезионным взаимодействием материалов этой пары. На поверхности трения стали 45 образуется полосчатый микрорельеф со следами схватывания (фиг.14-20). Среднее значение интенсивности линейного изнашивания при р=1 МПа составляет Ih=2,2·10-9. Микротвердость стали возрастает и составляет 5900 МПа. Коэффициент трения на начальных стадиях, соответствующих периоду приработки, увеличивается, а затем на стадии установившегося изнашивания практически не изменяется и его величина соответствует f=0,45-0,47 (фиг.4-6).According to the data of metallographic studies of the friction surface, the process of tribotechnical testing without SM steel 45 on steel 65G is accompanied by intense adhesive interaction of the materials of this pair. On the friction surface of steel 45, a banded microrelief is formed with traces of setting (Figs. 14-20). The average value of the linear wear rate at p = 1 MPa is I h = 2.2 · 10 -9 . The microhardness of steel increases and amounts to 5900 MPa. The friction coefficient at the initial stages corresponding to the running-in period increases, and then at the stage of steady wear practically does not change and its value corresponds to f = 0.45-0.47 (Figs. 4-6).

При внесении в зону трения образцов РАУ в количестве 2, 5 и 5,0 мкг/мм2 общий характер зависимости величины f этой пары от пути трения сохраняется (фиг.4-6). При таких содержаниях РАУ на контактирующих поверхностях стали изменение уровня значений коэффициента трения невелико. К заметному его снижению (на ~20%) до уровня f=0,37-0,40 приводит введение РАУ в зону трения стали в количестве 3,75 мкг/мм2. В этом случае по сравнению с сухим трением без ФЧ средняя интенсивность изнашивания снижается в 1,7 раза до значения Ih=1,3·10-9. Напротив, при содержании РАУ в зоне трущихся поверхностей 5,0 мкг/мм2 отмечается рост величины Ih, достигающей 4,2·10-9.When RAU samples are introduced into the friction zone in an amount of 2, 5, and 5.0 μg / mm 2, the general nature of the dependence of the value of f of this pair on the friction path is preserved (Figs. 4-6). With such RAU contents on the contacting surfaces of steel, the change in the level of the coefficient of friction is small. A noticeable decrease (by ~ 20%) to the level f = 0.37-0.40 leads to the introduction of RAU into the friction zone of steel in an amount of 3.75 μg / mm 2 . In this case, compared with dry friction without PS, the average wear rate decreases 1.7 times to a value of I h = 1.3 · 10 -9 . On the contrary, when the RAU content in the area of rubbing surfaces is 5.0 μg / mm 2 , an increase in the value of I h is observed, reaching 4.2 · 10 -9 .

Добавление в масло И-40А порошка РАУ (0,5-7 мас.%) приводит к некоторому увеличению коэффициента трения на стадии приработки, которая с ростом концентрации РАУ в масле сокращается (фиг.8-14). Вместе с тем уже после 50-200 м пробега коэффициент трения заметно уменьшается и достигает значений f=0,08-0,11 (фиг.8-12), что примерно на 10-30% ниже его значений для стадии установившегося изнашивания в случае испытаний с маслом, не содержащим РАУ (фиг.13). При этом рост содержания РАУ в масле приводит к последовательному снижению коэффициента трения (фиг.13-14), формированию выглаженной поверхности трения (фиг.25) с повышенным уровнем микротвердости (5900-6400 МПа), весьма низкому уровню интенсивности изнашивания (Ih=5,1·10-10), что свидетельствует об образовании на поверхности трения стали износостойких структур (фиг.13-14, 21-25).Adding RAU powder (0.5-7 wt.%) To I-40A oil leads to some increase in the coefficient of friction at the running-in stage, which decreases with increasing concentration of RAU in oil (Figs. 8-14). However, already after a 50-200 m run, the friction coefficient decreases markedly and reaches f = 0.08-0.11 (Figs. 8-12), which is approximately 10-30% lower than its values for the stage of steady wear in the case of tests with oil not containing RAU (Fig.13). Moreover, an increase in the RAU content in the oil leads to a consistent decrease in the friction coefficient (Figs. 13-14), the formation of a smoothed friction surface (Figs. 25) with an increased level of microhardness (5900-6400 MPa), and a very low level of wear rate (I h = 5.1 · 10 -10 ), which indicates the formation on the friction surface of steel wear-resistant structures (Fig.13-14, 21-25).

