RU2457228C2 - Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces - Google Patents

Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2457228C2
RU2457228C2 RU2010132698/05A RU2010132698A RU2457228C2 RU 2457228 C2 RU2457228 C2 RU 2457228C2 RU 2010132698/05 A RU2010132698/05 A RU 2010132698/05A RU 2010132698 A RU2010132698 A RU 2010132698A RU 2457228 C2 RU2457228 C2 RU 2457228C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
composition
paste
aqueous suspension
mica
Prior art date
Application number
RU2010132698/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010132698A (en
Inventor
Галина Емельяновна Андрейчикова (RU)
Галина Емельяновна Андрейчикова
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") filed Critical Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука")
Priority to RU2010132698/05A priority Critical patent/RU2457228C2/en
Publication of RU2010132698A publication Critical patent/RU2010132698A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2457228C2 publication Critical patent/RU2457228C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: composition contains polyamide acid-based lacquer, a lubrication mixture, a soot paste, a mica-based paste, an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene, polyvinyl pyrrolidone and water. The soot paste contains fine carbon fibres (nanofibres). The lacquer is mixed with the mica-based paste. The obtained mixture is mixed with the aqueous suspension of polytetrafluoroethylene, the soot paste, the lubrication mixture, polyvinyl pyrrolidone and water. The mixture is stirred to a homogeneous composition and an aqueous suspension of a tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene copolymer is further added. The invention enables to obtain a homogeneous malleable composition (without formation of agglomerates) upon deposition on metal surfaces of which there is no formation of microreliefs, voids, bubbles and other microdefects in the structure of the coatings, which improves physical-mechanical and tribological characteristics of the coatings. The coating made from said composition can act a priming and a finishing coat.
EFFECT: coating made from the composition using this method has improved antifriction properties.
2 cl, 2 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к области нанесения антипригарных, коррозионностойких, износостойких и антифрикционных покрытий, которые могут быть использованы на изделиях, применяемых в пищевой, химической, машиностроительной областях промышленности, а также - к композициям для нанесения покрытий.The invention relates to the field of applying non-stick, corrosion-resistant, wear-resistant and anti-friction coatings that can be used on products used in food, chemical, engineering industries, and also to compositions for coating.

Известен способ получения композиции для покрытия, содержащей дисперсию политетрафторэтилена (ПТФЭ), деминерализованную воду, слюду (покрыта двуокисью титана), красящий пигмент (содержит окись железа, деминерализованную воду, олеиновую кислоту, триэтаноламин, бутилкарбитол, толуол), смесь, содержащую триэтаноламин, олеиновую кислоту, толуол, бутилкарбитол, причем смесь дополнительно содержит метилметакрилат и сополимер (40% водная дисперсия) (см. патент Великобритания №1557230, кл. C09D 127/18, 1976 г.).A known method for producing a coating composition containing a dispersion of polytetrafluoroethylene (PTFE), demineralized water, mica (coated with titanium dioxide), a coloring pigment (contains iron oxide, demineralized water, oleic acid, triethanolamine, butylcarbitol, toluene), a mixture containing triethanol acid, toluene, butyl carbitol, the mixture additionally containing methyl methacrylate and a copolymer (40% aqueous dispersion) (see UK patent No. 1557230, class C09D 127/18, 1976).

Композицию получают введением в дисперсию фторопласта указанных компонентов.The composition is prepared by introducing said components into the fluoroplastic dispersion.

В результате анализа данного изобретения необходимо отметить, что покрытие на основе указанной композиции недостаточно устойчиво к термоударам, а также обладает низкой термической стойкостью, что сокращает ресурс работы покрытия в условиях эксплуатации.As a result of the analysis of this invention, it should be noted that the coating based on the specified composition is not sufficiently resistant to thermal shock, and also has a low thermal resistance, which reduces the service life of the coating under operating conditions.

Известен способ получения антифрикционной композиции путем смешения соли полиамидокислоты, включающей в свой состав фурфуриловый спирт и N-метилпирролидон, воду с дисперсией белого пигмента, с дисперсией политетра фторэтилена и силиконовым препаратом. При этом дисперсию белого препарата получают путем перемешивания двуокиси титана, воды и смеси триэтаноламина и олеиновой кислоты (GB №1563814, 1976 г.).A known method of producing an antifriction composition by mixing a salt of polyamic acid, which includes furfuryl alcohol and N-methylpyrrolidone, water with a dispersion of white pigment, with a dispersion of polytetrafluoroethylene and a silicone preparation. The dispersion of the white preparation is obtained by mixing titanium dioxide, water and a mixture of triethanolamine and oleic acid (GB No. 1563814, 1976).

Однако данная композиция не обеспечивает достаточной адгезионной прочности с подложкой и имеет недостаточно хорошие антифрикционные свойства. Известны композиционные материалы для изготовления подшипников скольжения, торцовых уплотнителей и других элементов узлов трения путем смешивания политетрафторэтилена с неорганическими наполнителями различной химической природы (Истомин Н.П. и др. «Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фторопластов» М.: Наука, 1987, с.147).However, this composition does not provide sufficient adhesive strength with the substrate and does not have good antifriction properties. Composite materials are known for the manufacture of sliding bearings, mechanical seals and other elements of friction units by mixing polytetrafluoroethylene with inorganic fillers of various chemical nature (Istomin N.P. et al. "Antifriction properties of composite materials based on fluoroplastics" M .: Nauka, 1987, p. .147).

