Рабоче-консервационная пластичная смазка для морской техники

Рабоче-консервационная пластичная смазка для морской техники

Реферат

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к пластичным смазкам, которые могут быть использованы преимущественно в узлах трения вооружения и военной технике (ВВТ) в условиях высокой влажности, контакта с морской водой и солевого тумана.

В настоящее время отсутствует отечественная рабоче-консервационная пластичная смазка для морской техники, работоспособная при температурах от минус 50 до 100°С. В 70-е годы, с целью унификации, для замены ряда смазок, применяемых на морской технике, в качестве защитных и антифрикционных (МС-70, ГОИ-54п и др.) была разработана смазка МЗ. Смазка МЗ превосходила остальные "морские" смазки по температурному диапазону применения (МС-70, МУС-ЗА - от минус 50 до 65°С, АМС 1 - от 0 до 75°С, АМС 3 - от минус 15 до 65°С) и не уступала им по защитным и антифрикционным свойствам. (Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР. Справочник. Изд. "Химия", 1984, С.98).

В настоящее время в связи с отсутствием загустителя - алюминиевого мыла СЖК (синтетических жирных кислот фракций С₅-С₆ и С₁₀-С₁₆) смазка МЗ не производится на предприятиях РФ.

В связи с этим перед авторами стояла задача - разработать рабоче-консервационную пластичную смазку для морской техники типа МЗ с улучшенными защитными свойствами, производство которой было бы обеспечено отечественным сырьем и которая отвечала бы следующим требованиям по основным показателям качества:

- защитные (консервационные) свойства:

в камере сернистого ангидрида, коррозия, г/м² - не более 8,0;

в морской воде, коэффициент коррозионного поражения, % - не более 40;

- коррозионное воздействие на металлы:

Сталь 45, 40 - выдерживает;

Латунь Л-63 - выдерживает;

Бронза БрАЖ-9-4 - выдерживает;

БрОФ 10-1 - выдерживает;

- адгезия, % - не менее 50;

- влагопроницаемость, 10^-5 г·м/сут·м²·Па - не более 5,0;

- коллоидная стабильность, % выделевшегося масла - не более 10,0;

- механическая стабильность:

предел прочности на разрыв, Па - 300-1200;

индекс разрушения, % - 60-90;

индекс восстановления, % - 35-100;

- противозадирные свойства:

критическая нагрузка (Рк), Н - не менее 800;

нагрузка сваривания (Рс), Н - не менее 1800;

индекс задира (Из), Н - не менее 300;

- противоизносные свойства:

диаметр пятна износа при нагрузке 450 Н, мм - не более 0,6;

- реологические и физико-химические свойства:

смываемость водой при 40°С, 6 ч, % - не более 5,0;

эффективная вязкость, Па·с, при градиенте скорости деформации 10 с^-1 и температуре:

минус 50°С - накопление данных;

минус 30°С - не более 1000;

минус 20°С - не более 80;

температура каплепадения, °С - не менее плюс 170;

температура сползания, °С - не ниже 80;

предел прочности на сдвиг при температуре 50°С, Па - не менее 200.

Известна антифрикционно-защитная смазка МЗ (ТУ 38.401902-92), предназначенная для смазывания механизмов, подвергающихся в узлах трения пульсационным нагрузкам и работающих в контакте с морской водой и морской атмосферой в интервале температур от минус 50°С до плюс 80°С. Смазка содержит следующие компоненты, мас.%:

Алюминиевое мыло СЖК фракций С5-С6 и C16-C22	10,0
Церезин марки 75	9,0
Присадка СЛАМИН	1,2
Полиизобутилен П-20	0,5
Масло веретенное АУ	Остальное до 100

Недостатками данной антифрикционно-защитной смазки МЗ являются недостаточно высокая температура каплепадения (100°С), что в свою очередь ограничивает верхний температурный предел применения смазки (до 80°С), а также невысокие противозадирные характеристики (критическая нагрузка Рк-450 Н, нагрузка сваривания Рс-1200 Н). Кроме того, данная пластичная смазка в РФ не производится в связи с отсутствием загустителя - алюминиевого мыла СЖК (синтетических жирных кислот фракций С₅-С₆ и C₁₀-C₁₆).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению и взятой за прототип является пластичная смазка Лита (ТУ 38.1011308-90) следующего качественного состава:

Литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты

Церезин марки 80

Присадка Борин

Присадка ДФБ

Нефтяное масло АУ.

