Смазочная композиция

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Волнянко Елена Николаевна Злотников Игорь Иванович Смуругов Владимир Алексеевич Чмыхова Татьяна Григорьевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Смазочная композиция, содержащая ультрадисперсный керамический наполнитель и нефтяное масло, отличающаяся тем, что в качестве ультрадисперсного керамического наполнителя содержит ультрадисперсный -сиалон и дополнительно содержит поверхностно-активное вещество - эмульфор при следующем соотношении компонентов, мас.наполнитель 0,1-0,5 эмульфор 1,0-2,0 нефтяное масло до 100. 6605 1 Изобретение относится к составам смазочных композиций, используемым в тяжелонагруженных узлах трения. Известна смазочная композиция с присадкой, имеющей следующее соотношение компонентов, мас.олеиновая кислота 25-30 олеат одновалентной меди 25-30 алмаз с размером частиц не более 1 мкм 0,5-1,0 коллоидный графит до 100 1. Недостатком данной композиции являются невысокие антифрикционные свойства, что связано с тем, что частицы алмаза имеют нерегулярную форму и размеры, а также высокая стоимость смазки. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является смазочная композиция, содержащая 0,01-1,5 мас.ультрадисперсного керамического наполнителя - частиц карбонитрида титана и нефтяное масло 2. Недостатком данной смазочной композиции является низкая коллоидная стабильность, а также недостаточно широкий диапазон рабочих нагрузок и невысокие антифрикционные свойства. Задача изобретения - повышение антифрикционных свойств, расширение диапазона рабочих нагрузок, повышение коллоидной стабильности. Поставленная задача решается тем, что смазочная композиция, содержащая ультрадисперсный керамический наполнитель и нефтяное масло, в качестве ультрадисперсного керамического наполнителя содержит ультрадисперсный -сиалон и дополнительно содержит поверхностно-активное вещество - эмульфор при следующем соотношении компонентов, мас.наполнитель 0,1-0,5 эмульфор 1,0-2,0 нефтяное масло до 100. Сущность изобретения заключается в следующем. Ультрадисперсный -сиалон, полученный плазмохимическим синтезом, представляет собой твердый раствор на основе нитрида кремния, в котором атомы азота частично заменены кислородом, а атомы кремния алюминием. Характеристики ультрадисперсного -сиалона приведены в табл. 1. Таблица 1 Характеристики -сиалона Средний Удельная Элементный Фазовый Плотность, Форма размер поверхность,состав,состав г/см 3 частиц частиц, мкм м 2/г 44,51,5-сиалон,близкая к(следы) 30,51,5 Будучи введенным в базовую смазку, он повышает несущую способность смазочного слоя. Кроме того, -сиалон за счет большей, чем у масляной пленки, теплопроводности выравнивает температуру поверхности трения и снижает возможность микросхватывания. Форма -сиалона, близкая к сферической, позволяет предположить, что в трибоузле микросферы способны играть роль тел качения, что приводит к значительному снижению коэффициента трения. Для получения смазки, устойчивой к процессам агрегации и седиментации, наполнитель обрабатывался поверхностно-активным веществом (ПАВ). Молекулы ПАВ, адсорбируясь на ультрадисперсном наполнителе, снижают его поверхностную энергию и предотвращают процессы седиментации и агрегации. Обработка ПАВ-эмульфором, являющимся продуктом реакции олеиновой кислоты и триэтаноламина, позволяет наряду с диспергированием ультрадисперсных частиц образовывать защитные адсорбционные слои на трущихся поверхностях, улучшает коллоидную стабильность смазки. Смазочная композиция готовится следующим образом. Наполнитель -сиалон обрабатывают ПАВ-эмульфором путем механического смешения с целью равномерного распределения конгломератов наполнителя в ПАВ. Затем подвергают полученную смесь ультраНаполнитель 6605 1 звуковому воздействию, используя ультразвуковой диспергатор УЗДН-1 УЧ 2, до получения гомогенного состава. Окончательное приготовление смазочной композиции осуществлялось тщательным размешиванием полученной смеси в базовой смазке. Конкретные примеры предлагаемых смазочных составов приведены в табл. 2. Таблица 2 Примеры смазочных составов, мас.