Эти материалы известны как самосмазывающиеся антифрикционные с малым коэффициентом трения, но имеют низкие деформационно-прочностные характеристики, что снижает их работоспособность, и они не пригодны для антифрикционных покрытий. Известен способ получения композиционного материала путем смешивания политетрафторэтилена с ультрадисперсным неорганическим наполнителем β-сиалоном общей формулы Si 6-х Al ON 8-х, обладая высокой износостойкостью в сочетании с высокими упрого-эластичными характеристиками, материал характеризуется нестабильностью коэффициента трения и сильным износом в области верхнего предела эксплуатации материала в составе изделия (0,5-1,0 мас.) (ТУ 301-05-120-81) «Композиции фторопластовые малонаполненные антифрикционного назначения). Данный материал, кроме того, не используется в качестве покрытий.These materials are known as self-lubricating antifriction with a low coefficient of friction, but they have low deformation-strength characteristics, which reduces their performance, and they are not suitable for antifriction coatings. A known method for producing a composite material by mixing polytetrafluoroethylene with an ultrafine inorganic filler β-sialon of the general formula Si 6-x Al ON 8-x, having high wear resistance in combination with high elastic-elastic characteristics, the material is characterized by instability of the friction coefficient and strong wear in the upper the operating limit of the material in the composition of the product (0.5-1.0 wt.) (TU 301-05-120-81) "Low-fluorine-filled compositions of antifriction purpose). This material, in addition, is not used as coatings.

Известен способ получения композиции для получения антифрикционного покрытия путем приготовления раствора в органическом растворителе фторорганического поверхностно-активного вещества - эпиламаперфтороксиалкиленового или перфторированного соединения полиалкиленоксида в виде их азотсодержащих производных (RU 2139902, 20.10.1999).A known method of obtaining a composition for producing an antifriction coating by preparing a solution in an organic solvent of an organofluorine surfactant - an epilameperfluoroxyalkylene or perfluorinated polyalkylene oxide compound in the form of their nitrogen-containing derivatives (RU 2139902, 10.20.1999).

Из RU 2278875, 27.06.2006 известен способ получения композиции для получения антифрикционного материала путем смешивания политетрафторэтилена с фторсодержащим олигомером, например, марок «Эпилам» или «Фолеокс» и медьсодержащим углеродным наполнителем.From RU 2278875, 06/27/2006 a method for producing a composition for producing an antifriction material by mixing polytetrafluoroethylene with a fluorine-containing oligomer, for example, Epilam or Foleox brands and a copper-containing carbon filler, is known.

Недостатками известных способов является то, что они, во-первых, не обеспечивают создания покрытия, обладающего необходимой износостойкостью и предохраняющего от разрушения поверхность изделия, подверженную значительным нагрузкам и высоким температурам. Указанный недостаток обусловлен тем, что известный способ не обеспечивает глубокое проникновение относительно вязкого антифрикционного состава во все микропоры, микротрещины на поверхности изделия и связывание атомарных кислорода и водорода, что не позволяет защитить поверхностный слой металла от коррозии и охрупчивания, вызываемых атомарными кислородом и водородом в указанных микропорах и микротрещинах, которые являются источниками распространения коррозии, не обеспечивает необходимого снижения газопроницаемости материала. При этом микропоры и микротрещины концентрируют напряжение и становятся центрами разрушения поверхности изделия, что увеличивает коэффициент трения, снижает срок службы изделия. Кроме того, известный способ не позволяет удалить из микропор и микротрещин продукты коррозии, способствующие коррозии на поверхности металла, которая увеличивает коэффициент трения. Недостаточное снижение газопроницаемости материала изделия, вызывающей старение материала изделия, и относительно высокий коэффициент трения обусловливают недостаточный срок работы изделия, на поверхность которого известным способом нанесено антифрикционное покрытие.The disadvantages of the known methods is that, firstly, they do not provide a coating having the necessary wear resistance and protecting the product surface from damage, subject to significant loads and high temperatures. This drawback is due to the fact that the known method does not provide deep penetration of a relatively viscous antifriction composition into all micropores, microcracks on the surface of the product and the binding of atomic oxygen and hydrogen, which does not protect the surface layer of metal from corrosion and embrittlement caused by atomic oxygen and hydrogen in these micropores and microcracks, which are sources of the spread of corrosion, does not provide the necessary reduction in the gas permeability of the material. In this case, micropores and microcracks concentrate stress and become centers of destruction of the surface of the product, which increases the coefficient of friction, reduces the service life of the product. In addition, the known method does not allow to remove corrosion products from micropores and microcracks that contribute to corrosion on the metal surface, which increases the coefficient of friction. An insufficient decrease in the gas permeability of the product material, which causes the aging of the product material, and a relatively high coefficient of friction cause an insufficient product life, on the surface of which an antifriction coating is applied in a known manner.

