SU528319A1

SU528319A1 - Self lubricating polymer composition

Info

Publication number: SU528319A1
Application number: SU2031699A
Authority: SU
Inventors: Виктор Дмитриевич Белогорский; Евгений Андреевич Корнюхин; Виктор Федорович Кошелев
Original assignee: Предприяте П/Я М-5409
Priority date: 1974-06-04
Filing date: 1974-06-04
Publication date: 1976-09-15

Description

1one

Изобретение относитс к области антифрикционных композиций дл изготовлени материалов дл узлов трени без смазки.The invention relates to the field of antifriction compositions for the manufacture of materials for friction assemblies without lubrication.

Известны самосмазывающиес антифрикционные композиции дл узлов трени компрессоров и детандеров, включающие политетрафторэтилен (ПТФЭ), углеродный порошок и дисульфид молибдена 1,2.Self-lubricating antifriction compositions for friction units of compressors and expanders are known, including polytetrafluoroethylene (PTFE), carbon powder and molybdenum disulfide 1,2.

Известно введение в ПТФЭ композиции угольных и графитовых волокон дл повышени износостойкости з.It is known to introduce carbon and graphite fibers in PTFE compositions to increase wear resistance.

Известно также применение природного графита, нитрида бора, талька и медного порошка в качестве твердых смазок ПТФЭ улучшающих его износостойкость. ОднакоIt is also known the use of natural graphite, boron nitride, talc and copper powder as solid PTFE lubricants improve its wear resistance. but

значение допустимых удельных нагрузок и величин износа известных материалов этого класса сравнительно невелико и в значительной мере зависит от услови работы узла трени и влажности газовой среды.The value of permissible specific loads and wear values of known materials of this class is relatively small and largely depends on the working condition of the friction unit and the humidity of the gaseous medium.

Целью предлагаемого изобретени вл етс увеличение предела допустимой уделной нагрузки и повышение износостойкости при работе в сухих и влажных газах.The aim of the invention is to increase the limit of permissible fair load and increase wear resistance when operating in dry and wet gases.

Предлагают в состав материала совместнOffer in the composition of the material

вводить угольную ткань, графитированное волокно и комплекс твердых смазок, состощий из природного графита, нитрида бора и талька с добавкой медного порошка при следующем соотношении компонентов,вес.ч.: Политетрафторэтилен55-85introduce carbon cloth, graphitic fiber and a complex of solid lubricants consisting of natural graphite, boron nitride and talc with the addition of copper powder in the following ratio of components, parts by weight: Polytetrafluoroethylene55-85

