RU2415176C2 - Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method - Google Patents
Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415176C2 RU2415176C2 RU2009121480/04A RU2009121480A RU2415176C2 RU 2415176 C2 RU2415176 C2 RU 2415176C2 RU 2009121480/04 A RU2009121480/04 A RU 2009121480/04A RU 2009121480 A RU2009121480 A RU 2009121480A RU 2415176 C2 RU2415176 C2 RU 2415176C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- serpentine
- magnetite
- antifriction
- binder
- composition according
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области нанотрибологии, технике производства и использования нанотехнологических смазочных материалов и может найти применение в авиационной, судостроительной, металлообрабатывающей, металлургической, полиграфической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности для уменьшения износа и нанотехнологического восстановления повреждений трущихся поверхностей узлов трения простых и сложных механизмов и агрегатов, автомобильных и железнодорожных транспортных средств, объектов тяжелого машиноного и промышленного оборудования, например подъемных кранов, горнодобывающих комплексов, насосов газо- и нефтеперегонных установок, в парах трения металл-металл, металл-металлокерамика, металл-полимер (капрон, капролан, фторопласт), колесо-рельс, в гидравлических системах, в прецизионных механизмах.The invention relates to the field of nanotribology, technology for the production and use of nanotechnological lubricants and can be used in aviation, shipbuilding, metalworking, metallurgy, printing, pulp and paper and other industries to reduce wear and nanotechnological restoration of damage to friction surfaces of friction units of simple and complex mechanisms and aggregates, automobile and railway vehicles, heavy machinery, etc. industrial equipment, such as cranes, mining complexes, pumps for gas and oil refineries, in metal-metal, metal-cermet, metal-polymer friction pairs (nylon, caprolan, fluoroplastic), wheel-rail, in hydraulic systems, in precision mechanisms .
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Уменьшения износа узлов трения является актуальной задачей в связи со сложностью процессов взаимодействия трущихся поверхностей узлов трения в различных условиях эксплуатации, применением разных смазочных материалов и композиций, необходимостью учета многочисленных оказывающих воздействие на процессы трения факторов.Reducing the wear of friction units is an urgent task due to the complexity of the processes of interaction of the friction surfaces of friction units under various operating conditions, the use of different lubricants and compositions, and the need to take into account numerous factors that affect the friction processes.
Одним из перспективных направлений в области трибологии смазочных материалов является использование для уменьшения износа узлов трения тонкодисперсных антифрикционных порошковых композиций, вводящихся в узлы трения в составе как жидких, так и густых смазок, что повышает однородность распределения компонентов, увеличивает поверхность их контакта и способствует восстановлению поврежденных поверхностей трения посредством формирования сервовитной пленки, для создания которой используют соединения на основе минеральных гидросиликатов магния, в основном - серпентенита, который используют в качестве минеральной модифицирующей добавки к смазочным материалам или минерального модификатора трения (ММТ).One of the promising areas in the field of lubricant tribology is the use of finely dispersed antifriction powder compositions introduced into the friction units in the composition of both liquid and thick lubricants to reduce the wear of friction units, which increases the uniformity of the distribution of components, increases the surface of their contact and contributes to the restoration of damaged surfaces friction through the formation of a servovitic film, to create which use compounds based on mineral hydrosilicate magnesium, mainly serpentenite, which is used as a mineral modifying additive to lubricants or a mineral friction modifier (MMT).
Известен способ формирования сервовитной пленки на контактируемых и трущихся поверхностях, заключающийся в том, что для повышения механических свойств пленки, ресурса и надежности трущихся поверхностей между трущимися поверхностями предварительно размещают механоактивированную смесь абразивоподобного вещества со связующим, при этом в качестве абразивоподобного порошка используют природный серпентинит дисперсностью 0,001-1 мкм в количестве 2-40 мас.% [1].A known method of forming a servo-like film on contacting and rubbing surfaces is that, to increase the mechanical properties of the film, the life and reliability of the rubbing surfaces, a mechanically activated mixture of an abrasive-like substance with a binder is preliminarily placed between the rubbing surfaces, while natural serpentinite with a dispersion of 0.001 is used as an abrasive-like powder -1 μm in an amount of 2-40 wt.% [1].
Известен способ формирования сервовитной пленки на трущихся поверхностях, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями элементов пары трения размещают предварительно активированную смесь абразивоподобного порошка в органическом связующем, после чего поверхности трения элементов прирабатывают, согласного которому используют активированную смесь, содержащую следующие ингредиенты, мас.%: природный серпентинит 0,5-40,0 (Печенговского месторождения), сера 0,1-5,0, ПАВ 1-40, органическое связующее - остальное, причем перед размещением активированной смеси между поверхностями трения элементов элемент пары трения с большей твердостью вводят в контакт с технологическим элементом с равной или большей твердостью, упомянутую активированную смесь сначала размещают между ними, при этом обрабатываемый элемент намагничивают и подсоединяют к отрицательному полюсу источника тока, а технологический элемент к положительному полюсу, затем упомянутые поверхности трения прирабатывают, после чего технологический элемент заменяют элементом пары трения [2]A known method of forming a servo-like film on friction surfaces is that a pre-activated mixture of abrasive-like powder is placed between the friction surfaces of the elements of the friction pair in an organic binder, after which the friction surfaces of the elements are worked-in, according to which an activated mixture containing the following ingredients is used, wt.% : natural serpentinite 0.5-40.0 (Pechengovskoye field), sulfur 0.1-5.0, surfactant 1-40, organic binder - the rest, and before placing a of the mixture between the friction surfaces of the elements, the element of the friction pair with greater hardness is brought into contact with the technological element with equal or greater hardness, the said activated mixture is first placed between them, while the processed element is magnetized and connected to the negative pole of the current source, and the technological element to the positive the pole, then the aforementioned friction surfaces are run-in, after which the technological element is replaced by the element of the friction pair [2]
Известен способ формирования сервовитной пленки на трущихся поверхностях, включающий размещение между трущимися поверхностями состава из размельченного, предварительно механоактивированного абразивоподобного порошка и связующего, согласно которому для повышения износостойкости трущихся поверхностей в качестве абразивоподобного порошка используют природный серпентинит, содержащий, мас. %: MgO, СаО 20-60, SiO4Al2O3 20-60, H2O 3-10, примеси пород 3-10, а предварительную механоактивацию производят с пульсацией давления 0,1-1 МПа при 40-100°С, размещение смеси и приработку трущихся поверхностей осуществляют при температуре механоактивации [3].A known method of forming a servo-like film on rubbing surfaces, comprising placing a composition of crushed, previously mechanically activated abrasive-like powder and a binder between the rubbing surfaces, according to which natural serpentinite containing, by weight, is used as the abrasive-like powder to increase the wear resistance of the rubbing surfaces. %: MgO, CaO 20-60, SiO 4 Al 2 O 3 20-60, H 2 O 3-10, impurities of rocks 3-10, and preliminary mechanical activation is carried out with a pressure pulsation of 0.1-1 MPa at 40-100 ° C, the placement of the mixture and the running-in of the rubbing surfaces is carried out at a temperature of mechanical activation [3].