Известный способ обеспечивает проникновение антифрикционного состава лишь в часть указанных пор и микротрещин, однако находящиеся там вследствие недостаточно полной очистки продукты коррозии, вытесняемые на поверхность изделия антифрикционным составом, ухудшают качество полученного покрытия. Кроме того, как показали эксперименты, полученные известным способом покрытия, могут находиться в работоспособном состоянии при относительно невысоких температурах (до 150°С). Во-вторых, способом по RU 2278875, 27.06.2006 получают композиции, которые используют в машиностроении для изготовления узлов трения машин и механизмов различного назначения, но не используемых для покрытий по металлическим поверхностям.The known method provides the penetration of the antifriction composition only into part of these pores and microcracks, however, the corrosion products located there due to insufficient cleaning are displaced onto the surface of the product by the antifriction composition, and the quality of the resulting coating is impaired. In addition, as shown by experiments obtained by the known method of coating, they can be in an operable state at relatively low temperatures (up to 150 ° C). Secondly, the method according to RU 2278875, 06/27/2006 receive compositions that are used in mechanical engineering for the manufacture of friction units of machines and mechanisms for various purposes, but not used for coatings on metal surfaces.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и достигаемому результату является известный способ получения антипригарных, антифрикционных покрытий на металлических поверхностях на основе фторопластов Ф-4Д или смеси его с фторопластом Ф-4МДБ (на основе политетрафторэтилена и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом в сочетании с лаком на основе полиамидокислоты из частично гидролизованной полиамидокислоты, этерифицированной моно-этаноламином в смеси растворителей N-метилпирролидона, диметилформамида и воды, путем введения в лак водной суспензии фторопласта Ф-4Д или смеси ее с водной суспензией фторопласта Ф-4МДБ и водной паты наполнителей, содержащих слюду, дисульфид молибдена и технический углерод, предварительно затертых в водных растворах, содержащих поливинилпирролидон и эмульгатор ОП-10. Состав перемешивают и вводят ксилол, этилцеллозольв и далее воду. Состав может содержать пигменты - двуокись титана, оксиды железа и другие добавки (одноатомные спирты, олеиновую кислоту и т.д.). RU Патент №2170286 от 26.11 1999 г. «Способ нанесения покрытия на металлическую поверхность, композиции грунтовочного покрытия и композиции для облицовочного покрытия».The closest in technical essence to the claimed method and the achieved result is a known method for producing non-stick, antifriction coatings on metal surfaces based on F-4D fluoroplastics or a mixture thereof with F-4MDB fluoroplast (based on polytetrafluoroethylene and a copolymer of tetrafluoroethylene with hexafluoropropylene in combination with varnish on based on a polyamido acid from a partially hydrolyzed polyamido acid esterified with mono-ethanolamine in a mixture of solvents of N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and Dye, by introducing into the varnish an aqueous suspension of F-4D fluoroplastic or a mixture of it with an aqueous suspension of F-4MDB fluoroplastic and aqueous mate fillers containing mica, molybdenum disulphide and carbon black, pre-rubbed in aqueous solutions containing polyvinylpyrrolidone and OP-10 emulsifier. The composition is mixed and xylene, ethyl cellosolve and then water are introduced in. The composition may contain pigments - titanium dioxide, iron oxides and other additives (monohydric alcohols, oleic acid, etc.). RU Patent No. 2170286 dated November 26, 1999 “Method for coating a metal surface, primer composition and composition for facing”.

Покрытия на основе данной композиции, полученной известным, указанным способом, обладают хорошими физико-механическими, антикоррозионными свойствами, обладают антипригарными и антифрикционными свойствами, однако известный способ имеет ряд недостатков.Coatings based on this composition, obtained by a known, specified method, have good physicomechanical, anticorrosive properties, have non-stick and antifriction properties, however, the known method has several disadvantages.

Недостатки, как показали исследования, заключаются в исходной композиционной системе, полученной известным указанным способом, путем введения в лак на основе полиамидокислоты из частично гидролизованной полиамидокислоты, этерифицированной моноэтаноламином, в смеси растворителей N-метилпирролидона, диметилформамида и воды, водной суспензии фторопласта Ф-4Д или смеси ее с водной суспензией фторопласта Ф-4МДБ, а также водные пасты наполнителей, содержащих слюду, дисульфид молибдена, технический углерод, затертых в водных растворах поливинилпирролидона и эмульгатора ОП-10, после перемешивания вводят растворители - ксилол, этилцеллозольв и воду, а также могут быть введены диоксид титана, оксиды железа и др.The disadvantages, as studies have shown, are in the initial composition system obtained by the known method, by introducing into the varnish based on polyamide acid from partially hydrolyzed polyamide acid esterified with monoethanolamine, in a mixture of solvents N-methylpyrrolidone, dimethylformamide and water, an aqueous suspension of F-4D fluoroplast or mixtures thereof with an aqueous suspension of fluoroplastic F-4MDB, as well as aqueous pastes of fillers containing mica, molybdenum disulfide, carbon black, trapped in aqueous solutions nilpirrolidona and emulsifier OP-10, introduced after stirring solvents - xylene, ethyl cellosolve and water, and may also be administered titanium dioxide, iron oxides and others.

Указанный способ введения компонентов и их смесей при получении композиционной системы не обеспечивает их равномерное распределение, рассредоточение в массе составляющих, происходит частичная агломерация отдельных компонентов за счет «обволакивания» их растворителями различной по своей природе сольватирующей способности.The specified method of introducing components and their mixtures upon receipt of the composite system does not ensure their uniform distribution, dispersion in the mass of components, partial agglomeration of individual components occurs due to the "enveloping" of their solvents of different nature solvating ability.

