Способ плакирования металлических поверхностей узлов трения, металлоплакирующая смазка и способ ее получения

 

Использование: для смазки узлов трения автомобилей и подъемных кранов. Сущность изобретения: в способе плакирования металлических поверхностей узлов трения в качестве порошкообразного наполнителя металлоплакирующей смазки используют ультрадисперсный никелесодержащий порошок с размером металлических частиц 10 - 90 нм, включающий, мас.%: никель 20 - 50; активированный уголь 80 - 50 при соотношении компонентов, мас.%: порошкообразный наполнитель 0,1 - 5; минеральное или синтетическое масло до 100. Для получения порошкообразного наполнителя перетирают смесь активированного угля и оксалата или формиата никеля, взятых в массовом соотношении (1 - 15) : (1 - 5), которую подвергают термообработке в инертной среде до получения порошка. Вариантом получения порошкообразного наполнителя является пропитывание активированного угля раствором нитрата никеля с последующей фильтрацией и термообработкой. 5 с. и 1 з. п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к технике смазки, и может быть использовано для смазки узлов трения, испытывающих значительные нагрузки, например крестовин автомобилей, механизмов подъемных кранов.

Известны способ плакирования металлических поверхностей узлов трения, заключающийся в подаче смазочного материала с порошкообразным наполнителем на обрабатываемые поверхности, металлоплакирующая смазка, содержащая масло и порошкообразный наполнитель, и способ получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом [1] Техническим недостатком известного решения является высокая вязкость и неспособность крупных (до 13 мкм) частиц наполнителя проникать в зону трения, что не позволяет в достаточной мере снизить коэффициент трения.

Известны также способ плакирования металлических поверхностей узлов трения, заключающийся в подаче смазочного материала, состоящего из минерального или синтетического масла, содержащего растворимые органические фосфор и/или серосодержащие присадки, и порошкообразного наполнителя на обрабатываемые поверхности, металлоплакирующая смазка, содержащая минеральное или синтетическое масло и порошкообразный наполнитель, способ получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом, включающий стадию перетирания порошка в органической жидкости [2] Техническим недостатком этого решения является необходимость многократной подачи смазки в узел трения, повышенные износ и нагрев плакируемой поверхности.

Технической задачей изобретения является создание способа плакирования, металлоплакирующей смазки и способа ее получения, позволяющих на весь период эксплуатации узлов трения поддерживать минимальный износ, коэффициент трения и температуру поверхностей трения.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи заключается в следующем. В процессе работы узлов трения повышается температура поверхностей трения и износ. Для устранения этих явлений в минеральное или синтетическое масло, содержащее органические растворимые фосфор и/или серосодержащие присадки, вводят ультрадисперсный никельсодержащий порошкообразный наполнитель. При этом на поверхности порошкообразного наполнителя происходит адсорбция органических фосфор- и/или серосодержащих присадок. После приведения во взаимодействие металлических поверхностей узлов трения происходит разложение органических фосфор- и/или серосодержащих присадок за счет каталитического действия никельсодержащего ультрадисперсного порошкообразного наполнителя и образование антифрикционных фосфор- и/или серосодержащих слоев, что приводит к уменьшению температуры поверхностей трения, снижению коэффициента трения и износа.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе плакирования металлических поверхностей узлов трения, заключающемся в подаче смазочного материала, состоящего из минерального или синтетического масла, содержащего растворимые органические фосфор- и/или серосодержащие присадки, и порошкообразного наполнителя на обрабатываемые поверхности, в качестве порошкообразного наполнителя используют ультрадисперсный никельсодержащий порошок и после подачи смазочного материала обрабатываемые поверхности приводят во взаимодействие до формирования на них антифрикционных металлорганических фосфоро- и/или серосодержащих слоев, причем время образования антифрикционного слоя определяют по уменьшению тепловыделения в месте контакта обрабатываемых поверхностей.

