Антифрикционная композиция

Авторы патента:

C09D129/14 - гомополимеры или сополимеры ацеталей или кеталей, получаемых полимеризацией ненасыщенных ацеталей или кеталей или путем последующей обработки полимеров ненасыщенных спиртов

C08J5/16 - изготовление изделий или материалов с низким коэффициентом трения

Владельцы патента RU 2359981:

Гайдар Сергей Михайлович (RU)
Гладких Николай Иванович (RU)

Изобретение относится к созданию антифрикционных материалов на основе полимерного связующего и может быть использовано в машиностроении для нанесения на детали узлов трения, работающих в условиях высоких нагрузок и температур. Композиция содержит, мас.%: дисульфид молибдена, модифицированный эпиламом, в их массовом соотношении 1:(2-3)-20-25 и поливинилбутиральный лак остальное. Эпилам представляет собой раствор фторорганического поверхностно-активного вещества в растворителе. Техническим результатом является понижение коэффициента трения, повышение износостойкости и термостойкости антифрикционной композиции в условиях высоких нагрузок и температур. 3 табл.

Известен состав антифрикционного покрытия, содержащий, мас.%: дисульфид молибдена 5-10, серебристый графит С-1 5-8, тальк 2-6 и поливинилбутираль марки «ПШ» остальное. Покрытие наносят в кипящем слое в токе воздуха и оплавляют при 175-180°С в течение 8-10 мин (авторское свидетельство SU 563428, МПК C09D 129/04, 30.06.1977).

Недостатком данного покрытия являются его относительно низкие трибологические свойства. Кроме того, при указанном методе нанесения состава невозможно получить равномерное по толщине и однородное по эксплуатационным свойствам покрытие.

Известна антифрикционная композиция, содержащая, мас.%: дисульфид молибдена 10,0-18,0, кристаллический йод 0,2-0,6, полиакриловый лак остальное и дополнительно ультрадисперсный β-сиалон в количестве 0,2-0,5 мас.% (патент РФ 2285019 С1, МПК C08J 5/16, 10.10.2006).

Недостатками данной композиции являются сравнительно низкие триботехнические свойства полученного покрытия при высоких температурах, возникающих в зоне контакта и вызывающих термодеструкцию полимерного связующего.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является антифрикционная композиция, содержащая, мас.%: дисульфид молибдена 33,3 и лак БФ-2 или БФ-4 66,7 (авторское свидетельство СССР 154345, МПК C09D 3/48, 1963).

Недостатками известной композиции являются невысокие антифрикционные свойства полученного покрытия, что проявляется в повышенном коэффициенте трения, узком диапазоне рабочих нагрузок, низкой износостойкости.

Техническим результатом изобретения является понижение коэффициента трения, повышение износостойкости и термостойкости антифрикционной композиции в условиях высоких нагрузок и температур.

Данный результат достигается тем, что антифрикционная композиция, включающая дисульфид молибдена и лак, содержащий поливинилбутираль, в качестве дисульфида молибдена содержит дисульфид молибдена, модифицированный эпиламом, при их массовом соотношении 1:(2-3) и представляющий собой раствор фторорганического поверхностно-активного вещества в растворителе, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Дисульфид молибдена, модифицированный
эпиламом, при их массовом
соотношении 1:(2-3)	20-25
Поливинилбутиральный лак	остальное

Сущность изобретения заключается в следующем.

В качестве связующего для изготовления композиции используется поливинилбутиральный лак марок ПВБ-5, ПВБ-10 по ОСТ 84-1010-84, являющийся раствором поливинилбутираля в этиловом спирте.

Эпиламы представляют собой составы, содержащие фторорганическое поверхностно-активное вещество (Фтор-ПАВ) и растворитель.

В качестве эпиламов могут быть использованы: автокон-0,5, автокон-20, представляющие собой растворы перфторкислоты марки 6 МФК-180 в перфторметилциклогексане (ПФМЦГ) или хладоне 350; амидофен (см. патент RU 2215766, 10.11.2003, Промышленные фторорганические продукты: Справ. Изд. / Б.Н.Максимов, В.Г.Барабанов, И.Л.Серушкин и др. - Изд. 2-е, пер. и доп. - СПб: Химия, 1996. - С.456-458); 6СФК-180-05, 6СФК-180-20, 6СФК-180-50 (см. патент RU 2278875, 27.06.2006); полизам (см. патент RU 2280051, 20.07.2006.) и т.д.

Модифицированный дисульфид молибдена (MoS₂) представляет собой частицы дисульфида молибдена размером не более 8 мкм, покрытые тонкой пленкой Фтор-ПАВ толщиной 3 нм (30 Å).

Отличительной особенностью предложенной композиции является то, что использование в ней поливинилбутирального лака в сочетании с эпиламированным дисульфидом молибдена при заданном соотношении компонентов позволяет понизить коэффициент трения полученного покрытия, повысить его износостойкость и термостойкость в условиях высоких нагрузок и температур.

Способ получения модифицированного MoS₂ заключается в следующем.

