WO2012044191A1 - Method for forming an antifriction coating - Google Patents
Method for forming an antifriction coating Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012044191A1 WO2012044191A1 PCT/RU2010/000548 RU2010000548W WO2012044191A1 WO 2012044191 A1 WO2012044191 A1 WO 2012044191A1 RU 2010000548 W RU2010000548 W RU 2010000548W WO 2012044191 A1 WO2012044191 A1 WO 2012044191A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- coating
- composition
- substance
- forming
- natural minerals
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
Definitions
- the invention relates to mechanical engineering, in particular, to a method for forming a coating on friction surfaces and can be used to form a durable wear-resistant coating in friction units of hydraulic, precision, mechanical systems, gear and chain transmissions, circulating lubricated systems used in automotive and other industries.
- a known method of forming a servovitic film on contact and rubbing surfaces which consists in the fact that between the rubbing surfaces previously placed mechanically activated mixture of abrasive-like substances with a binder; as an abrasive-like powder use 000548
- This method does not allow to obtain a wear-resistant (servo-like) film that meets the modern requirements for such products, since the forming wear-resistant film is quite fragile and characterized by discontinuity, which ultimately leads to unstable results during operation of the products.
- a known method of forming an antifriction coating of contacting rubbing surfaces which consists in the fact that a pre-mechanically activated mixture of crushed substance forming a antifriction coating with a binder is placed between the rubbing surfaces.
- a composition of natural minerals is used, containing, wt.%: Mg 3 Si 2 0 5 (OH) 4 - 10-60, MgFe 2 0 4 - 10-60, MoS 2 - 1-20, concomitant rare earths elements - 0.1-10, N 2 0 - not more than 5; preliminary mechanical activation can be carried out with a pressure pulsation of 0.01 MPa at 100-200 ° C, RU 2160856 C1.
- the disadvantage of this method is that the composition selected for the formation of the antifriction coating, although it allows you to get better results than the method described above, however, the formation of the antifriction film on the rubbing surfaces is slow.
- the antifriction film formed on rubbing products has such a negative quality as fragility and discontinuity.
- a known method of forming a coating on rubbing surfaces including grinding the initial mixture of minerals containing serpentine in the form of a mixture of chrysotile asbestos, ophite, antigorite and lysardite, taken in wt.%: 1: 2.5-4.0: 1, 5-3 , 0: 2.0-3.5, magnesium concentrate obtained by purification of highly mineralized thermal waters, characterized by the content of oxides, wt.%: MgO 80-88; CaO 10-18; Fe 2 0 3 -Al 2 0 3 0.2-2.2; Si0 2 1, 6-3.5, with the addition of a surfactant as a dispersant, grinding to a particle size of 1-40 microns, followed by the addition of a mixture of soot and fullerenes consisting of 90% carbon black and 10% fullerene and nanocrystalline amorphous silicon dioxide into the resulting mass obtained from rice husk, with particle sizes of 20-100 nm, mixing followed by mechanical activation of the solid lubricant composition in an amount
- RU 2357123 C2 The disadvantage of this method is the use of components that are products of the purification of highly mineralized thermal waters, as well as a product resulting from the processing of rice husks, that is, to implement the claimed method, two other methods are necessary, which complicates and increases the cost of the technology as a whole and attaches it to a specific area where there are thermal waters of a certain composition and enterprises for cleaning certain types of rice from husks; the components obtained from thermal waters and rice husks are not stable in composition, which leads to uncertainty in the results of the implementation of the method according to RU 2357123 C2.
- an anti-friction coating of rubbing surfaces comprising placing between the rubbing surfaces a mixture of technical oil and a substance that forms an anti-friction coating containing a pre-ground composition of natural minerals containing a mineral from the group of serpentines, clinochlor and siltstone, and in the preparation of the substance that forms the anti-friction coating modifier; an antigorite is used as a mineral from the serpentine group, a composition of natural minerals containing, wt.%: is used as a substance forming an antifriction coating
- a modifier when preparing a substance that forms an anti-friction coating, a modifier is used, which is used as a natural mineral shungite in an amount of 1-5% by weight of the indicated natural minerals of the composition, RU 2264440 C1.
- This method allows to slightly reduce friction in tribological couples, and partially, to a small extent, restore the worn surface.
- the disadvantage of the prototype method is the fact that the hardening of the material of the rubbing elements in the contact zone is not ensured; as a result, in the event of a partial violation of the integrity of the coating due to insufficient adhesion to the coated element, local wear occurs and corrosion processes develop.
- the abrasive effect on the friction surfaces in the coating formation zone is due to the pronounced abrasive properties of schungite, which increases the wear of these surfaces during coating formation; in addition, the prototype method provides close to the maximum contact spot of the rubbing surfaces due to their almost perfect smoothness, achieved after the completion of the coating process, as a result of which lubricants are poorly held between the rubbing surfaces, which increases their wear and can lead to significant mechanical damage to rubbing elements.
- the objective of the present invention is to provide hardening of the material of the rubbing elements in the area of their contact, to reduce the abrasive effect on the rubbing surfaces during the formation of the coating, as well as to improve the retention of lubricant (oil) between the rubbing surfaces of the tribological couples after the completion of coating formation.
