Brevet FR2460995A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne le domaine des constructions mécaniques et a notamment pour objet une pâte antifriction utilisée en particulier pour obtenir un revêtement lubrifiant solide dans les sous-ensembles à frottement. On connaît bien des pâtes antifriction à base de matière filmogènes : phénolformaldéhydes, époxydes, butyrale, etc, dans lesquelles les propriétés d'antifriction sont déterminées par la charge, par exemple le bisulfure de molybène, le biséléniure de titane ou leurs mélanges (voir, par exemple, L.N. Sentjurikhina, E.M. Oparina, "Les lubrifiants solides au bisulfure de molybdène", éditions Khimia, Moscou, 1966, pp. 24 à 99). Ces pâtes sont durcies dans des fours à une température de 100 à 2000C. Cette dernière circonstance ne permet pas d'utiliser des pâtes antifrictions pour sous-ensembles à frottement, de grandes dimensions, par exemple pour les glissières des machines-outils de longueur égale ou supérieure à trois mètres.Ces pâtes sont prévues pour l'obtention de revêtements antifrictions seulement dans les petits sousensembles à frottement. On connait aussi des pâtes antifrîctions qui sont utilisées pour l'obtention de revêtements lubrifiants solides dans les sous-ensembles à frottement et qui durcissent à la température ambiante. Ainsi, l'une de ces pâtes antifrictions connues a la composition suivante (en parties pondérales) résine époxyde 80 à 150 phtalate dibutylique 15 à 30 bisulfure de molybdène 50 à 100 polyéthylène-polyamine 15 à 30 solvant de résine époxyde, composé de 50 parties en poids de toluène, 15 parties en poids de butanol, 10 parties en poids d'éthanol, 10 parties en poids d'acétate de butyle ou d'amyle, 8 parties en poids d'éthylène-glycol et 7 parties en poids d'acétone 80 à 150 (voir le cerfîcat d'auteur d'invention U.R.S.S n0 228231, CIB B22d îî/oo). La pâte connue en question est de consistance fluide. Elle est applique sur les surfaces frottantes des pièces des sous-ensembles à frottement au moyen d'une brosse ou par pulvérisation (par exemple à l'aide d'un pistolet)0 L'épaisseur du revêtement lubrifiant solide ainsi obtenu est limitée à une valeur se situant entre 0,05 et 0,1 mm, Cette limitation en épaisseur abaisse fortement la longévité R du revêtement lubrifiant solide (ctest-à-dire la longévité du sous-ensemble à frottement), Les Les indices antifriction (coefficient de frottement de glissement f, intensité d'usure linéaire Ih et longévité R) du revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte de composition indiquée sont insatisfaisants lorsqutelle est employée pour les sous-ensembles à frottement, par exemple les glissières des machines-outils, surtour celles des machines-outils de grande précision0 Ainsi, par exemple, pour une vitesse de glissement v = 0,06 m/s et une charge P = 10 kg/cm2, le coefficient de frottement de glissement f est égal à0,5, l'intensité d'usure linéaire 1h est de 1,0.10-7 et la longévité R correspond à 8,5 km. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est proposé pour cela de mettre au point une pâte ; antifriction dont la composition permettrait son utilisation aussi bien dans les gros sous-ensembles à frottement que dans les petits, et 11 obtention de revêtements lubrifiants solides dont les indices antifriction seraient élevés. La solution consiste en une pâte antifriction contenant une résine époxyde, du bisulfure de molybdène, du polyéthylènepolyamine, pâte dans laquelle, d'après l'inventions il y a en outre du graphite, de l'alunin zz, du cuivre et un aluminosilicate, la composition de cette pâte étant la suivante (en parties pondérales) résine époxyde 40 à- 80 bisulfure de molybdène 15 à 30 graphite 10 à 15 aluminium 5 à 10 cuivre 5 à 10 aluminosilicate 8 à 5 polyéthylène-polyamine 5 à 10o S'il est nécessaire d'obtenir un revêtement lubrifiant solide de dureté maximale, il est recommandé d'utiliser une pâte antifriction à haute teneur en charge (bisulfure de molybdène, graphite, aluminium, cuivre, aluminosilicate).Dans ce cas, il est recommandé d'ajouter à la pâte antifrîction un solvant de résine époxyde à raison de 5 à 30 parties en poids, L'addition de ce solvant permet d'obtenir une pâte de consistance nécessaire. La présence de bisulfure de molybdène et de graphite d la pâte conforme à l'invention permet d'abaisser notablement la valeur du coefficient de frottement de glissement f. Ainsi, par exemple, pour une vitesse de glissement v = 0,06 m/s et une charge P = 10 kg/cm2, le coefficient de frottement de glissement est égal àO, 20 La présence d'aluminosilicate de cuivre et d'aluminium dans la pâte conforme à l'invention augmente la résistance mécanique et la résistance à l'usure du revêtement lubrifiant solide réalisé avec cette pâte et, de la sorte, permet d'abaisser notablement l'intensité d'usure linéaire Ih dudit revêtement lubrifiant. Ainsi, l'intensité d'usure linéaire pou: une vitesse de glissement v = 0,06 m/s et une charge P = 10 kg/cm2 est de 1,O.10##. La pâte conforme à l'invention est très