Патент на изобретение №2225879

(54) АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА

(57) Реферат:

Использование: в автомобильных, тракторных, судовых, авиационных двигателях (моторах), а также для увеличения ресурса станочного парка в обрабатывающих отраслях. Сущность: присадка содержит в мас.%: 0,1-0,5 твердого модификатора – шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка и остальное – нефтяное масло. Шихта ультрадисперсного графитоалмазного порошка имеет размер первичных частиц 4-6 нм и удельную поверхность 400-500 м²/г, а содержание алмаза в шихте составляет не менее 30%. Технический результат: уменьшение срока обкатки двигателей, увеличение седиментационной устойчивости антифрикционной присадки, снижение токсичности выхлопных газов.

Техническое решение относится к области разработки и применения присадок в смазочных композициях, используемых в автомобильных, тракторных, судовых, авиационных двигателях, а также в обрабатывающих отраслях для увеличения ресурса станочного парка.

Существует техническая проблема, которая выражается в длительности срока обкатки, а также в высоком содержании токсических веществ в выхлопных газах.

Известен ряд рецептур смазочных композиций с твердыми модификаторами трения, а также способов их приготовления.

Известна смазочная композиция с твердыми модификаторами трения (а.с. СССР №633895) на основе минерального масла с добавлением высокодисперсной углеродной сажи, в которую с целью повышения эксплуатационных свойств дополнительно вводят диалкилдитиофосфат цинка, смолосодержащий остаток перегонки нефти и диалкилнафталин.

Недостатком этой композиции является ограниченность использования (только в трансмиссиях), что обусловлено низкой коллоидной стабильностью углеродной сажи.

Известна смазочная композиция (а.с. СССР №1114694, 1983 г.) на основе нефтяного масла с добавлением кислого эфира алкенилянтарной кислоты и вязкостной присадки. Для повышения термической стабильности этой композиции в ее состав введена смесь графита с дисульфидом молибдена, а в качестве вязкостной присадки используется полиметилакрилат.

Недостатком данной композиции является повышенная кислотность и высокая вязкость, что делает невозможным ее применение в двигателях внутреннего сгорания. Кроме того, дисульфид молибдена химически взаимодействует с медьсодержащими бронзами, из которых изготавливаются подшипники скольжения. Это приводит к ограничению области применения этой композиции.

Известна смазочная композиция с твердым модификатором трения (заявка Великобритании №2026024, 1974 г.), содержащая небольшое количество абразивных частиц с твердостью по шкале Мооса не менее 9. В качестве абразивных частиц использован алмазный порошок зернистостью до 2 мкм. Недостатком этой смазочной композиции является малое время применения, так как использование в этой смазочной композиции абразивных частиц приводит к уплотнению поверхностей трения (наклепа), а также к одновременному их износу. В совокупности, указанные недостатки ограничивают область применения такой композиции в большинстве машин и механизмов.

Известна смазочная композиция (международная заявка №89/00249, кл. С 10 М 125/02, 1991 г.) с твердым модификатором трения, содержащая алмазосодержащую шихту и моторное масло в соотношении 0,5 – 99,5%. Недостатком данной смазочной композиции является размерная неоднородность частиц модификатора трения, плохая смешиваемость компонентов и, как следствие, низкая седиментационная устойчивость системы.

Известна антифрикционная присадка с твердым модификатором трения (патент №2054456) на основе нефтяного масла и содержащая в качестве модификатора трения алмазосодержащую шихту и в качестве диспергатора – винилсукцинимид. Недостатком указанной антифрикционной присадки является недостаточная седиментационная устойчивость, что существенно сказывается на гарантийном сроке ее использования.

Данная смазочная композиция является наиболее близкой к заявляемому техническому решению и принята за прототип.

Задачей настоящего технического решения является уменьшение срока обкатки двигателей, увеличение их ресурса, а также повышение седиментационной устойчивости суспензии.

