Композиционный материал для триботехнических покрытий

для получения покрытий существенно усложняет технологию их нанесения, т.к. из-за различия в удельном весе полимерных порошков И добавок наблюдается сепарация, в результате которой получают покрытие неоднородного состава.Известен КОМПОЗИЦИОННЬ 1 Й материал для узлов трения автомобильных агрегатов, содержащий криогенно измельченный порошок полиамида 6 и смесь частиц алмазоподобной и графитоподобной модификации углерода 2. Данный композиционный материал обладает высокой износостойкостью и достаточной адгезией к металлическим деталям. Однако при эксплуатации без подвода внешней смазки покрытие имеет достаточно вь 1 сокий коэффициент трения, что обусловливает существенную нагрузку на узел трения, особенно при реверсивном характере движения.Известен композиционный материал для триботехнических покрытий на основе модифицированного полиамида, содержащий углеродный наполнитель, представляющий собой смесь графита, углеводородного волокна и нанодисперсного углерода 3. Модифицирование полиамида 6 полиолефином обеспечивает снижение коэффициента трения покрытия при повышенных эксплуатационных режимах вследствие плавления полиолефина,а введение в состав композиции сухой смазки повышает стабильность триботехнических характеристик. Недостатком покрытия является сравнительно высокий коэффициент трения при мягких режимах эксплуатации, при которых температура в зоне трения не достигает температур плавления модификатора ( 120-140 С).Прототипом изобретения является композиционный триботехнический материал,включающий полимерный компонент, сухую смазку и полимерное связующее, отличающийся тем, что в качестве полимерного компонента используют порошок полиамида 11, в качестве сухой смазки - алмазосодержащий углерод и возможно коллоидный графит или политетрафторэтилен, или дисульфид молибдена 4. При введении в состав полиамида 6 указанных компонентов обеспечивается комплекс высоких служебных характеристик износостойкость в сочетании с достаточной адгезией к металлической подложке и низким коэффициентом трения. К числу существенных недостатков относятся высокая адгезионная прочность и физико-механические характеристики при повышенных температурах и высокий коэффициент трения при эксплуатации в реверсивном режиме, особенно в процессе приработки узла трения. Эти недостатки обусловлены формированием негомогенной структуры покрытия вследствие различия геометрических размеров частиц матрицы и модификаторов и различия реологических характеристик расплава матричного полимера и модификатора при температурах формирования покрытия.Задачей изобретения является снижение коэффициента трения при реверсивном движении элементов пары трения при достижении оптимального сочетания износостойкости и адгезионной прочности в соединениях с металлами.Поставленная задача решается тем, что композиционный материал для триботехнических покрытий, содержащий порошок полиамида 6, полимерный модификатор и сухую смазку, в качестве полимерного модификатора содержит смесь порошков полиамида 11 и политетрафторэтилена одинаковой дисперсности с порошком полиамида 6, взятых в массовом соотношении ( 1-5) 1, а в качестве сухой смазки - слоистый силикатсодержащий минерал при следующем соотношении компонентов, мас.смесь порошков полиамида 11 и политетрафторэтилена, взятых в массовом соотношении (1-5)1 2,0-60,0 слоистый силикатсодержащий минерал О,1-1,О порошок полиамида 6 остальное.Составы КОМПОЗИЦИОННОГО материала ДЛЯ ТРИООТСХНИЧВСКИХ ПОКРЫТИЙ КОНКрСТНОГО ИСПОЛНСНИЯ представлены В табл.ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИЙ использовали ПОрОШКИ полиамидов В СОСТОЯНИИ ПрОМЫШЛСННОЙ поставки, а ПОрОШОК полиамида 6 - ПОСЛС КРИОГСННОГО ИЗМСЛЬЧСНИЯ ПрИ охлажДСНИИ ЖИДКИМ азотом. Фракционирование ПОрОШКОВ ОСУЩССТВЛЯЛИ С ПОМОЩЬЮ набора СИТ.В качестве слоистого силикатсодержащего минерала использовали глинистые минералы - Каолинит (1-/), бентонит (состав /1) и монтмориллонит (составы УП-УП 1). Дисперсность частиц глинистых минералов не превышала 50 мкм. Основную часть минеральной добавки составляла фракция 5-10 мкм.