RU2767898C1

RU2767898C1 - Metal-cladding additive for lubricants

Info

Publication number: RU2767898C1
Application number: RU2021111512A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Балабанов; Лариса Анатольевна Журавлева
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2022-03-22

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to development of metal-cladding additives for lubricants. Metal-cladding additive to lubricants, containing copper oleate, copper glycerate, aluminium oleate, glycerine, organic acids - oxalic and oleic, additionally contains stearic and linoleic acid, copper stearate, aluminium stearate, copper linoleate and aluminium linoleate, with the following ratio of components, wt. %: copper oleate 10.0–15.0, copper glycerate 3.0–5.0, copper stearate 1.0–3.0, copper linoleate 3.0–5.0, aluminium oleate 3.0–5.0, aluminium stearate 3.0-5.0, aluminium linoleate 1.0–3.0, glycerine 3.0–10.0, linoleic acid 5.0-10.0, oxolinic acid 2.0–5.0, stearic acid 2.0–5.0 and oleic acid is the rest.

EFFECT: technical result of the invention is increase in the efficiency of the process of forming protective metal-cladding films.

1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области разработки металлоплакирующих присадок к смазочным материалам.The invention relates to the development of metal-plating additives for lubricants.

Известна присадка к смазочным композициям, реализующая в процессе работы металлоплакирование трущихся поверхностей. Она содержат в своем составе смесь жирных кислот, соли или порошки пластичных металлов, глицерин и ряд других компонентов (Кужаров А.С, Онишук Н.Ю. Свойства и применение металлоплакирующих смазок. Тематичесий обзор. - М.:ЦНИИТЭИ, 1985. - 60 с.).Known additive to lubricating compositions that implements in the process of metal cladding of rubbing surfaces. It contains a mixture of fatty acids, salts or powders of plastic metals, glycerin and a number of other components (Kuzharov A.S., Onishuk N.Yu. Properties and application of metal-plating lubricants. Subject review. - M.: TsNIITEI, 1985. - 60 from.).

Недостатком указанной присадки является ее низкая эффективность образования металлоплакирующих пленок, что создает трудности по плакированию металлами трущихся соединений с малыми давлениями, а также недостаточные антифрикционные свойства образующихся пленок.The disadvantage of this additive is its low efficiency in the formation of metal-cladding films, which creates difficulties in metal cladding of rubbing joints with low pressures, as well as insufficient anti-friction properties of the resulting films.

Известна ремонтно-восстановительная присадка к смазочным материалам, содержавшая в % масс: олеат меди 3…5, глицерат меди 1…3, олеат алюминия; 3…5, оксалат алюминия 5…10; глицерин 5…10; оксалиновая кислота 5…10 и олеиновая кислота до 100 (Патент RU №2439133. Ремонтно-восстановительная присадка к смазочным материалам - прототип).Known repair additive to lubricants, containing in % wt: copper oleate 3...5, copper glycerate 1...3, aluminum oleate; 3…5, aluminum oxalate 5…10; glycerin 5…10; oxalic acid 5 ... 10 and oleic acid up to 100 (Patent RU No. 2439133. Repair additive for lubricants - prototype).

Недостатком присадки являются ее недостаточная эффективность образования металлоплакирующих пленок, а также недостаточные антифрикционные свойства образующихся пленок.The disadvantage of the additive is its insufficient efficiency in the formation of metal-cladding films, as well as insufficient anti-friction properties of the resulting films.

Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала металлоплакирующих присадок к смазочным материалам.From the analysis of known similar technical solutions, it was revealed that the technical problem in this area is the need to expand the arsenal of metal-cladding additives to lubricants.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса образования защитных металлоплакирующих пленок.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the process of formation of protective metal-cladding films.

