RU2139920C1 - Plastic lubricant - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic metal coated compositions as protective means for friction units wheel and caterpillar transport vehicles, industrial equipment and ship mechanisms for various purposes. SUBSTANCE: composition comprises lubricant as substrate and 5-20% of highly dispersive metallic powder prepared by method of evaporation and condensation in neutral gas atmosphere in vacuum device. Metallic powder is highly dispersed zinc or bronze or lead. Metallic powder comprises alloying additives of arsenic, tin or cadmium. EFFECT: good metal plating effect of the composition, wear-free operation of friction pairs, prevention of wear of working pairs during service period thereof, reconditioned worn-out surface of friction pairs and preservation of basic technological parameters of the lubricant. 4 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к пластичным металлоплакирующим составам, применяемым в качестве защитного средства для узлов трения колесных и гусеничных транспортных средств, промышленного оборудования и судовых механизмов различного назначения. The invention relates to plastic metal-clad compositions used as a protective agent for friction units of wheeled and tracked vehicles, industrial equipment and ship mechanisms for various purposes.

Известна смазка для тяжело нагруженных механизмов, содержащая, мас.%: канальную сажу 11 - 13, коллоидный графит 6 - 8 и защитную смазку на основе минерального масла, загущенного алюминиевым мылом синтетических жирных кислот фракции C₁₀ - C₁₆ - остальное [Авторское Свидетельство СССР N 1810385, МПК 5 C 10 M 169/04 // (C 10 M 169/04, C 10 M 125/02, C 10 M 101/02, C 10 M 177/02) C 10 N 30/06, 1993 г.].Known lubricant for heavily loaded mechanisms, containing, wt.%: Channel black 11 - 13, colloidal graphite 6 - 8 and a protective lubricant based on mineral oil thickened with aluminum soap of synthetic fatty acids of fraction C ₁₀ - C ₁₆ - the rest [USSR Author's Certificate N 1810385, IPC 5 C 10 M 169/04 // (C 10 M 169/04, C 10 M 125/02, C 10 M 101/02, C 10 M 177/02) C 10 N 30/06, 1993 g.].

Действие вышеназванной смазки направлено на повышение ее работоспособности в широком диапазоне температур и нагрузок. The action of the above grease is aimed at increasing its performance over a wide range of temperatures and loads.

Известен состав пластичной антифрикционной многоцелевой смазки, получаемой загущением нефтяных масел 12-оксистеаратом лития и содержащей антиокислительную присадку [Химический энциклопедический словарь под ред. И.Н.Кнунянца, М., Советская энциклопедия, 1983 г., с. 304]. Известная пластичная смазка выпускается в промышленном масштабе под маркой "Литол" [ГОСТ 21150-87]. The known composition of the plastic anti-friction multi-purpose grease obtained by thickening petroleum oils with 12-lithium oxystearate and containing an antioxidant additive [Chemical Encyclopedic Dictionary, ed. I.N. Knunyantsa, M., Soviet Encyclopedia, 1983, p. 304]. Known grease is produced on an industrial scale under the brand name "Litol" [GOST 21150-87].

Известная смазка обладает хорошей водостойкостью, механической стабильностью и работоспособностью в широком интервале температур. Однако применение ее в узлах трения не позволяет предотвратить их износ и обеспечить показатели, повышающие ресурс работы. Known lubricant has good water resistance, mechanical stability and performance over a wide temperature range. However, its use in friction units does not prevent their wear and provide indicators that increase the service life.

Наиболее близкой к предлагаемой является пластичная смазка, содержащая основу, в качестве которой используют литол, и высокодисперсный металлический порошок в количестве 5-10 мас.%. (Р.М.Матвеевский и др. "Смазочные материалы, антикоррозионные и противозадирные свойства. Методы испытаний". Справочник, М., Машиностроение, 1989 г. с. 144-145). Closest to the proposed is a grease containing a base, which is used as a lithol, and highly dispersed metal powder in an amount of 5-10 wt.%. (R.M. Matveevsky et al. "Lubricants, anticorrosion and extreme pressure properties. Test methods." Reference, M., Mechanical Engineering, 1989, pp. 144-145).

