RU2357123C2 - Method for formation of coating on interfacing surfaces - Google Patents
Method for formation of coating on interfacing surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2357123C2 RU2357123C2 RU2007111267/11A RU2007111267A RU2357123C2 RU 2357123 C2 RU2357123 C2 RU 2357123C2 RU 2007111267/11 A RU2007111267/11 A RU 2007111267/11A RU 2007111267 A RU2007111267 A RU 2007111267A RU 2357123 C2 RU2357123 C2 RU 2357123C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- rubbing surfaces
- binder
- silicon dioxide
- amorphous silicon
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу формирования покрытия на трущихся поверхностях, и может быть использовано для формирования прочного износостойкого покрытия в узлах трения топливных, гидравлических, прецизионных систем, зубчатых и цепных передач, систем с циркуляционной смазкой, применяемых в автомобильной и в других отраслях промышленности.The invention relates to mechanical engineering, in particular to a method for forming a coating on rubbing surfaces, and can be used to form a durable wear-resistant coating in friction units of fuel, hydraulic, precision systems, gear and chain transmissions, circulating lubricated systems used in automobile and other industries.
Известен способ формирования покрытия на трущихся поверхностях, согласно которому для формирования покрытия на трущихся поверхностях используют твердосмазочные композиции, включающие серпентин, амфибол, пирофиллит, ПАВ, механоактивацию полученной твердосмазочной композиции со связующим, размещение полученного состава между трущимися поверхностями и последующую его приработку, при этом используют смесь минералов с дисперсностью 1-40 мкм, и размещаемый между трущимися поверхностями состав содержит, мас.%: смесь минералов 0,5-2,5; связующее 96,7 [1]. Известный способ не обеспечивает формирование прочносвязанной структуры с поверхностью трения слоя и полного заполнения тонких пор и трещин, так как в предлагаемой твердосмазочной композиции отсутствуют ультрадисперсные или нанокристалические частицы.A known method of forming a coating on rubbing surfaces, according to which solid lubricant compositions are used to form a coating on rubbing surfaces, including serpentine, amphibole, pyrophyllite, surfactants, mechanically activating the obtained solid lubricant composition with a binder, placing the resulting composition between the rubbing surfaces and its subsequent running-in, using a mixture of minerals with a dispersion of 1-40 microns, and the composition placed between the rubbing surfaces contains, wt.%: a mixture of minerals 0.5-2.5; a binder of 96.7 [1]. The known method does not provide the formation of a strongly bonded structure with the friction surface of the layer and the complete filling of thin pores and cracks, since in the proposed solid lubricant composition there are no ultrafine or nanocrystalline particles.
Известен также способ формирования покрытии на трущихся поверхностях, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями элементов пары трения размещают предварительно активированную смесь абразивноподобного порошка в органическом связующем, после чего поверхности трения элементов прирабатывают, при этом используют активированную смесь, содержащую следующие ингредиенты, мас.%: природный серпентин 0,5-400; серу 0,1-50; ПАВ 1-40, с дисперсностью 0,1-2 мкм [2]. Известный способ также не позволяет полностью устранить дефекты поверхности, а также не обеспечивает формирования прочносвязанного соединения с поверхностью трения.There is also known a method of forming a coating on rubbing surfaces, which consists in the fact that between the rubbing surfaces of the elements of the friction pair place a pre-activated mixture of abrasive-like powder in an organic binder, after which the friction surfaces of the elements are worked in, using an activated mixture containing the following ingredients, wt.% : natural serpentine 0.5-400; sulfur 0.1-50; Surfactants 1-40, with a dispersion of 0.1-2 microns [2]. The known method also does not allow to completely eliminate surface defects, and also does not provide the formation of a tightly bonded connection with the friction surface.