Заявляемая смазочная композиция отличается высокой устойчивостью к седиментации при хранении. В частности, независимо от содержания рентгеноаморфного углерода в указанном диапазоне не обнаружено уменьшения оптической плотности смазочной композиции при выдерживании в течение 6 месяцев. Вероятно, наблюдаемый технический эффект повышенной устойчивости к седиментации связан как с малым размером, так и с возможным взаимодействием несопряженных двойных связей рентгеноаморфного углерода с фрагментами основного масла. Реакционная способность рентгеноаморфного углерода, определяемая наличием несопряженных двойных связей и парамагнитных центров, вероятно, позволяет достигнуть заявленный технический эффект понижения трения, обеспечивает благотворное изменение поверхности трения и уменьшение износа пар трения.The inventive lubricant composition is highly resistant to sedimentation during storage. In particular, regardless of the content of X-ray amorphous carbon in the indicated range, a decrease in the optical density of the lubricating composition was not observed when kept for 6 months. Most likely, the observed technical effect of increased sedimentation stability is associated both with the small size and with the possible interaction of non-conjugated double bonds of X-ray amorphous carbon with fragments of the main oil. The reactivity of X-ray amorphous carbon, determined by the presence of non-conjugated double bonds and paramagnetic centers, probably allows to achieve the claimed technical effect of reducing friction, provides a beneficial change in the friction surface and reduces the wear of friction pairs.

Сверхгидрофобность рентгеноаморфного углерода позволяет успешно использовать заявленную триботехническую смазку в узлах трения, эксплуатируемых при контакте с водой, в частности в водоперекачивающих насосах, песконасосах и т.п.The superhydrophobicity of X-ray amorphous carbon allows the claimed tribotechnical lubricant to be successfully used in friction units operated in contact with water, in particular in water transfer pumps, sand pumps, etc.

Claims (13)