При нанесении известной композиции на металлическую поверхность агломераты ухудшают растекаемость композиции по поверхности, что создает разнотолщинность покрытия, неравномерность сосредоточения в пленке покрытия компонентов, что отражается на физико-механических свойствах, в частности устойчивости к нагрузкам и истирании, трибологическим параметрам: коэффициент трения на различных участках поверхности имеет различные значения.When a known composition is applied to a metal surface, agglomerates worsen the spreadability of the composition over the surface, which creates a coating thickness difference, uneven concentration of the components in the coating film, which affects the physicomechanical properties, in particular resistance to loads and abrasion, tribological parameters: friction coefficient in different areas surface has different meanings.

Технической задачей заявляемого изобретения является стабилизация антифрикционных свойств покрытия, повышение значений коэффициента трения.The technical task of the invention is the stabilization of the antifriction properties of the coating, increasing the values of the coefficient of friction.

Поставленная техническая задача достигается способом получения композиции для получения антифрикционных покрытий на металлических поверхностях на основе водной суспензии политетрафторэтилена в сочетании с лаком на основе полиамидокислоты, поливинилпирролидоном и вспомогательными добавками, такими как наполнители, эмульгатор, органические растворители и вода, и состоящей из следующих стадий: а) приготовление лака на основе полиамидокислоты, включающей:The stated technical problem is achieved by the method of obtaining a composition for producing antifriction coatings on metal surfaces based on an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene in combination with a varnish based on polyamic acid, polyvinylpyrrolidone and auxiliary additives, such as fillers, emulsifier, organic solvents and water, and consisting of the following stages: ) the preparation of varnish based on polyamic acid, including:

I - получение раствора полиамидокислоты растворением полиамидокислоты в смеси, содержащей N-метилпирролидон, моноэтаноламин и воду при (20-25)°C;I - obtaining a solution of polyamic acid by dissolving polyamic acid in a mixture containing N-methylpyrrolidone, monoethanolamine and water at (20-25) ° C;

II - смешивание раствора со стадии I со смесью для лака, содержащей N-метилпирролидон, этилцеллозольв, бутиндиол;II - mixing the solution from stage I with a mixture for varnish containing N-methylpyrrolidone, ethyl cellosolve, butinediol;

б) приготовление смеси для смазки, содержащей эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, ксилол, этилцеллозольв и воду;b) preparation of a lubricant mixture containing an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, xylene, ethyl cellosolve and water;

в) приготовление водной пасты на основе слюды, содержащей слюду, эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, поливинилпирролидон и воду;c) the preparation of an aqueous paste based on mica containing mica, an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, polyvinylpyrrolidone and water;

г) обработка мелкодисперсных волокон с наноразмерами смесью для смазки со стадии (б);g) the processing of fine fibers with nanoscale mixture for lubrication from stage (b);

д) приготовление водной сажевой пасты, содержащей сажу, обработанные мелкодисперсные углеродные волокна с наноразмерами (со стадии г), эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, поливинилпирролидон и воду;e) the preparation of an aqueous carbon black paste containing carbon black, processed fine carbon fibers with nanosizes (from step g), an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, polyvinylpyrrolidone and water;

ж) совмещение лака на основе полиамидокислоты со стадии (а) с пастой на основе слюды со стадии (в);g) combining a varnish based on polyamic acid from stage (a) with a paste based on mica from stage (c);

з) совмещение водной суспензии политетрафторэтилена с компонентами, полученными на стадиях д), ж), б), с поливинилпирролидоном и водой при перемешивании до получения однородной тонкодисперсной смеси (состава), при этом компоненты получаемой композиции содержатся в ней в следующих соотношениях, мас.ч.:h) combining an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene with the components obtained in stages d), g), b), with polyvinylpyrrolidone and water with stirring to obtain a homogeneous finely divided mixture (composition), while the components of the resulting composition are contained in it in the following ratios, wt. hours:

Водная суспензия политетрафторэтиленаAqueous suspension of polytetrafluoroethylene 27,8-8,527.8-8.5 Лак на основе полиамидокислотыPolyamic Acid Varnish 30,0-55,030.0-55.0 Указанная паста на основе сажиSpecified carbon black paste 7,3-1,07.3-1.0 Указанная паста на основе слюдыSpecified Mica Paste 16,0-8,516.0-8.5 Смесь для смазкиLubricant mixture 10,7-18,810.7-18.8 ПоливинилпирролидонPolyvinylpyrrolidone 6,0-1,26.0-1.2 ВодаWater 2,2-7,02.2-7.0

При приготовлении данной композиции для покрытия в композицию дополнительно может быть введена водная суспензия сополимера тетрафторэтилена с гексафторприпиленом.When preparing this composition for coating, an aqueous suspension of a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer may be added to the composition.

При приготовлении данной композиции мелкодисперсные углеродные волокна с наноразмерами, используемые при приготовлении сажевой пасты, предварительно обрабатывают указанной выше смесью для смазки, используемой для приготовления композиции.In the preparation of this composition, finely dispersed carbon fibers with nanosizes used in the preparation of carbon black paste are pretreated with the aforementioned lubricant mixture used to prepare the composition.