Общим недостатком, ограничивающим и даже делающим невозможным практическое использование данных решений, является неопределенность минералогического и химического состава «природного серпентинита», поскольку известно, что серпентинит - горная порода, включающая в себя серпентин Mg6[Si4O10](OH)8 в качестве базового элемента, составляющего не менее 50% от общего объема породы, и другие минералы, в частности тальк Mg3Si4O10(ОН)2, пирротин FeS, энстатит MgSiO3, фаялит (Fe0,94Mg0,06)2SiO4 и др., число которых может доходить до 100, без учета «следов» химических элементов. Кроме этого в различных серпентинитах серпентин содержится в различных фазах - антигорита, хризотила, лизордита и др.A common drawback that limits and even makes impossible the practical use of these solutions is the uncertainty of the mineralogical and chemical composition of “natural serpentinite”, since it is known that serpentinite is a rock that includes serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 in other minerals, in particular talc Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 , pyrrhotite FeS, enstatite MgSiO 3 , fayalite (Fe 0.94 Mg 0.06 ) as a base element, which constitutes at least 50% of the total rock volume 2 SiO 4 and others, the number of which can reach up to 100, without taking into account the “traces” of chemical their elements. In addition, in various serpentinites, serpentine is contained in various phases - antigorite, chrysotile, lysorditis, etc.
Входящие в состав серпентинита примеси минералов и элементов, в частности, создают характерный окрас, поэтому только поделочных и облицовочных серпентинитов известны тысячи видов. Подавляющее большинство из природных серпентинитов непригодно для производства добавок к смазочным материалам из-за повышенного наличия абразивов, таких как SiO2 или других элементов, а также из-за несоответствующего элементного состава или структуры.The impurities of minerals and elements included in the composition of serpentinite, in particular, create a characteristic color, therefore thousands of species are known only for ornamental and facing serpentinite. The vast majority of natural serpentinites are unsuitable for the production of additives to lubricants due to the increased presence of abrasives such as SiO 2 or other elements, as well as due to inappropriate elemental composition or structure.
Таким образом, используя «природный серпентинит» неизвестного состава можно получить отрицательный результат и даже в отдельных случаях при применении «природного серпентинита» неизвестного состава на технически ответственных объектах обеспечить техногенную катастрофу.Thus, using "natural serpentinite" of unknown composition, you can get a negative result, and even in some cases, using "natural serpentinite" of unknown composition at technically critical facilities, to ensure a man-made disaster.
Известно также, что для производства модифицирующих добавок в составе серпентинита необходимо присутствие минералов с общей химической формулой FexOy, как правило, это магнетит Fe3O4, реже - гематит Fe2O3. Однако свободный магнетит Fe3O4 - ярко выраженный абразив и его избыток приводит к резкому повышению абразивного износа.It is also known that the production of modifying additives in the composition of serpentinite requires the presence of minerals with the general chemical formula Fe x O y , as a rule, it is magnetite Fe 3 O 4 , less commonly hematite Fe 2 O 3 . However, free magnetite Fe 3 O 4 is a pronounced abrasive and its excess leads to a sharp increase in abrasive wear.
В производстве большинства ММТ использует серпентиниты определенных известных месторождений, по которым известен состав входящих в них основных минералов и после дробления породы обычно по цвету отбирают наиболее подходящее сырье, имеющее часто, но не обязательно близкие параметры по химическому составу.In the production of most MMTs, it uses serpentinites from certain well-known deposits for which the composition of their main minerals is known, and after crushing the rocks, the most suitable raw materials are usually selected by color, which often but not necessarily have similar chemical composition parameters.
Как правило, в состав примесей серпентинита входят такие минералы, как оливин, амфиболы, пирексены, шпинели, тальк и другие. При этом большинство из указанных, находящихся в природных породах примесей минералов запатентовано как специальные добавки к серпентину для улучшения эффективности конечного продукта ММТ.As a rule, serpentinite impurities include minerals such as olivine, amphiboles, pyrexenes, spinels, talc and others. Moreover, most of these mineral impurities found in natural rocks are patented as special additives to serpentine to improve the efficiency of the final MMT product.
Известна антифрикционная тонкодисперсная композиция, содержащая, мас.%: 65-95 природного гидросиликата магния (антигорит, серпентин, серпентенит, тальк), 0,5-10,0 оксидов металлов с меньшим сродством к кислороду относительно железа (MnO2, ZnO, CoO, Al2O3, CdO, GeO2) и 4,5-25 твердого раствора этих оксидов со структурой граната и/или шпинели (магнитоактивный компонент) [4].Known antifriction finely dispersed composition containing, wt.%: 65-95 natural magnesium hydrosilicate (antigorite, serpentine, serpentenite, talc), 0.5-10.0 metal oxides with a lower affinity for oxygen relative to iron (MnO 2 , ZnO, CoO , Al 2 O 3 , CdO, GeO 2 ) and 4.5-25 solid solution of these oxides with the structure of garnet and / or spinel (magnetically active component) [4].
Применение этой композиции в составе жидких и густых смазок в различных узлах трения показывает относительно высокую прочность образующейся на трущихся металлических поверхностях и обеспечивающей снижение износа и повышение срока службы узлов трения сервовитной пленки, но она формируется в течение длительного времени.The use of this composition in the composition of liquid and thick lubricants in various friction units shows a relatively high strength formed on the rubbing metal surfaces and provides reduced wear and longer service life of the servovitic film friction units, but it forms over a long time.
Известная антифрикционная тонкодисперсная порошковая композиция, включающая природный гидросиликат магния, оксиды металлов с меньшим сродством к кислороду относительно железа и магнитоактивный компонент, в качестве оксидов металлов с меньшим сродством к кислороду относительно железа содержит смесь Al2O3, Cr2O3, TiO2 и ZrO2, а в качестве магнитоактивного компонента - твердый раствор ферромагнитной керамики с гексогональной структурой при следующем соотношении компонентов, мас.%: 75-92 природного гидросиликата магния, 3-7 оксидов металлов с меньшим сродством к кислороду относительно железа и 5-20 твердого раствора ферромагнитной керамики с гексагональной структурой - гексаферриты бария, стронция или бария и стронция, а именно: гексаферрит бария с химической формулой BaFe6O19; гексаферрит стронция с химической формулой SrFe6O19; гексаферрит бария и стронция с химической формулой Ba1-ySryFe6O19, где 0,1≤у≤0,9; замещенный гексаферрит бария с химической формулой BaFe6-xMexO19, где Me - по крайней мере один катион металла, выбираемого из группы: Al, Cr, Ti, Zr, Mg, Cu, а 0,1≤х≤0,5; замещенный гексаферрит стронция с химической формулой SrFe6-хМехО19, где Me - по крайней мере один катион металла, выбираемого из группы: Al, Cr, Ti, Zr, Mg, Cu, а 0,1≤х≤0,5; замещенный гексаферрит бария и стронция с химической формулой Ba1-ySryFe6-xMexO19, где Me - по крайней мере один катион металла, выбираемого из группы: Al, Cr, Ti, Zr, Mg, Cu, 0,1≤y≤0,9, а 0,1≤х≤0,5 [5].Known antifriction fine powder composition comprising natural magnesium hydrosilicate, metal oxides with a lower affinity for oxygen relative to iron and a magnetically active component, as metal oxides with a lower affinity for oxygen relative to iron, contains a mixture of Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 and ZrO 2 , and as a magnetically active component - a solid solution of ferromagnetic ceramics with a hexagonal structure in the following ratio of components, wt.%: 75-92 natural magnesium hydrosilicate, 3-7 metal oxides with m lower affinity for oxygen relative to iron and 5-20 solid solution of ferromagnetic ceramics with hexagonal structure - barium, strontium or barium and strontium hexaferrites, namely: barium hexaferrite with the chemical formula BaFe 6 O 19 ; strontium hexaferrite with the chemical formula SrFe 6 O 19 ; barium and strontium hexaferrite with the chemical formula Ba 1-y Sr y Fe 6 O 19 , where 0.1≤y≤0.9; substituted barium hexaferrite with the chemical formula BaFe 6-x Me x O 19 , where Me is at least one metal cation selected from the group: Al, Cr, Ti, Zr, Mg, Cu, and 0.1≤x≤0, 5; substituted strontium hexaferrite with the chemical formula SrFe 6 Me x O 19 , where Me is at least one metal cation selected from the group: Al, Cr, Ti, Zr, Mg, Cu, and 0.1≤x≤0, 5; substituted barium and strontium hexaferrite with the chemical formula Ba 1-y Sr y Fe 6-x Me x O 19 , where Me is at least one metal cation selected from the group: Al, Cr, Ti, Zr, Mg, Cu, 0 , 1≤y≤0.9, and 0.1≤x≤0.5 [5].