Недостатками данной смазки являются ее относительно низкие защитные от коррозии (коэффициент поражения - 17%) и смазывающие свойства (Рк=630 Н, Рс=1580 Н) по сравнению с другими пластичными смазками, применяющимися на морской технике (Синицын В.В., Гришин Н.Н., Гвоздилина В.М. и др. Консервационные свойства пластичных смазок промышленного изготовления; Защита металлов. АН СССР, 1982, С.149).

Технический результат изобретения - улучшение защитных от коррозии и смазывающих свойств смазки без снижения требований к уровню эксплуатационных свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что известная пластичная смазка, содержащая нефтяное масло АУ, литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты, церезин марки 80, присадку Борин и присадку ДФБ, согласно изобретению дополнительно содержит производную сукцинимида (ВСП), высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Литиевое мыло стеариновой
или 12-оксистеариновой кислоты	10-12
Церезин марки 80	5-6
Присадка Борин	1-1,5
Присадка ДФБ	1-1,5
Производная сукцинимида (ВСП)	2-3
Высокодисперсный порошкообразный
диселенид вольфрама (WSe2)	4-5
Ультрадисперсный порошкообразный
политетрафторэтилен (УПТФЭ)	1-2
Нефтяное масло АУ	Остальное до 100

Для приготовления смазок используют следующие компоненты:

- литиевое мыло стеариновой (СТП 3-7-78, изм. 1,2) или 12-оксистеариновой кислоты (ТУ 38 101721-78) - загуститель;

- церезин марки 80 (ГОСТ 2488-79) - смесь твердых углеводородов, получаемых кислотно-контактной очисткой нефтяного неочищенного церезина - загуститель;

- присадка Борин (ТУ 38.1011003) - продукт конденсации по Маниху 2, 6-ди-третбутилфенола и изоалкилфенолов, модифицированный борной кислотой. Является антиокислительной присадкой, которая имеет коричневый цвет с красноватым оттенком, предназначенная для использования в пластичных смазках, в том числе в Лиге;

- присадка ДФБ (ТУ 38.40158227-99) - смесь диалкилдитиофосфат с бором в соотношении 40:50. Является антифрикционной присадкой, от светлого до коричневого цвета, представляющей собой жидкость с температурой вспышки не ниже 170°С, массовой долей фосфора 4,5-5,7;

- производная сукцинимида (ВСП) (ТУ 38.101811-83) - взаимодействие алкенилсукцинимидов полиэтиленполиаминов с висмутолом. Является антикоррозионной присадкой, густая маслянистая жидкость темно-коричневого цвета, представляющая собой горючую жидкость с температурой вспышки не ниже 160°С, температурой самовоспламенения 280°С и температурным пределом воспламенения: нижний - 185°С, верхний - 204°С;

- высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) (ТУ 6.09-522-85) - порошкообразный продукт черного цвета с металлическим оттенком, без запаха, размер частиц составляет 4-8 мкм, предназначенный для улучшения смазывающих свойств пластичных смазок;

- ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) (ТУ 0257-001-02698192-94) - порошкообразный продукт белого цвета, без запаха, полученный термогазодинамическим способом из отходов производства фторопласта-4 (ГОСТ 10007-80), размер частиц 1±0,5 мкм, твердость 0,5 кг/мм², предназначенный для улучшения смазывающих свойств;

- нефтяное масло АУ (ТУ 38.1011232-89) получают из малосернистых и сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов глубокой селективной очистки фенолом и глубокой депарафинизации. Масло обеспечивает работу гидроприводов в диапазоне температур от минус (30-35) до плюс (90-100)°С.

