Композиция для антифрикционного покрытия

08 5/16 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Мышкин Николай КонстантиновичЗлотников Игорь ИвановичСмуругов Владимир АлексеевичХосунг КонгХунг-Гу Хан(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Композиция для антифрикционного покрытия, содержащая ненасыщенную полиэфирную смолу, нафтенат кобальта, перекисный инициатор, антифрикционный наполнитель и кремнийсодержащее соединение, отличающаяся тем, что в качестве антифрикционного наполнителя содержит смесь дисульфида молибдена и графита, взятых в массовом соотношении (8,511,5)1, в качестве кремнийсодержащего соединения - аэросил и дополнительно содержит оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас.ч. ненасыщенная полиэфирная смола 100 нафтенат кобальта 0,6-8,0 перекисный инициатор 0,8-4,0 смесь дисульфида молибдена и графита, взятых в мас 12-57 совом соотношении (8,5-11,5)1 аэросил 0,3-2,4 оксид цинка 3-15.(56)1237683 1, 1986.2031912 1, 1995.2017800 1, 1994.10330732 , 1998.57074334 , 1982.0314586 3, 1989. Изобретение относится к антифрикционным полимерным покрытиям для узлов трения, работающих в условиях отсутствия или ограничения смазки, и может использоваться в машиностроении для восстановления изношенных деталей. Известен состав для нанесения антифрикционных покрытий, содержащий (мас. ) полиэфирную смолу на основе фталевого ангидрида, адипиновой кислоты и глицерина при их мо 5677 1 лярном соотношении (0,45-0,55)(0,55-0,45)(0,60-0,70) с кислотным числом 150-270 мг КОН/г(10-25), коллоидный графит, дисульфид молибдена или их смесь (2-20) и органический растворитель 1. Недостатком известного покрытия являются невысокие антифрикционные свойства. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная композиция, используемая для нанесения покрытий, содержащая (мас.ч.) ненасыщенную полиэфирную смолу (100), нафтенат кобальта (0,5-10,0), перекисный инициатор (0,6-5,0), антифрикционные наполнители графит и/или дисульфид молибдена (1060), порошкообразный полиэтилен (7-20) и кремнийсодержащее соединение - полиорганосилоксан (2-15) 2. Недостатком композиции является низкая механическая прочность получаемого покрытия, высокий коэффициент трения и низкая износостойкость. Задача изобретения - повышение механических и антифрикционных свойств покрытия. Поставленная задача решается тем, что композиция для антифрикционного покрытия, содержащая ненасыщенную полиэфирную смолу, нафтенат кобальта, перекисный инициатор,антифрикционный наполнитель и кремнийсодержащее соединение, содержит в качестве антифрикционного наполнителя смесь дисульфида молибдена и графита, взятых в массовом соотношении (8,5-11,5)1, в качестве кремнийсодержащего соединения - аэросил, и дополнительно содержит оксид цинка, при следующем соотношении компонентов, мас.ч. ненасыщенная полиэфирная смола 100 нафтенат кобальта 0,6-8,0 перекисный инициатор 0,8-4,0 смесь дисульфида молибдена и графита, взятых в массовом соотношении (8,5-11,5)1 12-57 аэросил 0,3-2,4 оксид цинка 3-15. Полиэфирная смола является связующим, обладающим высокой адгезией к металлам и не требующая для своей полимеризации термообработки. В качестве перекисного инициатора отверждения могут использоваться перекись метилэтилкетона или гидроперекись изопропилбензола (гипериз), или перекись циклогексана (циклонокс). Содержание отвердителя менее 0,8 мас.ч. не обеспечивает достаточно полного отверждения, а содержание сверх 4 мас.ч. приводит к хрупкости покрытия. Нафтенат кобальта является стандартным ускорителем процесса отверждения полиэфирных смол перекисными соединениями. В зависимости от типа выбранного отвердителя подбирают количество ускорителя. При содержании нафтената кобальта менее 0,6 мас.ч. процесс отверждения сильно замедляется, а при содержании сверх 8 мас.ч. процесс идет слишком быстро, покрытие получается хрупким с неравномерной усадкой и высокими внутренними напряжениями. Смесь дисульфида молибдена и графита выполняет роль сухой смазки, причем максимального улучшения антифрикционных свойств удается добиться,только применяя смесь дисульфида молибдена и графита в массовом соотношении (8,5-11,5)1. Общее содержание сухой смазки в композиции менее 12 мас.ч. приводит к возрастанию коэффициента трения и износу покрытия, а содержание сверх 57 мас.ч. приводит к снижению механической и адгезионной прочности покрытия. Аэросил увеличивает износостойкость и фрикционную термостойкость покрытия. При содержании аэросила менее 0,3 мас.