Ближайшим аналогичным решением по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формирования покрытий на трущихся поверхностях, где используют твердосмазочные композиции, включающие природные гидросиликаты магния, серпентины, тальк.The closest analogous solution to the technical nature and the achieved effect is a method of forming coatings on rubbing surfaces, where solid lubricant compositions are used, including natural magnesium hydrosilicates, serpentines, talc.
При введении указанной композиции между трущимися поверхностями в смеси со связующими последующая приработка приводит к образованию на трущихся металлических поверхностях износостойких покрытий, существенно изменяющих их износ [3]. Однако известный способ также не обеспечивает полное заполнение микротрещин и микропор из-за отсутствия в смеси ультрадисперсных частиц.With the introduction of the specified composition between the rubbing surfaces in a mixture with binders, subsequent run-in leads to the formation of wear-resistant coatings on the rubbing metal surfaces, significantly changing their wear [3]. However, the known method also does not provide complete filling of microcracks and micropores due to the absence of ultrafine particles in the mixture.
Для решения поставленной задачи предложен настоящий способ формирования покрытия на трущихся поверхностях, включающий измельчение исходной смеси минералов, содержащей серпентин в виде смеси хризотил - асбеста, офита, антигорита и лизардита, взятых в мас.% 1:2,5-4,0:1,5-3,0:2,0-3,5, магниевого концентрата, получаемого при очистке высокоминерализованных термальных вод, характеризуешегося содержанием оксидов, мас.%: MgO 80-88; СаО 10-18; Fe2О3-Al2О3 0,2-2,2; SiO2 1,6-3,5, с добавлением ПАВ в качестве диспергатора, измельчение до дисперсности 1-40 мкм, с последующим добавлением в полученную массу смеси сажи и фуллеренов, состоящей из 90% сажи и 10% фуллерена и нанокристалического аморфного диоксида кремния, полученного из рисовой шелухи, с размерами частиц 20-100 нм, смешивание с последующей механоактивацией твердосмазочной композиции в количестве 3 г со связующим в количестве 197 г, размещением полученного состава между трущимися поверхностями и его приработкой, при этом размещаемый между трущимися поверхностями состав содержит, мас.%: твердосмазочная композиция 1,5, связующее 98,5, причем твердосмазочная композиция содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%:To solve this problem, the present method of coating formation on rubbing surfaces is proposed, including grinding the initial mixture of minerals containing serpentine in the form of a mixture of chrysotile - asbestos, ofita, antigorite and lysardite, taken in wt.% 1: 2.5-4.0: 1 5-3.0: 2.0-3.5, magnesium concentrate obtained by purification of highly mineralized thermal waters, characterized by the content of oxides, wt.%: MgO 80-88; CaO 10-18; Fe 2 O 3 —Al 2 O 3 0.2-2.2; SiO 2 1.6-3.5, with the addition of a surfactant as a dispersant, grinding to a particle size of 1-40 microns, followed by the addition of a mixture of soot and fullerenes consisting of 90% carbon black and 10% fullerene and nanocrystalline amorphous silicon dioxide to the resulting mass obtained from rice husk, with particle sizes of 20-100 nm, mixing followed by mechanical activation of the solid lubricant composition in an amount of 3 g with a binder in an amount of 197 g, placing the resulting composition between the rubbing surfaces and its running-in, while placed between the rubbing surfaces NOSTA composition comprises, in weight.%: 1.5 solid lubricating composition, the binder 98.5, wherein the solid lubricating composition comprises ingredients in the following ratio, wt.%:
Предлагаемый способ предусматривает использование связующего на любой основе: масла, топливных минеральных масел, синтетических масел, а также любых поверхностно-активных веществ (ПАВ), использующихся в качестве диспергаторов при измельчении.The proposed method involves the use of a binder on any basis: oils, fuel mineral oils, synthetic oils, as well as any surface-active substances (surfactants) used as dispersants for grinding.
Триботехнический эффект предлагаемого способа достигается в равной мере на различных связующих и ПАВ благодаря качественному и количественному составу минеральной смеси.The tribotechnical effect of the proposed method is achieved equally on various binders and surfactants due to the qualitative and quantitative composition of the mineral mixture.