Поставленная задача решается тем, что в качестве твердого модификатора трения антифрикционная присадка содержит шихту ультрадисперсного графитоалмазного порошка, а в качестве основы – нефтяное масло при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Шихта ультрадисперсного графитоалмазного порошка (в пересчете на ультрадисперсные алмазы) 0,1-0,5

Нефтяное масло Остальное

Поставленная задача решается внесением в масляную основу шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка, имеющего размер первичных частиц в пределах 4-6 нм и площадь удельной поверхности 400-500 м²/г, причем содержание алмаза в шихте составляет не менее 30%.

Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствие представленного в настоящей заявке изобретения критерию “новизна”.

Сопоставительный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков неизвестна для специалиста в данной области и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию “изобретательский уровень”.

Седиментационная устойчивость антифрикционной присадки обеспечивается внесением в масляную основу шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка с удельной поверхностью 400-500 м²/г.

Известно около двух десятков методов получения шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка и ультрадисперсного алмаза.

В зависимости от условий синтеза (типы применяемых взрывчатых веществ, соотношение компонентов, среда, в которой осуществляется подрыв, режимы охлаждения, типы применяемых кислот и щелочей в последующей обработке шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка, способы ее очистки и др.) в каждом конкретном случае на выходе получаются вещества с размерами первичных (кластерных) частиц в диапазоне 1-10 нм. Однако кроме формирования различных размеров первичных кластеров происходит формирование различной дисперсности.

Это объясняется тем, что шихта ультрадисперсного графитоалмазного порошка представляет собой не смесь единичных частиц с размерами 1-10 нм, а смесь фракталов (“рой” первичных частиц) с размером до 200 нм. В зависимости от способа получения поверхность фракталов содержит различные функциональные группы: метильные, карбоксильные, хинонные, лактонные, эфирные, альдегидные и др.

В связи с этим удельная поверхность получаемых порошков может находиться в широких пределах (50-500 м²/г).

В заявленном техническом решении в качестве твердого модификатора трения используется шихта ультрадисперсного графитоалмазного порошка с удельной поверхностью алмазоуглеродного вещества 400-500 м²/г, причем содержание алмаза в шихте составляет не менее 30%.

Частицы шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка обладают развитой поверхностью, что способствует равномерному распределению частиц в основе и, как следствие, увеличению седиментационной устойчивости.

Частицы шихты ультрадисперсного графитоалмазного порошка представляют собой частицы округлой формы. При попадании частиц на трущиеся поверхности происходит сглаживание микронеровностей, за счет чего уменьшается продолжительность обкатки двигателей.

Заявленная антифрикционная присадка приготавливается при комнатной температуре путем введения в масляную основу твердого модификатора и последующего их смешения. Смешения масляной основы и шихты ультрадисперсного графитоалмазнного порошка проводятся в шаровом, а затем в лопастном смесителях в 2 этапа. На первом этапе в течение 24 часов приготавливается концентрат присадки в шаровом смесителе. На втором этапе расчетная навеска концентрата перемешивается в лопастном смесителе с необходимым количеством масла в течение 1 часа и получается антифрикционная присадка, содержащая ультрадисперсный детонационный алмаз в требуемой концентрации. Причем при приготовлении антифрикционной присадки марка используемого масла не принципиальна. В качестве масла может быть использовано минеральное, полусинтетическое, синтетическое и другие виды масел.

Предложенная антифрикционная присадка отличается уменьшением размера частиц твердого модификатора трения и увеличением седиментационной устойчивости системы.

Заявленное техническое решение позволило получить антифрикционную присадку, обладающую повышенной седиментационной устойчивостью и позволяющую уменьшить срок обкатки двигателей, а также снижающую содержание токсических веществ в выхлопных газах.

Заявленная антифрикционная присадка не требует дополнительных затрат, изменений технологии и может быть освоена в условиях действующего производства.

Формула изобретения

Антифрикционная присадка, содержащая в качестве основы нефтяное масло и в качестве твердого модификатора шихту ультрадисперсного графитоалмазного порошка, отличающаяся тем, что указанные компоненты содержатся при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Шихта ультрадисперсного

графитоалмазного порошка 0,1-0,5

Нефтяное масло Остальное

причем шихта ультрадисперсного графитоалмазного порошка имеет размер первичных частиц 4 – 6 нм и удельную поверхность 400-500 м²/г, содержание алмаза в шихте составляет не менее 30%.