Смазочная композиция
Патент 2245357
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Смазочная композиция
Использование: в машиностроении в узлах, работающих в условиях высоких контактных нагрузок. Сущность: композиция содержит, мас.%: базовая основа 94,0-98,9, соль или соли мягких металлов жирных монокарбоновых кислот 0,5-3,0, серпентин 0,6-3,0. Технический результат – уменьшение трения в контактируемых поверхностях и продление их срока службы. 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к композициям на основе смазочного материала и может быть использовано в машиностроении в узлах, работающих в условиях высоких контактных нагрузок.
Известна смазочная композиция, содержащая базовую основу и наполнитель, в качестве которого использован порошок серпентинита в количестве 0,1-3,5 мас.% (см. патент №2131450, кл. МПК6 С 10 М 125/26).
Однако указанная композиция обладает высокими антифрикционными свойствами только при повышенных нагрузках из-за наличия инертных частиц наполнителя, что ограничивает область ее применения только для тяжело нагруженных узлов трения редукторного типа.
При работе на низких и средних нагрузках композиция имеет низкие антифрикционные свойства.
Известна смазочная композиция, содержащая базовую основу и наполнитель, в качестве которого использована композиция природных минералов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Mg3Si2О5(OH)4 - 10-60
MgFe2О4 - 10-60
MoS2 - 1-20
сопутствующие редкоземельные элемента -0,1-10
Н2O - не более 5
(см. патент РФ №2160856, кл.МПК6 F 16 С33/14).
В приведенной композиции улучшены антрфрикционные свойства предыдущей.
Однако нестабильность свойств дисульфита молибдена не обеспечивает широкого диапазона рабочих нагрузок при ее использовании.
Известна смазочная композиция, содержащая базовую основу и наполнитель в виде соли или солей мягких металлов жирных кислот соапстоков растительных масел в количестве 0,1-30,0 мас.% (см. патент РФ №2070220, кл. МПК6 С 10 М 169/04 (С 10 M 169/(04,117:02,105:04,129:40) С 10 N 30:36).
В композиции, приведенной последней, значительно улучшены антифрикционные свойства предыдущих за счет применения добавки в виде соли или солей мягких металлов жирных кислот.
Однако недостатком ее является большой износ и ограниченный срок службы в узлах трения.
Смазочная композиция, приведенная последней, является наиболее близким техническим решением по технической сущности.
Задачей настоящего изобретения является улучшение антифрикционных свойств композиции и повышение износостойкости при ее работе в узлах трения.
Поставленная задача решается таким образом, что смазочная композиция, содержащая базовую основу и добавку в виде соли или солей мягких металлов жирных монокарбоновых кислот, дополнительно содержит серпентин при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
соль или соли мягких металлов
жирных монокарбоновых кислот - 0,5-3,0
серпентин - 0,6-3,0
базовая основа - 94,0-98,9.
Введение в композицию одновременно соли или солей мягких металлов жирных монокарбоновых кислот и серпентина улучшает антифрикционные свойства композиции и значительно повышает ее износостойкость при работе в узлах трения в широком диапазоне рабочих нагрузок.
В качестве соли или солей мягких металлов жирных монокарбоновых кислот могут быть применены сернокислая медь, сернокислый алюминий, сернокислый никель, хлорное олово, хлористый цинк, смешанные с жирными монокарбоновыми кислотами.
Значительное снижение коэффициента трения при малых и средних нагрузках обеспечивается благодаря хорошей адсорбции солей жирных кислот мягких металлов, а включение в композицию серпентина обеспечивает хорошую работоспособность узлов трения при высоких нагрузках.
Абразивоподобные частицы серпентина активируют поверхность трения, способствуя образованию металлоплакирующей пленки.
Металлоплакирующая пленка, включающая в себя бронзу, обеспечивает образование сервовитной пленки за счет взаимодействия измельченного серпентина с контактируемыми поверхностями.
Бронзовая составляющая композиции обеспечивает низкую окисляемость масла. Кроме того, она, обладая высокой пластичностью, способствует образованию износостойкого минералоподобного слоя.
Предложенную композицию получают следующим способом. Смесь жирных монокарбоновых кислот при соотношении предельных и непредельных кислот 3:2 подвергают омылению.