В процессе реализации предлагаемого способа реакции начинают протекать в смесях твердых веществ при наличии благоприятных термодинамических условий. Основными условиями протекания реакций твердых веществ являются наличие большой поверхности контакта, диффузии и температуры. Площадь поверхности контактов для одного итого же объема порошка растет с увеличением дисперсности зерен и пропорционально давлению при прессовании порошка.In the process of implementing the proposed method, reactions begin to proceed in mixtures of solids in the presence of favorable thermodynamic conditions. The main conditions for the reactions of solids are the presence of a large contact surface, diffusion, and temperature. The surface area of the contacts for the same total volume of the powder increases with increasing grain dispersion and is proportional to the pressure during powder pressing.
В предлагаемом способе наличие ультрадисперсных или нанокристаллических частиц аморфного диоксида кремния, сажи и фуллеренов приводит к протеканию химической реакции между твердыми веществами в процессе штатной работы трущихся поверхностей. Ультрадисперсный аморфный диоксид кремния соединяется с железом обрабатываемой детали с образованием силикатов железа, а также с сажей и фуллеренами с образованием карбида кремния и карбида железа. Наличие в смеси минералов окисей магния и кальция способствует к протекании реакций в твердом состоянии с большим выделением тепла и большой скоростью. Например, по данным [3] при температуре 1250°С реакция проходит за две минуты на 80%. Под давлением высоких нагрузок и температур в контактных зонах кристаллизационная вода в составе кристаллогидратов замещается атомами углерода из углеводородного связующего.In the proposed method, the presence of ultrafine or nanocrystalline particles of amorphous silicon dioxide, soot and fullerenes leads to the occurrence of a chemical reaction between solids during normal operation of rubbing surfaces. Ultrafine amorphous silicon dioxide combines with the iron of the workpiece to form iron silicates, as well as soot and fullerenes with the formation of silicon carbide and iron carbide. The presence in the mixture of minerals of oxides of magnesium and calcium contributes to the occurrence of reactions in the solid state with high heat and high speed. For example, according to [3], at a temperature of 1250 ° С, the reaction takes 80% in two minutes. Under the pressure of high loads and temperatures in the contact zones, crystallization water in the composition of crystalline hydrates is replaced by carbon atoms from a hydrocarbon binder.
Внедряясь в поверхность металла с потерей кристаллизационной воды, кристаллы становится одновременно катализаторами процесса цементации поверхностного слоя и скелетом для наращивания приповерхностных слоев, то есть насыщение углеродом поверхностного слоя металла приводит к образовании твердого раствора карбида железа.Intruding into the metal surface with the loss of crystallization water, the crystals simultaneously become catalysts for the cementation process of the surface layer and the skeleton for building up the surface layers, i.e., carbon saturation of the surface layer of metal leads to the formation of a solid solution of iron carbide.
Ультрадисперсный аморфный диоксид кремния соединяется с углеродом,и образуются сверхтвердые карборундовые приповерхностные слои, а также гибридизация углерода в поверхностном слое является продуктом образования алмазоподобной структуры углерода.Ultrafine amorphous silicon dioxide combines with carbon, and superhard carborundum near-surface layers are formed, and carbon hybridization in the surface layer is a product of the formation of a diamond-like carbon structure.
Полученный приповерхностный слой улучшает долговечность контакта, снижает коэффициент трения в 18-20 раз и компенсирует износ поверхностей пар трения.The resulting near-surface layer improves the durability of the contact, reduces the friction coefficient by 18-20 times and compensates for the wear of the surfaces of friction pairs.
Предлагаемый состав в узел трения можно вводить через штатную систему смазки, то есть через подачу топлива или методом напыления на поверхности контактных зон. Основной процесс формирования покрытия на трущихся поверхностях идет в режиме штатной эксплуатации узла.The proposed composition in the friction unit can be entered through a standard lubrication system, that is, through the fuel supply or by spraying on the surface of the contact zones. The main process of coating formation on rubbing surfaces is in the normal operation of the site.