Заявляемые примеры Компонент-сиалон Эмульфор 2,0 0,5 2,5 1,0 2,0 1,0 2,0 Масло И 50 А 100 99,45 96,7 98,9 97,5 Масло И 50 А 5100 98,0 99,8 98,9 97,5 церезина Сравнительные свойства полученных смазочных композиций и композиции по прототипу приведены в табл. 3 и на фигуре. Триботехнические испытания смазочных композиций на основе масла И 50 А проводили по схеме ролик-колодка. Испытания проводили при постоянной скорости вращения ролика (0,7 м/с) и ступенчатом нагружении. Ролик выполнен из серого чугуна СЧ-24, колодка - из алюминиевого сплава АЛ-30. Масло И 50 А в зону трения подавалась путем окунания ролика в кювету со смазочной средой. Таблица 3 Свойства смазочных композиций Смазочная Нагрузка, Коэффициент Повышение тем- Время седименИзнос, мкм композиция МПа трения пературы, С тации, суток 2 0,208 115 39 6 0,169 375 96 10 0,158 840 153 20 задир задир задир 2 0,198 110 35 6 0,150 325 88 20 10 0,147 763 148 20 задир задир задир 2 0,070 9 5 20 6 0,089 67 63 10 задир задир задир 2 0,050 4 4 6 0,020 10 8 20 10 0,013 15 9 20 0,010 15 9 30 0,007 15 10 прототип а.с. 2 0,051 5 71669976 6 0,022 11 11 1-2 10 0,015 20 13 20 задир задир задир 3 6605 1 Представленные результаты свидетельствуют о более высоких показателях заявляемой смазочной композиции по сравнению с известной. При высоких удельных нагрузках коэффициент трения значительно снижается. Так, при 10 МПа эта характеристика на 10-14 ,износ на 23-25 , температура в зоне трения на 20-23 ниже, чем у смазочной композиции по прототипу. При нагрузке 20 МПа и выше смазка-прототип не работает. Значения основных характеристик полученной смазочной композиции, напротив, улучшаются. Износ измеряли как суммарный износ ролика и колодки, определяли по убыли линейного размера между фиксированной точкой колодки и центром ролика без поправки на тепловое расширение. Коллоидная стабильность смазочной композиции определялась седиментационным методом. Время седиментации фиксировалось в момент, когда объем седиментировавшего наполнителя не изменялся. Коллоидная система, приготовленная по прототипу, седиментирует по типу агрегативно неустойчивой. Заявляемая смазочная композиция оставалась стабильной на протяжении всего времени испытания - 20 суток. Триботехнические испытания смазочной композиции на основе масла И 50 А, загущенного церезином, осуществляли на машине СМТ-1 по схеме вал-частичный вкладыш. Результаты представлены на фигуре. Ролик изготовлен из стали 45, закаленной до 4246. На рабочей поверхности вкладыша закрепляли фольгу марки Ст. 3 толщиной 0,1 мм. Исследуемые образцы имели исходную шероховатость 0,2 мкм. Смазку узла трения осуществляли путем окунания ролика в кювету со смазочной средой. Из фигуры видно, что контрольные примеры смазочных композицийиимеют низкие триботехнические характеристики по сравнению с заявляемыми составами. Исключение из смазочной композиции -сиалона приводит к уменьшению диапазона рабочих нагрузок и невозможности использования смазки в тяжелонагруженных узлах трения. Отсутствие ПАВ приводит к катастрофическому росту коэффициента трения. Контрольные примерыипоказывают, что выход содержания компонентов за заявляемые пределы приводит к резкому ухудшению антифрикционных свойств композиции. Источники информации 1. А.с. СССР 1635904, МПК С 10 М 125/02, 1991. 2. А.с. СССР 1669976, МПК С 10 М 125/20, 1991 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.