Углеродный порошок13-35Carbon powder13-35

Дисульфид молибдена0,1-10Molybdenum Disulfide 0.1-10

Природный графит1-3Natural Graphite1-3

Нитрид бора0,О8-1,5Boron nitride, O8-1,5

ТапькО,05-1Tapko, 05-1

Медный порошок0,1-3Copper powder 0.1-3

Угольна ткань0,07-0,5Charcoal cloth0,07-0,5

Графитированное волокно0,2-1,5Graphite Fiber 0.2-1.5

Смесь природного графита, нитрида бора, дисульфида молибдена, талька в порошкообраном состо нии (i 90 мкм) и медный порошок (4-5 мкм) подвергают совместному тонкому Диспергированию (1-5 мкм) в вибромельнице . Политетрафторэтилен перемешивают в технической воде с добавкой поверхностно-активных веществ, например ОП-7, ОП-10, в гидросмесителе пропеллерного типа и .затем диспергируют в коллоидной мельнице. После этого в гидрополитетрафторэтипеновую пульпу ввод т углеродный порошок CjCQS мкм) вместе со смесью, диспергированной в вибромепьнице. Полученный состав подвергают совмест- ному процессу гидросмешени и диспергированию . Затем ввод т угольную ткань, на- резанную на полоски длиной 50 мм. После этого полученные компоненты вначале сме- шивают с целью предварительного измельчени ткани, а затем диспергируют до получени из ткани филаментов длиной не более 5 мм. Последним в смеси добавл -, етс графиткрованное волокно в виде пучков длиной до 100 мм, и гидропульпу только смешивают до получени углеродных филаментов длиной 2-3 мм, Из гид- ропульпы при помощи вакуумировани и сушки при 135-15О С удал етс влага. Переработка пресс-порошка в изделии производитс двум пут ми: 1. При содержании политетрафторэтилена в рецептуре более 70% - методом холод- ного прессовани в пресс орме при давпеНИИ 4ОО-5ОО кгс/см и последующей термической обработки заготовок в печи аэродинамических потерь (ПАП-ЗМ) при 38О335°С . 2. При содержании ПТФЭ менее 70% методом термомеханической обработки в прессЦюрме при давлении до 70О кгс/см и 370-375 С. Детали требуемых размеров изготавливают из заготоьок путем механической обработки . Ниже приведены примерные составы, рас- считанные на 1ОО кг сухой шихты. Пример 1, Гидросмеситель заполн ют технической водой из расчета 2,5:1 (по отношению к весу ПТФЭ) и ввод т поверхностно-активное вещество ОП-10 (ГОС 8433-57) в количестве 1%. Вода с повер ностно-активным веществом перемещиваетс 10 мин. Затем в воду при перемешивании постепенно загружают фторопласт-4 (ГОСТ 1ОО07-72) в количестве 86 кг и смешива ют в течение 30 мин. При помощи центробежного насоса гидрофторопластова пульпа по замкнутому циклу поступает иа гидросмесител в коллоидную мельницу, где происходит измельчение фторопласта. Этот про цесс ведут в течение 2 ч. Природный графит ЭЗМ (ГОСТ 747857 ), дисульфид молибдена МВЧ-4 (ЦМТУ06-1-68 ), нитрид бора (ТУ 2УССР-.0-3635-72 ), тальк (ГОСТ 879-52) и медный порошок (гост 49-60-68) соответственно 600 г, 100 г, 80 г, 50 г, 100 г подвер гают совместному тонкому диспергированию в вибромельнице в течение 5 ч. Приготовленна тонкодиспергированна тверда смаз с медным порошком вводитс в гидрофторопластх вую пульпу вместе с 13 кг углеродного порошка, состо щего из частиц размером менее 45 мкм и полученного из углеграФитовых заготовок (ТУ 48-20- 10-72), Процесс совмещенного гидросмешени и диспергировани пульпы указанного ссютава ьедут в течение 6 ч. Затем в гидросмеси- тель помещают 7 О г угольной ткани УТМ-8 (ТУ-48-20-17-72) в виде полос длиной до 5 о мм в течение 1 ч провод т смешивание компонентов, После этого гидропульпа вновь подвергаетс совместному процессу гидросмещени и диспергировани в течение 0,5 ч. В полученный состав добавл ют 200 г графитированных волокон ВМН-4 (ТУ 4&-01-4-72) в виде пучков длиной до 10 мм и гидропульпу только смешивают в течение 0,5 ч. Из гидропульпы при помощи вакуумировани и сушки при 135-15 удал ют . Пресс-порощок перерабатывают в изделие путем холодного прессовани в прессЦюрме при давлении 50О кгс/см , термической обработки заготовок в печи при 380-385 С и мехнической обработки в соответствии с требовани ми по размерам и допускам. Пример 2. Состав, кг: Кокс литейный (ГОСТ 8935-66)13,5 Графитированное волокно ВМН-4 1 Угольна ткань УТМ-8 Природный графит ЭЗМ Дисульфид молибдена МВЧ-4 Нитрид бора Тальк Медный порошок Фторопласт-4 Технологический процесс получени материала тот же, что и в примере 1. Пример 3. Состав, кг; Углеграфитовый порошок (ТУ.