ПримерExample
Для приготовления твердосмазочной композиции были использованы следующие компоненты: серпентин в виде смеси из 5 г хризотил - асбеста, 17,5 г офита, 12,5 г антигорита и 15 г лизордита (в масс.ч: соответственно), (1:3,5:2,5:3); 30 г магниевого концентрата, 8 г ПАВ (ОП-7), 7 г ультрадисперсного аморфного диоксида кремния и 5 г смеси сажи и фуллеренов. Компоненты смешивают в атриторе, контролируя степень помола до дисперсности 1-40 мкм, с последующим добавлением в полученную массу смеси сажи и фуллеренов, состоящей из 90% сажи и 10% фуллерена и нанокристалического аморфного диоксида кремния, полученного из рисовой шелухи с размерами частиц 20-100 нм, смешивание с последующей механоактивацией твердосмазочной композиции в количестве 3 г со связующим в количестве 197 г, размещением полученного состава между трущимися поверхностями и его приработкой, при этом размещаемый между трущимися поверхностями состав содержит, мас.%: твердосмазочная композиция 0,8-2,2, связующее 97,8-99,2, причем твердосмазочная композиция содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%:The following components were used to prepare the solid lubricant composition: serpentine in the form of a mixture of 5 g of chrysotile asbestos, 17.5 g ofite, 12.5 g of antigorite and 15 g of lysordite (in mass parts: respectively), (1: 3.5 : 2.5: 3); 30 g of magnesium concentrate, 8 g of surfactant (OP-7), 7 g of ultrafine amorphous silicon dioxide and 5 g of a mixture of carbon black and fullerenes. The components are mixed in the atrium, controlling the degree of grinding to a fineness of 1-40 microns, followed by adding to the resulting mass a mixture of carbon black and fullerenes, consisting of 90% carbon black and 10% fullerene and nanocrystalline amorphous silicon dioxide, obtained from rice husk with a particle size of 20- 100 nm, mixing followed by mechanical activation of the solid lubricant composition in an amount of 3 g with a binder in an amount of 197 g, placing the resulting composition between the rubbing surfaces and its running-in, while being placed between the rubbing surfaces tyami composition comprises, in weight%:.. the solid lubricating composition is 0.8-2.2, the binder 97,8-99,2, wherein the solid lubricating composition comprises ingredients in the following ratio, wt%:
при этом ультрадисперсный аморфный диоксид кремния получали, используя способ, предложенный в патенте [4], а смесь сажи и фуллеренов получали по способу, обоснованному на термическом разложении графита в аргонной среде, то есть в так называемой «фуллереновой дуге» по методу В.Кретчмера.in this case, ultrafine amorphous silicon dioxide was obtained using the method proposed in the patent [4], and a mixture of carbon black and fullerenes was obtained by a method based on the thermal decomposition of graphite in an argon medium, that is, in the so-called "fullerene arc" according to the method of V. Kretchmer .
Применение заявленной технологии на двигателях внутреннего сгорания показало, что экономия топлива достигает 30-35%, состояние ДВС значительно улучшается.The application of the claimed technology on internal combustion engines showed that fuel economy reaches 30-35%, the state of the internal combustion engine is significantly improved.
ЛитератураLiterature
1. Патент RU №2179270 С1. 20.12.2000.1. Patent RU No. 2179270 C1. 12/20/2000.
2. Патент RU №2059121 С1, 27.04.1996.2. Patent RU No. 2059121 C1, 04/27/1996.
3. Патент RU №2035636 С1, 20.05.1995.3. Patent RU No. 2035636 C1, 05.20.1995.
