Патент на изобретение №2193577

(54) АНТИФРИКЦИОННАЯ САМОСМАЗЫВАЮЩАЯСЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Описана антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая закись меди, абиетиновую кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид при следующем соотношении компонентов, мас.%: закись меди – 7,1-10; абиетиновая кислота – 3,5-6,7; масло вазелиновое – 3,5-6,7; графит – 3,5-6,7; медные волокна – 3,5-6,7; пластичная смазка – 10-10,6; полиамид – остальное. Коэффициент трения композиции составляет 0,025-0,03, период приработки – 30-40 мин, интенсивность изнашивания композиции – 110^-10, предел прочности материала на сжатие 72-76 МПа. Эксплуатационные свойства композиции высокие.

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся композициям на основе полиэтилена и может быть использовано в различных областях машиностроения, приборостроения, авиа- и судостроения, в частности для изготовления вкладышей подшипников скольжения, скользящих направляющих и опор скольжения, работающих без смазки в воздушной среде.

Известна антифрикционная самосмазывающаяся композиция (см. В.A. Белый, А. И. Свириденок и др. Трение и износ материалов на основе полимеров. – Минск: Наука и техника, 1976, с. 239-242), содержащая политетрафторэтилен, закись меди (Сu₂О) в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Политетрафторэтилен – 60
Закись меди – 40
Недостатком данной антифрикционной композиции является высокий коэффициент трения при работе без смазки.

Известна композиция (см. А.С. 859427, СССР, МКИ С 10 М 3/01, 3/14. Б.И. 32, 1981, с. 123) для узлов трения, содержащая глицерин, формальдегид, глицерат серно-кислой меди, кислый серно-кислый калий, гидрохинон, хлористый алюминий и эпоксидную смолу.

Недостатками данной смазочной композиции для узлов трения является: композиция представляет собой жидкое вещество, может применяться только в качестве смазки.

Известна антифрикционная самосмазывающаяся композиция на базе эпоксидных смол (см. А. В. Чичинадзе. Полимеры в узлах трения машин и приборов. – М.: Машиностроение, 1980, с. 31), содержащая эпоксидную смолу, политетрафторэтилен – 40-50 мас.%.

Недостатком данной композиции является высокий коэффициент трения при работе без смазки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является антифрикционная самосмазывающаяся композиция на базе эпоксидных смол (см. А.С. 1744104, СССР, МКИ С 10 М 141/10. Б.И. 24, 1992, с. 111-112), содержащая политетрафторэтилен, закись меди, глицерин, абиетиновую кислоту, сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты, трифенилфосфин и эпоксидную смолу при соотношении компонентов, мас.%:
Политетрафторэтилен – 1-3
Закись меди – 16-21
Глицерин – 9-11
Абиетиновая кислота – 16-20
Сложный эфир пентаэритрита и пальмитиновой кислоты – 0,2-0,5
Трифенилфосфин – 0,05-0,1
Эпоксидная смола – Остальное
Коэффициент трения композиции находится в пределах 0,04-0,09, интенсивность изнашивания в пределах 1,310^-8-1,2510^-10.

Недостатком данной композиции является недостаточно низкая величина и недостаточная стабильность коэффициента трения при работе без смазки.

Задача изобретения – повышение антифрикционных свойств, износостойкости и прочности композиции.

Указанная задача решается тем, что композиция содержит, закись меди, абиетиновую кислоту, масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Закись меди – 7,1-10
Абиетиновая кислота – 3,5-6,7
Масло вазелиновое – 3,5-6,7
Графит – 3,5-6,7
Медные волокна – 3,5-6,7
Пластичная смазка – 10-10,6
Полиамид – Остальное
Компонентами композиции являются вещества технической степени чистоты. При этом в качестве полиамида и пластичной смазки могут применяться различные полиамиды и различные пластичные смазки, например полиамиды П-68 (ГОСТ 10589-73), П-66 (МРТУ 6-06-369-74) и пластичные смазки солидол синтетический С (ГОСТ 4366-76), солидол жировой УС (ГОСТ 1033-73), универсальная смазка Литол-24 (ГОСТ 21150-75). Функция пластичной смазки состоит в обеспечении пластификации композиции смазочными маслами и эффективном удерживании масла в составе композиции.

Предлагаемая антифрикционная самосмазывающаяся композиция была получена по следующей технологии.

В сушильном шкафу при температуре 60-80^oС необходимо произвести сушку порошков закиси меди до содержания в них влаги 0,25%. После этого осуществляется приготовление навески компонентов в соответствии с соотношением, приведенным выше, подготовка, перемешивание и постепенный нагрев смеси до температуры 220^oС в тигле до образования комков. После расплавления смеси смесь помещают в пресс-форму, нагретую до температуры 240^oС, и охлаждают вместе с пресс-формой. Производят извлечение образца композиции из пресс-формы.

Пример 1. Содержание компонентов, взятых для примера 1 антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, мас.% (нижний предел содержания наполнителя):
Закись меди – 7,1
Абиетиновая кислота – 3,5
Масло вазелиновое – 3,5
Графит – 3,5
Медные волокна – 3,5
Пластичная смазка солидол С – 10
Полиамид П-68 – 68,9
Коэффициент трения данной композиции составляет величину, равную 0,03, устойчивость значений коэффициента высокая, период приработки – 30-40 мин, интенсивность изнашивания композиции составляет 1,210^-8, предел прочности материала на сжатие 90 МПа. Комплекс свойств композиции можно оценить как удовлетворяющий эксплуатационным требованиям.