Известные смазочные материалы обладают хорошими триботехническими характеристиками, однако недостаточно эффективны для предотвращения фрикционной коррозии и износа пар трения. Known lubricants have good tribological characteristics, but are not effective enough to prevent frictional corrosion and wear of friction pairs.

Известно, что причиной износов пар трения являются в основном два фактора: усталостное выкрашивание и износ от фрикционной коррозии. Усталостное выкрашивание обусловлено усталостью материала поверхностных слоев, подверженных действию контактных напряжений в основном при линейном и точечном контакте. Появляющиеся при этом микротрещины вырастают до ямок. Трещины и ямки заполняются смазкой, которая в зоне контакта нагнетается в них под высоким давлением. Одной из главной причин усталостного выкрашивания являются неудовлетворительные свойства смазочных материалов. Поэтому условия смазки и качество смазки оказывают значительное влияние на усталостное выкрашивание и на другие виды износа. Значительное влияние на усталостное выкрашивание и на смазочную композицию оказывает температура в зоне контакта. It is known that the cause of wear of friction pairs is mainly two factors: fatigue spalling and wear from frictional corrosion. Fatigue chipping is caused by the fatigue of the material of the surface layers exposed to contact stresses mainly with linear and point contact. Microcracks appearing at the same time grow to pits. Cracks and pits are filled with grease, which in the contact zone is pumped into them under high pressure. One of the main causes of fatigue spalling is the unsatisfactory properties of lubricants. Therefore, lubrication conditions and lubricant quality have a significant impact on fatigue chipping and other types of wear. A significant effect on fatigue chipping and on the lubricant composition is exerted by the temperature in the contact zone.

Фрикционная коррозия может возникнуть во всех соединениях и сопряжениях, даже при наличии простых вибраций. Поверхности деталей, пораженные фрикционной коррозией, покрываются пленкой окислов Fe₂O₃, Fe₃O₄, Fe₂O₃H₂O (ржавчина). При движении трущихся поверхностей от них отделяются продукты износа, представляющие собой осколки хрупких окисных пленок, которые остаются в зоне контакта. Это провоцирует интенсивный износ поверхностей деталей. Для исключения этого явления необходимо придать защитной смазке хорошую водостойкость. Водостойкость известных пластических смазок явно не удовлетворяет условиям эксплуатации и не обеспечивает ресурсной работы деталей транспортного средства.Friction corrosion can occur in all joints and mates, even in the presence of simple vibrations. The surfaces of parts affected by frictional corrosion are covered with a film of oxides Fe ₂ O ₃ , Fe ₃ O ₄ , Fe ₂ O ₃ H ₂ O (rust). When moving friction surfaces, wear products are separated from them, which are fragments of fragile oxide films that remain in the contact zone. This provokes intense wear on the surfaces of the parts. To eliminate this phenomenon, it is necessary to give a protective lubricant good water resistance. The water resistance of known plastic greases clearly does not satisfy the operating conditions and does not provide the resource work of vehicle parts.

Как показывает опыт использования пластических смазок, для их применения в соответствии с назначением последние должны удовлетворять следующим общим требованиям: сохранять необходимые механические свойства в области высоких температур, сохранять оптимальную вязкость при низких температурах, не плавиться при нагревании, не распадаться при хранении и в узлах трения на масло и загуститель, не разрушаться под действием воды, сохранять химическую стабильность, обладать хорошими защитными свойствами, не провоцировать коррозию металла и др. As experience in the use of plastic lubricants shows, for their application in accordance with the purpose, the latter must satisfy the following general requirements: to maintain the necessary mechanical properties in the high temperature range, to maintain optimal viscosity at low temperatures, not to melt when heated, not to decompose during storage and in friction units oil and thickener, do not collapse under the influence of water, maintain chemical stability, have good protective properties, do not provoke metal corrosion and .

Существующий опыт эксплуатации транспортных средств позволяет утверждать, что проблема обеспечения безизносной работы пар трения требует своего разрешения. The existing experience in operating vehicles allows us to state that the problem of ensuring the wear-free operation of friction pairs requires its solution.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективного металлоплакирующего действия, что позволит добиться безизносной работы пар трения, предотвращения износа работающих пар трения в процессе их эксплуатации и восстановления уже изношенной поверхности узлов трения, уменьшение фрикционной коррозии. The objective of the invention is to provide an effective metal-cladding effect, which will achieve wear-free operation of friction pairs, prevent wear of working friction pairs during their operation and restore the already worn surface of friction units, reduce friction corrosion.