ч. нет заметного увеличения износостойкости покрытия, а содержание более 2,4 мас.ч. приводит к сильному загущению композиции и затруднению ее нанесения на рабочую поверхность. Оксид цинка снижает усадку отвержденной полиэфирной смолы и повышает теплостойкость покрытия. При содержании оксида цинка менее 3 мас.ч. положительный эффект не заметен, а содержание более 15 мас.ч. не приводит к дополнительному положительному эффекту, но повышает вязкость композиции и ухудшает технологию его нанесения. Композицию готовят следующим образом. В ненасыщенную полиэфирную смолу вводят механическую смесь дисперсных наполнителей (графит, дисульфид молибдена, аэросил, оксид цинка) и перемешивают до получения однородной суспензии. Затем вводят ускоритель - нафтенат кобальта и тщательно перемешивают. Полученную таким образом композицию необходимо использовать в течение 6-8 ч. Непосредственно перед нанесением покрытия в компози 2 5677 1 цию при тщательном перемешивании вводят перекисный инициатор. Полученную композицию наносят на рабочую поверхность детали узла трения методом окунания, распыления, кистью,шпателем или заливкой. На внутренние поверхности изделий, имеющих цилиндрическую форму (втулки, подшипники скольжения), покрытие можно наносить методом центробежного литья при частоте вращения 120-500 об/мин. Время полного отверждения композиции зависит от количества отвердителя и, особенно, ускорителя и составляет 0,5-3 ч. Составы композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1. Сравнительные свойства покрытий, изготовленных из предлагаемой композиции и композиции по прототипу,приведены в табл. 2. Как видно из представленных в табл. 2 данных, предлагаемое покрытие обладает более высокими механическими и антифрикционными свойствами, чем покрытие по прототипу. Контрольные примерыипоказывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов ухудшает свойства покрытия. Контрольный примерпоказывает, что введение в композицию только одного дисульфида молибдена, а не его смеси с графитом, снижает антифрикционные свойства покрытия. Из контрольного примераследует,что замена смеси дисульфида молибдена с графитом на чистый графит приводит к снижению всех показателей покрытия. Согласно контрольному примеру , замена оксида цинка на диоксид титана приводит к снижению характеристик покрытия. Адгезионную прочность покрытия измеряли методом нормального отрыва на разрывной машине на цилиндрических образцах из стали 45 диаметром 20 мм, склеенных материалом покрытия. Фрикционные испытания проводили на машине трения СМТ-1 по схеме валчастичный вклады при скорости скольжения 0,5 м/с и нагрузке 5 МПа. Покрытие наносили Таблица 1 Составы композиций Компонент Ненасыщенная полиэфирная смола марки ПН-1 (ГОСТ 27952-88) ПН-13 (ТУ 6-05-1952-83) ПНМ-2 (ОСТ 6-05-431-78) Нафтенат кобальта (ТУ 6-05-1975-76) марки НК-3 НК-1 Перекисный инициатор перекись метилэтилкетона гидроперекись изопропилбензола (гипериз) перекись циклогексана (циклонокс) Смесь дисульфида молибдена с графитом при отношении дисульфида молибдена) Состав содержит чистый дисульфид молибдена.) Состав содержит чистый графит. 3 Адгезионная проч 1. ность к стали 45,2,8-3,1 3,1 3,8 4,2 4,8 3,6 4,4 3,2 3,1 4,2 4,6 МПа Коэффициент тре 2. 0,12-0,25 0,12 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,14 0,12 0,14 0,22 ния Интенсивность из 3. 6,2-8,4 3,6 2,4 2,8 2,4 2,8 2,6 3,2 2,8 3,4 4,6 нашивания, 108 Твердость по Бри 4. 68-85 90 105 95 110 100 100 95 100 80 90 неллю, МПа 5. Линейная усадка,0,08-0,21 0,08 0,07 0,06 0,05 0,06 0,05 0,08 0,06 0,09 0,12) Для определения этих характеристик в качестве прототипа испытан состав (мас.ч.) ненасыщенная полиэфирная смола марки ПН-12 (100), нафтенат кобальта марки НК-3(1,0), циклонокс (2,5), дисульфид молибдена (10), порошкообразный полиэтилен низкого давления (15), полиорганосилоксановая жидкость марки ПФМС-4 (7). на вкладыш из стали 45 с внутренним диаметром 40 мм и длиной рабочей поверхности 20 мм. В качестве вала использовали ролик из стали 45 диаметром 40 мм с исходной шероховатостью 0,32 мкм. Твердость по Бринеллю определяли по ГОСТ 4670-77. Линейную усадку определяли на образцах в виде прямоугольных брусков путем измерения линейных размеров заливочной формы и отвержденных в ней образцов. Источники информации 1. Патент РФ 2031912, МПК С 08 67/08, 1995. 2. А.с. СССР 1237683, МПК С 08 67/06, С 08 5/16, 1986 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4