consistante et peut être appliquée sur les surfaces frottantes des pièces des sous-ensembles à frottement en une couche de n'importe quelle épaisseur, une épaisseur avantageuse étant de 1 à 2 mm, Ceci donne un accroissement appréciable de la longévité R du revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte conforme à l'invention. Ainsi, pour une vitesse de glissement v = 0,06 et une charge P = 10 kg/cm2, la longévité atteint 250 à 500 km (selon l'épaisseur du revêtement lubrifiant solide)0 La pâte antifriction de composition conforme à 11 invention durcit à la température ambiante, aussi peut elle ê@ utilisée aussi bien dans les gros sous-ensembles à frottement que dans les petits Les pièces des sous-ensembles à frottemen pour lesquelles peut être utilisée la pâte conforme à llinvention peuvent être no-tal nt en matas, en bois, en matière plastique. La pâte antifriction faisant l'objet de l'invention est préparée en mélangeant une résine époxyde avec une charge dans les proportions indiquées plus haut. Quelques minutes avant l'application de la pâte antifriction sur les surfaces frottantes des pièces, on ajoute au mélange ainsi préparé un durcisseur à froid, notamment du polyé+hylène-polyamine, et l'on brasse mécaniquement avec soin. La pâte ainsi préparée est appliquée, par exemple à l'aide d'une spatule, sur les surfaces de frottement des pièces des sous-ensembles à frottement. La pâte appliquée se fige à une température de 18 à 220C au bout de 1,5 à 2 heures. Le revêtement lubrifiant solide ainsi obtenu acquiert une dureté maximale à la température indiquée 36 à 48 heures après son application. La durée du durcissement de la pâte antifriction peut être réduite à 15-20 heures s'il se déroule à une tempéraute de 35 à 400cl Si la pâte antifriction est préparée avec une teneur en charge élevée, il est recommandé de lui ajouter un solvant de résine époxyde dans les propurtions indiquées plus haut. En tant que solvant de résine époxyde on peut utiliser notamment l'acétone, le toluène, ltéthanol, le butanol ou un mélange constitué de 50 parties en poids de toluène, 15 parties en poids de butanol, 10 parties en poids d'éthanol, S0 parties en poids d'acétate de butyle ou d'amyle, 8 parties en poids d'éthylène-glycol et 7 parties en poids d'acétone. Le coefficient de frottement de glissement f, l'intensité d'usure linéaire Ih et la longévité R indiqués plus haut pour le revêtement lubrifiant solide, réalisé avec la pâte conforme à l'invention, sont déterminés par la méthode décrite ci-après, dans laquelle on utilise une machine de frottement opérant avec frottement frontal ou en ttut. Selon cette méthode, la pâte antifriction est appliquée sur la tranche d'une douille métallique cylindrique. Après durcissement de la pâte à une température de 18 à 220C etfinition du revêtement lubrifiant solide obtenu à la cote, l'éprouvette (douille pourvue du revêtement) est montée dans l'alignement d'une douille analogue, mais non pourvue d'un revêtement (contre-pièce). Ensuite l'éprouvette est mise en contact avec la tranche de la contre-pièce sous une charge prédéterminée P, et la contre-pièce est mise en rotation. La force de frottement F dans la zone de contact frottant entre les surfaces de l'éprouvette et de la contre-pièce est enregistrée par un capteur extensomètrique et un appareil enregistreur. Le coefficient de frottement de glissement f est calculé suivant la formule F f P F étant la force de frottement, kg P, la charge normale, kg/cm20 L'intensité d'usure linéaire Ih est déterminée d'après la formule : h Ih = -- 10-9 L h étant l'usure (diminution de l'épaisseur) du revêtement lubrifiant solide, mesurée avec un palmer ou micromètre (en microns) L, le parcours avec frottement de glissement à l'issue duquel l'usure a atteint la valeur h (en km). Le parcours avec frottement de glissement L est calculé conformément à la formule L = v.t, v étant la vitesse de glissement de la contre-pièce (m/s) t, la durée de glissement (s). Le calcule de la longévité R du revêtement lubrifiant solide s'effectue suivant la formule R Ih LL étant l'épaisseur initiale du revêtement lubrifiant solide (mm). Pour une meilleure compréhension de l'invention, on donne ci-après des exemples concrets mais non limitatifs de pâtes conformes à l'invention. Dans tous ces exemples, le coefficient de frottement de glissement f, l'intensité d'usure linéaire Ih et la longévité R du revêtement lubrifiant solide sont déterminés par la méthodes décrite plus haut. Exemple 1. On prépare une pâte antifriction de composition suivants (parties pondérales) : résine époxyde 60 bisulfure de molybdène 24 graphite 12 aluminium 8 cuivre 5 aluminosilicate 10 polyéthylène-polyamine 8 acétone 15. Pour cela on mélange la résine époxyde avec l'acétone. On ajoute à la solution obtenue la charge : bisulfure de molybdène, graphite, aluminium, cuivre et alu minosilicate avec brassage mécanique énergique pendant 5 à 10 minutes. Huit à dix minutes avant l'application de la pâte antifriction sur les surfaces frottantes des pièces