-48-2О-10-72)30 Угольна ткань УТМ-80,1 Графитированное волокно ВМН-41 Природный графит ЭЗМ0,9 Дисульфид молибденаЮ Тальк0,5 Нитрид бора1,5 Медный порошок1 Фторопласт55 Технологический процесс получени пресспорошка по этому примеру ведут следующим образом. Тонкодиспергированную в вибромельнице смесь природного графита, дисульфида молибдена , нитрида бора, талька и медногоA mixture of natural graphite, boron nitride, molybdenum disulfide, talc in powder-like state (i 90 µm) and copper powder (4-5 µm) is subjected to a joint fine dispersion (1-5 µm) in a vibrating mill. Polytetrafluoroethylene is mixed in process water with the addition of surface-active substances, for example OP-7, OP-10, in a propeller-type hydraulic mixer and then dispersed in a colloid mill. Thereafter, carbon powder CjCQS µm) is introduced into the hydropolitetrafluoroethipene pulp together with the mixture dispersed in a vibropack. The resulting composition is subjected to a joint process of mixing and dispersion. Then, carbon cloth is cut into strips 50 mm long. Thereafter, the obtained components are first mixed for the purpose of preliminary comminution of the tissue, and then dispersed to obtain filaments of a length of not more than 5 mm from fabric. The graphite fiber in the form of bundles up to 100 mm long is added last to the mixture, and the hydro pulp is only mixed to produce carbon filaments 2-3 mm long. Moisture is removed from the hydro pulp by vacuuming and drying at 135-15 ° C. The processing of press powder in the product is carried out in two ways: 1. When the polytetrafluoroethylene content in the formulation is more than 70%, by cold pressing in a press form at a pressure of 4OO-5OO kgf / cm and subsequent heat treatment of the blanks in an aerodynamic loss furnace (PAP- ЗМ) at 38О335 ° С. 2. When the content of PTFE is less than 70% by the method of thermomechanical processing in press Cyrm at pressures up to 70 O kgf / cm and 370-375 C. Details of the required dimensions are made from billets by mechanical processing. Below are the approximate compositions calculated for 1OO kg of dry blend. Example 1 A hydromixer is filled with technical water at a rate of 2.5: 1 (relative to the weight of PTFE) and the surfactant OP-10 (GOS 8433-57) is introduced in an amount of 1%. The water with the active agent moves for 10 minutes. Then, fluoroplastic-4 (GOST 1OO07-72) is gradually loaded into the water in the amount of 86 kg and mixed for 30 minutes. With the help of a centrifugal pump, the hydrofluoroplastic pulp in a closed cycle enters the hydromixer into a colloid mill, where the fluoroplastic is ground. This process is carried out for 2 hours. Natural graphite EZM (GOST 747857), molybdenum disulfide MVCH-4 (TsMTU06-1-68), boron nitride (TU 2USSR-.0-3635-72), talc (GOST 879-52 ) and copper powder (GOST 49-60-68), respectively, 600 g, 100 g, 80 g, 50 g, 100 g are subjected to joint fine dispersion in a vibrating mill for 5 h. The prepared finely dispersed solid lubricant with copper powder is introduced into a hydrofluoroplastic pulp together with 13 kg of carbon powder consisting of particles less than 45 µm in size and obtained from carbon-carbon billets (TU 48-20-10-72), the process of combining The hydrolysis and dispersion of the pulp of the said suction is carried out for 6 hours. Then, 7 O g of UTM-8 coal fabric (TU-48-20-17-72) are placed in the mixer in the form of strips up to 5 mm long for 1 h. the components are mixed. After that, the hydropulper is again subjected to a joint process of hydraulic displacement and dispersion for 0.5 h. To the resulting composition, 200 g of graphitized HMN-4 fibers (TU 4 amp -01-4-72) are added 10 mm and the hydraulic pulp are only mixed for 0.5 hours. From the hydraulic pulp by vacuuming and drying ri 135-15 removed. The press powder is processed into a product by cold pressing in a press at a pressure of 50 kgs / cm, heat treatment of the blanks in an oven at 380-385 ° C and mechanical processing in accordance with the requirements for size and tolerances. Example 2. Composition, kg: Foundry coke (GOST 8935-66) 13.5 Graphitized fiber VMN-4 1 UTM-8 carbon cloth Natural graphite EZM Molybdenum disulfide MPH-4 Boron nitride Talc Copper powder Fluoroplast-4 Technological process for the preparation of material that the same as in example 1. Example 3. Composition, kg; Carbon-graphite powder (TU.-48-2O-10-72) 30 Coal fabric UTM-80,1 Graphite fiber VMN-41 Natural graphite EZM0.9 Molybdenum disulphide Talc0.5 Boron nitride1.5 Copper powder1 Fluoroplast55 Technological process of producing press powder for this An example are as follows. A finely dispersed mixture of natural graphite, molybdenum disulfide, boron nitride, talc and copper in a vibromill