- a method for forming an anti-friction coating of rubbing surfaces comprising preparing a substance that forms an anti-friction coating, in the form of a pre-ground composition of natural minerals containing a mineral from the serpentine group, clinochlorine and siltstone, mixing the substance with technical oil, and placing the resulting mixture between the rubbing surfaces , prepare a composition of natural minerals, containing as a mineral from the serpentine group - karpinskit, when traveling ratio of components, mass%:
- a modifier in the form of fullerene soot in the amount of 0.3-0.8% by weight of the composition of natural minerals is introduced into the resulting mixture; use the chromium-containing form of clinochlor - kochubeit; into the mixture 10 000548
- nickel-containing serpentine was first used as a mineral from the serpentine group, namely, karpinskite - (MgNi) 2Si 2 0 5 (OH) 2 , ionic alloying of rubbing surfaces by nickel occurs due to the electrical and electrochemical processes that take place at a very high temperature created in microvolumes in the friction zone (over 1000 ° C). As a result, hardening of the protected surfaces takes place, and corrosion processes slow down.
- fullerene soot as a modifier allows one to reduce (in comparison with the prototype, where a highly abrasive material, shungite, is used as a modifier) the abrasive effect on tribological surfaces, since fullerene soot is a carbon material containing fullerenes 10-50 nm in size.
- fullerene soot is a carbon material containing fullerenes 10-50 nm in size.
- the fullerenes contained in fullerene soot form a kind of framework on rubbing surfaces, which in the process is filled with naphthenic components of the lubricant; this creates a special structured layer that reliably holds the oil wedge, including in extreme working conditions, while maintaining close to the maximum possible contact spot in the friction unit.
- a chromium-containing form of clinochlor - kochubeite provides additional alloying of surfaces with chromium, which further increases the wear resistance of the coated material, and also increases its corrosion resistance.
- the claimed method is implemented as follows.
- composition of natural minerals containing karpinskite, cochubeite, siltstone is crushed in a hammer mill to fractions of 0.01-0.5 mm, followed by electromagnetic flotation to remove iron impurities.
- the resulting purified material is mixed with technical oil brand MS-20 in liquid cavitation disintegrator for 30 minutes, while the mass ratio of oil and mineral composition is (60-70): (0.5-1.0).
- a surfactant in the amount of 2-5% by weight of the composition of natural minerals can be added to the mixture of technical oil and mineral composition to improve their dispersion in oil. Then the mixture is left to stand for 12 hours, the precipitate is removed, and a fullerene soot modifier is introduced into the resulting suspension.
- the mass ratio of the resulting suspension and pure oil was 10%.
- the ratio of the components of the composition of natural minerals was, wt.%: 48
- Example 5 The prototype method.
- the test results are shown in the table.
- the implementation of the method allows to significantly reduce the roughness of the friction surface, while the graph of the Abbot curve has shifted up and there has been a redistribution of parameters in the direction of increasing oil pockets, about two times, which leads to a significant improvement in oil retention between the friction surfaces.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to a method for forming a coating on friction surfaces, and can be used for forming a wear-resistant coating in friction assemblies of hydraulic, precision and mechanical systems, gears and chain drives, and systems with circulating lubricant used in the automotive and other branches of industry. According to the method, a substance forming an antifriction coating is prepared, said substance being in the form of a pre-ground composition of natural minerals and comprising components with the following ratio, mass%: karpinskyite 40-60, clinochlore 10-30, aleurolite 20-50. Then, said substance is mixed with technical-grade oil, and a modifier in the form of fullerene soot in an amount of 0.3-0.8 % of the mass of the composition of natural minerals is introduced into the resultant mixture. Thereupon, the mixture is arranged between the friction surfaces so as to form a coating. The technical result consists in reducing the abrasive action on friction surfaces and improving the lubricant retention.
Description
Способ формирования антифрикционного покрытия The method of forming an anti-friction coating
Область техники Technical field
Изобретение относится к машиностроению, в частности, к способу формирования покрытия на трущихся поверхностях и может быть использовано для формирования прочного износостойкого покрытия в узлах трения гидравлических, прецизионных, механических систем, зубчатых и цепных передач, систем с циркуляционной смазкой, применяемых в автомобильной и в других отраслях промышленности. The invention relates to mechanical engineering, in particular, to a method for forming a coating on friction surfaces and can be used to form a durable wear-resistant coating in friction units of hydraulic, precision, mechanical systems, gear and chain transmissions, circulating lubricated systems used in automotive and other industries.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известен способ формирования сервовитной пленки на контактируемых и трущихся поверхностях, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями предварительно размещают механоактивированную смесь абразивоподобного вещества со связующим; в качестве абразивоподобного порошка используют
000548 A known method of forming a servovitic film on contact and rubbing surfaces, which consists in the fact that between the rubbing surfaces previously placed mechanically activated mixture of abrasive-like substances with a binder; as an abrasive-like powder use 000548
природный серпентит дисперсностью 0,001 - 1 мкм в количестве 2 - 40 мас.%, RU2006708 С 1. natural serpentite with a dispersion of 0.001 - 1 μm in an amount of 2 - 40 wt.%, RU2006708 C 1.
Этот , способ не позволяет получать износостойкую (сервовитную) пленку, отвечающую современным требованиям, предъявляемым к подобного вида изделиям, так как образующая износостойкая пленка достаточно хрупка и характеризуется несплошностью, что приводит в конечном итоге к нестабильным результатам при эксплуатации изделий. This method does not allow to obtain a wear-resistant (servo-like) film that meets the modern requirements for such products, since the forming wear-resistant film is quite fragile and characterized by discontinuity, which ultimately leads to unstable results during operation of the products.