Данная композиция обеспечивает сокращение времени формирования сервовитной пленки с сохранением высокой прочности ее сцепления с трущимися металлическими поверхностями узлов трения и расширение диапазона рабочих температур композиции, но обладающие абразивными свойствами фрагменты ферромагнитной керамики способствуют повышенному износу поверхностей трения.This composition provides a reduction in the time of formation of a servovitic film while maintaining its high adhesion to the rubbing metal surfaces of the friction units and the expansion of the working temperature range of the composition, but fragments of ferromagnetic ceramics having abrasive properties contribute to increased wear of the friction surfaces.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату (прототипом для антифрикционных порошковых композиций) является антифрикционная порошковая композиция, содержащая, мас.%: 51-60 серпентина, 20-40 талька и 8-10 серы, пиротина, энстатита и фаялита, взятых в равных долях [6]. Данная композиция не обеспечивает высокой прочности и долговечности сцепления формирующейся сервовитной пленки с трущимися металлическими поверхностями узлов трения из-за различия коэффициентов линейного термического расширения данной пленки и материала трущихся поверхностей, а также из-за нестабильности структуры пленки при сравнительно невысоких температурах.The closest in technical essence and achieved by using the technical result (prototype for antifriction powder compositions) is an antifriction powder composition containing, wt.%: 51-60 serpentine, 20-40 talc and 8-10 sulfur, pyrotin, enstatite and fayalite, taken in equal shares [6]. This composition does not provide high strength and durability of adhesion of the formed servovitic film to the rubbing metal surfaces of the friction units due to the difference in the coefficients of linear thermal expansion of this film and the material of the rubbing surfaces, as well as due to the instability of the film structure at relatively low temperatures.
Известны твердосмазочные композиции для тяжелонагруженных узлов трения в виде смеси жидкого или густого связующего и абразивоподобных компонентов, которые применяют в подъемных кранах, оборудовании горнообогатительных комбинатов, в насосном оборудовании газо- и нефтепроводов, автомобильном и железнодорожном транспорте, оборудовании судов и др. Твердосмазочные композиции по сравнению с другими типами смазок в большей степени обеспечивают в узлах трения теплоотвод и уменьшение трения и износа трущихся поверхностей.Solid lubricant compositions for heavily loaded friction units are known in the form of a mixture of a liquid or thick binder and abrasive-like components, which are used in cranes, equipment of mining plants, pumping equipment for gas and oil pipelines, automobile and railway transport, ship equipment, etc. Solid lubricant compositions compared with other types of lubricants, to a greater extent, provide heat dissipation in friction units and reduce friction and wear of rubbing surfaces.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому при использовании техническом результату (прототипом смазочной композиции) является смазочная композиция для ускоренного формирования сервовитной пленки триботехническим составом, включающия механоактивированно приготовленную смесь абразивоподобного порошка со связующим, в которой для повышения устойчивости сервовитной пленки в качестве абразивоподобного порошка используют состав, содержащий, мас.%: серпентин (Mg6-xAlx)(Si4-xAlx)O10(OH)8 при х=0,75 51-60, тальк Mg3Si4O10(ОН)2 20-40, серу S, пирротин FeS, энстатит MgSiO3, фаялит (Fe0.94Mg0,06)2SiO4 8-10 (взятые в равных долях), которую предварительно обрабатывают при непрерывном перемешивании сухим насыщенным паром в течение 20-25 мин при 110-115°С[6].The closest in technical essence and achieved by using the technical result (prototype lubricant composition) is a lubricant composition for accelerated formation of a servo-like film with a tribological composition, including a mechanically activated mixture of an abrasive-like powder with a binder, in which to increase the stability of the servo-like film, the composition is used as an abrasive-like powder, containing, wt.%: serpentine (Mg 6-x Al x ) (Si 4-x Al x ) O 10 (OH) 8 at x = 0.75 51-60, talc Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 20-40, sulfur S, p rrotin FeS, enstatite MgSiO 3, fayalite (Fe 0.94 Mg 0,06) 2 SiO 4 8-10 (taken in equal proportions) which had been treated with continuous stirring dry saturated steam for 20-25 minutes at 110-115 ° C. [6].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату (прототипом) является способ смазки путем формирования покрытия на трущихся поверхностях, по которому для создания покрытия на трущихся поверхностях состав из мелкодисперсной смеси минералов серпентина, энстатита и магнетита или их сочетания по меньшей мере с одним минералом, выбранным из амфибола, биотита, ильменита, пентландита, пирротина, талька, халькопирита или самородной серы, и связующего дисперсностью 0,01-1 мкм механоактивируют апериодическими колебаниями при соотношении в составе, мас. %: смесь минералов 3,3; связующее 96,7, затем состав размещают между трущимися поверхностями и прирабатывают. Ингредиентное содержание состава следующее, мас.%: MgO 20-35; SiO2 30-40; Fe2O3 10-15; FeO 4-6; Al2O3 3-8; S 2-6; сопутствующие примеси (Ti, V, Mn, Ni, Cr, Cu, K, Ca, Co) до 100 [7].The closest in technical essence and achieved by using the technical result (prototype) is a lubrication method by forming a coating on rubbing surfaces, according to which, to create a coating on rubbing surfaces, a composition of a finely divided mixture of minerals of serpentine, enstatite and magnetite, or a combination thereof with at least one a mineral selected from amphibole, biotite, ilmenite, pentlandite, pyrrhotite, talc, chalcopyrite or native sulfur, and a binder dispersion of 0.01-1 μm mechanically activates an periodic variations in the ratio in the composition, by weight. %: a mixture of minerals 3.3; a binder 96.7, then the composition is placed between the rubbing surfaces and run in. The ingredient content of the composition is as follows, wt.%: MgO 20-35; SiO 2 30-40; Fe 2 O 3 10-15; FeO 4-6; Al 2 O 3 3-8; S 2-6; related impurities (Ti, V, Mn, Ni, Cr, Cu, K, Ca, Co) up to 100 [7].
Научными исследованиями авторов заявляемого изобретения установлено, что наличие в смазочных композициях тонкодисперных абразивных минералов, которых большинство в составе примесей большинства природных серпентинитов, в частности в виде свободного магнетита, при использовании в смазках воздействуют на поверхности трения в качестве тонкого абразива, выполняя по сути функцию микрошлифовки. Такие вещества в случае определенной концентрации вызывают абразивный износ. Действительно указанный процесс микрошлифовки вначале уменьшает параметры шероховатостей поверхностей трения (значения Ra и Rz), приводит к первоначальному снижению трения (снижает значение Ктр), снижает энергопотребление, уменьшает шумы и вибрацию, но по истечении определенного времени приводит к резкому ухудшению трибологических параметров, а в дальнейшем даже к поломкам машин и механизмов.Scientific studies of the authors of the claimed invention found that the presence in the lubricating compositions of finely dispersed abrasive minerals, which are most in the impurities of most natural serpentinites, in particular in the form of free magnetite, when used in lubricants act on the friction surface as a fine abrasive, essentially performing the function of micro grinding . Such substances in the case of a certain concentration cause abrasion. Indeed, the specified micro-grinding process initially reduces the roughness parameters of the friction surfaces (R a and R z values), leads to an initial decrease in friction (reduces the K Tr value), reduces power consumption, reduces noise and vibration, but after a certain time, leads to a sharp deterioration in tribological parameters , and in the future even to the breakdown of machines and mechanisms.