Пример 2. Компоненты для примера 2 взяты в том же соотношении, что и в примере 1, мас.%:
Закись меди – 7,1
Абиетиновая кислота – 3,5
Масло вазелиновое – 3,5
Графит – 3,5
Медные волокна – 3,5
Пластичная смазка солидол УС – 10
Полиамид П-66 – 68,9
Коэффициент трения композиции – 0,035-0,045, длительность приработки 30-40 мин. Интенсивность изнашивания – 1,310^-8, предел прочности – 85 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные.

Пример 3. Компоненты для примера 3 взяты в следующем соотношении, мас.%:
Закись меди – 7,1
Абиетиновая кислота – 3,5
Масло вазелиновое – 3,5
Графит – 3,5
Медные волокна – 3,5
Пластичная смазка Литол-24 – 10
Полиамид П-68 – 68,9
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,03-0,04, период приработки – 40-60 мин, интенсивность изнашивания – 10^-8, предел прочности материала на сжатие 85-87 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные.

Пример 4. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.% (верхний предел содержания наполнителя):
Закись меди – 10
Абиетиновая кислота – 6,7
Масло вазелиновое – 6,7
Графит – 6,7
Медные волокна – 6,7
Пластичная смазка солидол С – 10,6
Полиамид П-68 – 52,6
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,035-0,04, период приработки – 30-50 мин. интенсивность изнашивания – 110^-9, предел прочности материала на сжатие 75 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные, прочность несколько понизилась.

Пример 5. Компоненты для примера 5 взяты в следующем соотношении, мас.%:
Закись меди – 10
Абиетиновая кислота – 6,7
Масло вазелиновое – 6,7
Графит – 6,7
Медные волокна – 6,7
Пластичная смазка солидол УС – 10,6
Полиамид П-66 – 52,6
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,03-0,04, период приработки – 20-30 мин, интенсивность изнашивания 1,310^-9, предел прочности материала на сжатие 70-75 МПа. Эксплуатационные свойства композиции удовлетворительные.

Пример 6. Содержание компонентов, взятых для примера 6, следующее, мас. %:
Закись меди – 10
Абиетиновая кислота – 6,7
Масло вазелиновое – 6,7
Графит – 6,7
Медные волокна – 6,7
Пластичная смазка Литол-24 – 10,6
Полиамид – 52,6
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,025-0,035, период приработки – 25-40 мин, интенсивность изнашивания – 510^-10, предел прочности материала на сжатие 70 МПа. Эксплуатационные характеристики композиции удовлетворительные.

Пример 7. Содержание компонентов, взятых для примера 7 антифрикционной самосмазывающейся композиции, следующее, мас.% (среднее содержание наиболее значимых компонентов):
Закись меди – 10
Абиетиновая кислота – 5
Масло вазелиновое – 5
Графит – 5
Медные волокна – 5
Пластичная смазка солидол УС – 10,6
Полиамид П-68 – 59,4
Коэффициент трения данной композиции составляет 0,025-0,03, период приработки – 30-40 мин, интенсивность изнашивания композиции – 110^-10, предел прочности материала на сжатие 72-76 МПа. Эксплуатационные свойства композиции высокие.

Испытания композиций производились в воздушной среде (трение без смазки) на машине трения по схеме “вал-частичный вкладыш” при скорости скольжения 0,15 м/с, удельном давлении 2,5 МПа. Контртело изготавливалось из стали 45 с шероховатостью поверхности R_а – 0,63 мкм (закалка до твердости 37 HRC). Линейный износ определялся базовыми точками на оптиметре с ценой деления 1 мкм.

Дополнительно проводились испытания по определению прочности композиции при сжатии.

Приведенные данные показывают, что предлагаемая композиция имеет коэффициент трения в два раза меньший, чем у прототипа, при меньшей интенсивности изнашивания. Показатели прочности вдвое выше показателей прочности прототипа. Время приработки композиции сопоставимо с временем приработки прототипа.

Испытания показали, что содержание компонентов, взятое ниже нижнего предела, не обеспечивает положительного эффекта, а превышение верхнего предела содержания компонентов не влечет за собой существенного улучшения триботехнических характеристик и приводит к снижению механической прочности композиции.

Предлагаемая композиция предоставляет возможность создания за счет понижения коэффициента трения менее энергоемких и материалоемких узлов трения.

Формула изобретения

Антифрикционная самосмазывающаяся композиция, содержащая закись меди, абиетиновую кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит масло вазелиновое, графит, медные волокна, пластичную смазку и полиамид при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Закись меди – 7,1 – 10
Абиетиновая кислота – 3,5 – 6,7
Масло вазелиновое – 3,5 – 6,7
Графит – 3,5 – 6,7
Медные волокна – 3,5 – 6,7
Пластичная смазка – 10 – 10,6
Полиамид – Остальное

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Извещение опубликовано: 7.10.2006 БИ: 30/2006