Известен способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями размещают предварительно механоактивированную смесь размельченного формирующего антифрикционное покрытие вещества со связующим. В качестве формирующего антифрикционное покрытие вещества используют композицию природных минералов, содержащую, мас.%: Mg3Si205(OH)4 - 10-60, MgFe204 - 10-60, MoS2 - 1-20, сопутствующие редкоземельные элементы - 0,1-10, Н20 - не более 5; предварительную механоактивацию можно проводить с пульсацией давления 0,01 МПа при 100-200 °С, RU 2160856 С1. A known method of forming an antifriction coating of contacting rubbing surfaces, which consists in the fact that a pre-mechanically activated mixture of crushed substance forming a antifriction coating with a binder is placed between the rubbing surfaces. As the substance forming the antifriction coating, a composition of natural minerals is used, containing, wt.%: Mg 3 Si 2 0 5 (OH) 4 - 10-60, MgFe 2 0 4 - 10-60, MoS 2 - 1-20, concomitant rare earths elements - 0.1-10, N 2 0 - not more than 5; preliminary mechanical activation can be carried out with a pressure pulsation of 0.01 MPa at 100-200 ° C, RU 2160856 C1.
Недостатком этого способа является то, что композиция, выбранная для формирования антифрикционного покрытия, хотя и позволяет получит более высокие результаты по сравнению с описанным выше способом, однако формирование антифрикционной пленки на трущихся поверхностях происходит медленно. Кроме того, образующаяся на трущихся изделиях антифрикционная пленка обладает таким отрицательным качеством, как хрупкость и несплошность.
Известен способ формирования покрытия на трущихся поверхностях, включающий измельчение исходной смеси минералов, содержащей серпентин в виде смеси хризотил - асбеста, офита, антигорита и лизардита, взятых в мас.%: 1 :2,5-4,0: 1 ,5-3,0:2,0-3,5, магниевого концентрата, получаемого при очистке высокоминерализованных термальных вод, характеризующегося содержанием оксидов, мас.%: MgO 80-88; СаО 10-18; Fe203-Al203 0,2-2,2; Si02 1 ,6-3,5, с добавлением ПАВ в качестве диспергатора, измельчение до дисперсности 1-40 мкм, с последующим добавлением в полученную массу смеси сажи и фуллеренов, состоящей из 90% сажи и 10% фуллерена и нанокристалического аморфного диоксида кремния, полученного из рисовой шелухи, с размерами частиц 20-100 нм, смешивание с последующей механоактивацией твердосмазочной композиции в количестве 3 г со связующим в количестве 197 г, размещением полученного состава между трущимися поверхностями и его приработкой, при этом размещаемый между трущимися поверхностями состав содержит, мас.%: твердосмазочная композиция 1,5, связующее 98,5, причем твердосмазочная композиция содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: The disadvantage of this method is that the composition selected for the formation of the antifriction coating, although it allows you to get better results than the method described above, however, the formation of the antifriction film on the rubbing surfaces is slow. In addition, the antifriction film formed on rubbing products has such a negative quality as fragility and discontinuity. A known method of forming a coating on rubbing surfaces, including grinding the initial mixture of minerals containing serpentine in the form of a mixture of chrysotile asbestos, ophite, antigorite and lysardite, taken in wt.%: 1: 2.5-4.0: 1, 5-3 , 0: 2.0-3.5, magnesium concentrate obtained by purification of highly mineralized thermal waters, characterized by the content of oxides, wt.%: MgO 80-88; CaO 10-18; Fe 2 0 3 -Al 2 0 3 0.2-2.2; Si0 2 1, 6-3.5, with the addition of a surfactant as a dispersant, grinding to a particle size of 1-40 microns, followed by the addition of a mixture of soot and fullerenes consisting of 90% carbon black and 10% fullerene and nanocrystalline amorphous silicon dioxide into the resulting mass obtained from rice husk, with particle sizes of 20-100 nm, mixing followed by mechanical activation of the solid lubricant composition in an amount of 3 g with a binder in an amount of 197 g, placing the resulting composition between the rubbing surfaces and its running-in, while placed between the rubbing surfaces The composition contains, wt.%: solid lubricant composition 1.5, a binder 98.5, and solid lubricant composition contains ingredients in the following ratio, wt.%:
Смесь сажи с фуллеренами 4,5-5,5 A mixture of carbon black with fullerenes 4.5-5.5
Нанокристалический аморфный диоксид кремния 6,5-7,5 Nanocrystalline amorphous silica 6.5-7.5
Магниевый концентрат 25-35 Magnesium Concentrate 25-35
Серпентин 45-65 Serpentine 45-65
ПАВ 7,5-11 ,5, Surfactants 7.5-11, 5,
RU 2357123 С2.