Наличие абразивных составляющих, приводя к микрошлифовке поверхностей трения в случае оптимальной дозировки серпентинитовой добавки в смазочную систему, способно вызвать определенный положительный эффект, например увеличить ресурс подшипников качения до 30%, но в случае передозировки значительно сокращает их ресурс, вызывает заклинивание, способствует образованию задиров.The presence of abrasive components, leading to micro-grinding of friction surfaces in the case of optimal dosage of serpentinite additives in the lubricant system, can cause a certain positive effect, for example, increase the life of rolling bearings up to 30%, but in case of an overdose it significantly reduces their life, causes jamming, and contributes to scoring.
Как установлено авторами настоящего изобретения, наличие в трибосистеме абразивных минералов препятствует нанотриботехнологическому процессу образованию зеркал скольжения за счет физико-химических процессов терморазложения серпентина и магнетита, так как абразивные частицы просто удаляют наночастицы с поверхностей триботехнических систем.As established by the authors of the present invention, the presence in the tribosystem of abrasive minerals prevents the nanotribotechnological process from forming sliding mirrors due to the physicochemical processes of thermal decomposition of serpentine and magnetite, since the abrasive particles simply remove nanoparticles from the surfaces of the tribotechnical systems.
Несмотря на заполнение впадин микронеровностей, материалы с абразивом не могут считаться нанотехнологическими, поскольку далеко не любой серпентенит в состоянии обеспечить образование наночастиц и на их основе формирование требуемых сервовитных пленок.Despite filling in the microroughness depressions, materials with an abrasive cannot be considered nanotechnological, since far from any serpentenite is able to ensure the formation of nanoparticles and, on their basis, the formation of the required servovitic films.
Обычно контроль качества подобных материалов и исходного сырья осуществляется путем получения проб порошков с дальнейшими испытаниями на машинах трения. Данная технология контроля проста по испытанию материалов на их соответствие техническим условиям в плане значений индекса задира и коэффициента трения, но общепринятая технология контроля является упрощенной, она не отражает качества всей партии сырья и у большинства производителей согласно исследованиям экспертов вообще отсутствует входной контроль, а выходной сводится только к гистограммам крупности частиц ММТ, то есть к определению распределения дисперсности части.Typically, the quality control of such materials and feedstock is carried out by obtaining samples of powders with further tests on friction machines. This control technology is simple to test the materials for compliance with technical specifications in terms of the values of the scoring index and friction coefficient, but the generally accepted control technology is simplified, it does not reflect the quality of the entire batch of raw materials and most manufacturers, according to expert studies, have no input control, and output only to histograms of particle size of MMT, that is, to determining the distribution of the dispersion of a part.
Общими недостатками известных решений (аналогов и прототипа) является неопределенность и нестабильность природного состава материалов композиций, обычное наличие крупноразмерных абразивных материалов, препятствующих тонкому размолу и получению мелкодисперсного порошка. При этом известные композиции отличаются практической непредсказуемостью положительных и отрицательных результатов применения, неоднородностью состава различных партий, недостаточной эффективностью, необходимостью специального предварительного обучения и обязательных пробных предварительных испытаний перед началом применения в лабораторных условиях.Common disadvantages of the known solutions (analogues and prototype) are the uncertainty and instability of the natural composition of the materials of the compositions, the usual presence of large-sized abrasive materials that prevent fine grinding and obtaining fine powder. Moreover, the known compositions are distinguished by practical unpredictability of positive and negative results of application, heterogeneity of the composition of various batches, insufficient efficiency, the need for special preliminary training and mandatory preliminary tests prior to use in laboratory conditions.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТOBJECT OF THE INVENTION AND TECHNICAL RESULT
Основная техническая проблема (цель изобретения) заключается в обеспечении ускоренного формирования нанотехнологической сервовитной пленки при сохранении высокой прочности ее сцепления с трущимися металлическими поверхностями узлов трения.The main technical problem (the purpose of the invention) is to ensure the accelerated formation of a nanotechnological servovitic film while maintaining its high adhesion to the rubbing metal surfaces of the friction units.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - ускоренное формирование прочно связанной с трущимися поверхностями нанотехнологической сервовитной пленки без предварительной микрошлифовки, уменьшение износа элементов узлов трения, уменьшение коэффициента трения трущихся поверхностей, упрочение и повышение износостойкости и ресурса трущихся поверхностей, снижение вибрации и шума работы машин и механизмов, сокращение расхода горюче-смазочных материалов и электроэнергии при функционировании машин и механизмов, снижение тепловых зазоров и рабочих температур в зоне трения.The technical result achieved by using the invention is the accelerated formation of a nanotechnological servo-film firmly bonded to the rubbing surfaces without preliminary micro-grinding, reducing the wear of the friction assembly elements, reducing the friction coefficient of the rubbing surfaces, hardening and increasing the wear resistance and life of the rubbing surfaces, reducing vibration and noise of machines and mechanisms, reducing the consumption of fuels and lubricants and electricity during the operation of machines and mechanisms, Reductions thermal gaps and operating temperatures in the friction zone.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается тем, что нанотехнологическая антифрикционная порошковая композиция на основе серпентина согласно изобретению содержит серпентин Mg6[Si4O10](OH)8 с вкрапленным магнетитом Fe3O4.The goal, the required and obtained by using the invention technical result is achieved in that the nanotechnological antifriction powder composition based on serpentine according to the invention contains serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 with disseminated magnetite Fe 3 O 4 .
При этом композиция содержит серпентин преимущественно в фазе лизардита 1Т с размерами вкраплений магнетита не более 50-300 нм при соотношении, мас.%:Moreover, the composition contains serpentine mainly in the 1T lysardite phase with magnetite impregnation sizes of not more than 50-300 nm in the ratio, wt.%:
При этом композиция не должна содержать свободного магнетита или гематита и абразивных частиц примесей или добавок размером более 50-300 нм.Moreover, the composition should not contain free magnetite or hematite and abrasive particles of impurities or additives larger than 50-300 nm.