Для решения указанной проблемы и достижения заявленного технического результата металлоплакирующая присадка к смазочным материалам, содержащая органические кислоты олеиновую, оксалиновую, соли их пластичных металлов меди и алюминия, глицерин и глицерат меди, дополнительно содержит стеариновую и линолевую кислоты, а также соли их пластичных металлов стеарат меди и алюминия, и олеат меди и алюминия, при следующем соотношении компонентов, масс. %:To solve this problem and achieve the claimed technical result, a metal-plating additive for lubricants containing organic acids oleic, oxalic, salts of their plastic metals copper and aluminum, glycerin and copper glycerate, additionally contains stearic and linoleic acids, as well as salts of their plastic metals copper stearate and aluminum, and copper and aluminum oleate, in the following ratio, wt. %:

олеат медиcopper oleate 10,0-15,010.0-15.0 глицерат медиcopper glycerate 3,0-5,03.0-5.0 стеарат медиcopper stearate 1,0-3,01.0-3.0 линолеат медиcopper linoleate 3,0-5,03.0-5.0 олеат алюминияaluminum oleate 3,0-5,03.0-5.0 стеарат алюминияaluminum stearate 3,0-5,03.0-5.0 линолеат алюминияaluminum linoleate 1,0-3,01.0-3.0 глицеринglycerol 3,0-10,03.0-10.0 линолевая кислотаlinoleic acid 5,0-10,05.0-10.0 оксалиновая кислотаoxalic acid 2,0-5,02.0-5.0 стеариновая кислотаstearic acid 2,0-5,02.0-5.0 олеиновая кислотаoleic acid остальноеrest

Приведенный состав присадки позволяет повысить эффективность процесса образования защитных металлоплакирующих пленок, при этом повышаются антифрикционные свойства смазочных материалов.The given composition of the additive makes it possible to increase the efficiency of the process of formation of protective metal-cladding films, while increasing the antifriction properties of lubricants.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения не известна из уровня техники, не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, может быть многократно использована при изготовлении смазочных композиций для трущихся соединений машин и механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства, следовательно техническое решение удовлетворяет всем критериям, предъявляемым к изобретению.The set of essential features that characterize the essence of the claimed invention is not known from the prior art, does not follow for a specialist explicitly from the prior art, can be repeatedly used in the manufacture of lubricant compositions for rubbing joints of machines and mechanisms used in all sectors of the national economy, therefore, the technical solution satisfies all the criteria for the invention.

Заявленное количественное содержание компонентов оптимально и достаточно для достижения заявленного технического результата.The declared quantitative content of the components is optimal and sufficient to achieve the claimed technical result.

Повышение верхних границ концентраций ведет к повышению стоимости, а их снижение приводит к ухудшению эффективности присадки.An increase in the upper limits of concentrations leads to an increase in cost, and their decrease leads to a deterioration in the efficiency of the additive.

Процесс плакирования трущихся соединений пластичными металлами осуществляется в результате восстановления и осаждения пластичных металлов из солей в присутствии поверхностно-активных веществ, содержащихся в смазочной композиции. При ее применении в составе смазочной композиции на поверхностях трения образуется композиционная защитная пленка из пластичных металлов присадки с высокими антиизносными и антифрикционными свойствами.The process of cladding of rubbing joints with ductile metals is carried out as a result of the reduction and precipitation of ductile metals from salts in the presence of surfactants contained in the lubricant composition. When it is used as part of a lubricating composition, a composite protective film of ductile metal additives with high antiwear and antifriction properties is formed on the friction surfaces.

Пример изготовления присадки.An example of additive manufacturing.

Присадка готовится на основе смеси олеиновой, стеариновой, линолевой кислот и глицерина, в которую последовательно в установленных пропорциях вводятся соли меди и алюминия жирных кислот. Полученный состав интенсивно перемешивают в течение 10…15 минут, а затем нагревают до температуры Τ=95°С на масляной или водяной бане и выдерживают при этой температуре в течение 60 минут. После этого полученный состав тщательно фильтруют.The additive is prepared on the basis of a mixture of oleic, stearic, linoleic acids and glycerin, into which copper and aluminum salts of fatty acids are sequentially introduced in established proportions. The resulting composition is intensively stirred for 10 ... 15 minutes, and then heated to a temperature of Τ = 95 ° C in an oil or water bath and kept at this temperature for 60 minutes. After that, the resulting composition is carefully filtered.