1. Триботехническая смазка в виде твердого углеродного материала, отличающаяся тем, что в качестве твердого углеродного материала она содержит рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:1. Tribological lubricant in the form of a solid carbon material, characterized in that as a solid carbon material it contains X-ray amorphous carbon having the following characteristics: размер частиц по данным туннельной микроскопии 30-50 нм;particle size according to tunnel microscopy 30-50 nm; температура начала окисления на воздухе не более 300°С;the temperature of the onset of oxidation in air no more than 300 ° C; концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода;the concentration of non-conjugated double bonds, determined by interaction with a neutral solution of potassium permanganate - not less than 1 per 5 carbon atoms; концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода.the concentration of paramagnetic centers by the EPR signal with a g-factor of 2.022 is not less than 1 per 1200 carbon atoms. 2. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что ее концентрация в зоне трения составляет 0,5-5,0 мкг/мм2.2. The lubricant according to claim 1, characterized in that its concentration in the friction zone is 0.5-5.0 μg / mm 2 . 3. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен путем испарения углеродсодержащего материала.3. The lubricant according to claim 1, characterized in that the said X-ray amorphous carbon is obtained by evaporation of a carbon-containing material. 4. Смазка по п.3, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием лазерного излучения.4. The lubricant according to claim 3, characterized in that the evaporation of the carbon-containing material is carried out under the action of laser radiation. 5. Смазка по п.3, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием электрической дуги.5. The lubricant according to claim 3, characterized in that the evaporation of the carbon-containing material is carried out under the influence of an electric arc. 6. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен пиролизом смеси водорода и углеводорода, выбранного из ряда: алканы С4+, алкены С2+, алкины С2+, циклоалканы С3+, с объемным соотношением водород/углеводород, равном (0,1-7):1, на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С и последующим отделением полученного рентгеноаморфного углерода от катализатора магнитной сепарацией.6. A lubricant according to claim 1, characterized in that said X-ray amorphous carbon produced by pyrolysis of a mixture of hydrogen and a hydrocarbon selected from the group of C4 + alkanes, alkenes C 2+ C 2+ alkynes, cycloalkanes C 3+ with hydrogen volume ratio / hydrocarbon equal to (0.1-7): 1, on a nickel or iron catalyst at a temperature of 500-800 ° C and subsequent separation of the obtained x-ray amorphous carbon from the catalyst by magnetic separation. 7. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод имеет удельную поверхность S=210-280 м/г и насыпную плотность ρ≤0,05 г/см3.7. The lubricant according to claim 1, characterized in that said X-ray amorphous carbon has a specific surface area S = 210-280 m / g and a bulk density ρ≤0.05 g / cm 3 . 8. Смазочная композиция, включающая основное масло и твердый углеродный материал, отличающаяся тем, что в качестве твердого углеродного материала она содержит рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:8. A lubricating composition comprising a base oil and a solid carbon material, characterized in that as a solid carbon material it contains X-ray amorphous carbon having the following characteristics: размер частиц по данным туннельной микроскопии 30-50 нм;particle size according to tunnel microscopy 30-50 nm; температура начала окисления на воздухе не более 300°С;the temperature of the onset of oxidation in air is not more than 300 ° C; концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода;the concentration of non-conjugated double bonds, determined by interaction with a neutral solution of potassium permanganate - not less than 1 per 5 carbon atoms; концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:the concentration of paramagnetic centers by the EPR signal with a g-factor of 2.022 is at least 1 per 1200 carbon atoms, with the following ratio of ingredients, wt.%: рентгеноаморфный углеродX-ray amorphous carbon 0,5-7,00.5-7.0 основное маслоbase oil остальноеrest
9. Смазочная композиция по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен путем испарения углеродсодержащего материала.9. Lubricating composition according to claim 8, characterized in that the said X-ray amorphous carbon is obtained by evaporation of a carbon-containing material. 10. Смазочная композиция по п.9, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием лазерного излучения.10. The lubricating composition according to claim 9, characterized in that the evaporation of the carbon-containing material is carried out under the action of laser radiation. 11. Смазочная композиция по п.9, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием электрической дуги.11. The lubricating composition according to claim 9, characterized in that the evaporation of the carbon-containing material is carried out under the influence of an electric arc. 12. Смазочная композиция по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен пиролизом смеси водорода и углеводорода, выбранного из ряда: алканы C4+, алкены С2+, алкины С2+, циклоалканы С3+, с объемным соотношением водород/углеводород, равном (0,1-7):1, на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С и последующим отделением полученного рентгеноаморфного углерода от катализатора магнитной сепарацией.12. The lubricating composition of claim 8, characterized in that said X-ray amorphous carbon produced by pyrolysis of a mixture of hydrogen and a hydrocarbon selected from the group of alkanes C 4+, 2+ C alkenes, alkynes C 2+ C 3+ cycloalkanes, with a volume ratio hydrogen / hydrocarbon equal to (0.1-7): 1, on a nickel or iron catalyst at a temperature of 500-800 ° C and subsequent separation of the obtained X-ray amorphous carbon from the catalyst by magnetic separation. 13. Смазочная композиция по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод имеет удельную поверхность S=210-280 м2/г и насыпную плотность ρ=0,05 г/см3.13. The lubricating composition according to claim 8, characterized in that said X-ray amorphous carbon has a specific surface area S = 210-280 m 2 / g and a bulk density ρ = 0.05 g / cm 3 .
RU2007105032/04A 2007-02-06 2007-02-06 Tribotechnical lubricant and lubricating compound RU2327733C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105032/04A RU2327733C1 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Tribotechnical lubricant and lubricating compound
US12/026,725 US20080227673A1 (en) 2007-02-06 2008-02-06 Tribotechnical Lubricant and Lubricant Composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105032/04A RU2327733C1 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Tribotechnical lubricant and lubricating compound

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2327733C1 true RU2327733C1 (en) 2008-06-27

Family

ID=39680061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007105032/04A RU2327733C1 (en) 2007-02-06 2007-02-06 Tribotechnical lubricant and lubricating compound