Кроме этого композиция содержит компоненты, измельченные до дисперсности 1-150 мкм, и в зависимости от назначения содержит следующие преимущественные фракции дисперсности, мкм:In addition, the composition contains components ground to a particle size of 1-150 μm, and depending on the purpose contains the following preferred fractions of the particle size, μm:
При этом композиция имеет серый цвет и не содержит свободного магнетита или гематита и абразивных частиц примесей или добавок размером более 50-300 нм.Moreover, the composition has a gray color and does not contain free magnetite or hematite and abrasive particles of impurities or additives larger than 50-300 nm.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения аналогичный технический результат достигается также тем, что нанотехнологическая антифрикционная порошковая композиция на основе серпентина, отличающаяся тем, что композиция, содержащая серпентин Mg6[Si4O10](ОН)8 с вкрапленным магнетитом Fe3O4, магнезит MgCO3 и магнезиально-железистый силикат (MgFe)7[Si4O10](OH)8, содержит серпентин в преимущественной фазе лизардит 1Т с размерами вкраплений магнетита не более 50 - 300 нм при соотношении компонетов, мас.%:The goal, the required and obtained by using the invention a similar technical result is also achieved by the fact that the nanotechnological antifriction powder composition based on serpentine, characterized in that the composition containing serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 with disseminated magnetite Fe 3 O 4 , magnesite MgCO 3 and magnesia-ferrous silicate (MgFe) 7 [Si 4 O 10 ] (OH) 8, contains serpentine in the predominant phase lysardite 1T with magnetite impregnation sizes of not more than 50 - 300 nm at a ratio of components, wt.% :
Эта композиция содержит компоненты, измельченные до дисперсности 1-150 мкм в зависимости от назначения, следующих преимущественных фракций дисперсности, мкм:This composition contains components milled to a particle size of 1-150 μm, depending on the purpose, the following preferred fractions of the particle size, μm:
Данная композиция имеет светло-серый цвет, идентифицируется качественной реакцией магнезита с соляной кислотой и не должна содержать свободного магнетита или гематита и абразивных частиц примесей или добавок размером более 50-300 нм.This composition has a light gray color, is identified by a qualitative reaction of magnesite with hydrochloric acid and should not contain free magnetite or hematite and abrasive particles of impurities or additives larger than 50-300 nm.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается также тем, что нанотехнологическая антифрикционная смазочная композиция в виде суспензии порошкообразного минерала в связующем содержит указанные выше композиции при соотношении, мас.%:The goal, the required and obtained by using the invention, the technical result is also achieved by the fact that the nanotechnological antifriction lubricating composition in the form of a suspension of powdered mineral in a binder contains the above composition in the ratio, wt.%:
При этом в зависимости от назначения смазочная композиция содержит серпентин с вкраплениями магнетита или серпентин с вкраплениями магнетита с добавками магнезита и магнезиально-железистого силиката в количестве, мас.%:In this case, depending on the purpose, the lubricating composition contains serpentine interspersed with magnetite or serpentine interspersed with magnetite with the addition of magnesite and magnesian-ferrous silicate in the amount, wt.%:
При этом смазочная композиция в качестве связующего содержит смазочное масло, например, моторное, трансмиссионное или индустриальное, компресисорное. гидравлическое; нефтяное масло, например жидкую смесь кипящих при 300-600°С углеводородов; синтетическое масло, например кремнийорганическую жидкость, эфиры фосфорной и адипиновой кислот или полиалкиленгликоль; пластинчатую смазку, например, марки Циатим, Литол 24 или «ШРУС»; солидол; нефтепродукты, например мазут, бензин, дизельное топливо; полиэфирные лаки или нитролаки; жировые и специальные смазки, например парафины или мастики.Moreover, the lubricating composition as a binder contains a lubricating oil, for example, motor, transmission or industrial, compressor. hydraulic; petroleum oil, for example a liquid mixture of hydrocarbons boiling at 300-600 ° C; synthetic oil, for example an organosilicon liquid, phosphoric and adipic acid esters or polyalkylene glycol; grease, for example, Tsiatim, Litol 24 or “SHRUS” brands; solidol; petroleum products, for example fuel oil, gasoline, diesel fuel; polyester varnishes or nitrovarnishes; grease and special greases, such as paraffins or mastics.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается также тем, что согласно способу нанотехнологической смазки, включающему размещение между трущимися поверхностями смазочной композиции в виде суспензии порошкообразной композиции минерала в связующем, используют описанную выше смазочную композицию.The goal, the required and obtained by using the invention, technical result is also achieved by the fact that according to the nanotechnological lubrication method, comprising placing between the rubbing surfaces of the lubricating composition in the form of a suspension of a powdered mineral composition in a binder, the lubricant composition described above is used.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION AND INDUSTRIAL IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Экспериментально установлено и теоретически обосновано, что для обеспечения оптимальных нанотриботехнологических процессов целесообразно использовать поршкообразную композицию серпентина Mg6[Si4O10](OH)8 с вкрапленным магнетитом Fe3O4 или смесь серпентина Mg6[Si4O10](OH)8 с вкрапленным магнетитом Fe3O4 с магнезитом MgCO3 и магнезиально-железистого силиката (MgFe)7[Si4O10](OH)8.It has been experimentally established and theoretically justified that to ensure optimal nanotribotechnological processes it is advisable to use a piston-like composition of serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 with disseminated magnetite Fe 3 O 4 or a mixture of serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 with disseminated magnetite Fe 3 O 4 with magnesite MgCO 3 and magnesian-ferrous silicate (MgFe) 7 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 .
Преимущественным является использование серпентина Mg6[Si4O10](OH)8 в преимущественной фазе лизардита 1Т, измельченного до размерности 1-150 мкм и с включениями магнетита Fe3O4 размерностью не более 50-300 нм, причем магнетита в общей массе частиц серпентина должно быть не менее 20% и не более 28%, а свободный магнетит или гематит, а также все виды абразивных добавок в измельченном порошке должны отсутствовать.Preferred is the use of serpentine Mg 6 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 in the predominant phase of lysardite 1T, crushed to a dimension of 1-150 microns and with inclusions of magnetite Fe 3 O 4 with a dimension of not more than 50-300 nm, with magnetite in the total mass particles of serpentine should be at least 20% and not more than 28%, and free magnetite or hematite, as well as all types of abrasive additives in the crushed powder should be absent.
В композиции должны так же отсутствовать модификаторы трения не предотвращающие, но стимулирующие водородное охрупчивание, например, такие как тальк.The composition should also lack friction modifiers that do not prevent, but stimulate hydrogen embrittlement, such as talc.
Учитывая практическую сложность обеспечения 100%-ного наличия в породе серпентина с фазой лизардита 1Т с микровключениями магнетита Fe3O4 размерностью не более 50-300 нм, в качестве аналогичного по достигаемому техническому результату предлагается в композиции по изобретению использовать также безабразивные минеральные добавки, способствующие нанотехнологическому процессу образования зеркал скольжения, а именно магнезит MgCO3, который являясь модификатором трения имеет высокую энергоплотность ~97 кДж/см3 и способствует катализу нанотехнологических процессов, а также магнезиально-железистый силикат (MgFe)7[Si4O10](OH)8, который подобно серпентину способствует нанотриботехнологическим процессам.Considering the practical difficulty of providing 100% presence in the breed of serpentine with a lysardite phase 1T with microinclusions of magnetite Fe 3 O 4 with a dimension of not more than 50-300 nm, non-abrasive mineral additives are also used in the composition according to the invention to promote the achievement of a similar technical result. the nanotechnological process of the formation of sliding mirrors, namely, magnesite MgCO 3 , which, being a friction modifier, has a high energy density of ~ 97 kJ / cm 3 and contributes to the catalysis of nanotechnology logical processes, as well as magnesian-ferrous silicate (MgFe) 7 [Si 4 O 10 ] (OH) 8 , which, like serpentine, promotes nanotribotechnological processes.
Контроль композиции по изобретению можно проводить известными методами, в частности посредством ренгенофазного анализа, а также микроскопа, поскольку цвет композиции должен быть светло-серый - намного светлей, чем серый цвет у других известных композиций на основе серпентина. Кроме того, порошок из-за наличия магнезита MgCO3 будет реагировать с соляной кислотой.The control of the composition according to the invention can be carried out by known methods, in particular by x-ray phase analysis, as well as a microscope, since the color of the composition should be light gray - much lighter than the gray color of other known serpentine-based compositions. In addition, the powder will react with hydrochloric acid due to the presence of magnesite MgCO 3 .