Контроль качества производят по содержанию в присадке растворенных металлов на модифицированном приборе «Барс-3» методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа «РСФА». Суммарное содержание металла должно быть не менее 5%, а цвет полученного состава должен быть равномерного темно-зеленного цвета. Не допускается также наличие нерастворимых примесей.Quality control is carried out by the content of dissolved metals in the additive on a modified device "Bars-3" by the method of X-ray spectral fluorescence analysis "RSFA". The total metal content must be at least 5%, and the color of the resulting composition must be a uniform dark green color. The presence of insoluble impurities is also not allowed.

Результаты испытаний присадки.Additive test results.

Триботехнические свойства присадки, введенной в моторное масло М-10-Г₂ в количестве 0,5% весовых, исследовались на модернизированной машине трения марки Timken-mashine в установившемся режиме с использованием реальных узлов подшипников качения: внутренней обоймы и роликов подшипника качения, изготовленных из стали ШХ-15.The tribotechnical properties of the additive introduced into the M-10-G ₂ engine oil in an amount of 0.5% by weight were studied on a modernized Timken-mashine friction machine in steady state using real rolling bearing assemblies: an inner race and rolling bearing rollers made of steel ShKh-15.

Режимы лабораторных трибологических испытаний определялись возможностями машины трения и устанавливались равными: давление в зоне трения p=5 МПа, скорость скольжения ν=1,83 м/с, подача смазочного материала в зону контакта намазыванием, время испытаний t=3600 с.The modes of laboratory tribological tests were determined by the capabilities of the friction machine and were set equal: pressure in the friction zone p=5 MPa, sliding speed ν=1.83 m/s, lubricant supply to the contact zone by spreading, test time t=3600 s.

Восстановление образцов оценивали в конце испытаний весовым методом на аналитических весах марки WA-21 (Mechaniki zaklady precyzyjnej, Польша) с точностью измерений до 0,0001 г. Момент сил трения регистрировался косвенным методом с помощью ваттметра по изменению мощности, потребляемой электродвигателем установки. Температура замерялась термопарой, сигнал от которой передавался на контрольно-регистрационный блок машины трения, состоящий из АЦП марки Testo 177-ТЗ Logger (ФРГ) и персонального компьютера HP OmniBook ХЕз, где непрерывно записывался и хранился в памяти компьютера.The restoration of the samples was evaluated at the end of the tests by the gravimetric method on an analytical balance of the WA-21 brand (Mechaniki zaklady precyzyjnej, Poland) with a measurement accuracy of up to 0.0001 g. The temperature was measured by a thermocouple, the signal from which was transmitted to the control and registration unit of the friction machine, consisting of an ADC of the Testo 177-ТЗ Logger brand (Germany) and an HP OmniBook XES personal computer, where it was continuously recorded and stored in the computer memory.

Визуальное изучение и фотосъемка зоны трения проводились на оптическом цифровом микроскопе Lomo модель Expert Prima (Россия) с системой компьютерной регистрации изображений. Для исследования химического состава покрытия и переходной зоны поверхности трения опытных образцов применен сканирующий микроскоп Stereoscan-360 фирмы Cambridge Instrument (Великобритания), обеспечивающий анализ химического состава в заданных точках.Visual study and photography of the friction zone were carried out on an optical digital microscope Lomo model Expert Prima (Russia) with a computerized image recording system. To study the chemical composition of the coating and the transition zone of the friction surface of the prototypes, a Stereoscan-360 scanning microscope from Cambridge Instrument (Great Britain) was used, which provides analysis of the chemical composition at specified points.