Недостатком данного способа является использование компонентов, являющихся продуктами очистки высокоминерализованных термальных вод, а также продукта, являющегося результатом переработки рисовой шелухи, то есть, для реализации заявленного способа необходима реализация двух других способов, что усложняет и удорожает технологию в целом и привязывает ее к конкретной местности, где имеются термальные воды определенного состава и предприятия по очистке определенных сортов риса от шелухи; компоненты, получаемые из термальных вод и рисовой шелухи, не стабильны по составу, что ведет к неопределенности результатов реализации способа по RU 2357123 С2. RU 2357123 C2. The disadvantage of this method is the use of components that are products of the purification of highly mineralized thermal waters, as well as a product resulting from the processing of rice husks, that is, to implement the claimed method, two other methods are necessary, which complicates and increases the cost of the technology as a whole and attaches it to a specific area where there are thermal waters of a certain composition and enterprises for cleaning certain types of rice from husks; the components obtained from thermal waters and rice husks are not stable in composition, which leads to uncertainty in the results of the implementation of the method according to RU 2357123 C2.
Известен также способ формирования антифрикционного покрытия трущихся поверхностей, включающий размещение между трущимися поверхностями смеси технического масла и вещества, формирующего антифрикционное покрытие, содержащего предварительно измельченную композицию природных минералов, содержащую минерал из группы серпентинов, клинохлор и алевролит, причем при приготовлении вещества, формирующего антифрикционное покрытие применяют модификатор; в качестве минерала из группы серпентинов используют антигорит, в качестве вещества, формирующего антифрикционное покрытие, используют композицию природных минералов, содержащую, мас.%: There is also known a method of forming an anti-friction coating of rubbing surfaces, comprising placing between the rubbing surfaces a mixture of technical oil and a substance that forms an anti-friction coating containing a pre-ground composition of natural minerals containing a mineral from the group of serpentines, clinochlor and siltstone, and in the preparation of the substance that forms the anti-friction coating modifier; an antigorite is used as a mineral from the serpentine group, a composition of natural minerals containing, wt.%: is used as a substance forming an antifriction coating
Антигорит 40-60 Antigorite 40-60
Клинохлор 20-50 Clinochlor 20-50
Бурый алевролит 10-20
8 Brown siltstone 10-20 8
причем при приготовлении вещества, формирующего антифрикционное покрытие, применяют модификатор, в качестве которого используют природный минерал шунгит в количестве 1-5% от массы указанных природных минералов композиции, RU 2264440 С1. moreover, when preparing a substance that forms an anti-friction coating, a modifier is used, which is used as a natural mineral shungite in an amount of 1-5% by weight of the indicated natural minerals of the composition, RU 2264440 C1.
Данный способ, принятый в качестве прототипа настоящего изобретения, позволяет несколько снизить трение в триботехнических парах, а также частично, в небольшой степени восстанавливать изношенную поверхность. This method, adopted as a prototype of the present invention, allows to slightly reduce friction in tribological couples, and partially, to a small extent, restore the worn surface.
Недостатком способа-прототипа является то обстоятельство, что не обеспечивается упрочнение материала трущихся элементов в зоне контакта; в результате в случае частичного нарушения целостности покрытия из-за недостаточной его адгезии с покрываемым элементом происходит местный износ, а также развиваются коррозионные процессы. Кроме того, при формировании покрытия оказывается абразивное воздействие на трущиеся поверхности в зоне формирования покрытия вследствие выраженных абразивных свойств шунгита, что увеличивает износ этих поверхностей в процессе формирования покрытия; кроме того, способ-прототип обеспечивает близкое к максимальному пятно контакта трущихся поверхностей за счет их, практически, идеальной гладкости, достигаемой после завершения процесса формирования покрытия, вследствие чего смазочные материалы плохо удерживаются между трущимися поверхностями, что увеличивает их износ и может привести к существенным механическим повреждениям трущихся элементов.
48 The disadvantage of the prototype method is the fact that the hardening of the material of the rubbing elements in the contact zone is not ensured; as a result, in the event of a partial violation of the integrity of the coating due to insufficient adhesion to the coated element, local wear occurs and corrosion processes develop. In addition, when forming a coating, the abrasive effect on the friction surfaces in the coating formation zone is due to the pronounced abrasive properties of schungite, which increases the wear of these surfaces during coating formation; in addition, the prototype method provides close to the maximum contact spot of the rubbing surfaces due to their almost perfect smoothness, achieved after the completion of the coating process, as a result of which lubricants are poorly held between the rubbing surfaces, which increases their wear and can lead to significant mechanical damage to rubbing elements. 48
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является обеспечение упрочнения материала трущихся элементов в зоне их контакта, снижение абразивного воздействия на трущиеся поверхности в процессе формирования покрытия, а также улучшение удержания смазки (масла) между трущимися поверхностями триботехнических пар после завершения формирования покрытия. The objective of the present invention is to provide hardening of the material of the rubbing elements in the area of their contact, to reduce the abrasive effect on the rubbing surfaces during the formation of the coating, as well as to improve the retention of lubricant (oil) between the rubbing surfaces of the tribological couples after the completion of coating formation.