В таблице показаны преимущества обеспечиваемого изобретением нанотриботехнологического процесса по сравнению с обычными трибологическим процессом микрошлифовки.The table shows the advantages of the nanotribotechnological process provided by the invention in comparison with the conventional tribological micro-grinding process.
Достижение полученных технических результатов можно объяснить следующим.The achievement of the obtained technical results can be explained as follows.
Присутствие в составе предлагаемой композиции серпентина с фазой лизардита 1Т с микровключениями магнетита Fe3O4 размерностью не более 50-300 нм обеспечивает эффективное протекание нанотриботехнологических процессов, в частности термонанораспад минералов с образованием более высокоэнергоплотных структур по сравнению с исходными, что и приводит к упрочению поверхности трения и формированию единой устойчивой к истиранию сервовитной пленки с включением в ее структуру молекул SiO2. Это подтверждено авторами в результате поведенных в институте Механобр исследований.The presence in the composition of the proposed composition of serpentine with a lysardite 1T phase with microinclusions of magnetite Fe 3 O 4 with a dimension of not more than 50-300 nm ensures the efficient flow of nanotribotechnological processes, in particular thermal decomposition of minerals with the formation of higher energy-dense structures compared to the initial ones, which leads to surface hardening friction and the formation of a single abrasion-resistant servo film with the inclusion of SiO 2 molecules in its structure. This is confirmed by the authors as a result of research conducted at the Mechanobr Institute.
Присутствие в составе предлагаемой композиции магнетита Fe3O4 в виде микровключений в серпентине размерностью не более 50-300 нм обеспечивает минимально возможное проявление вредных для нанотехнологических процессов абразивных свойств кристаллов магнетита.The presence in the composition of the proposed composition of magnetite Fe 3 O 4 in the form of microinclusions in serpentine with a dimension of not more than 50-300 nm provides the minimum possible manifestation of the abrasive properties of magnetite crystals that are harmful to nanotechnological processes.
Присутствие в составе предлагаемой композиции магнезита обеспечивает катализ нанореакций и усиливает межатомные связи в процессе термораспада и синтеза наноструктур.The presence in the composition of the proposed composition of magnesite provides catalysis of nanoreactions and enhances interatomic bonds in the process of thermal decomposition and synthesis of nanostructures.
Магнезиально-железистый силикат по действию и свойствам близок к серпентину с фазой лизардита 1Т и также имеет микровключения магнетита, а наличие реакционноспособного железа способствует восстановлению поверхностей трения и заполнению в нем дефектов.Magnesia-ferrous silicate is close in its action and properties to serpentine with a 1T lysardite phase and also has microinclusions of magnetite, and the presence of reactive iron helps to restore friction surfaces and fill defects in it.
Жидкое или вязкое связующее в смазочной композиции служит средством для транспортировки порошкообразной смеси на трущиеся поверхности в закрытые системы.The liquid or viscous binder in the lubricating composition serves as a means for transporting the powder mixture to rubbing surfaces in closed systems.
Заявленные композиции на основе серпентина и серпентина с указанными добавками обусловливают протекание в зоне трения нанотриботогических топохимических реакций, обеспечивающих формирование прочно связанной с основой сервовитной пленки, уменьшающей износ элементов узла трения, уменьшающей коэффициент трения трущихся поверхностей, повышающей износостойкость и антикоррозионную устойчивость трущихся поверхностей.The claimed compositions based on serpentine and serpentine with the indicated additives cause nanotribotic topochemical reactions to occur in the friction zone, which provide the formation of a servovitic film firmly bound to the base, which reduces the wear of the friction unit elements, reduces the friction coefficient of friction surfaces, increases the wear resistance and corrosion resistance of rubbing surfaces.
Содержание в предлагаемой композиции серпентина в количестве менее 65 мас.% снижает эффективности применения композиции и требует более длительной приработки для выравнивания микрорельефа.The content in the proposed composition of serpentine in an amount of less than 65 wt.% Reduces the effectiveness of the composition and requires a longer run-in to align the microrelief.
Увеличение содержания серпентина свыше 75% также снижает эффективности применения композиции.An increase in serpentine content of over 75% also reduces the effectiveness of the composition.
Превышение верхнего предела содержания магнетита 25 мас.% уменьшает долговечность сервовитной пленки, а при недостатке содержания этого магнетита (менее 10 мас.%) затрудняется протекание нанотопохимических реакций и образование сервовитной пленки.Exceeding the upper limit of magnetite content of 25 wt.% Reduces the durability of the servo-like film, and with a lack of content of this magnetite (less than 10 wt.%), The flow of nanotochemical reactions and the formation of a servo-like film are difficult.
Содержания магнезита и магнезиально-железистого силиката определяются абразивными свойствами этих материалов. Превышение их концентрации может вызвать снижение эффективности применения композиции.The contents of magnesite and magnesia-ferrous silicate are determined by the abrasive properties of these materials. Exceeding their concentration may cause a decrease in the effectiveness of the composition.
Ниже приведен пример получения предлагаемых порошковых и смазочных композиций и их характеристики в сравнении с известными композициями.The following is an example of obtaining the proposed powder and lubricant compositions and their characteristics in comparison with known compositions.
По стандартной технологии (смешивание, помол, дробление и истирание исходных сырьевых компонентов) получали порошки с дисперсностью до 300 мкм.By standard technology (mixing, grinding, crushing and abrasion of the initial raw materials), powders with a dispersion of up to 300 microns were obtained.
Порошки измельчали в шаровой мельнице до размера частиц 5-40 мкм. Полученные порошки в требуемой пропорции смешивали в аттриторе.The powders were ground in a ball mill to a particle size of 5-40 microns. The obtained powders in the required proportions were mixed in the attritor.
Полученная таким образом порошковая композиция с средним преимущественным размером частиц 15 мкм была введена в составе трансмиссионного масла ТМ3-18 (масло 93 мас.%, порошковая композиция 2 мас.%) в подшипник качения 202. Прочная сервовитная пленка образовалась на трущихся поверхностях подшипников после 36 часов их непрерывной эксплуатации.The thus obtained powder composition with an average predominant particle size of 15 μm was introduced as a part of the TM3-18 transmission oil (oil 93 wt.%, Powder composition 2 wt.%) Into the rolling bearing 202. A strong servo film was formed on the friction surfaces of the bearings after 36 hours of their continuous operation.
Аналогичным способом были изготовлены и испытаны другие порошковые композиции.In a similar manner, other powder compositions were made and tested.
Данные результаты испытаний в сравнении с аналогами приведены в таблице.These test results in comparison with analogues are shown in the table.
Из таблицы видно, что предлагаемая композиция имеет преимущества перед известными композициями.The table shows that the proposed composition has advantages over known compositions.
Наряду с исследованиями времени образования сервовитной пленки на подшипниках было исследовано влияние предлагаемой и известных композиций на долговечность подшипников.Along with studies of the formation time of a servo-like film on bearings, the effect of the proposed and known compositions on the bearing life was investigated.
Испытания проводились в соответствии с "Методикой форсированных испытаний подшипников качения на долговечность" (ведомственная нормаль М37.006.022-75). Оценивались средний ресурс, 90% и 50% ресурсы и уровень вибрации. Объем выборки: 18 подшипников в каждой серии испытаний. Результаты испытаний позволили сделать следующее заключение.The tests were carried out in accordance with the "Methodology of forced testing of rolling bearings for durability" (departmental normal M37.006.022-75). Estimated average resource, 90% and 50% resources and vibration level. Sample size: 18 bearings in each test series. The test results led to the following conclusion.