В качестве водной суспензии политетрафторэтилена при осуществлении способа по изобретению используют, например, водную суспензию (55-56%-ную) политетрафторэтилена марки Ф-4Д, (содержит политетрафторэтилен, эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, воду). В качестве водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом используют, например, водную суспензию Ф-4МДБ (53-54%-ную). В качестве эмульгатора на основе оксиэтилированных алкилфенолов используют, например, вспомогательные вещества ОП-6, ОП-7, ОП-10. В качестве углеродного волокна с наноразмерами (мелкодисперсные) используют, например, мелкодисперсные углеродные волокна с размером от 0,01-0,1 мкм.As an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene in the implementation of the method according to the invention, for example, an aqueous suspension (55-56%) of polytetrafluoroethylene of the brand F-4D (contains polytetrafluoroethylene, an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, water) is used. As an aqueous suspension of a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, for example, an aqueous suspension of F-4MDB (53-54%) is used. As an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, for example, auxiliary substances OP-6, OP-7, OP-10 are used. As carbon fibers with nanoscale (finely dispersed), for example, finely dispersed carbon fibers with a size of from 0.01-0.1 microns are used.

Ниже приведены примеры водных паст на основе слюды, сажевой пасты, смеси для смазки, используемых при приготовлении композиции для антифрикционного покрытия согласно данному изобретению.The following are examples of water pastes based on mica, carbon black paste, lubricant mixtures used in preparing the antifriction coating composition of this invention.

Пример 1 (Состав для смазки в мас.ч.):Example 1 (Composition for lubrication in parts by weight):

ксилолxylene 2,5-8,92.5-8.9 этилцеллозольвethyl cellosolve 6,7-1,56.7-1.5 эмульгатор ОП-10emulsifier OP-10 2,0-4,22.0-4.2 водаwater 3,7-9,23.7-9.2

Пример 2 (Паста на основе сажи в мас.ч.):Example 2 (paste based on carbon black in parts by weight):

сажаsoot 1,2-0,21.2-0.2 углеродные мелкодисперсные волокнаfine carbon fibers (с размером 0,01-0,1 мкм)(with a size of 0.01-0.1 microns) 0,25-0,050.25-0.05 эмульгатор ОП-10emulsifier OP-10 1,2-0,121,2-0,12 поливинилпирролидонpolyvinylpyrrolidone 1,0-0,051.0-0.05 водаwater 2,0-0,402.0-0.40

Пример 3 (Паста на основе слюды в мас.ч.):Example 3 (Pasta based on mica in parts by weight):

слюдаmica 1,8-5,61.8-5.6 эмульгатор ОП-10emulsifier OP-10 0,6-2,00.6-2.0 поливинилпирролидонpolyvinylpyrrolidone 0,4-1,30.4-1.3 водаwater 3,7-10,43.7-10.4

Пример 4 (Приготовление композиции по изобретению, с размером 0,01-0,1 мкм):Example 4 (Preparation of the composition according to the invention, with a size of 0.01-0.1 microns):

Сначала готовят лак на основе полиамидокислоты путем приготовления раствора полиамидокислоты в смеси, содержащей моноэтаноламин, N-метилпирролидон и воду. Далее в лак добавляют смесь для лака, содержащую этилцеллозольв, N-метилпирролидон, бутиндиол, и получают, таким образом, раствор лака на основе полиамидо-кислоты с сухим остатком 7,5-9,0%.First, a varnish based on polyamic acid is prepared by preparing a solution of polyamic acid in a mixture containing monoethanolamine, N-methylpyrrolidone and water. Next, a varnish mixture containing ethyl cellosolve, N-methylpyrrolidone, butynediol is added to the varnish, and thus a polyamido acid varnish solution with a dry residue of 7.5-9.0% is obtained.

Готовят пасту на основе сажи (сажевую пасту), пасту на основе слюды, а также - смесь для смазки. При этом углеродные волокна мелкодисперсные предварительно обрабатывают смесью для смазки. Смешивают полученный лак на основе полиамидокислоты с полученной пастой на основе слюды.Prepare a paste based on soot (soot paste), a paste based on mica, and also a lubricant mixture. In this case, finely dispersed carbon fibers are pretreated with a lubricant mixture. The resulting polyamic acid based varnish is mixed with the resulting mica-based paste.

В водную суспензию политетрафторэтилена Ф-4Д (54-56%-ную) вводят полученную смесь лака на основе полиамидокислоты с пастой на основе слюды, смесь для смазки, пасту на основе сажи, содержащей указанные углеродные волокна, поливинилпирролидон и воду. После введения каждой указанной смеси (порции) компонентов все тщательно перемешивают. Приготовленная композиция имеет условную вязкость 14-20 секунд (по ВЗ 246 с диаметром - 4).In the aqueous suspension of polytetrafluoroethylene F-4D (54-56%), the obtained mixture of varnish based on polyamic acid with a paste based on mica, a mixture for lubrication, a paste based on soot containing these carbon fibers, polyvinylpyrrolidone and water are introduced. After the introduction of each specified mixture (portion) of the components, everything is thoroughly mixed. The prepared composition has a conditional viscosity of 14-20 seconds (according to VZ 246 with a diameter of 4).

Пример 5.Example 5

Композицию готовят аналогично примеру 4, но дополнительно при ее приготовлении используют водную суспензию ф-4МДБ (на основе сополимера тетрафторэтилена и гексафторпропилена).The composition is prepared analogously to example 4, but in addition, an aqueous suspension of f-4MDB (based on a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene) is used in its preparation.

