АНТИФРИКЦИОННАЯ ПРИСАДКА
ANTIFRICTION ALLOY

Область применения: в смазочных композициях, в качестве антифрикционной присадки.
Изобретение относится к области получения смазочных композиций с твердыми модификаторами трения, которые используются для смазки машин и механизмов как в процессе обкатки, так и при эксплуатации.
В составе смазочных композиций, использующих в качестве модификатора трения дисульфид молибдена (например, патент РФ 2044762), имеется сера, из которой в процессе обработки, при наличии паров воды в атмосфере, образуется серная кислота, что приводит к развитию коррозии.
В настоящее время известно множество вариантов смазочных композиций и антифрикционных присадок, содержащих детонационные наноалмазы (ДНА) или алмазную шихту, выступающих в качестве модификаторов трения. Наиболее близкой по технической сущности и составу является антифрикционная присадка (патент РФ 2054456) на основе алмазосодержащей шихты (включающей 40-60% ультрадисперсного алмаза), винилсукцинимида и нефтяного масла.
Недостатками антифрикционной присадки (патент РФ 2054456) является наличие примесей металлов в составе алмазной шихты, которые обычно в ней содержатся, что приводит к развитию коррозии за счет контактной разности потенциалов. Наличие атомов неметаллов (в частности, азота) в составе винилсукцинимида может привести к образованию кислот (в частности, азотной кислоты) в процессе эксплуатации и развитию коррозии. Седиментационная устойчивость состава остается недостаточно высокой, и образование конгломератов ультрадисперсных частиц может вести к снижению трибологических характеристик состава. Винилсукцинимид, кроме того, не является доступным компонентом.
Целью изобретения является замена алмазосодержащей шихты, содержащей примеси металлов, на наноалмазы без примесей, полученные детонационным синтезом, и дисперсанта винилсукцинимида более доступным компонентом, уменьшение размеров конгломератов твердой фазы при сохранении седиментационной устойчивости состава.
Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная присадка, содержащая наноалмазы и масло, в данном случае - трансформаторное, дополнительно содержит олеиновую кислоту и авиационный керосин, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
наноалмазы, полученные детонационным синтезом (ДНА) - 0,1-0,25;
олеиновая кислота - 8-60;
керосин авиационный марки Т-1 - 2,0-15,0;
трансформаторное масло - остальное.
2
Порошок ДНА имеет следующие физико-химические показатели: размер агрегатов, dcp=4-6 нм; удельная поверхность, Sуд.=293 м/г; содержание основного вещества, ультрадисперсного алмаза, %, не менее 95,0; содержание несгораемых примесей, %, не более 1,2.
Керосин обладает хорошей смачиваемостью по отношению к металлическим поверхностям, а также по отношению к порошку ДНА. Благодаря высокому (около 86%) содержанию атомов углерода в составе керосина, образующих общие электронные пары с атомами ультрадисперсного алмаза, происходят смачивание поверхности ДНА и образование сольватных слоев вокруг частиц ДНА. Хорошее смачивание, согласно эффекту Ребиндера, обеспечивает легкое разрушение агрегатов при перемешивании. При добавлении в систему трансформаторного масла и олеиновой кислоты частицы ДНА в сольватной оболочке керосина образуют дисперсную фазу. Керосин уменьшает поверхностное натяжение на границе алмаз (дисперсная фаза) - дисперсная среда, что приводит к повышению диспергирования частиц ДНА в жидкой среде на основе трансформаторного масла и олеиновой кислоты.
Для подтверждения эффективности изобретения описаны примеры получения антифрикционной присадки согласно прототипу и согласно формуле изобретения. Были приготовлены шесть рецептур по формуле изобретения следующим образом. Перед смешением всех компонентов в систему вводили ДНА, смоченные авиационным керосином Т-1, после чего добавляли олеиновую кислоту и трансформаторное масло. Полученную смесь тщательно перемешивали на шаровой мельнице в течение 24 ч до получения однородной массы. Подбор оптимального количества керосина и ДНА проводился по результатам опытов, результаты которых приведены в таблице.
Критериями оценки качества служили средний размер частиц, размер наиболее крупных агрегатов, седиментационная устойчивость смазочной композиции и коэффициент трения смазочной композиции, измеренный на трибометре TRB-S-DE в режиме ступенчатого нагружения. Дисперсность частиц в смазочной композиции оценивали по наличию в пробах образцов частиц размером более 10 мкм. Методика определения заключалась в следующем. Каплю образца наносили на стеклянную пластинку, придавливали сверху покровным стеклом для микропрепаратов размером 18×18 мм. После выдержки в течение 5 мин проводили подсчет количества конгломератов в пяти произвольно взятых местах пробы, рассматриваемой в проходящем свете на микроскопе типа МБС с окуляром, имеющим сетку или шкалу. Средний размер частиц определяли с помощью седиментографа SEDEMA. Присадка стабильна к оседанию в течение 8 месяцев при концентрации ДНА до 0,25 масс. %.
В таблице 1 указаны составы присадок, приготовленных для испытания и их показатели.
Добавление ДНА, керосина и олеиновой кислоты в смазочную композицию ниже граничных значений не обеспечивает заметного уменьшения коэффициента трения.
Добавление ДНА, керосина и олеиновой кислоты в смазочную композицию выше граничных значений не приводит к заметному уменьшению коэффициента трения, но увеличивает стоимость смазочной композиции.
Предложенная антифрикционная присадка отличается доступностью компонентов, уменьшением размера конгломератов модификатора, уменьшением коэффициента трения. Средний размер конгломератов ДНА в составе присадки составляет 2,1-2,5 мкм, при этом присадка стабильна к оседанию в течение 8 месяцев. Максимальная концентрация ДНА в присадке - до 0,25 масс. %. Присадка состоит из доступных компонентов, не содержит металлических и неметаллических примесей в составе ДНА, седиментационно устойчива.
Заявленная антифрикционная присадка не требует значительных дополнительных затрат, изменений технологии и может быть освоена в условиях действующего производства.