Введение антифрикционных порошковых композиций по заявляемому изобретению в масло ТМ3-18 по сравнению с известным решениями обеспечивает увеличение долговечности подшипников качения в 1,5-2 раза по сравнению с работой на чистом масле и снижение уровня вибраций в 2,0-2,1 раза.The introduction of antifriction powder compositions of the present invention in oil TM3-18 compared with known solutions provides an increase in the durability of rolling bearings by 1.5-2 times compared to working on pure oil and a decrease in the level of vibration by 2.0-2.1 times.
Таким образом, предлагаемые антифрикционные порошковые и смазочные композиции по сравнению с известными композициями обеспечивают сокращение в 1,2-1,5 раза времени образования сервовитной пленки, снижение себестоимости получения и более широкий интервал рабочих температур при сохранении высокой прочности ее сцепления с трущимися металлическими поверхностями узлов трения.Thus, the proposed antifriction powder and lubricant compositions in comparison with the known compositions provide a reduction of 1.2-1.5 times the time of formation of the servo film, reducing the cost of production and a wider range of operating temperatures while maintaining high strength of its adhesion to the rubbing metal surfaces of the nodes friction.
Изобретение позволяет получать эффект «аномально низкого трения», когда вследствие изменения шероховатости поверхности момент трения уменьшается в 20 и более раз, микротвердость поверхностей НУ=650-720 с повышенной устойчивостью к истиранию и тепловому расширению.The invention allows to obtain the effect of "abnormally low friction" when, due to a change in the surface roughness, the friction moment decreases by 20 or more times, the microhardness of the surfaces NU = 650-720 with increased resistance to abrasion and thermal expansion.
Испытания изобретения показали возможность увеличения ресурса:Tests of the invention showed the possibility of increasing the resource:
подшипников качения - в 1,9-2,4 раза;rolling bearings - 1.9-2.4 times;
узлов типа «палец-втулка» - свыше 1,5 раз;knots of the "finger-sleeve" type - over 1.5 times;
ДВС, в т.ч. силовых дизельных установок - свыше 1,5 раза;ICE, incl. diesel power plants - over 1.5 times;
компрессоров - более чем на 50%;compressors - more than 50%;
редукторов - более чем на 50%;gearboxes - more than 50%;
гидравлических агрегатов - более чем на 50%.hydraulic units - more than 50%.
Показано увеличение межремонтного ресурс узлов и деталей, что позволяет сократить простои и получить экономию на запасных частях и регламентных работах, что практически увеличило межремонтный пробег подвижного состава скоростных поездов «Аврора» и «Невский экспресс».An increase in the overhaul life of units and parts is shown, which allows to reduce downtime and save on spare parts and routine maintenance, which practically increased the interrepair mileage of the rolling stock of high-speed trains Aurora and Nevsky Express.
У машин и оборудования, находящихся в длительной эксплуатации, отдельные узлы сильно изношены, изобретение позволяет существенно снизить момент трения, обеспечить резкое сокращение потребления энергии, в частности, на дизелях и дизельных установках - 3-12%; на бензиновых двигателях - 5-10%; на сверхсложных машинах (например, печатных машинах большого формата) и конвейерных линиях - от 7% до 30% и более; на энергоустановках - 4-14%.In machines and equipment that are in long-term operation, individual components are very worn out, the invention allows to significantly reduce the friction moment, to ensure a sharp reduction in energy consumption, in particular, on diesels and diesel plants - 3-12%; on gasoline engines - 5-10%; on extremely complex machines (for example, large format printing machines) and conveyor lines - from 7% to 30% or more; at power plants - 4-14%.
Образуемая при использовании композиций по изобретению антифрикционная пленка способна компенсировать износ металла в пределах 0,02-0,03 мм.The antifriction film formed when using the compositions of the invention is capable of compensating for metal wear within the range of 0.02-0.03 mm.
За счет уменьшения шероховатости трущихся поверхностей снижается температура масла и, как следствие, уменьшаются тепловые зазоры. На отдельных видах машин снижение температуры масла может составлять до 7-8°С. Такой фактор позволяет восстанавливать компрессию в цилиндрах двигателей, например, с 9 до 27 кг/см2.By reducing the roughness of the rubbing surfaces, the oil temperature is reduced and, as a result, thermal clearances are reduced. On certain types of machines, the reduction in oil temperature can be up to 7-8 ° C. This factor allows you to restore compression in the cylinders of the engines, for example, from 9 to 27 kg / cm 2 .
Использование изобретение позволяет также значительно снизить такие показатели вибрации, как виброскорость, виброускорение и вибросмещение. В зависимости от конструкции и износа машины или механизма снижение этих показателей может достигать значительных величин: от 15% до 80% в абсолютных показателях и до 5 раз в относительных. Соответственно падает и уровень шума, общее его снижение может доходить до 2,5-3 дБ.Using the invention also allows to significantly reduce such indicators of vibration as vibration velocity, vibration acceleration and vibration displacement. Depending on the design and wear of the machine or mechanism, the decrease in these indicators can reach significant values: from 15% to 80% in absolute terms and up to 5 times in relative terms. Accordingly, the noise level falls, its overall reduction can reach up to 2.5-3 dB.
Главной особенностью получаемых по изобретению композиций на обычном оборудовании и по обычным технологиям обработки минералов является стабильность состава, оптимальное распределение частиц по крупности, отсутствие абразивных составляющих.The main feature of the compositions obtained according to the invention using conventional equipment and conventional mineral processing technologies is the stability of the composition, the optimal particle size distribution, and the absence of abrasive components.
При реализации изобретения обеспечивается ускоренное формирование прочно связанной с трущимися поверхностями нанотехнологической сервовитной пленки, уменьшается износ элементов узлов трения, уменьшается коэффициент трения трущихся поверхностей, повышается износостойкость и ресурс трущихся поверхностей, снижается вибрация и шум машин и механизмов, сокращается расход горюче-смазочных материалов и электроэнергии при функционировании машин и механизмов.When implementing the invention, the accelerated formation of a nanotechnological servo-film firmly bonded to the rubbing surfaces is provided, the wear of the friction assembly elements decreases, the friction coefficient of the rubbing surfaces decreases, the wear resistance and life of the rubbing surfaces increase, the vibration and noise of machines and mechanisms are reduced, and the consumption of fuel and lubricants and electricity is reduced during the operation of machines and mechanisms.
Подробное описание состава предлагаемых порошковых и смазочных композиций, способов их получения и результатов их применения показывает, что заявляемое изобретение является не только новым и обладающим изобретательским уровнем, но и может быть реализовано промышленным способом с использованием доступных компонентов, стандартных технологий и оборудования.A detailed description of the composition of the proposed powder and lubricant compositions, methods for their preparation and results of their application shows that the claimed invention is not only new and inventive, but can also be implemented industrially using available components, standard technologies and equipment.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. RU 2006708, МПК F16C 33/14, опубл. 30.01.1994.1. RU 2006708, IPC F16C 33/14, publ. 01/30/1994.