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20080227673A1 (en)
RU (1) RU2327733C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112852457B (en) 2020-12-30 2021-11-23 东南大学 Method for rapidly evaluating quality of lignin pyrolysis bio-oil based on free radical detection and application

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5292444A (en) * 1992-10-02 1994-03-08 Exxon Research And Engineering Company Lube oil compositions containing fullerene-grafted polymers
US5958523A (en) * 1995-05-19 1999-09-28 Bradic; Marijan Coating and lubricant compositions containing polyfluorfullerenes and methods of use
US20030075340A1 (en) * 2001-10-23 2003-04-24 Khai Tran Lubricant for use in a wellbore
US7776778B2 (en) * 2003-01-31 2010-08-17 Sergey Dmitrievich Kusch Hydrocarbon conversion catalyst and methods for making and using it
JP2005225712A (en) * 2004-02-12 2005-08-25 Mitsubishi Corp Amorphous carbon particle and composite material using the same
US20050221995A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-06 Lowe Harold M Fullerene lubricant
FR2872884B1 (en) * 2004-07-07 2006-11-10 Snecma Moteurs Sa METHOD FOR PROTECTING CONTACT SURFACES BETWEEN TWO METALLIC PARTS BENEFITING FROM SUCH PROTECTION

Also Published As

Publication number Publication date
US20080227673A1 (en) 2008-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pejaković et al. Influence of concentration and anion alkyl chain length on tribological properties of imidazolium sulfate ionic liquids as additives to glycerol in steel–steel contact lubrication
Ge et al. Macroscale superlubricity achieved with various liquid molecules: A review
Wu et al. The tribological behaviour of electroless Ni–P–Gr–SiC composite
Zhang et al. WS2 nanorods prepared by self-transformation process and their tribological properties as additive in base oil
Yang et al. Tribological behavior of polymer composites functionalized with various microcapsule core materials
Quan et al. Tribological behavior of WS 2-based solid/liquid lubricating systems dominated by the surface properties of WS 2 crystallographic planes
WO2019082915A1 (en) Lubricating oil composition and method for producing same
Guo et al. Constructing a novel and high-performance liquid nanoparticle additive from a Ga-based liquid metal
Cao et al. Study on the preparation and tribological properties of fly ash as lubricant additive for steel/steel pair
Zhang et al. Construction of a continuously layered structure of h-BN nanosheets in the liquid phase via sonication-induced gelation to achieve low friction and wear
Tian et al. Effect of hydroxyl intercalation on tribological properties of MXene (Ti3C2Tx)
Yegin et al. The effect of nanoparticle functionalization on lubrication performance of nanofluids dispersing silica nanoparticles in an ionic liquid
RU2327733C1 (en) Tribotechnical lubricant and lubricating compound
Wang et al. Supramolecular gelator functionalized liquid metal nanodroplets as lubricant additive for friction reduction and anti-wear
Chinas-Castillo et al. Friction reduction by water-soluble ammonium thiometallates
Qian et al. Experimental investigation on the tribological property of functionalized graphene lubricant against steel
Fu et al. Friction-reducing, anti-wear and self-repairing properties of sulfonated graphene
Wang et al. Effects of carbon nano onions on the tribological performance of food‐grade calcium sulfonate complex grease
RU2457239C2 (en) Plastic lubricant for rolling bearing
Kotnarowski Searching for possibilities of lubricating and cutting fluids modification with copper micro-and nanopowders
Okhlopkova et al. Study of the Influence of Carbon Fibers and Bentonite on the Tribological Properties of PTFE
Wang et al. Tribological performance of silahydrocarbons used as steel-steel lubricants under vacuum and atmospheric pressure
Li et al. The tribological performance of W-DLC in solid–liquid lubrication system addivated with Cu nanoparticles
Han et al. Tailoring an inorganic-organic double layer tribofilm for high-performance ionic liquid magnesium alloy lubricants
Wang et al. Investigation on tribology behaviors of oil-soluble nano-cu lubricating additive for aluminum alloy ZL101

Legal Events

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

Effective date: 20090207