Результат испытаний указывают, что применение присадки обеспечивает образование на трущихся поверхностях защитной композиционной пленки пластичных металлов, содержащихся в присадке, что снижает интенсивность изнашивания стальных образцов в 2,5 раза; температуру в зоне трения на 50…60 градусов, а коэффициент трения до значения μ=0,0015.The test results indicate that the use of the additive ensures the formation of a protective composite film of plastic metals contained in the additive on the rubbing surfaces, which reduces the wear rate of steel samples by 2.5 times; temperature in the friction zone by 50 ... 60 degrees, and the friction coefficient up to the value μ = 0.0015.

Пример использования изобретения.An example of the use of the invention.

Плакирование поверхностей шейки коленчатого вала дизельного двигателя Д-242 при ремонте в условиях ремонтных мастерских. Присадка при этом содержала:Cladding of the surfaces of the neck of the crankshaft of the D-242 diesel engine during repairs in the conditions of repair shops. The additive contained:

олеат меди 15,0%; глицерат меди 5,0%; стеарат меди 1,0%; линолеат меди 3,0%; олеат алюминия 3,0%; стеарат алюминия 3,0%; линолеат алюминия 1,0%; глицерин 3,0%; линолевая кислота 5,0%; оксалиновая кислота 2,0%; стеариновая кислота 5,0%; олеиновая кислота до 100%.copper oleate 15.0%; copper glycerate 5.0%; copper stearate 1.0%; copper linoleate 3.0%; aluminum oleate 3.0%; aluminum stearate 3.0%; aluminum linoleate 1.0%; glycerin 3.0%; linoleic acid 5.0%; oxalic acid 2.0%; stearic acid 5.0%; oleic acid up to 100%.

Эксплуатация двигателя в течение 100 моточасов обеспечивает образование (плакирование) на поверхностях трения соединения «шейка коленчатого вала - вкладыш» композиционной пленки из пластичных металлов, содержащихся в присадке, определяемой при помощи рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РСФА) на приборе «БАРС-3».Operation of the engine for 100 hours ensures the formation (cladding) on the friction surfaces of the joint "crankshaft journal - liner" of a composite film of plastic metals contained in the additive, determined using X-ray fluorescence analysis (XRF) on the BARS-3 device.

Использование металлоплакирующей присадки к смазочным материалам способствует заполнению пластичными металлами микродефектов (задиров) на шейках коленчатого вала с последующей реализацией в процессе работы в трущихся соединениях избирательного переноса при трении (эффекта безызносности).The use of a metal-plating additive to lubricants contributes to the filling of microdefects (seizures) on the crankshaft journals with ductile metals, followed by the implementation of selective transfer during friction (the wear-free effect) in rubbing joints during operation.

По сравнению с прототипом предложенная металлоплакирующая присадка к смазочным материалам позволит повысить эффективность процесса образования защитных металлоплакирующих пленок, улучшая при этом антифрикционные свойства смазочных материалов.Compared with the prototype, the proposed metal-clad additive for lubricants will improve the efficiency of the process of formation of protective metal-clad films, while improving the anti-friction properties of lubricants.

Claims

Metal-plating lubricant additive containing copper oleate, copper glycerate, aluminum oleate, glycerin, organic acids - oxalic and oleic, characterized in that it additionally contains stearic and linoleic acids, copper stearate, aluminum stearate, copper linoleate and aluminum linoleate, with the following ratio of components, % wt.:

copper oleate 10.0-15.0 copper glycerate 3.0-5.0 copper stearate 1.0-3.0 copper linoleate 3.0-5.0 aluminum oleate 3.0-5.0 aluminum stearate 3.0-5.0 aluminum linoleate 1.0-3.0 glycerol 3.0-10.0 linoleic acid 5.0-10.0 oxalic acid 2.0-5.0 stearic acid 2.0-5.0 oleic acid rest