Композиционный триботехнический материал

Известны триботехнические Композиционные Материалы на основе алифатических полиамидов, которые содержат в качестве функциональных добавок полиэтилен в сочетании с сухими смазками и смазочными маслами 1, политетрафторэтилен 2, сухие смазки в сочетании с минеральными маслами 3, маслорастворимые ингибиторы коррозии в сочетании с минеральными маслами 4.Подобные материалы эффективны при применении для изготовления деталей трения,эксплуатируемых при отсутствии и ограничении смазки. Существенным недостатком триботехнических материалов, содержащих смазку, является низкое значение адгезионной прочности при их использовании в качестве триботехнического покрытия.Известны триботехнические покрытия на основе полиамидов, в состав которых в качестве смазки введен полиолефин, который при трении в результате воздействия контактных температур плавится с образованием пленки расплава, выполняющей функцию смазки 4. Такие покрытия применяют для изготовления деталей трения, эксплуатируемых в режиме самосмазывания. Недостатком покрытий является недостаточно высокая адгезия, особенно при ударном режиме эксплуатации изделия, что обусловлено неактивностью макромолекулы полиолефина в контактных процессах взаимодействия с металлической подложкой. Известно покрытие на металлических подложках, предотвращающее износ, коррозионное повреждение. Покрытие разработано на основе полиамида 11 (Кпзап) и наносится на предварительно подготовленную поверхность изделия 5. Недостатком покрытия Кйзап является необходимость применения специального подслоя - праймера,который обеспечивает высокую адгезионную прочность соединения с металлами. Праймер Кйргйш разработан на основе эпоксидного олигомера и при отверждении выделяет компоненты, неблагоприятно влияющие на организм человека и окружающую среду. Кроме того, при ударном воздействии на изделие с покрытием происходит разрушение хрупкого подслоя К 11 рг 1 ш и отслаивание всего покрытия из полиамида 11 (Кйзап).Известен композиционный материал для триботехнических покрытий, содержащих модифицированный полиамид и углеродистый наполнитель в виде смеси углеродсодержащих компонентов различных модификаций 6. Материал эффективен при применении в качестве покрытий различных изделий, в т.ч. эксплуатируемых при трении без смазки. Существенным недостатком материала является недостаточно высокая адгезия к немодифицированнь 1 м поверхностям металлических изделий. Это приводит к дополнительным затратам на подготовку обрабатываемых деталей. Кроме того, материал содержит дорогостоящие компоненты - нанодисперсный продукт детонационного синтеза. Это сдерживает Широкое применение композиционного материала в машиностроении.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является композиционный триботехнический материал на основе модифицированного полиамида 6, содержащего в качестве полимерного компонента полиамид 11, в качестве функционального компонента коллоидный графит в сочетании с углеродсодержащим продуктом - щихтой 7.Дисперсные частицы графита обеспечивают достаточно высокий уровень триботехнических характеристик, а наноуглерода - адгезии к металлам и повыщают прочность покрытия. Существенным недостатком материала покрытия является низкая стойкость к ударному воздействию и отсутствие модифицирующего действия по отнощению к сопряженной поверхности металлического контртела. Это обусловлено агрегированием мелкодисперсных частиц углеродной щихты, обладающих нескомпенсированным зарядом, в агрегаты достаточно больщих размеров, вызывающие увеличение дефектности покрытия.Задача изобретения состоит в разработке состава композиционного триботехнического материала на основе полиамида 6 с высокими адгезионными и триботехническими характеристиками.Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении высокого уровня адгезионной прочности покрытий при ударном воздействииИ обеспечении модифицирующего воздействия покрытия на сопряженное металлическое контртело.Поставленная задача Изобретения решается тем, что К 0 МП 0 ЗИЦИОННЬ 1 Й триботехнический материал на основе смеси полиамида 6 и полиамида 11, содержащий ультрадисперснь 1 й модификатор и функциональную добавку, содержит в качестве ультрадисперсного модификатора дисперсные частицы природных силикатсодержащих минералов с размером 5-100 нм при следующем соотношении компонентов, мас.При этом в качестве смеси полиамидов могут использовать термодинамически совмещенную смесь полиамида 6, полиамида 11 и дисперсных частиц природных силикатсодержащих минералов.Составы композиционных триботехнических материалов, согласно прототипу и изобретению, приведены в табл. 1, их характеристики - в табл. 2.В качестве полиамида 6 использовали продукт, промышленно выпускаемый ОАО ГродноХимволокно. Для модифицирования базового полиамида использовали материалы фирмы ЕЬ АТОСНЕМ, АТОРПЧА (Франция), выпускаемые под торговой маркой 121152111 полиамид 11 и полиамид 12. Дисперсные частицы полиамидов применяли в состоянии поставки (Кйзап) или после криогенного измельчения при температурах жидкого азота фракций ПА 6 или термомеханически совмещенной смеси ПА 6 и ПА 11 (ПА 12). Функциональная добавка в составе композиционного материала представляет собой смесь замасливателя (пластификатора) и технологического модификатора (сухой смазки). Эта совокупность компонентов принципиально не изменяет сущность физико-химических процессов, обеспечивающих реализацию положительного эффекта, но способствует получению качественных изделий и облегчает переработку методом литья под давлением. Для нанесения покрытий использовали порошки с размером частиц не более 100 мкм. Покрь 1 тия наносили на нагретую деталь (образец) из псевдоожиженного слоя на оригинальной установке. Дисперсные частицы природных минералов получали термической обработкой порошков, полученных механическим измельчением полуфабриката в мельницах ударного механизма действия. Термообработку порошков производили в диапазоне температур 700-1200 С, что обеспечивало термический распад частиц на фракции с размером не более 100 нм. Полученный продукт относится к классу наноразмерных материалов и обладает высокой активностью в процессах адсорбционного взаимодействия.Композиционный триботехнический материал перерабатывали в изделия или методом литья под давлением или методом нанесения покрытий из псевдоожиженного слоя компонентов. Методом литья под давлением разработанный материал перерабатывают в триботехнические изделия типа уплотнений, подшипников, опор трения. Покрытия наносили на поверхность металлических образцов из углеродистой стали (Ст 45), предварительно обезжиренных и нагретых до температуры 250280 С. Осаждение покрытий осуществляли погружением подготовленного металлического образца в псевдоожиженный слой с последующей выдержкой до полного проплавления компонентов и формирования сплошного покрытия.Полученные образцы композиционных триботехнических материалов по истечении 24 ч испытывали по общепринятым методикам на прочность при растяжении, твердость по Бринеллю, адгезионную прочность в соединениях с металлами, износостойкость и коэффициент трения. Адгезионную прочность покрытия при ударе оценивали на приборе У-ЗА методом падающего шарика массой 200 г.СОСТЗВЬП КОМПОЗИЦИОННЬПХ ТРИбОТЕХНИЧЕСКИХ МЗТЕРИЗЛОВприродный кварц слюда (мусковит) каолинЦеолит монтмориллонит ультрадисперсный углеродсодержащий ПРОДУКТ (УДАГ)Характеристики композиционных триботехнических материаловПоказатель ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННОГО материалаПРО Заявляемые составы Характеристики Т 0 Х 1 П ХП ХУ ТИП 1 /1 П 1 Х Х Х 1 Х 11 7Разрушающее напря жение при растяжении, 56 67 68 70 71 72 70 65 56 65 МПапри смазке МС 20 0,08- 0,030,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 663 СМЗЗКИ 0,10- 0,10- 0,10- 0,10- 0,10- 0,10- 0,10- 0,100,15 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 Износ контртела из стали 45 после 100 час 0,1 отсутствует 0,1