Поставленная задача решается тем, что пластичная смазка на основе литола содержит высокодисперсный порошок металлического наполнителя, полученного методом испарения и конденсации в атмосфере нейтрального газа на вакуумной установке, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокодисперсный порошок металлического наполнителя - 5,0 - 20,0
Литол - До 100
В качестве металлического наполнителя используют высокодисперсный порошок цинка, бронзы или свинца с размером частиц не более 20 мкм, при этом содержание фракции с размером частиц 10 мкм составляет около 90%. В качестве легирующих элементов порошки могут содержать сурьму, олово, кадмий.The problem is solved in that the lithol-based grease contains a highly dispersed powder of a metal filler obtained by evaporation and condensation in a neutral gas atmosphere in a vacuum installation, with the following ratio of components, wt.%:
Fine powder metal filler - 5.0 - 20.0
Litol - Up to 100
A highly dispersed powder of zinc, bronze or lead with a particle size of not more than 20 μm is used as a metal filler, while the content of the fraction with a particle size of 10 μm is about 90%. As alloying elements, powders may contain antimony, tin, cadmium.

В качестве основы используют литол, получаемый загущением нефтяных масел 12-оксистеаратом лития. The base used is lithol obtained by thickening petroleum oils with lithium 12-oxystearate.

Введение в композицию заявляемой основы в указанном количественном интервале обеспечивает образование соответствующей пленки на частицах металлического порошка, а также требуемой консистенции и структурно-механических свойств смазки. Introduction to the composition of the inventive base in the specified quantitative range ensures the formation of the corresponding film on the particles of metal powder, as well as the required consistency and structural and mechanical properties of the lubricant.

Заявляемое качество и количество металлического порошка обеспечивает получение смазки с улучшенными защитными свойствами, способствующей предотвращению износа в процессе эксплуатации, а также восстановлению уже изношенной и поврежденной поверхности. The claimed quality and quantity of metal powder provides a lubricant with improved protective properties that helps prevent wear during operation, as well as the restoration of an already worn and damaged surface.

Сравнение предлагаемой металлоплакирующей смазки с известной позволяет утверждать, что предлагаемый нами состав отличается от известного использованием металлического наполнителя (порошка цинка, бронзы, свинца). Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Новизна". A comparison of the proposed metal cladding lubricant with the known one allows us to state that the composition we offer differs from the known one by the use of a metal filler (zinc, bronze, lead powder). This allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "Novelty."

В науке и технике известно введение в составы пластичных смазочных материалов различных металлоплакирующих добавок и присадок. In science and technology, it is known to introduce various metal-clad additives and additives into the compositions of plastic lubricants.

Так, например, известна металлоплакирующая добавка к смазочным материалам, содержащая порошкообразный металлический наполнитель, минеральное масло, стабилизатор и фторсодержащее вещество [Заявка RU N 95120135/04, МПК C 10 M 141/06, 1997 г.]. В металлоплакирующие добавки могут быть введены различные составы металлических порошков. For example, a metal-clad additive for lubricants containing a powdered metal filler, mineral oil, stabilizer and fluorine-containing substance is known [Application RU N 95120135/04, IPC C 10 M 141/06, 1997]. Various metal powder compositions can be incorporated into metal plating additives.

Известны также металлоплакирующие присадки, содержащие соли монокарбоновых кислот с металлами [патент RU N 1807074, МПК C 10 M 129/40, 1993 г.] или металлический порошок - промышленный отход электрохимического процесса гальваники, содержащий медь, смешанный с олеиновой кислотой в соотношении 1: 1 [Патент RU N 2050407, МПК C 10 M 125/04, 1995 г.]. Also known metal-cladding additives containing salts of monocarboxylic acids with metals [patent RU N 1807074, IPC C 10 M 129/40, 1993] or metal powder is an industrial waste of the electrochemical galvanic process containing copper mixed with oleic acid in a ratio of 1: 1 [Patent RU N 2050407, IPC C 10 M 125/04, 1995].