порошка вместе с угольной тканью помещают в предварительно диспергированную фторопластовую пульпу и полученный состав вначале смешивают в течение 1 ч, а затем провод т совмещенный процесс гидросмеше- ни и диспергировани в течение 0,5 ч. Далее в смесь добавл ют углеграфитовый порошок с размером частиц не более 0,5 мм, содержащих 45-55% частиц менее 90 мкм,the powder together with the carbon cloth is placed in the pre-dispersed fluoroplastic pulp and the resulting composition is first mixed for 1 hour, and then the combined process of hydro-mixing and dispersion is carried out for 0.5 hour. Then the carbon-graphite powder with a particle size of more than 0.5 mm, containing 45-55% of particles less than 90 microns,

и графитированное волокно. Весь составand graphitized fiber. Whole composition

перемешивают в течение 1 ч. После удалени влаги пресс-порошок прессуют в прессформах при давлении 700 кгс/см и темСостав , весstirred for 1 hour. After removing the moisture, the press powder is pressed into molds at a pressure of 700 kgf / cm and the composition and weight

По примеру 1In example 1

пературе 370-375 С. Из полученных заготовок изготавливают детали путем механической обработки.perurature 370-375 C. From the obtained blanks make parts by machining.

Допустимые удельные нагрузки и величин износов предложенных и известных материалов определ ют на машине трени по схеме вал-вкладыщ при трении по стали 1X18 Н9ТPermissible specific loads and wear values of the proposed and known materials are determined on the friction machine according to the shaft-inset scheme for friction on steel 1X18 Н9Т

в среде влажного воздуха и сухого азота.in humid air and dry nitrogen.

Результаты испытаний материалов по всем примерам в сравнении с извecтны I представлены в таблице.The results of testing materials for all examples in comparison with known I are presented in the table.

ТаблицаTable

Износ при Рабоча дополни- среда тельной нагрузке, мг/чDepreciation with Working additional load, mg / h

Воздух с влажностью 15-17 г/мAir with a humidity of 15-17 g / m

По примеру 2 По примеру 3For example 2 For example 3

По авторскому свидетельству СССР № 298604 (кокс 10-30%, политетрафторэтилен - остальное)According to the USSR author's certificate № 298604 (coke 10-30%, polytetrafluoroethylene - the rest)

По авторскому свидетельству СССР № 358331 (политетрафторэтилен 35-5О%, графит 35-5О%, дисульфид молибдена 15-2О%)According to USSR author's certificate No. 358331 (polytetrafluoroethylene 35-5O%, graphite 35-5O%, molybdenum disulfide 15-2O%)

Из таблицы следует, что предложенные композиции (пример 1 и 2) при работе в среде влажного воздуха имеют допустимую удельную нагрузку в 1,5-2 раза выше, а износ в 2-3 раза ниже, чем у известногоIt follows from the table that the proposed compositions (example 1 and 2), when operating in a humid air environment, have an allowable specific load 1.5-2 times higher, and wear 2-3 times lower than that of the known

0,8То же0.8 The same

0,08Сухой азот с0.08 Dry nitrogen with

содержанием влаги 0,01ОД г/мmoisture content 0,01OD g / m

То жеAlso

0,150.15

2,22.2

5555

материала, работающего в тех же услови х (авт.свид. СССР № 358331).material operating under the same conditions (ed. USSR No. 358331).

Claims

Composition (example 3) when operating in a dry nitrogen environment has a permissible load of 1.5 times higher, and the contribution 75283 is 2 times lower than that of the well-known material (ed. USSR No. 298 6О4). Thus, the proposed materials. having an increased permissible specific load, can be applied to more powerful and productive compressors and expanders when compressing wet and dry gasi3. Formula of the invention. A self-lubricating polymer composition containing polytetrafluoroethylene, carbon powder and molybdenum disulfide, load and wear resistance when working in dry and wet gases, it additionally contains carbon cloth, graphitized fiber, go 9 natural graphite, boron nitride, talc and copper irrigation in the following ratio of components, weight.h. Polytetrafluoroethylene Carbon powder 7 1 g, Molybdenum Disulfide) O7 O 5 Coal fabric about 7 R Graphitic fiber (J, i- ±, o Q Natural graphite-L-Boron nitride 0.08-1.5 Talc 0.05-1 Copper powder0, 1-3 Sources of information taken into account during the examination: 1. Auth. St. No. 298604, class C 08 f 29/16, 1964

2. Avt.Sv. No. 358331 Cl. From 08 i 45/10, 1971, prototype.

3. Kunsl-berat Journal, 1974, 19 80-82 (German)