В качестве предельной жирной кислоты применяют стеариновую кислоту, а в качестве непредельных жирных кислот - растительные масла (рапсовое, касторовое, льняное, подсолнечное или их смеси).
Добавка непредельных жирных кислот значительно повышает растворимость мыл мягких металлов в минеральных или полусинтетических маслах.
В расплав омыляемой смеси последовательно при интенсивном перемешивании вводят 10% водный раствор гидроокиси натрия и комплексный раствор двухлористого олова. Процесс проводят при температуре 80°С в течение 1,5 часа. Избыток щелочи нейтрализуют уксусной кислотой с последующим приливанием раствора сернокислой меди.
Соли меди и олова берут в таком количестве, чтобы при пересчете на металлы в готовом продукте их соотношение составляло 7,5-10 частей (Сu0): 1-3 часта (Sn0).
Готовый продукт в расчетном количестве после обезвоживания растворяется в минеральных или синтетических маслах и вводится совместно с расчетным количеством серпентина в базовую основу.
В качестве базовой основы могут быть использованы минеральные масла любой группы, а также синтетические масла и пластичные смазки.
Пример 1.
В 98,9 г (98,9 мас.%) моторного масла помещают 0,5 г (0,5 мас.%) солей меди и олова монокарбоновых кислот (в соотношении предельных и непредельных монокарбоновых кислот, равном 3:2).
При перемешивании смесь нагревают до 100-120°С до полного растворения указанных солей.
Через 10 минут интенсивного перемешивания в композицию вводят 0,6 г (0,6 мас.%) серпентина, перемешивают в течение 5 минут, после чего композиция готова к употреблению.
Процесс приготовления смазочной композиции одинаков для других содержаний ингредиентов, приведенных в таблице 1.
Примеры образцов для получения смазочных композиций.
| Таблица 1 | |||
| № примеров | 1 | 2 | 3 |
| Соли мягких металлов жирных монокарбоновых кислот | 0,5 | 1,5 | 3,0 |
| Содержание смазочного материала | 98,9 | 97,0 | 94,0 |
| Марка смазочного материала для получения смазочной композиции | Моторное 5w40 | Гидравическое ИГП-40 | Индустриальное И-40 |
| Соотношение металлической меди и металлического олова | 7,5:1 | 8,75: 2 | 10:3 |
| Содержание серпентина | 0,6 | 1,5 | 3,0 |
Полученные смазочные композиции были испытаны на трение и износ на серийной машине трения 2070 СМТ -1 по схеме “диск-колодка”. Материалом диска и колодки служила сталь 45 (HRC 48-50).
Режим трения: при скорости скольжения 1,5 м/сек давление повышалось ступенчато от 1 МПа до резкого увеличения момента трения. Смазочная композиция вводилась в зону трения капельным способом 8-10 капель в минуту.
Результаты испытаний приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| №смазочных композиций | Показатели | ||
| Интенсивность изнашивания, мкм/км | Коэффициент трения | Срок службы, час | |
| 1 | 2,3 | 0,006 | 3000 |
| 2 | 2,0 | 0,003 | 5000 |
| 3 | 0,5 | 0,001 | 10000 |
| прототип | 4,5-7,5 | 0,07 | 150-300 |
В заявляемом интервале значений добавок интенсивность изнашивания, по сравнению с прототипом, снижена в 9-15 раз, а срок службы смазочной композиции увеличен в 20-60 и более раз.
Кроме того, смазочная композиция обеспечивает более высокую нагрузочную способность (до 20 МПа) по сравнению с прототипом (10 МПа).
Предлагаемая смазочная композиция позволяет также реализовать эффект “безызностного трения” за счет избирательного переноса образующейся в процессе трения сервовитной пленки.
Таким образом, применение заявляемой смазочной композиции позволит продлить срок службы узлов трения и повысить КПД оборудования.
Смазочная композиция, содержащая базовую основу и добавку в виде соли или солей мягких металлов жирных монокарбоновых кислот, отличающаяся тем, что дополнительно содержит серпентин при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Соль или соли мягких металлов
жирных монокарбоновых кислот 0,5-3,0
Серпентин 0,6-3,0
Базовая основа 94,0-98,9