Металлоплакирующая присадка к смазочным материалам
METAL-CLADDING ADDITIVE FOR LUBRICANTS

Изобретение относится к области разработки металлоплакирующих присадок к смазочным материалам.
Известна присадка к смазочным композициям, реализующая в процессе работы металлоплакирование трущихся поверхностей. Она содержат в своем составе смесь жирных кислот, соли или порошки пластичных металлов, глицерин и ряд других компонентов (Кужаров А.С, Онишук Н.Ю. Свойства и применение металлоплакирующих смазок. Тематичесий обзор. - М.:ЦНИИТЭИ, 1985. - 60 с.).
Недостатком указанной присадки является ее низкая эффективность образования металлоплакирующих пленок, что создает трудности по плакированию металлами трущихся соединений с малыми давлениями, а также недостаточные антифрикционные свойства образующихся пленок.
Известна ремонтно-восстановительная присадка к смазочным материалам, содержавшая в % масс: олеат меди 3…5, глицерат меди 1…3, олеат алюминия; 3…5, оксалат алюминия 5…10; глицерин 5…10; оксалиновая кислота 5…10 и олеиновая кислота до 100 (Патент RU №2439133. Ремонтно-восстановительная присадка к смазочным материалам - прототип).
Недостатком присадки являются ее недостаточная эффективность образования металлоплакирующих пленок, а также недостаточные антифрикционные свойства образующихся пленок.
Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала металлоплакирующих присадок к смазочным материалам.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса образования защитных металлоплакирующих пленок.
Для решения указанной проблемы и достижения заявленного технического результата металлоплакирующая присадка к смазочным материалам, содержащая органические кислоты олеиновую, оксалиновую, соли их пластичных металлов меди и алюминия, глицерин и глицерат меди, дополнительно содержит стеариновую и линолевую кислоты, а также соли их пластичных металлов стеарат меди и алюминия, и олеат меди и алюминия, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
олеат меди
10,0-15,0
глицерат меди
3,0-5,0
стеарат меди
1,0-3,0
линолеат меди
3,0-5,0
олеат алюминия
3,0-5,0
стеарат алюминия
3,0-5,0
линолеат алюминия
1,0-3,0
глицерин
3,0-10,0
линолевая кислота
5,0-10,0
оксалиновая кислота
2,0-5,0
стеариновая кислота
2,0-5,0
олеиновая кислота
остальное
Приведенный состав присадки позволяет повысить эффективность процесса образования защитных металлоплакирующих пленок, при этом повышаются антифрикционные свойства смазочных материалов.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения не известна из уровня техники, не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, может быть многократно использована при изготовлении смазочных композиций для трущихся соединений машин и механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства, следовательно техническое решение удовлетворяет всем критериям, предъявляемым к изобретению.
Заявленное количественное содержание компонентов оптимально и достаточно для достижения заявленного технического результата.
Повышение верхних границ концентраций ведет к повышению стоимости, а их снижение приводит к ухудшению эффективности присадки.
Процесс плакирования трущихся соединений пластичными металлами осуществляется в результате восстановления и осаждения пластичных металлов из солей в присутствии поверхностно-активных веществ, содержащихся в смазочной композиции. При ее применении в составе смазочной композиции на поверхностях трения образуется композиционная защитная пленка из пластичных металлов присадки с высокими антиизносными и антифрикционными свойствами.
Пример изготовления присадки.
Присадка готовится на основе смеси олеиновой, стеариновой, линолевой кислот и глицерина, в которую последовательно в установленных пропорциях вводятся соли меди и алюминия жирных кислот. Полученный состав интенсивно перемешивают в течение 10…15 минут, а затем нагревают до температуры Τ=95°С на масляной или водяной бане и выдерживают при этой температуре в течение 60 минут. После этого полученный состав тщательно фильтруют.
Контроль качества производят по содержанию в присадке растворенных металлов на модифицированном приборе «Барс-3» методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа «РСФА». Суммарное содержание металла должно быть не менее 5%, а цвет полученного состава должен быть равномерного темно-зеленного цвета. Не допускается также наличие нерастворимых примесей.
Результаты испытаний присадки.
2
Триботехнические свойства присадки, введенной в моторное масло М-10-Г в количестве 0,5% весовых, исследовались на модернизированной машине трения марки Timken-mashine в установившемся режиме с использованием реальных узлов подшипников качения: внутренней обоймы и роликов подшипника качения, изготовленных из стали ШХ-15.
Режимы лабораторных трибологических испытаний определялись возможностями машины трения и устанавливались равными: давление в зоне трения p=5 МПа, скорость скольжения ν=1,83 м/с, подача смазочного материала в зону контакта намазыванием, время испытаний t=3600 с.
Восстановление образцов оценивали в конце испытаний весовым методом на аналитических весах марки WA-21 (Mechaniki zaklady precyzyjnej, Польша) с точностью измерений до 0,0001 г. Момент сил трения регистрировался косвенным методом с помощью ваттметра по изменению мощности, потребляемой электродвигателем установки. Температура замерялась термопарой, сигнал от которой передавался на контрольно-регистрационный блок машины трения, состоящий из АЦП марки Testo 177-ТЗ Logger (ФРГ) и персонального компьютера HP OmniBook ХЕз, где непрерывно записывался и хранился в памяти компьютера.
Визуальное изучение и фотосъемка зоны трения проводились на оптическом цифровом микроскопе Lomo модель Expert Prima (Россия) с системой компьютерной регистрации изображений. Для исследования химического состава покрытия и переходной зоны поверхности трения опытных образцов применен сканирующий микроскоп Stereoscan-360 фирмы Cambridge Instrument (Великобритания), обеспечивающий анализ химического состава в заданных точках.
Результат испытаний указывают, что применение присадки обеспечивает образование на трущихся поверхностях защитной композиционной пленки пластичных металлов, содержащихся в присадке, что снижает интенсивность изнашивания стальных образцов в 2,5 раза; температуру в зоне трения на 50…60 градусов, а коэффициент трения до значения μ=0,0015.
Пример использования изобретения.
Плакирование поверхностей шейки коленчатого вала дизельного двигателя Д-242 при ремонте в условиях ремонтных мастерских. Присадка при этом содержала:
олеат меди 15,0%; глицерат меди 5,0%; стеарат меди 1,0%; линолеат меди 3,0%; олеат алюминия 3,0%; стеарат алюминия 3,0%; линолеат алюминия 1,0%; глицерин 3,0%; линолевая кислота 5,0%; оксалиновая кислота 2,0%; стеариновая кислота 5,0%; олеиновая кислота до 100%.
Эксплуатация двигателя в течение 100 моточасов обеспечивает образование (плакирование) на поверхностях трения соединения «шейка коленчатого вала - вкладыш» композиционной пленки из пластичных металлов, содержащихся в присадке, определяемой при помощи рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РСФА) на приборе «БАРС-3».
Использование металлоплакирующей присадки к смазочным материалам способствует заполнению пластичными металлами микродефектов (задиров) на шейках коленчатого вала с последующей реализацией в процессе работы в трущихся соединениях избирательного переноса при трении (эффекта безызносности).
По сравнению с прототипом предложенная металлоплакирующая присадка к смазочным материалам позволит повысить эффективность процесса образования защитных металлоплакирующих пленок, улучшая при этом антифрикционные свойства смазочных материалов.