В металлоплакирующей смазке, содержащей минеральное или синтетическое масло и порошкообразный наполнитель, согласно изобретению порошкообразный наполнитель содержит порошок с размером металлических частиц 10-90 нм, включающий, мас. Никель 20-50 Активированный уголь 80-50 при следующем соотношении компонентов, мас.

Порошкообразный наполнитель 0,1-5 Минеральное или синте- тическое масло до 100.

В способе получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом, включающем стадию перетирания порошка в органической жидкости перетирают смесь активированного угля и оксалата никеля, взятых в массовом соотношении (7-15):(1-5), и подвергают ее термообработке в инертной среде при температуре 500-800^оС с получением порошкообразного наполнителя с размером металлических частиц 10-90 нм, включающего, мас. Никель 20-50 Активированный уголь 80-50 который вводят в масло в концентрации 0,1-5 мас.

В способе получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом, включающем стадию перетирания порошка в органической жидкости, перетирают смесь активированного угля и формиата никеля, взятых в массовом соотношении (7-15):(1-5), и подвергают ее термообработке в инертной среде при температуре 300-500^оС с получением порошкообразного наполнителя с размером металлических частиц 10-90 нм, включающего, мас. Никель 20-50 Активированный уголь 80-50 который вводят в масло в концентрации 0,1-5 мас.

В способе получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом активированный уголь пропитывают раствором нитрата никеля с последующей фильтрацией и термообработкой полученного фильтрата при температуре 200-500^оС до получения порошкообразного наполнителя с размером металлических частиц 10-90 нм, включающего, мас. Никель 20-50 Активированный уголь 80-50 который вводят в масло в концентрации 0,1-5 мас.

П р и м е р 1. Металлоплакирующую смазку, состоящую из минерального масла и порошкообразного наполнителя, подают со скоростью 0,08 л/ч в испытательную ячейку машины трения МИ-1М и испытывают в паре трения диск-колодка, изготовленной из стали 20х13 и ст.45 соответственно. Линейная скорость скольжения 1 м/с, нагрузка 2,5 МПа, время испытаний 2 ч, путь трения 7 км. Результаты испытания приведены в табл. 1.

П р и м е р 2. Получают металлоплакирующую смазку на основе минерального масла М8В1. Смешивают активированный уголь марки КАД и двухводный оксалат никеля (+2) в массовом соотношении 10:2. Смесь помещают в шаровую мельницу с металлическими шарами диаметром 6 мм и перетирают в среде ацетона в течение 6 ч. Выгружают порошок из мельницы в керамические тигли и помещают в муфельную печь. Термообрабатывают порошок при 800 ± 20^оС в токе гелия в течение 1 ч, охлаждают и просеивают сквозь сито с размером ячеек 0,05 мм для отделения крупных частиц. Элементный анализ порошкообразного наполнителя показывает, что он имеет следующий химический состав, мас. Никель 40 Активированный уголь 60.

Порошкообразный наполнитель наносят на предметный столик электронного микроскопа и определяют размеры металлических частиц. Диаметр 98% составляет 10-90 нм.

П р и м е р 3. Получают металлоплакирующую смазку на основе минерального масла ТАП-15В и порошкообразного наполнителя, которого вводят 0,5 мас. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 4. Получают металлоплакирующую смазку на основе синтетического масла и порошкообразного наполнителя, но используют активированный уголь марки БАУ, термообработку смеси соли и угля ведут в атмосфере отходящих из тиглей газов (в собственной атмосфере без подачи инертного газа). Порошкообразный наполнитель в количестве 0,6 мас. вводят в силиконовое масло ПЭС-16. Полученную металлоплакирующую смазку подают в испытательную ячейку четырехшариковой машины трения. Определяют нагрузку сваривания поверхностей трения и температуру масла в рабочем объеме через 6 мин испытаний. Для сравнения испытывают известную металлоплакирующую смазку и масло М8В1. Данные испытаний приведены в табл. 3.