Однако известно, что введение жидких металлоплакирующих добавок и присадок влияет на основные технологические показатели пластичных смазок. However, it is known that the introduction of liquid metal-cladding additives and additives affects the main technological parameters of greases.

Введение заявляемых порошков цветных металлов, полученных методом испарения и конденсации в атмосфере нейтрального газа на вакуумной установке, непосредственно в пластичную смазку позволяет не только достичь хорошего металлоплакирующего действия, но и сохранить ее основные технологические показатели. Металлоплакирующее действие получаемой смазки обеспечивается тем, что частицы порошка могут внедряться в микротрещины и дефекты на поверхности трущихся деталей, образуя защитную пленку. При наличии пленки на трущихся поверхностях продукты их износа состоят из пористых частиц металла; последние покрываются адсорбционным слоем смазочного материала, имеют электрический заряд, под действием которого удерживаются в узлах трения. Заявляемая основа обеспечивает требуемую водостойкость и жизнеспособность композиции и образующейся пленки. The introduction of the inventive non-ferrous metal powders obtained by evaporation and condensation in a neutral gas atmosphere in a vacuum installation directly into a grease allows not only to achieve a good metal cladding effect, but also to maintain its main technological parameters. The metal-cladding effect of the resulting lubricant is ensured by the fact that powder particles can penetrate into microcracks and defects on the surface of rubbing parts, forming a protective film. In the presence of a film on friction surfaces, their wear products consist of porous metal particles; the latter are covered with an adsorption layer of a lubricant, have an electric charge, under the influence of which they are held in friction units. The inventive base provides the required water resistance and viability of the composition and the resulting film.

В открытых источниках информации нами не обнаружено данных об известности ведения в состав пластичной смазки мелкодисперсных частиц металлического порошка (порошка цинка, бронзы или свинца). Использование заявляемого состава позволяет решить поставленную задачу - создание смазочной композиции, позволяющей реализовать режим безизносной работы узлов трения при одновременном сохранении качества смазки. In open sources of information, we did not find data on the popularity of maintaining finely dispersed particles of a metal powder (zinc, bronze or lead powder) in a grease. Using the inventive composition allows you to solve the problem - the creation of a lubricating composition that allows you to implement the mode of wear-free operation of the friction units while maintaining the quality of the lubricant.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого состава критерию "Изобретательский уровень". All of the above allows us to conclude that the claimed composition meets the criterion of "Inventive step".

Заявляемый металлоплакирующий состав готовят следующим способом. The inventive metal plating composition is prepared in the following way.

Компоненты состава взвешивают в необходимых соотношениях и загружают в лопастной смеситель. Длительность перемешивания 2 - 3 часа для получения гомогенной по составу смазки. The components of the composition are weighed in the required proportions and loaded into a paddle mixer. The duration of mixing is 2 to 3 hours to obtain a homogeneous lubricant.

Для приготовления металлоплакирующих составов в качестве основы используют смазку Литол-24 по ГОСТ 21150-87, в качестве наполнителей - высокодисперсные порошки цинка марки ПЦВД по ТУ 494К-А064-04-93, бронзы марки ПБВД по ТУ 494К-А064-07-94, свинца марки ПСВД по ТУ 0165-05-93. В качестве легирующих элементов порошки могут содержать сурьму, олово и кадмий. For the preparation of metal-cladding compositions, Litol-24 grease according to GOST 21150-87 is used as a base, highly dispersed PTsVD zinc powders according to TU 494K-A064-04-93, PBBD bronzes according to TU 494K-A064-07-94, are used as fillers. lead grade PSVD according to TU 0165-05-93. Powders may contain antimony, tin and cadmium as alloying elements.

В таблице 1 приведены составы изготовленных металлоплакирующих составов. Table 1 shows the compositions of the manufactured metal cladding compositions.

Объединенную пробу смазки общей массой 1.5 кг отбирают по ГОСТ 2517-85 и определяют ее показатели по ГОСТ 21150-87. Полученные данные приведены в таблице 2. A combined lubricant sample with a total mass of 1.5 kg is taken in accordance with GOST 2517-85 and its performance is determined in accordance with GOST 21150-87. The data obtained are shown in table 2.