Применение ранее производной сукцинимида (ВСП) в пластичных смазках в результате анализа научно-технической и патентной литературы не обнаружено. Использование высокодисперсного порошкообразного диселенида вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсного порошкообразного политетрафторэтилена (УПТФЭ) авторам известно в морозостойкой пластичной смазке (патент RU 2291893, С10М 161/00, 2005) в совокупности с дифениламином и нефтяным маслом. Но эта композиция не дает нужного эффекта и не обладает свойствами, необходимыми при консервации морской техники (авторы провели испытания защитных свойств одного из лучших образцов смазок по патенту RU 2291893, С10М 161/00, 2005, следующего состава: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 12%, высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) - 8%, ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) - 2%, дифениламин - 0,4%, нефтяное масло -77,6%). Результаты испытаний защитных свойств образца пластичной смазки приведены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты испытаний защитных свойств образца пластичной смазки
№ п/п	Показатели качества	Образец
1	Коэффициент коррозионного поражения, %	13,5
2	Коррозия, г/м2	4,0
3	Адгезия, %	39
4	Смываемость водой при 40°С, 6 ч, %	5

Авторы, проведя испытания заявляемой композиции пластичной смазки, предлагают использовать высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в совокупности с производной сукцинимида (ВСП) и другими ингредиентами, получив подтверждение технического результата - улучшение защитных от коррозии и смазывающих свойств смазки без снижения требований к уровню эксплуатационных свойств.

Смазку готовят обычным способом, беря компоненты в заданных соотношениях: нефтяное масло АУ загущают литиевым мылом стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты и церезином марки 80. Смесь нагревают до 200°С. В расплав вводят присадку Борин, присадку ДФБ и производную сукцинимида (ВСП), небольшими порциями замешивают высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ). Однородный расплав сливают на противень и охлаждают до комнатной температуры (около 20-25°С). Общее время варки составляет 1 час. Через сутки смазку протирают через металлическую сетку.

Для обоснования количественного состава рабоче-консервационной пластичной смазки было приготовлено 10 образцов пластичных смазок, отличающихся процентным содержанием компонентов. Составы образцов пластичных смазок приведены в таблице 2.

Таблица 2
Образцы пластичных смазок, мас.%
№ п/п	Компоненты	Образцы
№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9	№10	№11*)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	Литиевое мыло стеариновой кислоты	9	10	11	12	13	-	-	-	-	-	12,0
2	Литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты	-	-	-	-	-	9	10	11	12	13	-
3	Церезин марки 80	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	6,0
4	Присадка Борин	0,5	1,0	1,2	1,5	2,0	0,5	1,0	1,2	1,5	2,0	1,0
5	Присадка ДФБ	0,5	1,0	1,2	1,5	2,0	0,5	1,0	1,2	1,5	2,0	1,4
6	Производная сукцинимида (ВСП)	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	-
Окончание таблицы 2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
7	Антифрикционные добавки	Высокодисперсный порошко-образный диселенид вольфрама (WSe2)	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	-
Ультрадисперсный порошок политетрафторэтилена (УПТ ФЭ)	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	-
8	Нефтяное масло АУ	80	76	72,6	69	65	80	76	72,6	69	65	79,6
*)Прототип - Лита (ТУ 38.1011308-90). Количественный состав приготовлен авторами в соотношении заявляемой композиции.

Все приготовленные образцы прошли испытания защитных и смазочных свойств (таблица 3). Защитные свойства определяли: на установке для оценки защитных свойств пластичных смазок в камере с морской водой (Решение Госкомиссии при Госстандарте СССР №23/1-21 от 19.01.81 г.), в камере соляного тумана по ГОСТ 9.054, на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-1 по ГОСТ 5687. Смазочные свойства определяли на ЧШМ по ГОСТ 9490. Реологические свойства определяли: на автоматическом капиллярном вискозиметре (АКВ-2) по ГОСТ 26581, на приборе К-2 по ГОСТ 7143, на приборе АКС-1 по ГОСТ 7142, оценку смываемости смазок водой определяли квалификационным методом, утвержденным Госкомиссией при Госстандарте СССР (В.В.Синицын. Подбор и применение пластичных смазок. 2-е изд., пер. и доп. М.: Химия, 1974, 160 с.). Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таблица 3
Результаты испытаний образцов пластичных смазок
№ п/п	Показатели качества	Образцы
№1	№2	№3	№4	№5	№6	№7	№8	№9	№10	№11*
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Защитные свойства
1	Коэффициент коррозионного поражения, %	15	6,5	4,3	5,3	11	14	7,4	4,5	5,8	10	17
2	Коррозия, г/м2	3,5	2,3	0,95	1,9	3,0	3,4	2,5	1,0	2,6	3,2	3,47
3	Адгезия, %	41	52	64	56	54	39	56	57	61	44	45
Смазочные свойства
4	Критическая нагрузка (Рк), Н	790	1000	1120	1260	890	1000	1120	1260	1000	890	560
5	Нагрузка сваривания (Рс), Н	2000	2510	2820	2240	1780	2000	2240	2510	2510	1780	1780
6	Индекс задира, Н	420	600	780	560	545	450	573	750	560	490	279
7	Диаметр пятна износа при нагрузке 450 Н, мм	0,51	0,42	0,35	0,44	0,48	0,49	0,49	0,4	0,46	0,50	0,53
Реологические свойства
8	Эффективная вязкость, Па·с, при градиенте скорости деформации 10 с-1 и температуре:
	минус 50°С	2110	1853	1831	1905	2000	2090	1946	1897	1992	2039	2100
	плюс 20°С	121	124	129	127	123	118	126	124	125	120	125
9	Предел прочности при сдвиге, Па, при температуре:
плюс 20	513	529	535	537	509	512	524	529	538	514	540
плюс 50	200	202	205	208	203	202	204	208	210	201	200
плюс 80	128	129	131	135	126	129	131	132	135	132	132
10	Коллоидная стабильность, выделенное масло, %	10,2	9,9	9,8	9,6	9,7	10,4	9,8	10,0	9,9	10,3	9,8
11	Смываемость водой при 40°С, %	2,9	2,7	2,4	2,6	2,3	2,7	2,5	2,3	2,7	2,6	2,5
*)Прототип - Лита (ТУ 38.1011308-90)