Согласно изобретению в способе формирования антифрикционного покрытия трущихся поверхностей, включающем приготовление вещества, формирующего антифрикционное покрытие, в виде предварительно измельченной композиции природных минералов, содержащей минерал из группы серпентинов, клинохлор и алевролит, смешивание упомянутого вещества с техническим маслом, и размещение полученной смеси между трущимися поверхностями, приготавливают композицию природных минералов, содержащую в качестве минерала из группы серпентинов - карпинскит, при следующем соотношении компонентов, масс%: According to the invention, in a method for forming an anti-friction coating of rubbing surfaces, comprising preparing a substance that forms an anti-friction coating, in the form of a pre-ground composition of natural minerals containing a mineral from the serpentine group, clinochlorine and siltstone, mixing the substance with technical oil, and placing the resulting mixture between the rubbing surfaces , prepare a composition of natural minerals, containing as a mineral from the serpentine group - karpinskit, when traveling ratio of components, mass%:
карпинскит 40-60 karpinskit 40-60
клинохлор 10-30 clinochlor 10-30
алевролит 20-50, siltstone 20-50,
при этом после смешивания вещества, формирующего антифрикционное покрытие, и технического масла, в полученную смесь вводят модификатор в виде фуллереновой сажи в количестве 0,3-0,8 % от массы композиции природных минералов; используют хромосодержащую форму клинохлора - кочубеит; в смесь
10 000548 after mixing the substance forming the antifriction coating and technical oil, a modifier in the form of fullerene soot in the amount of 0.3-0.8% by weight of the composition of natural minerals is introduced into the resulting mixture; use the chromium-containing form of clinochlor - kochubeit; into the mixture 10 000548
технического масла и вещества, формирующего антифрикционное покрытие, добавляют ПАВ в количестве 2-5% от массы композиции природных минералов. technical oil and a substance that forms the antifriction coating, add a surfactant in an amount of 2-5% by weight of the composition of natural minerals.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна» («N»). The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "Novelty" ("N").
Благодаря реализации отличительных признаков изобретения обеспечиваются важные новые свойства заявленного объекта. Thanks to the implementation of the distinguishing features of the invention, important new properties of the claimed object are provided.
Вследствие того, что в качестве минерала из группы серпентинов впервые использован серпентин, содержащий никель, а именно, карпинскит (karpinskite) - (MgNi)2Si205(OH)2, происходит ионное легирование никелем трущихся поверхностей благодаря электрическим и электрохимическим процессам, протекающих при весьма высокой температуре, создающейся в микрообъемах в зоне трения (свыше 1000 °С). В результате происходит упрочнение защищаемых поверхностей, а также замедляются процессы коррозии. Использование в качестве модификатора фуллереновой сажи позволяет уменьшить (в сравнении с прототипом, где в качестве модификатора использован сильноабразивный материал - шунгит) абразивное воздействие на триботехнические поверхности, поскольку фуллереновая сажа представляет собой углеродный материал, содержащий фуллерены размером 10-50 нм. Кроме того, фуллерены, содержащиеся в фуллереновой саже, образуют на трущихся поверхностях своего рода каркас, который в процессе работы заполняется нафтеновыми составляющими смазочного материала; таким образом создается особый структурированный слой, надежно удерживающий масляный клин, в том числе, в
экстремальных условиях работы, при этом сохраняется близкое к максимально возможному пятно контакта в узле трения. Due to the fact that nickel-containing serpentine was first used as a mineral from the serpentine group, namely, karpinskite - (MgNi) 2Si 2 0 5 (OH) 2 , ionic alloying of rubbing surfaces by nickel occurs due to the electrical and electrochemical processes that take place at a very high temperature created in microvolumes in the friction zone (over 1000 ° C). As a result, hardening of the protected surfaces takes place, and corrosion processes slow down. The use of fullerene soot as a modifier allows one to reduce (in comparison with the prototype, where a highly abrasive material, shungite, is used as a modifier) the abrasive effect on tribological surfaces, since fullerene soot is a carbon material containing fullerenes 10-50 nm in size. In addition, the fullerenes contained in fullerene soot form a kind of framework on rubbing surfaces, which in the process is filled with naphthenic components of the lubricant; this creates a special structured layer that reliably holds the oil wedge, including in extreme working conditions, while maintaining close to the maximum possible contact spot in the friction unit.
Использование хромосодержащей формы клинохлора - кочубеита обеспечивает дополнительное легирование поверхностей хромом, что дополнительно повышает износостойкость покрываемого материала, а также увеличивает его коррозионностойкость. The use of a chromium-containing form of clinochlor - kochubeite provides additional alloying of surfaces with chromium, which further increases the wear resistance of the coated material, and also increases its corrosion resistance.
Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанные выше новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень» («IS»). \ Краткое описание чертежей The applicant has not identified sources of information that would contain information about the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result. The above new properties of the object determine, according to the applicant, the invention meets the criterion of "Inventive step" ("IS"). \ Brief Description of Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления без ссылок на чертежи. Лучший вариант осуществления изобретения The invention is further explained in the detailed description of examples of its implementation without reference to the drawings. The best embodiment of the invention
Заявленный способ реализуют следующим образом. The claimed method is implemented as follows.
