Антифрикционный композиционный материал
Владельцы патента RU 2504560:
Федеральное государственное унитарное предприятие Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" (RU)
Изобретение относится к антифрикционному композиционному материалу на основе полимеров для создания узлов трения, работающих всухую. Композиционный материал состоит, мас.%: полиэтилен 277 - 50-55 и медный поликомплекс полиакриламида - 50-45. Медный поликомплекс полиакриламида получают растворением медного порошка в растворе аммиака с последующим смешением полученного раствора с водным раствором полиакриламида и выделением поликомплекса из раствора ацетоном или этиловым спиртом. Технический результат - увеличение срока службы узлов трения, работающих всухую, а также повышение твердости изделия. 2 табл.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании антифрикционных материалов на основе полимеров, в частности композиционных материалов для создания узлов трения, где применение смазок и воды ограниченно или недопустимо.
Известен композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (ПЭ СВМ) с использованием в качестве модификатора оксид алюминия. (RU 2381242 С08723126 от 15.04.2008). Количество вводимого модификатора составляет 4 мас.%. Материал обладает стойкостью к истиранию.
Однако этот материал обладает недостаточно низким коэффициентом трения, а так же весовым и линейным износом и невысокой твердости, что снижает срок службы изделий.
Перед автором стояла задача увеличения срока службы узлов трения, работающих всухую, путем снижения коэффициента трения, весового и линейного износа, повышение твердости при сохранении высоких физико-механических свойств.
Эта задача решена тем, что композиция на основе полиэтилена в качестве наполнителя содержит медный поликомплекс полиакриламида при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиэтилен 277 | 50 55 |
| Медный поликомплекс полиакриламида | 50 45 |
В данной работе медный поликомплекс полиакриламида представляет собой гель, полученный следующим методом: 0,2 г медного порошка растворяем в 40 мл 10% водного раствора аммиака, затем смешиваем полученный раствор и 40 мл 6%-ного водного раствора полиакриламида, из полученного раствора ацетоном или этиловым спиртом в соотношении 1:1 к полученному объему высаживают медный поликомплекс полиакриламида. Полученный медный поликомплекс полиакриламида сушат при температуре 60-65°C, в течение 1,5 часа, после сушки его размалывают до порошка. Порошок просевается через сито №4. Далее порошок медного поликомплекса смешивают с полиэтиленом 277 до однородной массы и прессуют изделия.
Для получения медного поликомплекса полиакриламида был использован водорастворимый полиакриламид-гель водоканальный (ТУ-2216-042-07510208-2009). Он представляет собой высоковязкий гель, прозрачный, без видимых механических включений и следов воды: массовая доля основного вещества, %, не менее 6; молекулярная масса ПАА - 105-106, массовая доля остаточного акриламида на 1 кг основного вещества, мг, не более 250.
Медный порошок взят марки ПМС - Н по ГОСТ 4960-2009 следующего состава %: медь, не менее 99,5; примесей не более %: железо - 0,06, свинец - 0,05, мышьяк - 0,003, сурьма - 0,005, кислорода - 0,5, сернокислых соединений металлов в пересчете на сульфат-ион - 0,01; прокаленного остатка после обработки азотной кислотой - 0,05; влаги, не более 0,05.
Составы разработанных по изобретению композиционных материалов приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты | Содержание масс.% | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Полиэтилен 277 | 50 | 52,5 | 55 | - |
| Медный поликомплекс полиакриламида | 50 | 47,5 | 45 | - |
| пэ свм | - | - | - | 96 |
| Al2O3 | - | - | - | 4 |
Полученные методом прессования из разработанного композиционного материала образцы подвергали комплексу физико-механических и трибологических испытаний. При этом контролировались следующие основные параметры: коэффициент трения, линейный и весовой износ, твердость.
Коэффициент трения определяли на торцевой машине трения при скорости относительного скольжения V=0.0735 м/с, нагрузке 5 МПа, при отсутствии смазки в зоне трения. Твердость определяли на приборе АС-111 (производство Венгрия). Продолжительность испытаний на машине трения - 5 часов. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Композиция | Прототип | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Твердость кг/мм2 | 12,9 | 11,1 | 10,69 | 10,9 |
| Коэффициент трения при V=0.0735 м/с всухую | 0,12 | 0,122 | 0,125 | 0,15 |
| Весовой износ, г | 0,04 | 0,042 | 0,043 | 0,52 |
| Линейный износ, мкм | 0,047 | 0,049 | 0,051 | 0,54 |
Таким образом, применение разработанного антифрикционного композиционного материала в узлах трения, работающих без смазки, способствует значительному увеличению срока службы трущихся узлов за счет снижения коэффициента трения, линейного и весового износа, а также повышению твердости изделия.
На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое решение задачи соответствует всем критериям, необходимым для признания его изобретением, и может быть защищено патентом Российской Федерации.
Антифрикционный композиционный материал, состоящий из полиэтилена 277 и медного поликомплекса полиакриламида, где поликомплекс получают растворением медного порошка в растворе аммиака, с последующим смешением полученного раствора с водным раствором полиакриламида и выделением поликомплекса полиакриламида из раствора ацетоном или этиловым спиртом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Полиэтилен 277 | 50-55 |
| Медный поликомплекс полиакриламида | 50-45 |