Пример 6.Example 6

Полученные композиции испытывают по показателю - «внешний вид», что отражает тонкодисперсное состояние системы. Для этого пробу композиции, например, 10 мл разбавляют 10 мл воды, перемешивают и выливают на чистое фотографическое стекло. В полученной на стекле пленке отсутствуют сгустки, агломераты не распределенных в общей массе состава компонентов, в отличие от ранее известной композиции для покрытий на металлическую поверхность. Полученные по данному заявляемому изобретению композиции для антифрикционных покрытий используют как в качестве грунтовочных, так и в качестве облицовочных покрытий. Наносят композиции для получения антифрикционных покрытий на предварительно подготовленные металлические поверхности (алюминий, сталь, чугун и т.д.).The resulting compositions are tested in terms of “appearance”, which reflects the finely dispersed state of the system. For this, a sample of the composition, for example, 10 ml is diluted with 10 ml of water, mixed and poured onto clean photographic glass. In the film obtained on glass, there are no clots, agglomerates not distributed in the total mass of the composition of the components, in contrast to the previously known composition for coating a metal surface. Obtained according to this claimed invention, compositions for antifriction coatings are used both as primers and as facing coatings. The compositions are applied to obtain anti-friction coatings on previously prepared metal surfaces (aluminum, steel, cast iron, etc.).

Подготовку металлических поверхностей осуществляют любым из известных для данного металла способом, обеспечивающим полное отсутствие жировых (масляных) и других загрязнений (обезжиривание и т.д.). Наносят композицию известными методами, например, методом аэрозольного распыления или валкового наката. На подготовленную металлическую поверхность осуществляют нанесение композиции для получения покрытия по изобретению в несколько слоев. Количество наносимых слоев, их толщина определяются конкретным назначением, условиями эксплуатации получаемого покрытия, типом (видом) изделий, на которые наносится композиция (подшипники скольжения, пресс-формы, газодинамические подшипники, термопары и т.д.). Общая толщина нанесенного многослойного покрытия может составлять 40-55 мкм, при толщине одного слоя от 3 до 19 мкм.The preparation of metal surfaces is carried out in any of the ways known for this metal, which ensures the complete absence of grease (oil) and other contaminants (degreasing, etc.). The composition is applied by known methods, for example, by aerosol spraying or rolling. On the prepared metal surface, the composition is applied to obtain a coating according to the invention in several layers. The number of applied layers, their thickness are determined by the specific purpose, operating conditions of the resulting coating, type (type) of products on which the composition is applied (plain bearings, molds, gas-dynamic bearings, thermocouples, etc.). The total thickness of the applied multilayer coating can be 40-55 microns, with a thickness of one layer from 3 to 19 microns.

После каждого нанесенного слоя покрытия по данному изобретению предусмотрена сушка при 75-85°C в течение 5-10 мин и термообработка при 275-310°C в течение от 10 до 30 мин. Окончательную термообработку покрытия на основе композиции по предлагаемому изобретению проводят при 350-400°C. Покрытие подвергают следующим испытаниям:After each applied coating layer according to this invention, drying is provided at 75-85 ° C for 5-10 minutes and heat treatment at 275-310 ° C for 10 to 30 minutes. The final heat treatment of the coating based on the composition of the invention is carried out at 350-400 ° C. The coating is subjected to the following tests:

- на адгезию, баллы - 1;- for adhesion, points - 1;

- прочность на отрыв, кгс/см2 - не отделяется от подложки;- tensile strength, kgf / cm 2 - does not separate from the substrate;

- прочность при ударе кг - 50 - дефекты отсутствуют;- impact strength kg - 50 - no defects;

- прочность при изгибе - 1 - дефекты отсутствуют;- bending strength - 1 - no defects;

- прочность при вытяжке - дефекты отсутствуют (трещины, отслоения);- tensile strength - no defects (cracks, delamination);

- на износ;- wear;

- коэффициент терния в динамическом режиме нагружения при нагрузке на образец 6,7 кг.- coefficient of thorns in the dynamic loading mode with a load on the sample of 6.7 kg.

В таблице 1 представлены данные по антифрикционным свойствам покрытий на основе композиции, получаемой способом по заявляемому изобретению.Table 1 presents data on the antifriction properties of coatings based on the composition obtained by the method according to the claimed invention.

Таблица 1Table 1 Наименование параметраParameter Name В начале испытанийAt the beginning of the test В конце испытанийAt the end of the test эталонreference фактическиactually эталонreference фактическиactually 1. Линейный износ, мкм1. Linear wear, microns -- -- н.б. 4,0n.b. 4.0 1,01,0 2. Коэффициент трения статический2. The coefficient of friction is static н.б. 0,14n.b. 0.14 0,0270,027 н.б. 0,24n.b. 0.24 0,1190.119 3. Коэффициент трения: динамический3. Friction coefficient: dynamic н.б. 0,5n.b. 0.5 0,3850.385 Ресурс в циклах нагруженияResource in loading cycles

В таблице 2 представлены примеры композиций, получаемых заявленным способомTable 2 presents examples of compositions obtained by the claimed method

Таблица 2table 2 Наименование компонентовName of components Соотношение компонентов, мас.ч.The ratio of components, parts by weight 1one 22 33 1. Лак на основе полиамидокислоты (лак ПАК)1. Varnish based on polyamic acid (PAK varnish) 30,030,0 35,035.0 55,055.0 2. Паста на основе сажи2. Carbon black paste 7,37.3 3,83.8 1,01,0 3. Паста на основе слюды3. Mica based pasta 16,016,0 12,312.3 8,58.5 4. Смесь для смазки4. Lubricant mixture 10,710.7 15,215,2 18,818.8 5. Водная суспензия политетрафторэтилена Ф-4Д (56%)5. Aqueous suspension of polytetrafluoroethylene F-4D (56%) 27,827.8 23,023.0 8,58.5 6. Поливинилпирролидон6. Polyvinylpyrrolidone 6,06.0 3,73,7 1,21,2 7. Вода7. Water 2,22.2 7,07.0 7,07.0

