Магнитовосприимчивая смазочная композиция для приготовления смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей и способ её получения

 

Использование: для создания смазочных материалов, работающих в условиях действия больших контактных напряжений и высокой температуры, нерегулярного смазывания, глубокого вакуума и невесомости. Композиция содержит, мас.%: графит, пропитанный магнитной жидкостью 10-20, натриевое мыло 2-3, триэтаноламиновая соль олеиновой кислоты 10 - 12, неионогенное ПАВ "Синтамид-5" 2-3, оксиэтилированный алкилоламид жирной кислоты фракции С₁₀-C₁₆ 0,5-1,5, керосин 0,2-0,5, минеральное масло - остальное. Для получения композиции графит пропитывают магнитной жидкостью перед смешиванием его с другими компонентами, затем производят домол графита в мельнице ударного действия с последующим смешиванием его с минеральным маслом. Технический результат - уменьшение трения и снижение интенсивности изнашивания поверхностей трения. 2 с.п. ф-лы.

Изобретение относится к смазочным материалам и способам приготовления на их основе смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей для механической обработки металлов и других материалов. Может использоваться в тяжело нагруженных узлах трения машин и других триботехнических устройствах, работающих в тяжелых условиях: действия больших контактных напряжений и высокой температуры, нерегулярного смазывания, глубокого вакуума и невесомости.

Известно, что в тяжелых условиях трения эффективно применение твердых смазочных материалов. В качестве такого материала может использоваться графит, который благодаря своему слоистому строению обладает хорошими антифрикционными свойствами [1, с. 146; 2, с. 146]. Он вводится в состав пластичных и жидких смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей. Одной из таких смазок может служить смазка по патенту Японии 51-42938, в состав которой входят твердые ферромагнитные частицы магнетита с адсорбированными ПАВ, диспергированными в воде или органическом растворителе. К магнитной жидкости может быть добавлен антифрикционный материал, например, такой как графит.

Трудности применения графита в качестве смазочного компонента жидких смазочных материалов заключаются в том, что из-за малой плотности он всплывает на поверхность и не попадает в область контакта при трении или в зону резания при механической обработке металлов.

1. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения / Справочник по триботехнике. - М.: Машиностроение, 1990, т. 2.

2. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием / Cправочник под ред. С.Г.Эптелиса и др. - М.: Машиностроение, 1986.

Для выравнивания плотностей твердой фазы (частиц графита) и жидкой основы, а также для придания частицам графита свойства магнитовосприимчивости, настоящим предлагается пропитывать графит магнитной жидкостью (Магнитные жидкости в машиностроении / Под ред. Д.В. Орлова. М., 1993, с. 199), например, на основе минерального масла, кремнийорганической жидкости или на основе керосина, содержащей в качестве магнитного наполнителя магнитные частицы дисперсностью около 10 нм в количестве 8-12 мас.% и намагниченностью насыщения 20-50 кА/м. Пропитанные магнитной жидкостью частицы графита под действием наложенного или естественного (возникающего при трении и резании) магнитного поля перемещаются в зону наибольшей его напряженности, в место чисто металлического контакта пары трения или на режущие кромки инструмента при резании, что и обеспечивает уменьшение трения и снижение интенсивности изнашивания поверхностей трения. Для этого в состав смазочной композиции вводят предварительно пропитанный магнитной жидкостью графит в количестве 10-20% массы.

Способ получения магнитовосприимчивой смазочной композиции заключается в выполнении следующих операций: 1. Порошок графита нагреть до 50-60^oС.

2. Графит поместить в емкость и залить магнитной жидкостью в количестве, равном 0.8-0.9 веса графита.

3. Выдержать при комнатной температуре в течение 15-20 мин до полного впитывания магнитной жидкости в объем графита.

4. В объем пропитанного графита добавить, мас.%: Натриевое мыло - 2-3 Триэтаноламиновую соль олеиновой кислоты - 10-12 Неионогенный ПАВ "Синтамид-5" ТУ 6-36-2000000-88 - 2-3 Оксиэтилированный алкилоламид жирной кислоты фракции С₁₀-С₁₆ - 0.5-1.5 Керосин - 0.2-0.5 5. Полученную смесь поместить в мельницу ударного действия и провести домол графита в течение 5-6 минут. Измельчение графита в среде ПАВ "Сингамид-5" обеспечивает большую стабильность дисперсной системы "графит-ПАВ-магнитная жидкость", поскольку исключается коагуляция частиц графита.

Для получения смазочного материала, используемого в узлах трения, композиция в количестве 15-20% смешивается с минеральным маслом (масло остальное). Окончательно смазочная композиция имеет следующий состав: Графит, пропитанный магнитной жидкостью - 10-20 Натриевое мыло - 2-3
Триэтаноламиновую соль олеиновой кислоты - 10-12
Неионогенный ПАВ "Синтамид-5" - 2-3
Оксиэтилированный алкилоламид жирной кислоты фракции С₁₀-C₁₆ - 0.5-1.5
Керосин - 0.2-0-5
Минеральное масло - Остальное
Смазочно-охлаждающая жидкость для механической обработки материалов получается путем смешивания указанной композиции с водой в количестве 5-10% (вода остальное).

Графит, пропитанный магнитной жидкостью отличается от смеси "графит(размолотый)-магнитная жидкость" тем, что в случае пропитки происходят следующие процессы.

Поскольку графит имеет пористую структуру, магнитная жидкость проникает в поры, затем происходит "закрепление" феррочастиц на поверхности графита, которому способствуют ПАВ, адсорбированные на феррочастицах. В результате этого графит приобретает магнитные свойства. Если поместить такую смесь в неоднородное магнитное поле, то разделения на магнитную и немагнитную фракции не произойдет - феррочастицы останутся внутри графита. В случае простого смешивания графита с магнитной жидкостью, воздействие неоднородного магнитного поля приведет к расслоению смеси. При воздействии внешнего магнитного поля на графит, пропитанный магнитной жидкостью, помещенный в зону трения, произойдет заполнение этим материалом микронеровностей тел трения. Результатом будет служить уменьшение трения и снижение интенсивности изнашивания поверхностей трения. Расслоившаяся под действием магнитного поля смесь "графит-магнитная жидкость", к такому результату привести не сможет.

Намагниченность пропитанного графита I_s составляет 3-5 кА/м, а непропитанного - 0.

Формула изобретения

1. Магнитовосприимчивая смазочная композиция для приготовления магнитовосприимчивых смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей, содержащая в своем составе графит, магнитную жидкость и поверхностно-активные вещества, отличающаяся тем, что она содержит в своем составе графит, пропитанный магнитной жидкостью, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Графит, пропитанный магнитной жидкостью - 10-20
Натриевое мыло - 2-3
Триэтаноламиновая соль олеиновой кислоты - 10-12
Неионогенное ПАВ "Синтамид-5" - 2-3
Оксиэтилированный алкилоламид жирной кислоты фракции С₁₀-C₁₆ - 0,5-1,5
Керосин - 0,2-0,5
Минеральное масло - Остальное
2. Способ получения магнитовосприимчивой смазочной композиции по п. 1, отличающийся тем, что графит пропитывают магнитной жидкостью перед смешиванием его с другими компонентами и домол графита производят в мельнице ударного действия с последущим смешиванием его с минеральным маслом.