Смазочная композиция
Владельцы патента RU 2393206:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)
Использование: в узлах трения качения и скольжения текстильной, химической, автомобильной и машиностроительной отраслях промышленности. Сущность: состав включает базовую основу и никель-кобальтовый стеарат, содержащий в равных количествах металлические никель и кобальт в интервале концентраций от 2,0 до 4,5 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель-кобальтовый стеарат - 0,5-3,0, базовая основа - 97,0-99,5. Технический результат - снижение коэффициента трения, повышение износостойкости, повышение предельных контактных нагрузок, увеличение срока службы узлов трения. 2 табл.
Область техники
Изобретение относится к составам смазочных композиций на основе смазочного материала с металлосодержащей присадкой и может быть использовано в узлах трения качения и скольжения автомобильной, машиностроительной, текстильной, химической отраслях промышленности.
Уровень техники
Известна металлоплакирующая пластичная смазка на основе ЦИАТИМ-201, которая содержит пластичную основу и порошки меди и олова (а.с. №179409 (СССР). Металлоплакирующая смазка. - Опубл. БИ №5, 1966). Недостатком смазки являются невысокие антифрикционные свойства, повышенный износ и невозможность использования ее в передачах закрытого типа, где смазка производится из картера.
Известна также смазка для механической обработки металлов на основе минерального масла и присадок, в качестве которых она содержит стеарокс-6 и медное мыло жирных кислот растительных масел (Патент РФ №2130963. Смазка для механической обработки металлов. - Опубл. 27.05.99. Бюл. №15). При использовании этой смазки увеличивается стойкость сверл, однако использование ее в узлах трения качения и скольжения не предусмотрено.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков, т.е. прототипом, является смазочная композиция, содержащая базовую основу и металлосодержащую присадку - медно-оловянный стеарат с содержанием в нем 10÷30 мас.% меди и 3÷8 мас.% олова (Патент РФ №2233866. Смазочная композиция. - Опубл. 10.08.2004 г. Бюл. №22). Смазочная композиция содержит, мас.%: медно-оловянный стеарат 0,5-2; базовая основа 98,0-99,5.
Недостатком смазочной композиции является низкая износостойкость, недостаточно высокая предельная контактная нагрузка и низкий коэффициент трения, а также ограниченный срок службы в узлах трения из-за быстрой выработки присадки по причине высокой химической активности металлической составляющей композиции в зоне трения.
Сущность изобретения
Изобретательская задача состояла в разработке состава смазочной композиции, обеспечивающей низкий коэффициент трения, высокую износостойкость, высокую предельную контактную нагрузку и повышенный срок службы в узлах трения.
Поставленная задача достигается путем создания состава смазочной композиции, включающей базовую основу и никель-кобальтовый стеарат, содержащий в равных количествах металлические никель и кобальт в интервале концентраций от 2,0 до 4,5 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
никель-кобальтовый стеарат - 0,5-3,0;
базовая основа - 97,0-99,5.
Никель-кобальтовый стеарат получают следующим способом.
В расплав стеариновой кислоты, нагретой до 60-70°С, при перемешивании вводят 10%-ный водный раствор гидроокиси натрия. Процесс омыления ведут 1,0÷1,5 ч с контролем температуры и щелочности раствора. Затем, не прекращая перемешивания, вводят 50%-ный раствор уксусной кислоты, доводя раствор до pH 8, после чего приливают смесь растворов солей никеля и кобальта с рассчитанным количеством металлического кобальта и никеля. Полученную суспензию охлаждают до 30-40°С.
После высаливания и отделения от маточного раствора получают никель-кобальтовый стеарат в твердом виде, который содержит от 2,0 до 4,5 мас.% металлических никеля и кобальта.
В качестве базовой основы могут быть использованы минеральные масла любой группы (индустриальные, трансмиссионные, моторные, гидравлические и др.), а также пластичные смазки.
Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно: снизить коэффициент трения, повысить предельную контактную нагрузку и износостойкость, за счет чего увеличить срок службы по сравнению с прототипом в среднем в два раза.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Пример 1. В 99,5 г (99,5 мас.%) моторного масла помещают 0,5 г (0,5 мас.%) никель-кобальтового стеарата, содержащего 2,0 мас.% металлического никеля и 2,0 мас.% металлического кобальта, смесь при перемешивании нагревают до 100-120°С. Через 10 мин процесса смазочная композиция охлаждается и готова к применению.
Примеры получения смазочных композиций с другими заявленными в формуле изобретения значениями компонентов представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Примеры образцов для получения смазочных композиций | |||||
| № примеров | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Марка смазочного материала для получения смазочной композиции | Индустриаль- ное И-40 |
Литол-24 | Гидравлическое ИГП-40 | Моторное 5W40 | Трансмиссионное 85W/140 |
| Содержание смазочного материала, мас.% | 99,5 | 99,0 | 98,5 | 98,0 | 97,0 |
| Содержание никель-кобальтового стеарата, мас.% | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 3 |
| Содержание металлического никеля в никель-кобальтовом стеарате, мас.% | 2,0 | 3,5 | 4,0 | 4,25 | 4,5 |
| Содержание металлического кобальта в никель-кобальтовом стеарате, мас.% | 2,0 | 3,5 | 4,0 | 4,25 | 4,5 |
Полученные смазочные композиции были испытаны на трение и износ на серийной машине трения СМТ-1 по схеме: «диск-колодка». Материалом диска и колодки служила сталь 45 (HRC 50-52). Режим трения: скорость скольжения 1,5 м/с; давление повышалось ступенчато от 10 МПа до резкого увеличения момента трения; смазочная композиция подавалась в зону трения за счет окунания вращающегося диска в емкость со смазкой или, в случае использования в качестве базовой основы консистентных смазок, намазыванием на диск на каждой ступени нагружения. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| № смазочных композиций * | Показатели | |||
| Интенсивность изнашивания, мкм/км | Коэффициент трения | Нагрузочная способность, МПа | Срок службы, ч | |
| 1 | 1,3 | 0,012 | 18 | 4800 |
| 2 | 0,9 | 0,010 | 35 | 5900 |
| 3 | 0,8 | 0,009 | 37 | 6000 |
| 4 | 1,25 | 0,014 | 20 | 5600 |
| 5 | 0,18 | 0,008 | 45 | 8800 |
| прототип | 1,5 | 0,070 | 16 | 4000 |
| * - см. таблицу 1. |
Таким образом, данные таблицы 2 показывают, что в заявленном интервале значений содержания никель-кобальтового стеарата поставленная задача достигается: интенсивность изнашивания, по сравнению с прототипом, снижается в 1,2-8,3 раз, срок службы смазочной композиции увеличивается в 1,2-2,2 раза, коэффициент трения снижается до 7 раз, а нагрузочная способность увеличивается в среднем в 2,5 раза, что в совокупности приводит к повышению КПД оборудования, сокращению числа ремонтов, экономии расхода топлива, смазочного материала и электроэнергии, а также возможности замены дорогих смазочных материалов.
Смазочная композиция, включающая базовую основу и металлосодержащую присадку, представляющую собой комплексную соль стеариновой кислоты, отличающаяся тем, что в качестве комплексной соли стеариновой кислоты она содержит никель-кобальтовый стеарат при равном содержании в нем металлических никеля и кобальта от 2,0 до 4,5 мас.% каждого при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| никель-кобальтовый стеарат | 0,5-3,0 |
| базовая основа | 97,0-99,5 |