4. RU №2191159, 10.20.2002 г.4. RU No. 2191159, 10.20.2002,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007111267/11A RU2357123C2 (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Method for formation of coating on interfacing surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007111267/11A RU2357123C2 (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Method for formation of coating on interfacing surfaces |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007111267A RU2007111267A (en) | 2008-10-10 |
RU2357123C2 true RU2357123C2 (en) | 2009-05-27 |
Family
ID=39927134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007111267/11A RU2357123C2 (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Method for formation of coating on interfacing surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2357123C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012044191A1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Tarasik Alexandr Vadimovich | Method for forming an antifriction coating |
RU2476736C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-02-27 | Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг" | Sliding bearing with nanostructured antifriction ceramic coating |
RU2485365C1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-06-20 | Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг" | Sliding bearing with nanostructured antifriction metal ceramic matrix coating |
RU2625918C2 (en) * | 2015-07-23 | 2017-07-19 | общество с ограниченной ответственностью инновационная компания "ЭФАМ" | Method for reducing friction factor |
-
2007
- 2007-03-27 RU RU2007111267/11A patent/RU2357123C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012044191A1 (en) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Tarasik Alexandr Vadimovich | Method for forming an antifriction coating |
RU2476736C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-02-27 | Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг" | Sliding bearing with nanostructured antifriction ceramic coating |
RU2485365C1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-06-20 | Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг" | Sliding bearing with nanostructured antifriction metal ceramic matrix coating |
RU2625918C2 (en) * | 2015-07-23 | 2017-07-19 | общество с ограниченной ответственностью инновационная компания "ЭФАМ" | Method for reducing friction factor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007111267A (en) | 2008-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Suvorov et al. | Vermiculite—a promising material for high-temperature heat insulators | |
RU2357123C2 (en) | Method for formation of coating on interfacing surfaces | |
CN101070505B (en) | Anti-wear restoring agent and its preparing method and use | |
CN105647612A (en) | Lubricating grease containing a nanometer carbon material and a preparing method thereof | |
CN102352275A (en) | Composition for treating friction pair and preparation method thereof | |
CN103819212B (en) | Refractory lining pouring material for incineration rotary kiln | |
CN103189482A (en) | Lubricating composition and method for the preparation thereof | |
Chavana et al. | Improvement in slurry erosion and corrosion resistance of plasma-sprayed fly ash coatings for marine applications | |
Sōmiya | Hydrothermal corrosion of nitride and carbide of silicon | |
Zhang et al. | Fabrication of grinding tool material by the SHS of Ni–Al/diamond/dilute | |
CN100519714C (en) | Universal antifriction lubricating oil additives and method for preparing same | |
Lee et al. | Sliding wear properties for Ni–Al based intermetallic compound layer coated on ductile cast iron by combustion synthesis | |
CN101382101A (en) | Method for making combined economizer made of ceramic material | |
Pomeroy et al. | Degradation resistance of cordierite diesel particulate filters to diesel fuel ash deposits | |
CN101260337A (en) | Metal surface modifying material and preparation method thereof | |
WO2006046885A2 (en) | Composition for forming a neoformed layer on wearing surfaces | |
US8906834B2 (en) | Metal treatment composition and method of treating rubbing surfaces | |
CN100497514C (en) | Antifriction repairing agent with natural minerals as main components, preparation method and application | |
RU2179270C1 (en) | Method of applying coatings over friction surfaces | |
Auger et al. | Coal slag protection of silicon carbide with chemically vapor deposited mullite coatings | |
Bhajantri et al. | Factors influencing powders’ flowability and favorable phases like crystalline (Mullite and quartz) and amorphous phases of plasma-sprayed fly ash coatings suitable for marine and offshore applications | |
CN107011967A (en) | Compound formulation of the metal frictional abrasion surface from nanosizing | |
EP1315847A2 (en) | Compound for metal modification and metal surface restoration | |
RU2149741C1 (en) | Method for nondismountable restoration of friction joints | |
RU2414545C1 (en) | Procedure for application of antifriction coating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110328 |