АНТИФРИКЦИОННОЕ ТВЕРДОСМАЗОЧНОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ
ANTI-FRICTION SOLID-LUBRICANT POLYMER COATING

Изобретение относится к антифрикционным твердосмазочным полимерным покрытиям и может быть использовано в машиностроении, в частности в подшипниках скольжения вкладышей коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, а также в других сопряжениях.
Известно антифрикционное композиционное полимерное покрытие, содержащее дисульфид молибдена, графит и оксид кадмия (см. патент РФ №2211260).
Недостатком покрытия является высокий уровень ускоренного износа из-за низких прочностных характеристик полимерного покрытия, сложность в технологии изготовления, наличие в покрытии вредной окиси кадмия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является антифрикционное твердосмазочное покрытие, содержащее дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее, в качестве которого используют эпоксифенольный лак и усы карбида кремния β-модификации с отношением длины к диаметру 30-300 (см. патент РФ №2017800).
Недостатком данного антифрикционного твердосмазочного покрытия являются низкие прочностные характеристика, вследствие чего, при интенсивных нагрузках антифрикционное твердосмазочное покрытие быстро срабатывается, кроме того, использование в связующем фенольных составляющих, делает технологию изготовления очень вредной.
Техническим результатом является повышение антифрикционных свойств композиции, увеличение износостойкости при высоких циклических нагрузках и повышение прочностных характеристик,
Технический результат достигается в антифрикционном твердосмазочном полимерном покрытии, содержащем дисульфид молибдена, фуллерен, ортоксилол и связующее, которое содержит эпоксидную смолу, меламино-формальдегидной смолу, полиэфир, ацетон и этилцеллозольв при следующем соотношении компонентов, мас.%: дисульфид молибдена 54-67, фуллерен 0,0006-0,0008, ортоксилол 3,5-12,0, эпоксидная смола 12-28, меламино-формальдегидная смола 5,1-6,3, полиэфир 5,8-6,0, ацетон 2,4-3,0, этилцеллозольв 2,8-12,1.
Дисульфид молибдена играет роль антифрикционного наполнителя, При эксплуатации на поверхностях пар трения образуется пленка из дисульфида молибдена толщиной несколько микрон, которая предохраняет трущиеся поверхности от непосредственного контакта, за счет чего резко уменьшается коэффициент трения и снижается абразивный износ трущихся поверхностей.
Фуллерен на стальных трущихся поверхностях, например, на поверхностях шеек коленчатого вала, инициирует образование защитной пространственной трибополимерной сетки толщиной 50÷100 нм. Образовавшая пространственная трибополимерная сетка защищает трущиеся поверхности от непосредственного контакта, предотвращает массоперенос между трущимися поверхностями, исключает термическую и окислительную деструкции. Кроме того, благодаря своей пространственной структуре, трибополимерная сетка удерживает в своих микропорах минеральные масла, обеспечивая тем самым малоизносный режим трения, за счет чего, увеличивается время жизни узлов трения в аварийных ситуациях до 5÷7 раз, повышается несущая способность узлов трения в 2÷3 раза, расширяется рабочий интервал давлений узлов трения в 1,5÷2 раза. Присутствие фуллерена в антифрикционном твердосмазочном полимерном покрытии позволяет повысить его прочностные характеристики примерно на 15÷20% и ударопрочность почти в 2 раза.
Ортоксилол выступает в качестве растворителя фуллерена. С помощью ортоксилола фуллерен вводится в состав антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия.
Эпоксидная и меламино-формальдегидная смолы являются основой (матрицей) для полимеризации антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия.
Полиэфир повышает эластичность антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия.
Ацетон и этилцеллозольв используются в качестве растворителей, с помощью которых снижается вязкость полимерной композиции перед ее нанесением на поверхности узлов трения.
Пример.
В реактор загружаются компоненты связующего: эпоксидная смола в количестве 20 г/л, меламино-формальдегидная смола в количестве 5,7 г/л, полиэфир в количестве 5,7 г/л, ацетон в количестве 2,7 г/л и этилцеллозольв в количестве 7,5 г/л. Проводят интенсивное перемешивание в течении нескольких часов при комнатной температуре, в результате чего происходит образование связующей антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия. Растворяют фуллерен в количестве 0,0008 г/л в 7,8 г/л ортоксилола. При интенсивном перемешивании в связующее антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия вводят дисульфид молибдена в количестве 60,5 г/л и раствор фуллерена в ортоксилоле. Покрываемые образцы тщательно обезжиривают органическим растворителем. На высушенные поверхности образцов кистью или валиком наносят в жидком состоянии антифрикционное твердосмазочное полимерное покрытие Образцы с антифрикционным твердосмазочным полимерным покрытием в сушат на воздухе течение 50÷60 минут при температуре 18÷30°С. После чего осуществляют загрузку образцов с высушенным антифрикционным твердосмазочным полимерным покрытием в камеру полимеризации с нагревом от 30°С до 190°С в течение 55÷60 минут. Полимеризация антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия проходит при температуре 190°С в течение 60÷70 минут. Затем образцы с полимеризованным антифрикционным твердосмазочным полимерным покрытием охлаждают в камере полимеризации до комнатной температуры.
Для экспериментальной проверки характеристик антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия изготовлены 7 образцов, в том числе 2 образца по прототипу. В таблице приведены примеры составов антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия и результаты эксплуатационных характеристик.
Из данных таблицы 1 видно, что характеристики предлагаемого антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия значительно превосходят характеристики антифрикционного твердосмазочного полимерного покрытия по прототипу.
Предложенное антифрикционное твердосмазочное полимерное покрытие обладает высокими антифрикционными свойствами, износостойкостью при высоких циклических нагрузках и прочностными характеристиками.