Состав антифрикционного покрытия

Состав антифрикционного покрытия

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к антифрикционным покрытиям для защиты тяжелонагруженных пар трения номинально-неподвижных вибронагруженных сочленений металл-металл, металл-полимерный композиционный материал от износа в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Известно фретингостойкое покрытие следующего состава, мас.%: эпоксидная высокомолекулярная диановая смола 2.0-16; эпоксидная низкокомолекулярная диановая смола 0.05-1.0; фенолформальдегидная резольная смола 1.0-8.0; алкидная глифталиевая смола 0.05-1.0; дисульфид молибдена 6.0-20.0; коллоидно-графитовый препарат 0.9-14.0; фосфорная кислота 0.01-0.3; 1.7-бисоксиметилкарборан 1.5-2.6; 2-этоксиэтанол - остальное (патент РФ №1771200).

Недостатком данного покрытия является многокомпонентный состав связующего, включающий токсичное вещество - формальдегид.

Известен спеченный антифрикционный материал на основе кобальта, содержащий, мас.%: карбид титана 5.0-7.0; дисульфид молибдена 13.0-15.0; марганец 2.0-2.5; церий 0.1-0.15; кобальт - остальное (патент РФ №2360991).

Недостатком данного материала является высокий коэффициент трения материала и использование в качестве основного компонента кобальта, являющегося достаточно токсичным элементом.

Наиболее близким по назначению и технической сущности, принятым за прототип, является антифрикционное твердосмазочное покрытие, содержащее, мас.%: дисульфид молибдена 50-70; коллоидный графит 7-20; усы карбида кремния β-модификации с соотношением длины к диаметру 30-300 0.15-1.1 и эпоксифенольный лак - остальное (патент РФ №2017800).

Покрытие предназначено для защиты тяжелонагруженных пар трения металл-металл от износа в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Недостатком этого покрытия является низкая технологичность, выраженная в склонности к образованию комков из усов карбида кремния по типу войлочных и достаточно низкая износостойкость в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости покрытия при низком коэффициенте трения в температурном диапазоне (-60)-(+250)°C.

Для достижения поставленной задачи предложен состав антифрикционного покрытия, содержащий дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее на эпоксидной основе, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, а в качестве связующего - эпоксидный лак при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

дисульфид молибдена	35-45
коллоидный графит	8-15
квазикристалл системы
Al-Cu-Fe, допированный бором	5-10
эпоксидный лак	остальное

Вводимый квазикристалл системы Al-Cu-Fe представляет собой мелкодисперсный порошок размером ~3 мкм, допированный бором. Присутствие квазикристалла в покрытии уменьшает нагар, понижает коэффициент трения, пластичность квазикристалла позволяет заполнять трещины, каверны и царапины, что повышает износостойкость изделия.

Применение в качестве связующего эпоксидного лака позволяет равномерно наносить на поверхность изделия предлагаемое покрытие.

Пример осуществления.

Для приготовления антифрикционного покрытия с квазикристаллами были использованы следующие компоненты:

- дисульфид молибдена марки ДМ-1 ТУ 48-19-133-85;

- коллоидный-графит сухой марки С-1 ОСТ 6-08-431-75, полученный из термографита или естественного графита, представляющий собой высокодисперсный малозольный сухой графит с основным размером частиц до 4 мкм, содержащий золы не более 0.8%;

- квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, марки ВКК1Б ТУ 1-595-31-1081-2009;

- лак эпоксидный ЭП074 ТУ 6-10-1030-76.

Для приготовления покрытия использовали следующую технологию. В связующее вводили расчетное количество дисульфида молибдена, коллоидного графита, квазикристалла, допированного бором. Приготовленную смесь перемешивали в бисерной мельнице и наносили на защищаемую поверхность краскораспылителем, кистью или окунанием, подвергали сушке при комнатной температуре.

В таблице 1 приведены составы композиции для антифрикционного покрытия, изготовленного по указанной выше технологии, из которых 1-3 - заявляемые, 4 - прототип.

В таблице 2 представлены свойства антифрикционных покрытий на стали 30ХГСА, включающие такие характеристики, как износостойкость и коэффициент трения.

Покрытия испытывались на стали 30ХГСА, в условиях торцового трения при Р_уд - 15 МПа, V_вращ - 0.31 м/с, при температуре +250, +20, -60°C.

Из таблицы 2 видно, что покрытие на основе предлагаемых составов обладает наименьшей скоростью изнашивания.

В таблице 3 представлены результаты испытания покрытия в конструкции сферического шарнирного подшипника из стали 95X18.

Антифрикционные, содержащие квазикристалл, покрытия испытаны в конструкции сферического шарнирного подшипника, изготовленного из стали марки 95X18. Покрытия наносили на внутреннюю поверхность обоймы подшипника по приведенной ранее технологии и испытывали в режиме качательного движения при следующих параметрах:

- нагрузка	75 и 100 МПа;
- температура	+20 и +250°C;
- частота качания	0.04 Гц;
- угол качания	±10°;
- среда	воздух.

Из таблицы 3 видно, что предлагаемое антифрикционное покрытие работоспособно в воздушной среде в интервале температур от -60 до +250°C, при удельных нагрузках до 100 МПа. Таким образом, применение предлагаемого антифрикционного покрытия обеспечивает защиту тяжелонагруженных пар трения от износа в интервале температур -60 до +250°C.

Таблица 1
№	Состав	Компоненты покрытия, мас.%	Усы карбида кремния β-модификации
Лак эпоксидный	Дисульфид молибдена	Графит	Квазикристалл допированный бором
1	предлагаемый	40	40	15	5	--
2	предлагаемый	35	45	12	8	--
3	предлагаемый	47	35	8	10	--
4	прототип	42.74 (лак	50	7	--	0.26
		эпоксифенольный)

Таблица 2
№	Скорость изнашивания, мкм/ч, при Руд=15 МПа, V=0.31 м/с	Ктрения
-60°C	20°C	250°C
1	0.16	0.08	2.4	0.10
2	0.15	0.07	2.5	0.09
3	0.17	0.09	2.7	0.07
4	0.25	0.14	6,8	0.08

Таблица 3
Нагрузка, МПа	Температура испытания, °C	Коэффициент трения	Скорость изнашивания, мкм/ч
Предлагаемый:
75	20	0.13	0.18
75	250	0.14	2.9
100	20	0.12	0.2
100	250	0.12	3.7
Прототип:
75	20	0.12	0.24
75	250	0.14	4.9
100	20	0.13	0.26
100	250	0.16	6.3

Состав антифрикционного покрытия, включающий дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее на эпоксидной основе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, в качестве связующего используют эпоксидный лак, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

дисульфид молибдена	35-45
коллоидный графит	8-15
квазикристалл системы Al-Cu-Fe,
допированный бором	5-10
эпоксидный лак	остальное