Порошок MoS₂ заливают раствором эпилама при массовом соотношении MoS₂: эпилам = 1:(2-3). Пропитку производят в течение 10-18 ч при комнатной температуре. Полученную сметанообразную массу модифицированного дисульфида молибдена сушат при комнатной температуре на гладкой, например стеклянной, поверхности до полного высыхания, после чего подвергают термофиксации при температуре 100-110°С в сушильном шкафу в течение 2-3 ч.

Проведение процесса модифицирования MoS₂ при иных соотношениях дисульфида молибдена и эпилама не дает возможности получить продукт с оптимальными трибологическими свойствами.

Введение эпиламированного MoS₂ в количестве менее 20 мас.% не позволяет получить покрытие с высокими триботехническими характеристиками, а содержание его более 25 мас.% приводит к снижению адгезии покрытия к металлической поверхности.

Антифрикционную композицию готовят следующим образом. В алюминиевую или оцинкованную емкость помещают модифицированный дисульфид молибдена, в который небольшими количествами при постоянном перемешивании вводят поливинилбутиральный лак. Смесь перемешивают в течение 10-15 мин до получения однородного состава.

Готовую композицию наносят на контактную поверхность детали узла трения методом распыления, окунания или кистью. Полученное покрытие сушат при температуре 15-35°С в течение 20-60 мин.

Составы композиций по изобретению приведены в табл.1. Сравнительные свойства покрытий, полученных согласно изобретению и по прототипу, представлены в табл.2.

Фрикционные испытания проводили на машине СМТ-1 по схеме вал - частичный вкладыш при скорости скольжения 0,5 м/с и удельных нагрузках 2,5-15,0 МПа. Покрытие наносили на фольгу из стали 3, закрепленную на вкладыш с площадью рабочей поверхности 2 см². В качестве контртела использовали ролик из стали 45 с исходной шероховатостью R_a<0,32 мкм.

Адгезионную прочность покрытий измеряли на разрывной машине на стальных образцах шириной 10 мм, склеенных внахлест с площадью перекрытия 1 см².

Для определения термостойкости композиций образцы с нанесенным покрытием термостатировали при 150-300°С в течение 3 ч, затем извлекали из термостата, охлаждали и испытывали на машине трения МИ-1М по ГОСТ 11613-65.

Результаты испытаний покрытий на износостойкость после термостатирования в сравнении с покрытием по прототипу представлены в табл.3.

Использование предложенной антифрикционной композиции в узлах трения позволяет получить полимерные покрытия с высокими триботехническими свойствами в условиях повышенных нагрузок и температур.

Таблица 1
Составы антифрикционных композиций, мас.%
Компонент	Заявляемый состав
1	2	3	4	5
MoS₂, модифицированный Эпиламом, в массовом соотношении 1:2	25,0				26,0
MoS₂, модифицированный Эпиламом, в массовом соотношении 1:2,5		22,5
MoS₂, модифицированный Эпиламом, в массовом соотношении 1:3			20,0	19,0
Поливинилбутиральный лак	75,0	77,5	80,0	81,0	74,0

Таблица 2
Сравнительные свойства антифрикционных композиций
Показатели	Заявляемый состав	Аналог, RU 2285019	Прототип, SU 154345
1	2	3	4	5
Коэффициент трения при скорости 0,5 м/с и нагрузке, МПа
2,5	0,08	0,07	0,06	0,09	0,07	0,09	0,14
5,0	0,08	0,07	0,06	0,09	0,07	0,09	0,14
7,5	0,09	0,08	0,07	0,10	0,08	0,10	0,15
10,0	0,12	0,11	0,10	0,13	0,12	0,14	0,18
12,5	0,12	0,11	0,10	0,13	0,12	0,14	0,20
15,0	0,16	0,15	0,14	0,17	0,16	задир	задир
Интенсивность изнашивания, 10^-8 (V=0,5 м/с, Р=2,5 МПа)	2,5	2,3	2,2	2,6	2,4	2,8	2,9
Адгезионная прочность к стали, МПа	0,42	0,40	0,39	0,41	0,37	0,38	0,38

Таблица 3
Износостойкость покрытий после термостатирования, мин
Заявляемый состав покрытия и состав по прототипу	Выдержка образцов с покрытиями в течение 3 ч при температуре, °С
150	200	250	300
Состав 1	1450	1530	1600	1650
Состав 2	1550	1600	1640	1700
Состав 3	1620	1700	1750	1770
Состав 4	1150	1220	1250	1300
Состав 5	1450	1480	1410	1320
Состав по патенту 2285019	960	825	290	Термодеструкция полимерного связующего
Состав по прототипу	955	820	285	Термодеструкция полимерного связующего

Антифрикционная композиция для покрытий, включающая дисульфид молибдена и лак, содержащий поливинилбутираль, отличающаяся тем, что в качестве дисульфида молибдена она содержит дисульфид молибдена, модифицированный эпиламом, при их массовом соотношении 1:(2-3) и представляющий собой раствор фторорганического поверхностно-активного вещества в растворителе при следующем соотношении компонентов, мас.%:

дисульфид молибдена, модифицированный
эпиламом, при их массовом соотношении 1:(2-3)	20-25
поливинилбутиральный лак	остальное

Похожие патенты:

Сшитые поливинилацетали // 2316565

Изобретение относится к термосшитому поливинилацеталю, полученному по меньшей мере из одного поливинилацеталя (I), который получен путем взаимодействия по меньшей мере одного полимера (А), содержащего, мас.% в расчете на общую сумму полимера (А): а) 1,0-99,9 структурных звеньев формулы (1), b) 0-98,9999 структурных звеньев формулы (2), с) 0,0001-30,0 структурных звеньев формулы (4), с соединением (В) формулы (5), причем по меньшей мере частично группы формулы (1) и (4) этерифицируют друг с другом.