Как следует из приведенных данных, покрытие из композиций, полученных способом по заявляемому изобретению, практически в 2 раза превышает триботехнические свойства покрытия, полученного по известному ранее способу: начальный статический коэффициент трения снижен с 0,14 до 0,027; линейный износ с 4 мкм (по эталону) снижен до 1 мкм. Кроме того, за счет тонкодисперсной композиционной системы в получаемых покрытиях полностью отсутствуют дефекты (микропоры, пустоты, пузыри), что так же способствует повышению трибологических характеристик покрытий.As follows from the above data, the coating of the compositions obtained by the method according to the claimed invention almost 2 times exceeds the tribological properties of the coating obtained by the previously known method: the initial static coefficient of friction is reduced from 0.14 to 0.027; linear wear from 4 microns (by reference) is reduced to 1 micron. In addition, due to the finely dispersed composite system, the resulting coatings are completely free from defects (micropores, voids, bubbles), which also contributes to an increase in the tribological characteristics of the coatings.

Claims (2)

1. Способ получения композиции для получения антифрикционных покрытий на металлических поверхностях на основе водной суспензии политетрафторэтилена в сочетании с лаком полиамидокислоты, поливинилпирролидоном, вспомогательными веществами, такими как наполнители, эмульгатор, органические растворители, вода, отличающийся тем, что состоит из следующих стадий:
а) приготовление лака на основе полиамидокислоты, включающей
I - получение раствора полиамидокислоты растворением полиамидокислоты в смеси, содержащей N-метилпирролидон, моноэтаноламин и воду;
II - смешение полученного раствора со стадии 1 со смесью для лака, содержащей N-метилпирролидон, этилцеллозольв, бутиндиол;
б) приготовление смеси для смазки, содержащей эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, ксилол, этилцеллозольв и воду;
в) приготовление водной пасты на основе слюды, содержащей слюду, эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, поливинилпирролидон и воду;
г) обработка мелкодисперсных углеродных волокон с наноразмерами смесью для смазки со стадии (б);
д) приготовление водной сажевой пасты, содержащей сажу, обработанные мелкодисперсные углеродные волокна со стадии (г), эмульгатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, поливинилпирролидон и воду;
ж) совмещение лака на основе полиамидокислоты со стадии (а) с пастой на основе слюды со стадии (в);
з) совмещение водной суспензии политетрафторэтилена с компонентами, полученными на стадиях (д), (ж), (б) с поливинилпирролидоном и водой, при перемешивании до получения однородного состава при следующем содержании компонентов, мас.ч.:
Водная суспензия политетрафторэтилена 8,5-27,8 Лак на основе полиамидокислоты 30,0-55,0 Указанная водная паста на основе сажи 1,0-7,3 Паста на основе слюды 8,5-16,0 Смесь для смазки 10,7-18,8 Поливинилпирролидон 1,2-6,0 Вода 2,2-7,0
1. A method of obtaining a composition for producing anti-friction coatings on metal surfaces based on an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene in combination with a varnish of polyamic acid, polyvinylpyrrolidone, excipients, such as fillers, emulsifier, organic solvents, water, characterized in that it consists of the following stages:
a) the preparation of varnish based on polyamic acid, including
I - obtaining a solution of polyamic acid by dissolving polyamic acid in a mixture containing N-methylpyrrolidone, monoethanolamine and water;
II - mixing the resulting solution from stage 1 with a mixture for varnish containing N-methylpyrrolidone, ethyl cellosolve, butinediol;
b) preparation of a lubricant mixture containing an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, xylene, ethyl cellosolve and water;
c) the preparation of an aqueous paste based on mica containing mica, an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, polyvinylpyrrolidone and water;
d) processing of finely dispersed carbon fibers with nanosized lubricant mixture from stage (b);
e) preparation of an aqueous carbon black paste containing carbon black, treated fine carbon fibers from step (d), an emulsifier based on ethoxylated alkyl phenols, polyvinylpyrrolidone and water;
g) combining a varnish based on polyamic acid from stage (a) with a paste based on mica from stage (c);
h) combining an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene with the components obtained in stages (e), (g), (b) with polyvinylpyrrolidone and water, with stirring, until a homogeneous composition is obtained with the following content of components, parts by weight:
Aqueous suspension of polytetrafluoroethylene 8.5-27.8 Polyamic Acid Varnish 30.0-55.0 Specified carbon black water paste 1.0-7.3 Mica Paste 8.5-16.0 Lubricant mixture 10.7-18.8 Polyvinylpyrrolidone 1.2-6.0 Water 2.2-7.0
2. Способ получения композиции для получения антифрикционных покрытий по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит водную суспензию сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. 2. A method of obtaining a composition for producing anti-friction coatings according to claim 1, characterized in that it further comprises an aqueous suspension of a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer.
RU2010132698/05A 2010-08-04 2010-08-04 Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces RU2457228C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132698/05A RU2457228C2 (en) 2010-08-04 2010-08-04 Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132698/05A RU2457228C2 (en) 2010-08-04 2010-08-04 Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010132698A RU2010132698A (en) 2012-02-10
RU2457228C2 true RU2457228C2 (en) 2012-07-27

