Композиция ппм-21 для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для применения, в частности, в автомобильной промышленности, в оборудовании для пищевой промышленности, а также в судоремонтном и железнодорожном оборудовании в качестве смазки в узлах трения. Композиция для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленная в виде мелкодисперсного порошка, имеет состав, мас.%: Mg₆(OH)₈Si₄O₁₀ 92-96, SiC 1-2, TiO₂ 1-2, CuO 2-4. Способ изготовления композиции включает изготовление мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов с добавлением нейтральных растворителей, а после дробления порошок высушивают при температуре 100-105^oС. Технический результат - уменьшение износа трущихся металлических поверхностей. 2 с. и 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для применения, в частности, в автомобильной промышленности, в оборудовании для пищевой промышленности, а также в судоремонтном и железнодорожном оборудовании в качестве смазки в узлах трения.

Известны твердосмазочные композиции, которые по сравнению с присадками и другими типами смазок в большей степени обеспечивают уменьшение коэффициента трения и, следовательно, износа трущихся поверхностей.

Известен ряд технических решений, содержащих наполнитель и носитель (связующее), в которых в качестве наполнителя используются природные гидросиликаты магния (патенты РФ 2043393, 1995 г., 2088639, 1997 г., 2059121, 1996 г., 2035636, 1995 г.). Наличие порошка указанных соединений в смазочной композиции при определенных условиях ее использования между трущимися поверхностями и их приработки приводит к образованию на трущихся металлических поверхностях так называемой сервовитной пленки, существенно уменьшающей их износ.

Прочностные и антифрикционные характеристики сервовитной пленки зависят от многих факторов: от условий приготовления композиции, ее состава, приработки после введения между поверхностями трения, от состояния последних.

Так, в патенте 2059121 для образования сервовитной пленки на трущихся поверхностях после введения между ними смазочной композиции используют трение качения, а уже затем - трения скольжения. В патенте 2088639 обрабатываемый элемент пары намагничивают.

Наиболее близким к предложенному изобретению является смазочная композиция и способ ее приготовления по патенту 2035636. Смазочная композиция, используемая для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, согласно данному техническому решению представляет собой смесь мелкодисперсного абразивоподобного порошка со связующим (носителем). В качестве абразивоподобного порошка используют состав, содержащий: - серпентин ( Mg_6-xA1_x)(Si_4-xA1_x)О₁₀(OH)₈, при X=0,75, 51-60 мас.%; - тальк Mg₃Si₄О₁₀(OH)₂, 20-40 мас.%; - сера S, пиротип FeS, энстантит MgSiО₃, фаялит (Fe_0,94Mg_0,06)SiO, 8-10 мас.% (взятые в равных долях).

Способ изготовления включает дробление исходных компонентов и обработку порошка сухим насыщенным паром в течение 20-25 мин при температуре 110-115^oС.

Однако прочность и долговечность сервовитной пленки недостаточна, и, следовательно, высок износ трущихся металлических поверхностей в механизмах, работающих в реальных условиях.

Техническим результатом данного изобретения является уменьшение износа трущихся металлических поверхностей за счет увеличения прочности и долговечности сервовитной пленки.

Указанный технический результат достигается тем, что в композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленной в виде мелкодисперсного порошка, она имеет состав, мас.%: Mg₆(OH)₈Si₄О₁₀ - 92-96 SiC - 1-2 TiO₂ - 1-2 CuO - 2-4 При этом размеры частиц порошка - 10-15 мкм.

Для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям композиция дополнительно содержит носитель.

Как правило, в качестве носителя используют нефтяное или минеральное масло.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе изготовления композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, включающем изготовление мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов, в качестве исходных компонентов используют, мас.%: Mg₆(OH)₈Si₄О₁₀ - 92-96
SiC - 1-2
TiО₂ - 1-2
CuO - 2-4
дробление производят с добавлением нейтральных растворителей, после дробления порошок высушивают при температуре 100-105^oС.

При этом дробление производят до дисперсности 10-15 мкм.

В частности, в качестве нейтральных растворителей используют этиловый спирт или ацетон.

Для доставки порошка к трущимся металлическим поверхностям композиция дополнительно содержит носитель.

Как правило, в качестве носителя используют нефтяное или минеральное масло.

В частности, дробление осуществляют в шаровой мельнице.

Композиция (состав ППМ-21) включает хризотил - разновидность серпентинита - Mg₆(OH)₈Si₄О₁₀, карбид кремния и окислы титана и меди.

При внесении данного состава в узел трения происходит абразивный эффект, который приводит к снятию с поверхностей трущихся частей слоя окислов и поверхностных соединений за счет высокой твердости карбида кремния (7-8 единиц по шкале Мооса). При этом в текстурированный слой и зону пластических деформаций внедряются ионы СиО, что приводит к увеличению микротвердости и усталостной прочности подповерхностного слоя. При абразивном эффекте повышается температура, при которой на поверхности в микроконтактах происходит химическая реакция, в результате которой образуется поликристаллический форстенит в кремнеземистой фазе.

Для образования центров кристаллизации и регулированного роста зерен в состав смазочной композиции вводится ТiO₂.

В результате вышеперечисленных физико-химических процессов на поверхностях образуется твердая сервовитная пленка.

Указанные соотношения компонентов обеспечивают максимальную прочность и износостойкость сервовитной пленки.

Порошок доставляется в узел трения посредством носителя, в роли которого выступает нефтяное или минеральное масло. Количество порошка, необходимое для полного восстановления поверхности, составляет 1 г материала на 0,5-1 м² поверхности.

При изготовлении композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения вышеуказанные компоненты подвергаются дроблению в шаровой мельнице с добавлением нейтральных растворителей (этиловый спирт, ацетон) до достижения требуемой дисперсности композиции, определяемой сегментационным анализом, с последующим высушиванием при температуре 100-105^oС.

Формула изобретения

1. Композиция для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленная в виде мелкодисперсного порошка, отличающаяся тем, что порошок имеет состав, мас. %:
Mg₆(OH)₈Si₄O₁₀ - 92-96
SiC - 1-2
TiO₂ - 1-2
CuO - 2-4
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что размеры частиц порошка 10-15 мкм.

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит носитель.

4. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что в качестве носителя используется нефтяное или минеральное масло.

5. Способ изготовления композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, включающий изготовление мелкодисперсного порошка путем дробления исходных компонентов, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов используют, мас. %:
Mg₆(OH)₈Si₄О₁₀ - 92-96
SiC - 1-2
TiO₂ - 1-2
CuO - 2-4
дробление производят с добавлением нейтральных растворителей, после дробления порошок высушивают при температуре 100-105^oС.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что дробление производят до дисперсности 10-15 мкм.

7. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что в качестве нейтральных растворителей используют этиловый спирт или ацетон.

8. Способ по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что в порошок добавляют носитель.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве носителя используют нефтяное или минеральное масло.

10. Способ по любому из пп. 5-9, отличающийся тем, что дробление осуществляют в шаровой мельнице.