Композицию природных минералов, содержащую карпинскит, кочубеит, алевролит, измельчают в молотковой мельнице до фракций 0,01-0,5 мм с последующей электромагнитной флотацией для удаления примесей железа. Полученный очищенный материал смешивают с техническим маслом марки МС-20 в
жидкостном кавитационном дезинтеграторе в течение 30 минут, при этом массовое соотношение масла и минеральной композиции составляет (60-70) : (0,5-1,0). В смесь технического масла и минеральной композиции может быть добавлено поверхностно- активное вещество (ПАВ) в количестве 2-5 % от массы композиции природных минералов для улучшения их дисперсии в масле. Затем смесь отстаивают в течение 12 часов, осадок удаляют, а в образовавшуюся суспензию вводят модификатор - фуллереновую сажу. Дальнейшее смешивание осуществляют в механическом смесителе в течение 15 минут. Полученную смесь отстаивали в течение 6 часов, осадок удаляли, а оставшуюся суспензию для испытаний заливали в механизм с трущимися поверхностями с добавлением чистого моторного масла марки SAE 10W-40 в машину трения модели 2070 СМТ-1 по схеме скольжения подвижного ролика по неподвижному ролику. Ролики изготовлены из серого чугуна марки СЧ 20 ГОСТ 1412-85. Испытания проводились в течение 10 часов. Частота вращения подвижного ролика - 300-1000 оборотов в минуту. Скорость скольжения - 0,8-1 м/с. Нагрузка на неподвижный ролик - 200-600 Н. Для измерения микротвердости сформированного покрытия применялся микротвердометр «Micromet-11», Buchler, Германия. Для измерения шероховатостей поверхностей роликов до и после формирования покрытия использован комплекс «Профиль», Россия. The composition of natural minerals containing karpinskite, cochubeite, siltstone, is crushed in a hammer mill to fractions of 0.01-0.5 mm, followed by electromagnetic flotation to remove iron impurities. The resulting purified material is mixed with technical oil brand MS-20 in liquid cavitation disintegrator for 30 minutes, while the mass ratio of oil and mineral composition is (60-70): (0.5-1.0). A surfactant in the amount of 2-5% by weight of the composition of natural minerals can be added to the mixture of technical oil and mineral composition to improve their dispersion in oil. Then the mixture is left to stand for 12 hours, the precipitate is removed, and a fullerene soot modifier is introduced into the resulting suspension. Further mixing is carried out in a mechanical mixer for 15 minutes. The resulting mixture was sedimented for 6 hours, the precipitate was removed, and the remaining test suspension was poured into a mechanism with rubbing surfaces with the addition of pure motor oil of the SAE 10W-40 brand into the friction machine model 2070 SMT-1 according to the sliding roller sliding scheme on a fixed roller. The rollers are made of gray cast iron grade SCH 20 GOST 1412-85. The tests were carried out for 10 hours. The rotation frequency of the movable roller is 300-1000 revolutions per minute. Sliding speed - 0.8-1 m / s. The load on the fixed roller is 200-600 N. To measure the microhardness of the formed coating, a Micromet-11 microhardometer, Buchler, Germany, was used. To measure the surface roughness of the rollers before and after coating formation, the Profile complex was used, Russia.
Массовое соотношение полученной суспензии и чистого масла составило 10 %. The mass ratio of the resulting suspension and pure oil was 10%.
В примере 1 соотношение компонентов композиции природных минералов составляло, мас.%:
48 In example 1, the ratio of the components of the composition of natural minerals was, wt.%: 48
10 карпинскит 40 10 carpinskit 40
клинохлор (кочубеит) 10 clinochlor (kochubeite) 10
алевролит 50, siltstone 50,
количество фуллереновой сажи - 0,8 мас.% от массы указанной композиции. ПАВ добавлено в количестве 2 мас.% от массы композиции. the amount of fullerene soot - 0.8 wt.% by weight of the specified composition. Surfactant added in an amount of 2 wt.% By weight of the composition.
В примере 2 (мас.%): In example 2 (wt.%):
карпинскит 50 karpinskit 50
клинохлор (кочубеит) 20 clinochlor (kochubeite) 20
алевролит 30, siltstone 30,
фуллереновая сажа 0,5 мас.% от массы композиции природных минералов, ПАВ не добавлялся. fullerenic soot 0.5 wt.% by weight of the composition of natural minerals, surfactant was not added.
Пример 3 (масс.%): Example 3 (wt.%):
карпинскит 50 karpinskit 50
клинохлор (кочубеит) 30 clinochlor (kochubeite) 30
алевролит 20, siltstone 20,
фуллереновая сажа - 0,7 мас.%, ПАВ - 3 мас.% от массы минеральной композиции. fullerene soot - 0.7 wt.%, surfactant - 3 wt.% by weight of the mineral composition.
Пример 4 (мас.%): Example 4 (wt.%):
карпинскит 40 karpinskit 40
клинохлор (кочубеит) 30 clinochlor (kochubeite) 30
алевролит 30, siltstone 30,
фуллереновая сажа - 0,8 мас.%, ПАВ — 5 мас.% от массы минеральной композиции. fullerene soot - 0.8 wt.%, surfactant - 5 wt.% by weight of the mineral composition.
Пример 5 - Способ-прототип. Example 5 - The prototype method.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Реализация способа позволяет существенно уменьшить шероховатость поверхности трения, при этом график кривой Аббота сместился вверх и произошло перераспределение параметров в сторону увеличения масляных карманов, примерно в два раза, что обусловливает значительное улучшение удержания масла между поверхностями трения. The test results are shown in the table. The implementation of the method allows to significantly reduce the roughness of the friction surface, while the graph of the Abbot curve has shifted up and there has been a redistribution of parameters in the direction of increasing oil pockets, about two times, which leads to a significant improvement in oil retention between the friction surfaces.