Family

ID=45853252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010132698/05A RU2457228C2 (en) 2010-08-04 2010-08-04 Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2457228C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557530C2 (en) * 2013-06-14 2015-07-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") Method for producing polyamide acid based additive and compositions for making antiadhesive, non-stick and antifriction coatings for metal surfaces
RU2561971C2 (en) * 2012-10-24 2015-09-10 Абдурашид Содикович Вохидов Fluorine-containing multifunctional composition
RU2797943C2 (en) * 2021-09-17 2023-06-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Compositions for heat-resistant anti-friction solid lubricant coatings and method for their application

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515301C2 (en) * 2012-05-04 2014-05-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") Lining coating composition
CN104817902B (en) * 2015-05-20 2017-07-07 中国航发北京航空材料研究院 A kind of heat-resisting fluorine carbon anticorrosive paint and preparation method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1557230A (en) * 1975-07-21 1979-12-05 Du Pont Fluorpolymer coatings
GB1563814A (en) * 1975-06-18 1980-04-02 Du Pont Fluoropolymer coating compositions having adhesion
RU2071968C1 (en) * 1992-09-21 1997-01-20 Андрейчикова Галина Емельяновна Composition for wear-resistant coating
RU2139902C1 (en) * 1999-03-01 1999-10-20 Государственное унитарное предприятие, основанное на праве хозяйственного ведения - Центральное диспетчерское управление нефтяной промышленности Method of manufacturing polymer antifriction coating
RU2170286C1 (en) * 1999-11-26 2001-07-10 Андрейчикова Галина Емельяновна Method of application of coat on metal surface, composition of primer coat and composition of decorative coat
RU2278875C2 (en) * 2004-02-10 2006-06-27 Открытое акционерное общество "Белкард" Composition for manufacturing composite material

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1563814A (en) * 1975-06-18 1980-04-02 Du Pont Fluoropolymer coating compositions having adhesion
GB1557230A (en) * 1975-07-21 1979-12-05 Du Pont Fluorpolymer coatings
RU2071968C1 (en) * 1992-09-21 1997-01-20 Андрейчикова Галина Емельяновна Composition for wear-resistant coating
RU2139902C1 (en) * 1999-03-01 1999-10-20 Государственное унитарное предприятие, основанное на праве хозяйственного ведения - Центральное диспетчерское управление нефтяной промышленности Method of manufacturing polymer antifriction coating
RU2170286C1 (en) * 1999-11-26 2001-07-10 Андрейчикова Галина Емельяновна Method of application of coat on metal surface, composition of primer coat and composition of decorative coat
RU2278875C2 (en) * 2004-02-10 2006-06-27 Открытое акционерное общество "Белкард" Composition for manufacturing composite material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561971C2 (en) * 2012-10-24 2015-09-10 Абдурашид Содикович Вохидов Fluorine-containing multifunctional composition
RU2557530C2 (en) * 2013-06-14 2015-07-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") Method for producing polyamide acid based additive and compositions for making antiadhesive, non-stick and antifriction coatings for metal surfaces
RU2797943C2 (en) * 2021-09-17 2023-06-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Compositions for heat-resistant anti-friction solid lubricant coatings and method for their application

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010132698A (en) 2012-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2821443B1 (en) Composition for a sliding member
US9441182B2 (en) Wear-resistant antifriction lacquer for coating engine pistons
AT506181B1 (en) BEARING ELEMENT
US20180187029A1 (en) Composition for forming high release and low friction functional coatings
RU2457228C2 (en) Method of producing compositions for making antifriction coatings on metal surfaces
US20160251589A1 (en) Composition for lubricating film, sliding member using the composition for lubricating film, and method of manufacturing the composition for lubricating film
CN111094468B (en) Antifriction varnish, method for the production thereof, sliding element comprising such an antifriction varnish and use thereof
JP2007145894A (en) Multi-layer sliding member
FR2995317A1 (en) METHOD FOR MAKING A POLYAMIDE IMIDE DRY FILM HAVING A HIGH GRIPPING RESISTANCE TO A TUBULAR THREADED COMPONENT FROM AN AQUEOUS DISPERSION FREE OF CANCER-FREE SUBSTANCE
JP4659415B2 (en) Sliding member and resin coating composition
EP3974670A1 (en) Bearing material with solid lubricant
US20220298447A1 (en) Sliding element comprising polymer overlay
JPWO2015174292A1 (en) Sliding member with coating film and method for forming coating film
JP2011137528A (en) Multilayer bearing
JP2022532146A (en) Anti-friction coating formulation composition
JP2018188621A (en) Coat for slide members and slide member having the same
KR20190125524A (en) Resin material for sliding member and sliding member
JP2006077836A (en) Piston and resin paint composition
KR20230074142A (en) anti-friction coating composition
RU2557530C2 (en) Method for producing polyamide acid based additive and compositions for making antiadhesive, non-stick and antifriction coatings for metal surfaces
JP2013014703A (en) Sliding member and method for producing sliding member
CN115785801A (en) Nano-aluminum composite bearing bush coating slurry formula design and high-density coating preparation method
JP2018194154A (en) Resin material for slide members and slide member