П р и м е р 5. Получают металлоплакирующую смазку на основе минерального масла М8В1. Активированный уголь марки КАД помещают в насыщенный раствор нитрата никеля и выдерживают при комнатной температуре 24 ч. Затем активированный уголь отфильтровывают, помещают в керамические тигли и помещают в муфельную печь. Термообрабатывают порошок при 450 ±20^оС в токе гелия в течение 1 ч, охлаждают и просеивают сквозь сито с размером ячеек 0,05 мм для отделения крупных частиц. Элементный анализ порошкообразного наполнителя показывает, что он имеет следующий химический состав, мас. Никель 30 Активированный уголь 70.

Порошкообразный наполнитель наносят на предметный столик электронного микроскопа и определяют размеры металлических частиц. Диаметр 98% составляет 10-90 нм. Порошок вводят в масло М8В1 в количестве 0,5 мас. Металлоплакирующую смазку, состоящую из минерального масла и порошкообразного наполнителя, подают со скоростью 0,08 л/ч в испытательную ячейку машины трения МИ-1М и испытывают в паре трения колодка, изготовленной из стали 20Х13 и ст. 45 соответственно. Линейная скорость скольжения 1 м/с, нагрузка 2,5 МПа, время испытаний 2 ч, путь трения 7 км. Результаты испытания приведены в табл. 4.

П р и м е р 6. Получают смазку по примеру 5, но используют индустриальное масло ИГП-18, в которое вводят 0,8 мас. порошкообразного наполнителя состава по примеру 5, полученного термообработкой 350 ± 20^оС в токе азота. Результаты испытаний приведены в табл. 5.

Формула изобретения

1. Способ плакирования металлических поверхностей узлов трения, заключающийся в подаче смазочного материала, состоящего из минерального или синтетического масла, содержащего растворимые органические фосфор- и/или серосодержащие присадки, и порошкообразного наполнителя на обрабатываемые поверхности, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют ультрадисперсный никельсодержащий порошок и после подачи смазочного материала обрабатываемые поверхности приводят во взаимодействие до формирования на них антифрикционных металлоорганических фосфоро и/или серосодержащих слоев.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время образования антифрикционного слоя определяют по уменьшению тепловыделения в месте контакта обрабатываемых поверхностей.

3. Металлоплакирующая смазка, содержащая минеральное или синтетическое масло и порошкообразный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя она содержит порошок с размером металлических частиц 10 - 90 нм, включающий, мас.%: Никель - 20 - 50 Активированный уголь - 80 - 50 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошкообразный наполнитель - 0,1 - 5,0
Минеральное или синтетическое масло - До 100
4. Способ получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом, включающий стадию перетирания порошка в органической жидкости, отличающийся тем, что перетирают смесь активированного угля и оксалата никеля, взятых в массовом соотношении 7 - 15 : 1 - 5, и подвергают ее термообработке в инертной среде при 500 - 800^oС с получением порошкообразного наполнителя с размером металлических частиц 10 - 90 нм, включающего, мас.%:
Никель - 20 - 50
Активированный уголь - 80 - 50
который вводят в масло в концентрации 0,1 - 5,0 мас.%.

5. Способ получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом, включающий стадию перетирания порошка в органической жидкости, отличающийся тем, что перетирают смесь активированного угля и формиата никеля, взятых в массовом соотношении 7 - 15 : 1 - 5, и подвергают ее термообработке в инертной среде при 300 - 500^oС с получением порошкообразного наполнителя с размером металлических частиц 10 - 90 нм, включающего, мас.%:
Никель - 20 - 50
Активированный уголь - 80 - 50
который вводят в масло в концентрации 0,1 - 5,0 мас.%.

6. Способ получения металлоплакирующей смазки путем смешения порошкообразного наполнителя с маслом, отличающийся тем, что активированный уголь пропитывают раствором нитрата никеля с последующей фильтрацией и термообработкой полученного фильтрата при 200 - 500^oС до получения порошкообразного наполнителя с размером металлических частиц 10 - 90 нм, включающего, мас.%:
Никель - 20 - 50
Активированный уголь - 80 - 50
который вводят в масло в концентрации 0,1 - 5,0 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2