métalliques du sous-ensemble à frottement, on ajoute au mélange préparé le durcisseur à froid (le polyéthylène-polyamine) en brassant mécaniquement avec soin. La pâte antîfriction est appliquée à la spatule sur les surfaces frottantes des pièces du sous-ensemble à frottement, en une couche d'une épaisseur de 2 mm. La pâte appliquée se fige -au bout de 2 heures à uno température de 18 à 200C. Le revêtement lubrifiant solide ainsi obtenu devient dur 40 heures après l'application de la pâte sur les surfaces frottantes des pièces du sous-ensemble à frottement. La durée du durcissement de la pâte antifriction est réduite à 15 heures s'il se déroule à 35-400C. Les indices antifriction du revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte de cette composition, lors des essais dans le sous-ensemble fonctionnant avec une vitesse de glissement v = 0,06 m/s sous une charge P = 2 kg/cm2 sont les suivants coefficient de frottement de glissement f 0,25, intensité d'usure linéaire Ih 1,0010 longévité R, lim 525. Exemple 2. De la même manière que dans l'exemple 1, on prépare une pâte antîfriction de composition suivante (parties pondérales) résine époxyde 40 bisulfure de molybdène 15 graphite 10 aluminium . 5 cuivre 7 aluminosilicate 8 polyéthylène-polyamine 5 solvant de résine époxyde, composé de 50 parties en poids de toluène, 15 parties en poids de butanol, 10 parties en poids d'éthanol, 10 parties en poids d'acétate de butyle, 8 parties en poids d1éthylène-glycol et 7 parties en poids d'acétone 30 Les opérations ultérieures d'application de la pâte sur les surfaces frottantes des pièces du sous-ensembles à frottement et de durcissemont du revêtement sont exscutGas de la même manière que dans l'exemple 1 Les indices antifricftion du#revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte de cette composition, lors des essais dans le sous-ensemble fonctionnant avec une vitesse de glissement v = 0,06 m/s sous une charge P = 2 kg/cm2, sont les suivants coefficient de frottement de glissement f 0,28, intensité d'usure linéaire Ih 2,2.10-9, longévité R, km 300. Exemple 3. De la même manière que dans l'exemple 1, on prépare une pâte#antifriction de composition suivante (en parties pondérale résine époxyde 45 bisulfure de molybdène 20 graphite 10 aluminium 6 cuivre 5 aluminosilicate g polyéthylène-polyamine 6 toluène Les opérations ultérieures d'application de la pâte sur les surfaces frottantes des pièces du sous-ensemble à frottement et de durcissement du revêtement sont exécutées de la même façon que dans l'exemple lo Les indices antifriction du revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte de cette composition sont analogues à ceux de exemple 1. Exemple 4. On prépare une pâte antiftiction de composition suivante (en parties pondérales) résine époxyde 80 bisulfure de molybdène 30 graphite 15 aluminium 10 cuivre 10 aluminosilicate 15 polyéthylène-polyamine 10e Pour cela on mélange la résine époxyde avec la charge dans les proportions indiquées ci-dessus Les opérations ultérieures de préparation de la pâte antifriction, de son application sur les surfaces frottantes des pièces du sousensemble à frottement et de durcissement sont exécutées de la même façon que dans l'exemple 1. Les indices antifriction du revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte de cette composition sont analogues à ceux de l'exemple 2. Plus bas on indique, à titré comparatif, les données caractérisant les indices antifriction d'un revêtement lubrifiant solide réalisé avec des pâtes antifriction connues, Ces indices ont été obtenus lors des essais dans un sousensemble à friction fonctionnant dans les conditions spécifiées dans l'exemple 1. Les indices antifriction du revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte antifriction connue, faisant l'objet-du certificat d'auteur d'invention U.R.S.S0 n0228231 CIB B22d 11/00, étaient les suivants coefficienc de frottement de glissement f 0,7, intensité d'usure linéaire Ih o,9.Io#8 longévité R, km 111 Les indices antîfriction d'un revêtement lubrifiant solide réalisé avec la pâte antifriction connue Môglice (société Diamant, R0F.A.) étaient les suivants coefficient de frottement de glissement f 0,47, intensité d'usure linéaire Ih 2,3.10#8, longévité R, km 40. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des Xquivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Pâte antirriclion du type contenant une résine époxyde, du bisulfure de molybdène, du polyéthylène-polyamine, caractériséeen ce qu'elle contient en outre du graphite, de l'aluminium, du cuivre et un alumosilicate. 2. Pâte antifriction suivant la revendication 1, caractérisée par la composition suivante (parties en poids) résine époxyde 40 à 80, bisulfure de molybdène 15 à 30, graphite 10 à 15, aluminium 5 à 10, cuivre 5 à 10, aluminosilicate 8 à 15, polyéthylène-polyamine 5 à 10. 3. Pâte antifriction selon l'une des revendications 1 1 i et 2, caractériséeen ce qu'elle contient aussi un solvant de résine époxyde à raison de 5 à 30 parties en poids.