Как видно из данных таблицы 3, предлагаемая рабоче-консервационная пластичная смазка (образцы 2-4 и 7-9 в заявленных пределах) обеспечивает требуемые эксплуатационных показатели.

Результаты исследования защитных свойств смазок (таблица 3) показывают, что относительно прототипа коэффициент коррозионного поражения уменьшается до 4,3-7,4 (строка 1); коррозия уменьшается до 0,95-2,6 (строка 2); адгезия возрастает до 52-64 (строка 3).

Кроме того, предлагаемая пластичная смазка имеет лучшую коллоидную стабильность (строка 10), предел прочности на сдвиг (строка 9) и смываемость (строка 11).

Результаты приведенные в таблице 3 защитных, противозадирных, противоизносных, реологических и физико-химических свойств заявляемой пластичной смазки подтверждают, что по всем эксплуатационным показателям качества предлагаемая рабоче-консервационная пластичная смазка (образцы 2-4 и 7-9) соответствует предъявляемым требованиям (с.2 настоящего описания) и полностью решает поставленную перед авторами задачу: т.е. заявляемая рабоче-консервационная пластичная смазка является эффективной смазкой для морской техники как при эксплуатации, так и при хранении.

Изобретение может быть реализовано в промышленности, так как все его компоненты производятся на предприятиях Российской Федерации.

Использование известных компонентов: литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты. Церезин марки 80, присадка Борин, присадка ДФБ, производная сукцинимида (ВСП), высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂), ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ), нефтяное масло АУ в заявленном соотношении расширяет номенклатурный ряд производимых пластичных смазок в России.

Применение изобретения позволит:

- улучшить защитные от коррозии и смазывающие свойства смазки без снижения уровня эксплуатационных свойств;

- увеличить ресурс работы ВВТ в условиях высокой влажности, контакта с морской водой и солевого тумана;

- расширить возможность выбора пластичных смазок для конкретных условий эксплуатации техники.

Рабоче-консервационная пластичная смазка, содержащая нефтяное масло, литиевое мыло стеариновой или 12-оксистеариновой кислоты, церезин марки 80, присадку Борин и присадку ДФБ, отличающаяся тем, что дополнительно содержит производную сукцинимида (ВСП), высокодисперсный порошкообразный диселенид вольфрама (WSe₂) и ультрадисперсный порошкообразный политетрафторэтилен (УПТФЭ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

литиевое мыло стеариновой или
12-оксистеариновой кислоты	10-12
церезин марки 80	5-6
присадка Борин	1-1,5
присадка ДФБ	1-1,5
производная сукцинимида (ВСП)	2-3
высокодисперсный порошкообразный
диселенид вольфрама (WSe2)	4-5
ультрадисперсный порошкообразный
политетрафторэтилен (УПТФЭ)	1-2
нефтяное масло АУ	остальное