Композиционные Материалы для триботехнических покрытий получали смешиванием порошкообразных компонентов в смесителе с механическим активированием, например в шаровой мельнице МБЛ в присутствии металлических мелющих тел. Компоненты вводили в состав в следующей последовательности. Вначале в рабочий объем смесителя вводили порошок ПА 11, затем порошок ПА 6 и ПТФЭ. Для обеспечения гомогенного распределения слоистого силиката в полиамидной матрице целесообразно применение летучей технологической добавки - этилового спирта или ацетона, которые смачивают частицы полимеров и способствуют равномерному распределению силиката на каждой частице полимера. При подготовке композиции к использованию технологическую добавку удаляют подсушиванием при 90-100 С в течение 10-30 мин.Покрытия наносили из псевдоожиженного слоя окунанием нагретого до 240280 С металлического образца с последующей выдержкой на воздухе до полного оплавления полиамидных компонентов. Поверхность металлического образца с последующей вь 1 держкой на воздухе до полного оплавления полиамидных компонентов. Поверхность металлического образца очищали от оксидов и загрязнений путем обработки абразивным порошком и обезжиривали бензином. Физико-механические характеристики покрытий оценивали по общепринятым методикам. Адгезионную прочность оценивали методом отслаивания под углом 180. Триботехнические характеристики определяли на машине трения с реверсивным характером движения металлического индентора по полимерному покрытию толщиной 150-200 мкм. Скорость скольжения составляла 0,01-0,1 м/с, удельная нагрузка - 5-10 МПа. В качестве контртела использовали полуцилиндр И 30 мм из стали 45 с шероховатостью поверхности Ка 0,51,0 мкм.Сравнительные характеристики заявленных составов и прототипа приведены в табл. 2.Как следует из данных, представленных в табл. 2, заявляемые составы (1-/1 П) при нормальной температуре эксплуатации не уступают по прочностным и адгезионным характеристикам прототипу (состав 1), но существенно превосходят его при повышенных температурах эксплуатации. Оптимальное сочетание характеристик заявленных составов наблюдается при заявленном соотношении полимерных модификаторов ПИ ПТФЭ 11 51.Превышение этого соотношения в пользу полиамида 11 (состав Х 11) снижает триботехнические характеристики композита, а превышение в пользу ПТФЭ (состав Х 1 П) снижает прочностные показатели. Оптимальные характеристики композиционного материала для триботехнических покрытий наблюдаются при дисперсности частиц полимерных модификаторов полиамида 11 и политетрафторэтилена, равной дисперсности частиц полиамидной матрицы (составы 1-/1 П). При уменьшении размера частиц ПТФЭ по сравнению с размером частиц полиамида (состав Х 1) наблюдается повышение коэффициента трения покрытия, а при превышении размера частиц ПТФЭ перед размером частиц полиамида(состав Х 11) не обеспечивается дополнительное повышение триботехнических характеристик, однако снижаются прочностные характеристики композиционного материала для триботехнических покрытий.Таблица 1 Составы композиционных материалов для триботехнических покрытийСодержание, мас. Компонент прото- заявляемые составы запредельные составы тип 1 11 Ш У У 71 УП /1 П 1 Х Х Х 1 Х 11 ХШ- ультрадисперсный алмазосодержащий графит О- слоистыи силикатсодержащий минерал Полиамид 6 88,95 97,9 89,5 79 69,5 49,5 39,5 69,5 93,5 98,95 23 79 88 84 Размер частиц порош- 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 120-150 50-60 80-100 ка полиамидов, мкмСоотношение содер- 1021 11 11 11 21 41 51 51 51 11 41 11 1021 12 жания ПИ ПТФЭ Размер порошка 50-60 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100 80-100Таблица 2 Сравнительные характеристики заявляемых составов и прототипаП/П Характеристики прото- заявляемые составы запредельные составы тип 1 11 Ш У У 71 УП УШ 1 Х Х Х 1 ХП ХШ 1 Разрушающее на пряжение при рас тяжении, МПа4 Коэффициент трения при реверсивНОМ ДВИЖСНИИ