Свойства смазки, приготовленной по составу N 4, аналогичны составу N 3. Свойства, приведенные в таблице 2, показывают, что приготовление композиции по изобретению (примеры 1, 2, 3, 5) позволяет получить составы с улучшенными смазывающими свойствами. Трибологические характеристики определены на четырехшариковой машине при 20 ± 5^oC.The properties of the lubricant prepared according to composition No. 4 are similar to composition No. 3. The properties shown in table 2 show that the preparation of the composition according to the invention (examples 1, 2, 3, 5) allows to obtain compositions with improved lubricating properties. Tribological characteristics are determined on a four-ball machine at 20 ± 5 ^o C.

Для исследования эффективности металлоплакирующего действия заявляемого состава узлы трения автомобиля ВАЗ 2105 с пробегом 95 тыс. км. были обработаны смазкой, изготовленной по примерам N 1 - 8. To study the effectiveness of the metal-cladding effect of the claimed composition, friction units of a VAZ 2105 automobile with a range of 95 thousand km. were treated with grease made according to examples N 1 - 8.

Замеры показателя износа пар трения (фрикционная коррозия) автомобиля были проведены до введения заявляемого состава и после его введения и последующей эксплуатации в течение 4-х, 6-ти, 12-ти и 18 месяцев. Данные приведены в табл. 2. Measurements of the wear indicator of friction pairs (frictional corrosion) of the car were carried out before the introduction of the inventive composition and after its introduction and subsequent operation for 4, 6, 12 and 18 months. The data are given in table. 2.

Приготовление составов по примеру 7 не позволяет обеспечить хорошего металлоплакирующего действия смазки - фрикционная коррозия около 6 месяцев. Приготовление составов по примеру 6 нецелесообразно, т.к. это влечет большой расход металлического наполнителя и, кроме того, приводит к снижению основных технологических показателей смазки. The preparation of the compositions according to example 7 does not allow to provide a good metal-cladding effect of the lubricant - frictional corrosion for about 6 months. The preparation of the compositions of example 6 is impractical, because this entails a large consumption of metal filler and, in addition, leads to a decrease in the basic technological parameters of the lubricant.

Использование заявляемой смазки позволяет полностью устранить коррозионное воздействие на металлическую поверхность, повысить срок службы обрабатываемых деталей за счет уменьшения усталостного выкрашивания, повысить жизнестойкость смазки как в процессе хранения, так и в условиях эксплуатации при одновременном сохранении ее технологических показателей. The use of the inventive lubricant allows you to completely eliminate the corrosive effect on the metal surface, increase the service life of the workpieces by reducing fatigue spalling, increase the durability of the lubricant both during storage and in operating conditions while maintaining its technological parameters.

Claims (3)

1. Пластичная смазка, включающая основу, в качестве которой используют литол, и высокодисперсный порошок металлического наполнителя, отличающаяся тем, что в качестве высокодисперсного порошка металлического наполнителя используют металлический порошок, полученный методом испарения и конденсации в атмосфере нейтрального газа на вакуумной установке, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокодисперсный порошок металлического наполнителя - 5,0-20,0
Литол - До 100
2. Пластичная смазка по п. 1, отличающаяся тем, что размер частиц высокодисперсного порошка металлического наполнителя не более 20 мкм, при этом содержание фракции с размером частиц 10 мкм составляет около 90%.1. Grease, including a base, which is used as lithol, and a fine powder of a metal filler, characterized in that as a fine powder of a metal filler, a metal powder obtained by evaporation and condensation in an atmosphere of a neutral gas in a vacuum installation is used, in the following ratio components, wt.%:
Fine powder of a metal filler - 5.0-20.0
Litol - Up to 100
2. Grease according to claim 1, characterized in that the particle size of the finely divided metal filler powder is not more than 20 μm, while the content of the fraction with a particle size of 10 μm is about 90%. 3. Пластичная смазка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве высокодисперсного порошка металлического наполнителя используют высокодисперсный цинк, или бронзу, или свинец. 3. Grease according to claim 1, characterized in that highly dispersed zinc or bronze or lead is used as a finely divided metal filler powder. 4. Пластичная смазка по п. 3, отличающаяся тем, что высокодисперсный порошок металлического наполнителя содержит легирующие добавки сурьмы или олова или кадмия. 4. Grease according to claim 3, characterized in that the fine powder of the metal filler contains alloying additives of antimony or tin or cadmium.

Images