Было также осуществлено испытание заявленного способа в отношении поверхностей трения деталей цилиндро-поршневой группы (вкладышей коленчатого вала, поршневого пальца, поршня, поршневых колец), обоймы роликовых подшипников качения коробки передач, зубьев и опорных шеек вала-шестерни масляного насоса, в течение более 10 суток. После этого был осуществлен визуальный мониторинг поверхностей с помощью измерительно- вычислительного комплекса «Latimet-Automatik» производства Германии. Установлено улучшение прирабатываемости деталей и уменьшение количества дефектов (вырывов, микротрещин и пр.). Исчезли грубые риски, оставленные в результате заводской обработки, либо полученные в результате штатной эксплуатации. Кроме того, были исследованы покрытия, образованные при использовании композиции, содержащей менее 40 мас.% и более 60 мас.% карпинскита. It was also tested the claimed method in relation to the friction surfaces of parts of the cylinder-piston group (liners of the crankshaft, piston pin, piston, piston rings), the cage of the roller bearings of the gearbox, the teeth and the support journals of the gear shaft of the oil pump, for more than 10 days. After that, visual monitoring of the surfaces was carried out using the measuring and computing complex “Latimet-Automatik” made in Germany. An improvement in the workability of parts and a decrease in the number of defects (breaks, microcracks, etc.) were established. The gross risks left as a result of factory processing or those resulting from regular operation have disappeared. In addition, coatings formed using a composition containing less than 40 wt.% And more than 60 wt.% Carpinskite were investigated.
Недостаток карпинскита отрицательно влияет на скорость образования антифрикционного покрытия, износостойкость и коррозионную стойкость, переизбыток ведет к повышенному абразивному износу поверхностей при формировании покрытия. The lack of Karpinskite negatively affects the rate of formation of an anti-friction coating, wear resistance and corrosion resistance, an excess leads to increased abrasive wear of the surfaces during coating formation.
Недостаток клинохлора (менее 10 мас.%) ухудшает антифрикционные и антикоррозионные свойства покрытия,
переизбыток (более 30 мас.%) ухудшает адгезию антифрикционного покрытия с покрываемым элементом триботехнической пары. The lack of clinochlor (less than 10 wt.%) Worsens the antifriction and anticorrosion properties of the coating, an excess (more than 30 wt.%) impairs the adhesion of the antifriction coating with the coated element of the tribotechnical pair.
Недостаток алевролита (менее 20 мас.%) оказывает отрицательное воздействие на долговечность антифрикционного покрытия, переизбыток (более 50 мас.%) приводит к повышенному абразивному изнашиванию при формировании покрытия. The lack of siltstone (less than 20 wt.%) Has a negative effect on the durability of the antifriction coating, an excess (more than 50 wt.%) Leads to increased abrasive wear during coating formation.
Недостаток фуллероновой сажи (менее 0,3 мас.%) замедляет образование антифрикционного покрытия и отрицательно сказывается на его антифрикционных свойствах. Избыток (свыше 0,8 мас.%) экономически нецелесообразно ввиду высокой стоимости фуллереновой сажи. The lack of fulleron carbon black (less than 0.3 wt.%) Slows down the formation of an antifriction coating and adversely affects its antifriction properties. Excess (over 0.8 wt.%) Is not economically feasible due to the high cost of fullerene soot.
Промышленная применимость Industrial applicability
Для реализации изобретения используются известные материалы и оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Промышленная применимость» («IA»).
For the implementation of the invention, well-known materials and equipment are used, which determines, according to the applicant, the invention meets the criterion of "Industrial Applicability"("IA").
Результаты испытаний Test results
Таблица Table
При- Шерохова- Микротвер- Коэффици- Изменение ме- тость дость, HV ент трения массы, г ры поверх- ности, Ra Pri- Sherokhova-Mikrotver- Coeff- Change in capacity, HV ent friction of mass, g of surface, Ra
п/п p / p
1 0,42 559 0,03 +3,0*10" 1 0.42 559 0.03 + 3.0 * 10 "
2 0,31 626 0,02 +3,5*10""2 0.31 626 0.02 + 3.5 * 10 " "
3 0,44 619 0,03 +2,9*10"'3 0.44 619 0.03 + 2.9 * 10 " ''
4 0,58 569 0,03 +3,0*10"3 4 0.58 569 0.03 + 3.0 * 10 "3
5 0,81 392 0,06 +1,4*10"3
5 0.81 392 0.06 + 1.4 * 10 "3
Claims
1. Способ формирования антифрикционного покрытия трущихся поверхностей, включающий приготовление вещества, формирующего антифрикционное покрытие, в виде предварительно измельченной композиции природных минералов, содержащей минерал из группы серпентинов, клинохлор и алевролит, смешивание упомянутого вещества с техническим маслом, и размещение полученной смеси между трущимися поверхностями, отличающийся тем , что приготавливают композицию природных минералов, содержащую в качестве минерала из группы серпентинов - карпинскит, при следующем соотношении компонентов, масс%: 1. A method of forming an antifriction coating of rubbing surfaces, comprising preparing a substance that forms an antifriction coating, in the form of a pre-ground composition of natural minerals containing a mineral from the serpentine group, clinochlorine and siltstone, mixing the substance with technical oil, and placing the mixture between the rubbing surfaces, characterized in that a composition of natural minerals is prepared containing, as a mineral from the serpentine group, carpinskite, when blowing ratio of components, wt%:
карпинскит 40-60 karpinskit 40-60
клинохлор 10-30 clinochlor 10-30
алевролит 20-50, siltstone 20-50,
при этом после смешивания вещества, формирующего антифрикционное покрытие, и технического масла, в полученную смесь вводят модификатор в виде фуллереновой сажи в количестве 0,3-0,8 % от массы композиции природных минералов. after mixing the substance that forms the antifriction coating and technical oil, a modifier in the form of fullerene soot in the amount of 0.3-0.8% by weight of the composition of natural minerals is introduced into the resulting mixture.