Окрасочная композиция с металлическим блеском // 2310672

Изобретение относится к созданию окрасочных композиций с алюминиевой пудрой и может быть использовано для окраски автомобилей, пластмасс, покрытий промышленного назначения и в приготовлении печатных красок.

Огнезащитная вспенивающаяся композиция для покрытий // 2185409

Изобретение относится к огнезащитным вспенивающимся покрытиям, предназначенным для защиты металлических и деревянных конструкций от огня. .

Атмосферостойкая водно-дисперсионная композиция // 2162477

Изобретение относится к композициям для получения водно-дисперсионных красок, полученных на основе гомополимерной поливинилацетатной дисперсии для внутренней и наружной окраски зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, оштукатуренным, деревянным и другим пористым поверхностям, по загрунтовочным поверхностям материала, по старым водно-дисперсионным покрытиям, для окраски плодовых, декоративных деревьев, кустарников с целью повышения их зимостойкости, от солнечных ожогов, защиты от грызунов и замазывания ран.

Композиция для антикоррозионного покрытия // 2058357

Изобретение относится к композициям для нанесения антикоррозионного покрытия на черные металлы и цветные металлы и может быть использовано для антикоррозионной защиты крупногабаритных металлических емкостей, в частности, например, стальных баков аккумуляторов в системах теплоснабжения для хранения горячей воды, а также металлоконструкций, подвергающихся воздействию, например, морской воды, масел или бензина.

Светорассеивающий лак // 2001083

Способ изготовления просветного экрана // 1836654

Состав для электропроводного декоративно-защитного покрытия // 1803417

Порошковая композиция для необратимых покрытий // 1721069

Изобретение относится к получению полимерных покрытий из порошковых композиций на основе поливинилбутираля (ПВБ), применяемых для защитно-декоративной отделки изделий в различных отраслях народного хозяйства.

Состав для антикоррозионных покрытий // 1678038

Полимерная композиция // 2356919

Изобретение относится к полимерным композициям, применяемым в качестве конструкционного материала в различных отраслях, преимущественно для изготовления предохранительных деталей резьбовых частей труб.

Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения для искусственных эндопротезов // 2354668

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к способам изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов.

Полимерная композиция триботехнического назначения // 2354667

Изобретение относится к области полимерного материаловедения, а именно к созданию полимерных материалов триботехнического назначения, которые могут быть использованы для изготовления уплотнительных элементов пар вращательного и возвратно-поступательного движения и узлов трения.

Полимерная антифрикционная композиция биомедицинского назначения // 2347793

Изобретение относится к композициям, обладающим пониженным коэффициентом трения, для использования в узлах трения живых организмов. .

Антифрикционное покрытие // 2345110

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к антифрикционным покрытиям, используемым в шестеренных насосах для снижения трения и коррозионно-механического изнашивания между приводным валом и корпусом насоса и в других трибосопряжениях при воздействии на сопрягаемые детали химически активных реагентов, высоких температур и нагрузок и необходимости соблюдения при этом стабильности зазоров в трибосопряжениях.

Полимерный материал для узлов трения "люгам" // 2330865

Изобретение относится к области композиционных материалов, используемых для изготовления антифрикционных деталей узлов трения в автопромышленности, например для вкладышей сферических шарниров.

Способ получения антифрикционных пресс-материалов // 2330051

Изобретение относится к способу получения антифрикционных эпоксидных пресс-материалов, предназначенных для изготовления изделий, применяемых в качестве вставок в подшипниковых втулках с бинарной поверхностью трения, то есть смазывающих элементов, а также в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в электротехнике и других отраслях техники.

Композиция на основе поливинилиденфторида // 2329282

Изобретение относится к композициям высокомолекулярных соединений, в частности к композициям гомополимеров винилиденфторида. .

Антифрикционная полимерная композиция // 2329279

Изобретение относится к полимерным композитным материалам антифрикционного назначения, которые могут быть использованы для изготовления деталей узлов трения машин и техники.

Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе политетрафторэтилена // 2324708

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к полимерным композиционным материалам (ПКМ) на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), и может быть использовано при изготовлении деталей металлополимерных узлов трения машин различных видов техники.

Способ получения антифрикционного органоволокнистого пресс-материала // 2370504

Изобретение относится к способу получения антифрикционных пресс-материалов, предназначенных для изготовления антифрикционных изделий сложных конфигураций, например подшипниковых втулок