2. RU 2059121, МПК F16C 33/14, опубл. 24.04.1994.2. RU 2059121, IPC F16C 33/14, publ. 04/24/1994.
3. RU 2006707, МПК F16C 33/14, опубл. 30.01.1994.3. RU 2006707, IPC F16C 33/14, publ. 01/30/1994.
4. RU 2127299, МПК С10М 125/10, опубл. 10.03.1999.4. RU 2127299, IPC S10M 125/10, publ. 03/10/1999.
5. RU 2185422, МПК С10М 125/10, опубл. 20.07.2002.5. RU 2185422, IPC S10M 125/10, publ. 07/20/2002.
6. RU 2035636, МПК F16C 33/14, опубл. 20.05.1995 (прототип).6. RU 2035636, IPC F16C 33/14, publ. 05/20/1995 (prototype).
7. RU 2057257, МПК F16C 33/14, опубл. 27.03.1996 (прототип).7. RU 2057257, IPC F16C 33/14, publ. 03/27/1996 (prototype).
Claims (21)
смазочное масло, например, моторное, трансмиссионное или индустриальное, компрессорное, гидравлическое;
нефтяное масло, например, жидкую смесь кипящих при tкип 300-600°С углеводородов;
синтетическое масло, например, кремнийорганическую жидкость, эфиры фосфорной и адипиновой кислот или полиалкиленгликоль;
пластичную смазку, например, марки Циатим, Литол 24 или «ШРУС»;
солидол;
нефтепродукты, например, мазут, бензин, дизельное топливо;
полиэфирные или нитро- лаки;
жировые и специальные смазки, например парафины или мастики.13. The antifriction lubricating composition according to p. 12, characterized in that as a binder contains:
lubricating oil, for example, motor, transmission or industrial, compressor, hydraulic;
petroleum oil, for example, a liquid mixture of hydrocarbons boiling at t bales of 300-600 ° C;
synthetic oil, for example, organosilicon liquid, phosphoric and adipic acid esters or polyalkylene glycol;
grease, for example, brands Tsiatim, Litol 24 or “SHRUS”;
solidol;
petroleum products, for example, fuel oil, gasoline, diesel fuel;
polyester or nitro-varnishes;
grease and special greases, such as paraffins or mastics.
смазочное масло, например, моторное, трансмиссионное или индустриальное, компрессорное, гидравлическое;
нефтяное масло, например, жидкую смесь кипящих при tкип 300-600°С углеводородов;
синтетическое масло, например, кремнийорганическую жидкость, эфиры фосфорной и адипиновой кислот или полиалкиленгликоль;
пластичную смазку, например, марки Циатим, Литол 24 или «ШРУС»;
солидол;
нефтепродукты, например, мазут, бензин, дизельное топливо;
полиэфирные или нитро- лаки;
жировые и специальные смазки, например, парафины или мастики.16. The antifriction powder composition according to p. 15, characterized in that as a binder contains:
lubricating oil, for example, motor, transmission or industrial, compressor, hydraulic;
petroleum oil, for example, a liquid mixture of hydrocarbons boiling at t bales of 300-600 ° C;
synthetic oil, for example, organosilicon liquid, phosphoric and adipic acid esters or polyalkylene glycol;
grease, for example, brands Tsiatim, Litol 24 or “SHRUS”;
solidol;
petroleum products, for example, fuel oil, gasoline, diesel fuel;
polyester or nitro-varnishes;
grease and special greases, such as paraffins or mastics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009121480/04A RU2415176C2 (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009121480/04A RU2415176C2 (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009121480A RU2009121480A (en) | 2010-12-10 |
| RU2415176C2 true RU2415176C2 (en) | 2011-03-27 |
Family
ID=44053043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009121480/04A RU2415176C2 (en) | 2009-05-29 | 2009-05-29 | Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2415176C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484107C1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" | Polymer composition for tribotechnical purposes |
| RU2546387C1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-10 | Государственное научное учреждение Всероссийскмй научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) | Operation of ice with decrease in toxic gas discharge |
| RU2567543C2 (en) * | 2013-12-11 | 2015-11-10 | Игорь Филиппович Пустовой | Gel multimodal additive |
| RU2625917C2 (en) * | 2015-07-23 | 2017-07-19 | общество с ограниченной ответственностью инновационная компания "ЭФАМ" | Method for improving highly loaded friction surfaces |
| RU188423U1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-04-11 | Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") | VALVE BODY WITH IMPROVED FLOW SPECIFICATIONS |
| RU2687232C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-05-08 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method of preparing concentrate of serpentine tribotechnical composition for lubricants |
-
2009
- 2009-05-29 RU RU2009121480/04A patent/RU2415176C2/en active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2484107C1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" | Polymer composition for tribotechnical purposes |
| RU2546387C1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-10 | Государственное научное учреждение Всероссийскмй научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии) | Operation of ice with decrease in toxic gas discharge |
| RU2567543C2 (en) * | 2013-12-11 | 2015-11-10 | Игорь Филиппович Пустовой | Gel multimodal additive |
| RU2625917C2 (en) * | 2015-07-23 | 2017-07-19 | общество с ограниченной ответственностью инновационная компания "ЭФАМ" | Method for improving highly loaded friction surfaces |
| RU2687232C1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-05-08 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method of preparing concentrate of serpentine tribotechnical composition for lubricants |
| RU188423U1 (en) * | 2018-09-24 | 2019-04-11 | Акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (АО "ЦТСС") | VALVE BODY WITH IMPROVED FLOW SPECIFICATIONS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009121480A (en) | 2010-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2415176C2 (en) | Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method | |
| CN100445353C (en) | Metal/ ceramic nano composite additive of self-rehabilitation and its preparation method | |
| Chang et al. | Anti-wear and friction properties of nanoparticles as additives in the lithium grease | |
| CN101070505B (en) | Anti-wear restoring agent and its preparing method and use | |
| US8283297B2 (en) | Formulation which creates protection layers on the metallic friction and worn surfaces and method for preparing the same | |
| Dassenoy | Nanoparticles as additives for the development of high performance and environmentally friendly engine lubricants | |
| CA2818802C (en) | Method of preparing a lubricating composition containing dehydrated oxide hydrates | |
| Mohan et al. | Tribological properties of automotive lubricant SAE 20W-40 containing nano-Al 2 O 3 particles | |
| Yuansheng et al. | Superlubricity of in situ generated protective layer on worn metal surfaces in presence of Mg6Si4O10 (OH) 8 | |
| Rashed et al. | Effects of TiO2 and SiO2 nano additive to engine lubricant oils on tribological properties at different temperatures | |
| WO2006134061A1 (en) | Anti-friction and anti-wear compound | |
| RU2420562C1 (en) | Friction modifier | |
| Raina et al. | Lubrication characteristics of oils containing nanoadditives: influencing parameters, market scenario and advancements | |
| RU2345176C1 (en) | Method of producing recoverable antifriction and wear-resistant coat for machinery assembly units and parts | |
| Abere | Improved performance of bio-lubricant by nanoparticles additives | |
| Chaudhary et al. | Experimental Investigation of Influence of SiO2 Nanoparticles on the Tribo-logical and Rheological properties of SAE 40 Lubricating Oil | |
| Singh et al. | Friction reduction capabilities of silicate compounds used in an engine lubricant on worn surfaces | |
| US8906834B2 (en) | Metal treatment composition and method of treating rubbing surfaces | |
| US11091717B2 (en) | Agent for mixing into a service fluid for a technical layout, concentrate for mixing into a service fluid for a technical layout, and the service fluid | |
| Albagachiev et al. | Serpentines as additives to oils: Efficiency and mechanism of lubrication | |
| dos Santos et al. | Effect of fuel contamination on tribological properties of flex-fuel engines lubricating oils | |
| RU146778U1 (en) | COMPOSITE METAL PRODUCT WITH ANTIFRICTIONAL AND STRENGTHENING METALOKERAMIC SURFACE SERVIC LAYER | |
| RU2246531C2 (en) | Composition for improving of friction assembly endurance | |
| Zeng et al. | A study on wear and worn surfaces of grey cast iron affected by a novel silicate additive | |
| WO2009109849A1 (en) | Antifriction, antiwear compound |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20121220 |