2. Способ по п.1, отличающийся тем , что используют хромосодержащую форму клинохлора - кочубеит. 2. The method according to claim 1, characterized in that the chromium-containing form of clinochlor is used - cochubeite.
3. Способ по п.п. 1 или 2, отличающийся тем , что в смесь технического масла и вещества, формирующего антифрикционное покрытие, добавляют ПАВ в количестве 2-5% от массы композиции природных минералов. 3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that in the mixture of technical oil and a substance that forms the antifriction coating, surfactants are added in an amount of 2-5% by weight of the composition of natural minerals.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201205679A UA101286C2 (en) | 2010-10-01 | 2010-10-01 | Method for forming of antifriction coating |
| PCT/RU2010/000548 WO2012044191A1 (en) | 2010-10-01 | 2010-10-01 | Method for forming an antifriction coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2010/000548 WO2012044191A1 (en) | 2010-10-01 | 2010-10-01 | Method for forming an antifriction coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012044191A1 true WO2012044191A1 (en) | 2012-04-05 |
Family
ID=45893413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2010/000548 WO2012044191A1 (en) | 2010-10-01 | 2010-10-01 | Method for forming an antifriction coating |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA101286C2 (en) |
| WO (1) | WO2012044191A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2264440C1 (en) * | 2004-08-10 | 2005-11-20 | Мироненко Александр Викторович | Method of forming antifriction coating of rubbing surfaces |
| CN101348908A (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-21 | 天津市旭航科技有限公司 | Metal parts wear surface on-line strengthening repair material and preparation thereof |
| RU2357123C2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-05-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method for formation of coating on interfacing surfaces |
-
2010
- 2010-10-01 WO PCT/RU2010/000548 patent/WO2012044191A1/en active Application Filing
- 2010-10-01 UA UAA201205679A patent/UA101286C2/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2264440C1 (en) * | 2004-08-10 | 2005-11-20 | Мироненко Александр Викторович | Method of forming antifriction coating of rubbing surfaces |
| RU2357123C2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-05-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Method for formation of coating on interfacing surfaces |
| CN101348908A (en) * | 2007-07-17 | 2009-01-21 | 天津市旭航科技有限公司 | Metal parts wear surface on-line strengthening repair material and preparation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA101286C2 (en) | 2013-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007139197A1 (en) | Rolling device | |
| CN100445353C (en) | Metal/ ceramic nano composite additive of self-rehabilitation and its preparation method | |
| CN101070505B (en) | Anti-wear restoring agent and its preparing method and use | |
| CN104789297B (en) | Galling renovation agent and preparation method thereof and lubricating oil | |
| CN1727456A (en) | Agent for repairing abrasion resistance of metal | |
| Han et al. | Ionic liquid stabilized nanoparticle additive in a steel-ceramic contact for extreme pressure application | |
| RU2414545C1 (en) | Procedure for application of antifriction coating | |
| RU2345176C1 (en) | Method of producing recoverable antifriction and wear-resistant coat for machinery assembly units and parts | |
| CN101379313A (en) | Sliding member and method for manufacturing the same | |
| WO2012044191A1 (en) | Method for forming an antifriction coating | |
| RU2420562C1 (en) | Friction modifier | |
| US8906834B2 (en) | Metal treatment composition and method of treating rubbing surfaces | |
| Paladugu | Lubricant-Induced White Etching Cracks: Mechanism and Effects of Surface Finishing | |
| EP1315847B1 (en) | Compound for metal modification and metal surface restoration | |
| Montgomery | Friction and wear of some bronzes under lubricated reciprocating sliding | |
| Bull et al. | The effect of the white layer on micro-pitting and surface contact fatigue failure of nitrided gears | |
| EP2537915B1 (en) | Lubricant for hot-rolling tools, and method for surface treatment of mandrel bar for use in producing seamless pipe by hot rolling | |
| 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 | |
| CN1654608A (en) | Antiwear dynamic self-repairing lubricant for metal and preparation method thereof | |
| JPWO2005066320A1 (en) | Friction surface modifying material for metal member and friction surface modifying method for metal member | |
| CN106281606B (en) | A kind of energy saving wear-resistant lubricating oil and its production technology and application method | |
| RU146778U1 (en) | COMPOSITE METAL PRODUCT WITH ANTIFRICTIONAL AND STRENGTHENING METALOKERAMIC SURFACE SERVIC LAYER | |
| RU2784724C1 (en) | Tribotechnical compound | |
| Adetunla et al. | The Development of Tribology in Lubrication Systems of Industrial Applications: Now and future impact | |
| Kurbatkin et al. | Tribological characteristics of antifriction alloys and mass transfer processes during operation of contact pairs in sliding bearings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10857948 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: A201205679 Country of ref document: UA |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10857948 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |