[go: up one dir, main page]

RU2169208C1 - Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces - Google Patents

Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2169208C1
RU2169208C1 RU2000122650/02A RU2000122650A RU2169208C1 RU 2169208 C1 RU2169208 C1 RU 2169208C1 RU 2000122650/02 A RU2000122650/02 A RU 2000122650/02A RU 2000122650 A RU2000122650 A RU 2000122650A RU 2169208 C1 RU2169208 C1 RU 2169208C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
friction
amesite
crystallizer
catalyst
Prior art date
Application number
RU2000122650/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.В. Никитин
И.Ф. Пустовой
Ю.А. Червоненко
Original Assignee
ЗАО "НПО Руспромремонт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЗАО "НПО Руспромремонт" filed Critical ЗАО "НПО Руспромремонт"
Priority to RU2000122650/02A priority Critical patent/RU2169208C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2169208C1 publication Critical patent/RU2169208C1/en
Priority to EP01970396A priority patent/EP1315847B8/en
Priority to AU2001290397A priority patent/AU2001290397A1/en
Priority to DE60129340T priority patent/DE60129340D1/en
Priority to PCT/RU2001/000355 priority patent/WO2002018673A2/en
Priority to AT01970396T priority patent/ATE366832T1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/18Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/18Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C10/26Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions more than one element being diffused
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: powder metallurgy, more particularly preparation of cement alloys and restoration of worn metallic surfaces. SUBSTANCE: composition comprises finely dispersed mixture of serpophite, catalyst, kaolinite and crystallizer, ratios of components being as follows, wt %: caolinite, 10-40; crystallizer 5-10; catalyst, 5-10; serpophite, 4- 70. Caolinite is amesite, crystallizer is pyrolusite and catalyst is metasilicate. Invention makes it possible to prepare cement materials having high strength, homogeneity of structure and desired parameters in volume and on surface of ferrous and nonferrous metals and alloys. EFFECT: improved properties of the composition. 6 cl, 8 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению и металлургии и преимущественно может быть использовано для создания металлокерамических сплавов и поверхностей на основе черных и цветных металлов, обладающих высокими триботехническими характеристиками, износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также для восстановления изношенных металлических поверхностей путем создания на них металлокерамического слоя. The invention relates to mechanical engineering and metallurgy, and can mainly be used to create cermet alloys and surfaces based on ferrous and non-ferrous metals with high tribological characteristics, wear resistance and corrosion resistance, as well as to restore worn metal surfaces by creating a cermet layer on them.

Известен состав, который используется в способе продления срока службы деталей трения и смазочных масел в процессе работы механизмов по авторскому свидетельству СССР N 152601, 1969 и представляет собой размещаемые в нижней части масляного картера механизма куски сплава 75,0 - 96,5 мас. % олова, сурьмы или висмута с 3,5- 25,0 мас. % натрия, либо сплава 90,0 - 98,8 мас. % олова, сурьмы или висмута с 1,2 - 10,0 мас. % лития, а также добавляемые в смазочное масло в количестве 0,02 - 0,08 мас. % галоиды, например йод, бром, хлор или фтор. В процессе работы механизма галоид реагирует с компонентами антифрикционного сплава поверхности трения с образованием на поверхности галогенидов этих компонентов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами. Входящие в состав сплава щелочные металлы реагируют с имеющейся в смазочном масле водой, что приводит к разрушению входящего в сплав олова, сурьмы или висмута, мелкодисперсные частицы которых реагируют с галоидом. Мелкодисперсные частицы галогенидов олова, сурьмы или висмута под действием высокого давления смазочного масла диффундируют в антифрикционный сплав поверхности трения, которая в результате восстанавливается, покрываясь тонким, эластичным, износостойким слоем мягкого металла. A known composition that is used in a method for extending the service life of friction parts and lubricating oils during the operation of mechanisms according to USSR author's certificate N 152601, 1969 and is pieces of an alloy 75.0 - 96.5 wt. % tin, antimony or bismuth with 3.5-25.0 wt. % sodium or alloy 90.0 - 98.8 wt. % tin, antimony or bismuth from 1.2 to 10.0 wt. % lithium, as well as added to the lubricating oil in an amount of 0.02 - 0.08 wt. % halogens, for example iodine, bromine, chlorine or fluorine. During the operation of the mechanism, the halogen reacts with the components of the antifriction alloy of the friction surface with the formation on the surface of the halides of these components with good antifriction properties. The alkali metals that make up the alloy react with the water available in the lubricating oil, which leads to the destruction of the tin, antimony or bismuth included in the alloy, the fine particles of which react with the halogen. Fine particles of tin, antimony or bismuth halides under the influence of high pressure lubricating oil diffuse into the antifriction alloy of the friction surface, which as a result is restored, being covered with a thin, elastic, wear-resistant layer of soft metal.

Известна также смесь, используемая в способе обработки подшипника качения перед эксплуатацией по авторскому свидетельству СССР N 1196552, 1985, и содержащая 16-20 мас. % порошка меди, 4 - 6 мас. % порошка свинца, 1 - 2 мас. % порошка политетрафторэтилена и 72 - 79 мас. % мыльной пластичной смазки. Введение указанной смеси в подшипник качения на этапе его обработки обеспечивает повышение качества обработки и снижает коэффициент трения и интенсивность изнашивания. Also known is the mixture used in the method of processing a rolling bearing before operation according to the copyright certificate of the USSR N 1196552, 1985, and containing 16-20 wt. % copper powder, 4 to 6 wt. % lead powder, 1 to 2 wt. % polytetrafluoroethylene powder and 72 - 79 wt. % soapy grease. The introduction of this mixture into the rolling bearing at the stage of its processing provides an increase in the quality of processing and reduces the friction coefficient and the wear rate.

Кроме того, известна смазка, которая используется в способе обработки пар трения по авторскому свидетельству СССР N 1668471, 1991, и содержит смазочное масло, металлосодержащие присадки, например, на основе меди или цинка, и абразивные частицы, например оксида алюминия, дисперсностью до 10 мкм. После подачи смазки обработка пары трения, выполняющей функцию катода, производится при эксплуатационных нагрузке, скорости и температуре, причем в зону смазки вводится изолированный от пары трения анод, выполненный из металла присадки. Частицы металла присадки осаждаются, прежде всего, в микронеровностях поверхности, что повышает чистоту обработки поверхностей трения. Осаждаемые вместе с частицами металла мелкодисперсные абразивные частицы обеспечивают повышение износостойкости наносимого металлического покрытия. In addition, a lubricant is known which is used in the method for processing friction pairs according to USSR author's certificate N 1668471, 1991, and contains a lubricating oil, metal-containing additives, for example, based on copper or zinc, and abrasive particles, for example, aluminum oxide, fineness up to 10 microns . After the lubricant is supplied, the friction pair, which performs the function of the cathode, is processed at operating load, speed and temperature, and an anode made of additive metal, isolated from the friction pair, is introduced into the lubrication zone. Particles of metal additives are deposited primarily in the surface roughness, which increases the purity of the processing of friction surfaces. Fine abrasive particles deposited together with metal particles provide increased wear resistance of the applied metal coating.

Все указанные известные составы на основе порошков металлов и органического связующего обеспечивают повышение износостойкости только за счет уменьшения коэффициента трения вследствие либо выравнивания поверхности при заполнении частицами состава микронеровностей поверхностей трения, либо образования на поверхности химических соединений с хорошими антифрикционными свойствами. В ряде случаев это сопровождается образованием на поверхности трения тончайших пленок, незначительно компенсирующих их износ. Однако недостатками указанных составов являются низкая прочность и коррозионная стойкость получаемых с их помощью поверхностей трения. All of these known compositions based on metal powders and an organic binder provide increased wear resistance only by reducing the friction coefficient due to either leveling the surface when the particles fill the microroughness of the friction surfaces, or the formation of chemical compounds with good antifriction properties on the surface. In some cases, this is accompanied by the formation of the thinnest films on the friction surface, slightly compensating for their wear. However, the disadvantages of these compositions are low strength and corrosion resistance obtained with their help of friction surfaces.

Известны следующие триботехнические составы для формирования сервовитных пленок на поверхностях трения с преобладающим содержанием железа на основе мелкодисперсной смеси минералов и органического связующего:
- состав для формирования пленки на трущихся поверхностях по авторскому свидетельству СССР N 1601426, 1990, представляющий собой смесь 0,1 - 5,0 мас% истертого природного кварца и 95,0 - 99,9 мас. % органического связующего;
- технологическая среда, которая используется в способе безразборного восстановления трущихся соединений по патенту Украины N 24442 А, 1998 и состоит из 80,00 - 99,85 мас. % базового масла и 0,15-20,00 мас. % порошкообразного ремонтно-восстановительного состава с дисперсностью 10-30 мкм, содержащего природный минерал или смесь природных минералов, включающие 40 - 50 мас. % аморфной двуокиси кремния, и 0,02 - 2,00 мас. % катализаторов на основе шунгита и редкоземельных металлов;
- смесь абразивоподобного порошка со связующим, например дисперсным стеарином, которая используется в способе формирования сервовитной пленки триботехническим составом по патенту Российской Федерации N 2035636, 1995, причем абразивоподобный порошок содержит 51 - 60 мас.% серпентина, 20 - 40 мас. % талька и в общей сложности 8 - 10 мас.% взятых в равных долях серы, пирротина, энстатита и фаялита;
- смесь абразивоподобного минерального порошка с дисперсностью 4-10 мкм, например, в количестве 2 мас.% и связующего, например, в количестве 98 мас%, используемая в способе модифицирования трущихся поверхностей по патенту Российской Федерации N 2093719, 1997 и включающая указанный абразивоподобный минеральный порошок из 20-40 мас.% хризотила, 40 - 60 мас.% каолинита, 2 - 4 мас.% оксида лантана, 2 - 4 мас.% оксида иттрия, 2 - 8 мас.% оксида алюминия и 6 - 7 мас.% оксида железа.
The following tribological compositions are known for the formation of servo-like films on friction surfaces with a predominant iron content based on a finely divided mixture of minerals and an organic binder:
- the composition for the formation of a film on rubbing surfaces according to the USSR author's certificate N 1601426, 1990, which is a mixture of 0.1 - 5.0 wt.% worn natural quartz and 95.0 - 99.9 wt. % organic binder;
- technological environment, which is used in the method of indiscriminate recovery of rubbing joints according to the patent of Ukraine N 24442 A, 1998 and consists of 80.00 - 99.85 wt. % base oil and 0.15-20.00 wt. % powdered repair composition with a dispersion of 10-30 microns, containing a natural mineral or a mixture of natural minerals, including 40 - 50 wt. % amorphous silicon dioxide, and 0.02 to 2.00 wt. % catalysts based on shungite and rare earth metals;
- a mixture of an abrasive-like powder with a binder, for example dispersed stearin, which is used in the method of forming a servo-like film by the tribotechnical composition according to the patent of the Russian Federation N 2035636, 1995, and the abrasive-like powder contains 51-60 wt.% serpentine, 20-40 wt. % talc and a total of 8 to 10 wt.% taken in equal proportions of sulfur, pyrrhotite, enstatite and fayalit;
- a mixture of abrasive-like mineral powder with a dispersion of 4-10 microns, for example, in an amount of 2 wt.% and a binder, for example, in an amount of 98 wt.%, used in the method of modifying rubbing surfaces according to the patent of the Russian Federation N 2093719, 1997 and including said abrasive-like mineral a powder of 20-40 wt.% chrysotile, 40-60 wt.% kaolinite, 2-4 wt.% lanthanum oxide, 2 - 4 wt.% yttrium oxide, 2 - 8 wt.% alumina and 6 - 7 wt. % iron oxide.

Указанные триботехнические составы в соответствии с упомянутыми способами подвергают механоактивации, отличающейся условиями и средствами ее проведения, размещают между поверхностями трения и прирабатывают. These tribological compositions in accordance with the above methods are subjected to mechanical activation, characterized by the conditions and means of its implementation, placed between the friction surfaces and run in.

Образованные сервовитные пленки восстанавливают износ поверхностей трения и обладают свойствами металлокерамики, благодаря чему способствуют повышению коррозионной стойкости, износостойкости и снижению коэффициента трения. Однако указанные сервовитные пленки обладают низкой долговечностью из-за хрупкости и возможного расслаивания, а также неравномерностью толщины и неоднородностью структуры, что вызвано не контролируемым, а самопроизвольным процессом их образования на этапе приработки. Данные сервовитные пленки могут быть образованы только на поверхностях трения с преобладающим содержанием железа, и поэтому указанные известные триботехнические составы не могут быть использованы для модифицирования и восстановления поверхностей трения, выполненных из других металлов и сплавов. Кроме того, процесс образования сервовитной пленки связан с приработкой в эксплуатационном или близком к нему режиме, что ограничивает область применения триботехнических составов, так как позволяет применять их для целей модифицирования и восстановления только поверхностей трения и исключительно при безразборном ремонте механизма. The formed servovitic films restore the wear of the friction surfaces and possess the properties of cermets, thereby contributing to an increase in corrosion resistance, wear resistance and a decrease in the coefficient of friction. However, these servovitic films have low durability due to fragility and possible delamination, as well as uneven thickness and heterogeneity of the structure, which is caused not by a controlled, but spontaneous process of their formation at the run-in stage. These servo-like films can only be formed on friction surfaces with a predominant iron content, and therefore these known tribotechnical compositions cannot be used to modify and restore friction surfaces made of other metals and alloys. In addition, the process of formation of a servovitic film is associated with running-in in the operating mode or close to it, which limits the scope of tribological compositions, since it allows them to be used for the purpose of modifying and restoring only friction surfaces and exclusively for in-place repair of the mechanism.

Наиболее близким по содержанию компонентов и достигаемому техническому результату к предлагаемому составу для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей следует считать ремонтно-восстановительный состав, используемый в способе образования защитного покрытия, избирательно компенсирующего износ поверхностей трения и контакта деталей машин, по патенту Российской Федерации N 2135638, 27.08.1999, С 23 С 26/00. Выбранный за прототип ремонтно- восстановительный состав применяется для нанесения износостойких покрытий на поверхности трения и контакта из сплавов на основе железа и содержит мелкодисперсную смесь 50 - 80 мас.% офита, 10 - 40 мас.% нефрита, 1 - 10 мас.% шунгита и до 10 мас.% катализатора с дисперсностью 5 - 10 мкм. The closest in the content of components and the achieved technical result to the proposed composition for modifying metals and restoring metal surfaces should be considered the repair and restoration composition used in the method of forming a protective coating that selectively compensates for wear of friction surfaces and contact of machine parts, according to the patent of the Russian Federation N 2135638, 08/27/1999, С 23 С 26/00. The repair and restoration composition selected for the prototype is used for applying wear-resistant coatings on the friction and contact surfaces of iron-based alloys and contains a finely divided mixture of 50 - 80 wt.% Ofite, 10 - 40 wt.% Jade, 1 - 10 wt.% Shungite and up to 10 wt.% catalyst with a dispersion of 5 to 10 microns.

Согласно упомянутому способу данный ремонтно-восстановительный состав вводится в штатную смазку и подается вместе со смазкой на поверхности трения, после чего осуществляется приработка поверхностей трения в течение 0,5 - 1,5 часов и формируется металлокерамическое защитное покрытие поверхностей трения в процессе эксплуатации машины. According to the aforementioned method, this repair and restoration composition is introduced into a regular lubricant and supplied together with the lubricant on the friction surface, after which the friction surfaces are run-in for 0.5 - 1.5 hours and a ceramic-metal protective coating of the friction surfaces is formed during operation of the machine.

В процессе образования защитного покрытия при эксплуатации машины под воздействием трения температура в микрообъемах поверхностей трения достигает значений 900 - 1200oC. В таких условиях происходят реакции замещения атомов магния в узлах кристаллических решеток офита и нефрита, входящих в ремонтно-восстановительный состав, на атомы железа из кристаллических решеток стали или сплава из железа, из которых изготовлены поверхности трения. При этом образуются новые гетероатомные кристаллы с более протяженными пространственными структурами, что способствует образованию защитного покрытия, компенсирующего предварительный износ поверхностей трения. Образованное металлокерамическое защитное покрытие обладает большей толщиной, высокими износостойкостью и коррозионной стойкостью.In the process of formation of a protective coating during operation of the machine under the influence of friction, the temperature in the microvolumes of the friction surfaces reaches 900 - 1200 o C. Under these conditions, the substitution of magnesium atoms in the nodes of the crystal lattices ofite and jade, included in the repair composition, to iron atoms from crystal lattices of steel or an alloy of iron from which friction surfaces are made. In this case, new heteroatomic crystals with longer spatial structures are formed, which contributes to the formation of a protective coating that compensates for the preliminary wear of the friction surfaces. The formed cermet protective coating has a greater thickness, high wear resistance and corrosion resistance.

Однако процесс образования защитного покрытия на этапе эксплуатации машины носит самопроизвольный неконтролируемый характер, что приводит к неравномерности его толщины и неоднородности структуры, а также не позволяет получать защитные покрытия с заданными прогнозируемыми параметрами. Указанное обстоятельство в совокупности с неидентичностью пространственной конфигурации кристаллических решеток минералов офита и нефрита, используемых в качестве основных компонентов известного ремонтно-восстановительного состава, приводит к недостаточной прочности образованного металлокерамического защитного покрытия. Область использования известного ремонтно-восстановительного состава ограничена применением его для восстановления только поверхностей трений, выполненных из металлов и сплавов исключительно на основе железа, и только в процессе эксплуатации машины. Кроме того, известный ремонтно-восстановительный состав имеет ограниченный срок хранения, что связано с увеличением с течением времени дисперсности состава из-за так называемого слипания вследствие коагуляции отдельных частиц состава друг с другом под действием сил Вандервальса. However, the process of forming a protective coating during the operation of the machine is spontaneous and uncontrolled, which leads to uneven thickness and heterogeneity of the structure, and also does not allow to obtain protective coatings with specified predicted parameters. This circumstance, together with the non-identity of the spatial configuration of the crystal lattices of the minerals ofite and jade, used as the main components of the known repair and restoration composition, leads to insufficient strength of the formed cermet protective coating. The scope of the known repair and restoration composition is limited to its use to restore only friction surfaces made of metals and alloys exclusively based on iron, and only during operation of the machine. In addition, the known repair and restoration composition has a limited shelf life, which is associated with an increase in the dispersion of the composition over time due to the so-called sticking due to the coagulation of individual particles of the composition with each other under the action of Vanderwals forces.

Целью изобретения является создание состава для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей, обеспечивающего получение обладающей высокой прочностью, однородностью структуры и равномерностью толщины металлокерамики с заданными прогнозируемыми параметрами в объеме и на поверхности черных и цветных металлов и сплавов и имеющего длительный срок хранения, а также расширение областей применения указанного состава. The aim of the invention is to provide a composition for modifying metals and restoring metal surfaces, providing high-strength, uniform structure and uniform thickness of cermets with specified predicted parameters in the volume and on the surface of ferrous and non-ferrous metals and alloys and having a long shelf life, as well as expanding areas application of the specified composition.

Поставленная цель достигается согласно изобретению тем, что состав для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей, содержащий в соответствии с прототипом мелкодисперсную смесь серпофита и катализатора, отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит каолинит и кристаллизатор при следующем соотношении компонентов в мас.%: каолинит - 10 - 40, кристаллизатор - 5- 10, катализатор - 5 - 10 и серпофит - 40 - 70. При этом дисперсность смеси составляет 0,1 - 10,0 мкм, в качестве каолинита использован амезит, в качестве кристаллизатора использован пиролюзит и в качестве катализатора использован метасиликат. The goal is achieved according to the invention in that the composition for modifying metals and restoring metal surfaces, containing, in accordance with the prototype, a finely divided mixture of sickle and catalyst, differs from the prototype in that it additionally contains kaolinite and crystallizer in the following ratio of components in wt.%: Kaolinite - 10 - 40, crystallizer - 5 - 10, catalyst - 5 - 10 and sickle - 40 - 70. Moreover, the dispersion of the mixture is 0.1 - 10.0 μm, amesite is used as kaolinite, as crista Pyrolusite was used as a catalyst and metasilicate was used as a catalyst.

Указанные отличительные признаки в известных аналогах не обнаружены. These distinctive features in the known analogues are not found.

Совместное использование в предлагаемом составе для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей в качестве минерала серпентиновой группы имеющего именно каолинитоподобную кристаллическую решетку серпофита и каолинита, например амезита, обеспечивает более высокую прочность и однородность модифицированного металла, а также большую толщину, однородность и долговечность восстановленной металлической поверхности с одновременным усилением связи слоя с поверхностью, на которой она образована. The joint use in the proposed composition for the modification of metals and the restoration of metal surfaces as a mineral of the serpentine group having exactly the kaolinite-like crystal lattice of sickle and kaolinite, for example amesite, provides higher strength and uniformity of the modified metal, as well as greater thickness, uniformity and durability of the restored metal surface with simultaneous strengthening of the bond of the layer with the surface on which it is formed.

Это объясняется следующими обстоятельствами, которые поясняются на примере использования предлагаемого состава для целей восстановления металлических поверхностей при безразборном ремонте машины, когда состав перемешивают с органическим связующим, например штатным смазочным маслом, и вводят на поверхности трения, после чего производят приработку поверхностей трения в эксплуатационном режиме. This is explained by the following circumstances, which are illustrated by the example of the use of the proposed composition for the restoration of metal surfaces during CIP repair of the machine, when the composition is mixed with an organic binder, for example regular lubricating oil, and injected onto the friction surface, after which the friction surfaces are run-in in operating mode.

Под действием трения происходит очистка микрорельефа поверхностей трения мелкодисперсными частицами входящих в предлагаемый состав минералов и нагартовка данных частиц в очищенный микрорельеф поверхностей трения. Трение, размол частиц состава на поверхностях трения и очистка микронеровностей этих поверхностей вызывают выделение энергии, приводящей к разогреву обрабатываемых поверхностей до температур, достигающих в микрообъемах поверхностей трения значений 700 - 1200oC. Подобный разогрев доводит поверхностные слои металла тел трения до состояния текучести или близкого к нему. Это приводит к интенсивной диффузии частиц предлагаемого состава в поверхностный слой металла.Under the action of friction, the microrelief of the friction surfaces is cleaned with finely dispersed particles included in the proposed composition of minerals and these particles are put into a cleaned microrelief of the friction surfaces. Friction, grinding of the particles of the composition on the friction surfaces and cleaning of the microroughnesses of these surfaces cause the release of energy, leading to the heating of the treated surfaces to temperatures reaching values of 700 - 1200 o C in the microvolumes of the friction surfaces. Such heating brings the surface layers of the metal of the friction bodies to a yield state or close to him. This leads to intense diffusion of the particles of the proposed composition into the surface layer of the metal.

Как отмечалось, основу предлагаемого состава составляют серпофит, отвечающий формуле Mg3 [Si2O5] (ОН)4, и каолинит, например амезит, имеющий формулу (Mg2Al) [(Si Al) О5] (ОН)4. При дисперсности частиц указанных минералов, сравнимой с размерами элементарных кристаллов, в условиях высоких температур происходят реакции замещения атомами металла поверхностей трения атомов магния в узлах кристаллической решетки серпофита и атомов магния и алюминия в узлах кристаллической решетки амезита. При этом атомы металла поверхностей трения замещают, прежде всего, те атомы магния и алюминия, которые расположены в узлах поверхностных слоев кристаллических структур соответственно серпофита и амезита. Поскольку активность содержащихся в амезите ионов атомов алюминия существенно выше, чем ионов атомов магния, замещение атомов алюминия в узлах кристаллической решетки амезита может производиться не только атомами железа поверхностей трения, но и атомами основных цветных металлов, используемых в машиностроении, например меди и цинка. Поэтому предлагаемый состав может использоваться для модифицирования и восстановления поверхностей как черных, так и цветных металлов и сплавов.As noted, the basis of the proposed composition is a sickle, corresponding to the formula Mg 3 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 , and kaolinite, for example amesite, having the formula (Mg 2 Al) [(Si Al) O 5 ] (OH) 4 . When the dispersion of particles of these minerals is comparable with the size of elementary crystals, at high temperatures, reactions occur when metal atoms replace the friction surfaces of magnesium atoms at the sites of the crystal lattice of the sickle and magnesium and aluminum atoms at the sites of the crystal lattice of amesite. In this case, the metal atoms of the friction surfaces are replaced, first of all, by those atoms of magnesium and aluminum, which are located in the nodes of the surface layers of the crystal structures of the sickle and amesite, respectively. Since the activity of aluminum atom ions contained in amesite is significantly higher than that of magnesium atoms, the replacement of aluminum atoms in the nodes of the crystal lattice of amesite can be carried out not only by atoms of the friction surfaces, but also by atoms of the main non-ferrous metals used in mechanical engineering, for example, copper and zinc. Therefore, the proposed composition can be used to modify and restore surfaces of both ferrous and non-ferrous metals and alloys.

Использование метасиликата в качестве катализатора и более низкая дисперсность состава позволяют снизить температуры в микрообъемах поверхностей трения, при которых происходят указанные реакции замещения, до значений 400 - 700oC.The use of metasilicate as a catalyst and a lower dispersion of the composition can reduce the temperature in the microvolume of the friction surfaces at which these substitution reactions occur, to values of 400 - 700 o C.

В результате на восстанавливаемых поверхностях трения образуется металлокерамический слой. As a result, a ceramic-metal layer forms on the restored friction surfaces.

Основой предлагаемого состава являются обладающие идентичной, так называемой каолинитоподобной, структурой кристаллической решетки серпофит и один из каолинитов, например амезит, которые представляют собой волокнисто-трубчатые и рулонные кристаллы-конгломераты, составленные из сложной композиции октаэдрообразных и тетраэдрообразных плоских кристаллов. Благодаря идентичности структуры кристаллических решеток указанные минералы оказываются более совместимыми, и поэтому получаемый металлокерамический слой обладает более высокой прочностью, долговечностью и структурной однородностью, а также имеет более прочную связь с восстанавливаемой поверхностью трения. Кроме того, использование серпофита и каолинита, например амезита, которые обладают более протяженными пространственными структурами своих кристаллов, чем минералы, используемые в известных составах, способствует увеличению толщины металлокерамического слоя восстанавливаемой поверхности. The basis of the proposed composition is that they have the identical, so-called kaolinite-like, lattice structure of a sickle and one of kaolinites, for example amesite, which are fibrous-tube and roll crystals-conglomerates made up of a complex composition of octahedral and tetrahedral flat crystals. Due to the identical structure of the crystal lattices, these minerals are more compatible, and therefore the resulting cermet layer has higher strength, durability and structural homogeneity, and also has a stronger bond with the restored friction surface. In addition, the use of sickle and kaolinite, for example, amesite, which have more extended spatial structures of their crystals than the minerals used in known compositions, contributes to an increase in the thickness of the ceramic-metal layer of the surface being restored.

Используемый в предлагаемом составе в качестве кристаллизатора пиролюзит имеет формулу MnO2 • H2O, то есть содержит конституционную воду в связанном состоянии, и обеспечивает выполнение функции управления процессом образования металлокерамического слоя. Выбор дисперсности и процентного содержания пиролюзита в предлагаемом составе позволяет обеспечить своевременное освобождение необходимого количества связанной конституционной воды с учетом текущих значений температуры в микрообъемах восстанавливаемой поверхности и времени ее действия и тем самым вызвать своевременное охлаждение и кристаллизацию образованного металлокерамического слоя при достижении его параметрами заданных прогнозируемых значений. Этим обеспечивается управляемость процесса образования металлокерамики с такими заданными прогнозируемыми параметрами, как толщина, микротвердость и шероховатость слоя, которые зависят от количества образовавшихся в результате реакций замещения связей, то есть от температуры и времени ее действия.Used in the proposed composition as a crystallizer pyrolyzite has the formula MnO 2 • H 2 O, that is, contains constitutional water in a bound state, and provides a control function for the formation of the cermet layer. The choice of dispersion and the percentage of pyrolusite in the proposed composition allows for timely release of the required amount of bound constitutional water, taking into account the current temperature in the microvolumes of the restored surface and the time of its action, and thereby cause timely cooling and crystallization of the formed cermet layer when its parameters reach the specified predicted values. This ensures the controllability of the process of formation of cermet with such predetermined predicted parameters as the thickness, microhardness and roughness of the layer, which depend on the number of bonds formed as a result of substitution reactions, that is, on the temperature and time of its action.

Кроме того, присутствующий в предлагаемом составе пиролюзит в качестве кристаллизатора препятствуют коагуляции мелкодисперсных частиц состава и слипанию их друг с другом за счет обволакивающей способности водяных пленок, стойких к разрушению, которые образуются из воды, выделяемой из кристаллизатора. В результате при хранении состава не происходит существенного увеличения дисперсности. Поэтому допустимый срок хранения предлагаемого состава может быть значительно увеличен. In addition, the pyrolusite present in the proposed composition as a crystallizer prevents coagulation of finely dispersed particles of the composition and their adhesion to each other due to the enveloping ability of fracture-resistant water films that are formed from water released from the crystallizer. As a result, during storage of the composition there is no significant increase in dispersion. Therefore, the permissible shelf life of the proposed composition can be significantly increased.

Практика показала, что нагрев, необходимый для протекания реакций замещения атомами металла обрабатываемой поверхности атомов магния и алюминия в узлах кристаллических решеток соответственно серпофита и амезита как представителя каолинитов может осуществляться не только за счет трения обрабатываемых поверхностей при приработке и эксплуатации машины, но и путем других видов энергетических воздействий. В этих случаях процесс образования металлокерамики сопровождается физико-химическими процессами, подобными описанным выше, и достигается аналогичный технический результат. Отмеченное подтверждает расширение области применения предлагаемого состава, поскольку он может использоваться как в совокупности с органическим связующим, например штатным смазочным маслом, так и без него для модифицирования и восстановления не только поверхностей трения, но и других видов узлов и деталей при различных способах оказания энергетического воздействия, примеры которых будут приведены ниже. Practice has shown that the heating necessary for reactions of metal atoms to replace the treated surface of magnesium and aluminum atoms in the nodes of the crystal lattices of sickle and amesite, respectively, as a representative of kaolinites, can be carried out not only by friction of the treated surfaces during running-in and operation of the machine, but also by other types energy impacts. In these cases, the process of formation of cermets is accompanied by physicochemical processes similar to those described above, and a similar technical result is achieved. The aforementioned confirms the expansion of the scope of the proposed composition, since it can be used both in combination with an organic binder, for example, regular lubricating oil, and without it for modifying and restoring not only friction surfaces, but also other types of units and parts under various methods of providing energy impact examples of which will be given below.

Отмеченное свидетельствует о существенности указанных отличительных признаков предлагаемого изобретения. Marked indicates the materiality of these distinguishing features of the invention.

Предлагаемый состав для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей представляет собой смесь с дисперсностью 0,1 - 10,0 мкм, которая содержит серпофит в количестве 40 - 70 мас.%, каолинит, например амезит, в количестве 10-40 мас.%, кристаллизатор, например пиролюзит, в количестве 5 - 10 мас.% и катализатор, например метасиликат, в количестве 5 - 10 мас.%. The proposed composition for modifying metals and restoring metal surfaces is a mixture with a dispersion of 0.1 - 10.0 μm, which contains sickle in the amount of 40 - 70 wt.%, Kaolinite, for example amesite, in the amount of 10-40 wt.%, Crystallizer , for example pyrolusite, in an amount of 5 to 10 wt.% and a catalyst, for example metasilicate, in an amount of 5 to 10 wt.%.

Указанное качественное и количественное соотношение компонентов состава является наиболее приемлемым, и при выходе за заявляемые диапазоны соотношений декларируемый выше технический результат не достигается. Необходимый диапазон дисперсности состава также является наиболее приемлемым, поскольку увеличение размеров частиц состава свыше 10 мкм приводит к существенному снижению производительности процесса формирования металлокерамики и уменьшению ее однородности, а уменьшение размеров частиц до значений, меньших 0,1 мкм, также вызывает снижение производительности, так как нарушаются межкристаллические связи в указанных минералах. The specified qualitative and quantitative ratio of the components of the composition is the most acceptable, and when going beyond the claimed ranges of ratios, the technical result declared above is not achieved. The required range of dispersion of the composition is also most acceptable, since an increase in the particle size of the composition over 10 μm leads to a significant decrease in the productivity of the process of forming cermet and a decrease in its uniformity, and a decrease in particle size to values less than 0.1 μm also causes a decrease in productivity, intercrystalline bonds in the indicated minerals are broken.

Изготовление предлагаемого состава производится в процессе следующих основных этапов:
- раздельное дробление и размол минералов до требуемой дисперсности, которые производятся с использованием известных измельчающих агрегатов;
- классификация, предусматривающая отбор измельченных минералов по размерам, плотности и массе частиц путем сепарации;
- тонкая очистка от примесей и сопутствующих и обогащение:
- перемешивание компонентов;
- усушка для уменьшения содержания воды.
The manufacture of the proposed composition is carried out in the process of the following main steps:
- separate crushing and grinding of minerals to the required dispersion, which are produced using known grinding aggregates;
- classification, providing for the selection of crushed minerals by size, density and mass of particles by separation;
- fine purification from impurities and related and enrichment:
- mixing of the components;
- shrinkage to reduce water content.

Возможные области и варианты применения предлагаемого состава для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей, а также достигаемый технический результат иллюстрируются следующими примерами. Possible areas and applications of the proposed composition for modifying metals and restoring metal surfaces, as well as the technical result achieved, are illustrated by the following examples.

Пример 1. Example 1

Предлагаемый состав, содержащий 50 мас.% серпофита, 40 мас.% амезита, 5 мас. % пиролюзита и 5 мас.% метасиликата, с маслом И 20 в качестве органического связующего, был введен в штатную смазку через заливную горловину двигателя внутреннего сгорания автомобиля ГАЗ - 3110 "Волга" со следующими параметрами:
- усредненное по цилиндрам давление в камерах сгорания - 7,1 ат;
- давление масла в системе смазки при температуре 70oC - 1,4 ат;
- расход топлива на 100 км - 12,5 л.
The proposed composition containing 50 wt.% Sickle, 40 wt.% Amesite, 5 wt. % pyrolyusite and 5 wt.% metasilicate, with I 20 oil as an organic binder, was introduced into the regular lubricant through the filler neck of the GAZ-3110 Volga internal combustion engine with the following parameters:
- the pressure averaged over the cylinders in the combustion chambers is 7.1 at;
- oil pressure in the lubrication system at a temperature of 70 o C - 1.4 atm;
- fuel consumption per 100 km - 12.5 liters.

После приработки двигателя в эксплуатационном режиме в течение 5 часов его указанные параметры изменились до значений:
- усредненное по цилиндрам давление в камерах сгорания - 9,4 ат;
- давление масла в системе смазки при температуре 70oC - 2,2 ат;
- расход топлива на 100 км - 10,4 л.
After running in the engine in operating mode for 5 hours, its specified parameters have changed to values:
- the pressure averaged over the cylinders in the combustion chambers is 9.4 at;
- oil pressure in the lubrication system at a temperature of 70 o C - 2.2 atm;
- fuel consumption per 100 km - 10.4 liters.

Через 100 часов эксплуатации двигателя после пробега около 8000 км указанные параметры практически не изменились. After 100 hours of operation of the engine after a run of about 8000 km, these parameters remained practically unchanged.

Пример 2. Example 2

Предлагаемый состав, содержащий 70 мас. % серпофита, 20 мас.% амезита, 5 мас.% пиролюзита и 5 мас.% метасиликата, вместе со штатной смазкой, из расчета 0,002 г состава на 100 г штатной смазки, были введены в зону трения подшипников качения типа 204 производства Вологодского ГПЗ и фирмы SKF, а также подшипников скольжения, изготовленных в лаборатории АО "ВНИИ Подшипниковой Промышленности", г. Москва. Подшипники были подвергнуты приработке в эксплуатационном режиме в течение 1 - 5 часов. The proposed composition containing 70 wt. % sickle, 20 wt.% amesite, 5 wt.% pyrolusite and 5 wt.% metasilicate, together with standard grease, based on 0.002 g of composition per 100 g of regular grease, were introduced into the friction zone of rolling bearings of type 204 manufactured by the Vologda Gas Processing Plant and SKF company, as well as bearings, manufactured in the laboratory of JSC "VNII Bearing Industry", Moscow. The bearings were run in during operation for 1 to 5 hours.

Рабочие поверхности наружного и внутреннего колец и тела качения подшипников качения имели шероховатость 0,08 - 0,10 мкм и микротвердость 58 - 59 HRC. После приработки шероховатость составляла 0,013 - 0,020 мкм, а микротвердость - 60 - 62 HRC, причем радиальный зазор уменьшился на 1,0- 1,5 мкм. The working surfaces of the outer and inner rings and rolling elements of the rolling bearings had a roughness of 0.08-0.10 microns and a microhardness of 58-59 HRC. After running-in, the roughness was 0.013–0.020 μm, and the microhardness was 60–62 HRC, and the radial clearance decreased by 1.0–1.5 μm.

Изготовленный из стали Ст. 4 с последующей закалкой подшипник скольжения имел шероховатость рабочих поверхностей 5,5 - 5,7 мкм и микротвердость 38-40 HRC. После приработки шероховатость составляла 0,8 - 1,4 мкм, а микротвердость 46 - 48 HRC. Made of steel Art. 4, followed by hardening, the sliding bearing had a roughness of the working surfaces of 5.5–5.7 μm and a microhardness of 38–40 HRC. After running-in, the roughness was 0.8–1.4 μm, and the microhardness was 46–48 HRC.

Испытания и измерения проводились по используемым в подшипниковой промышленности стандартным методикам на базе АО "ВНИИ Подшипниковой Промышленности", г. Москва. Tests and measurements were carried out according to the standard methods used in the bearing industry on the basis of JSC VNII Bearing Industry, Moscow.

Пример 3. Example 3

Предлагаемый состав, содержащий 40 мас.% серпофита, 40 мас.% амезита, 10 мас. % пиролюзита и 10 мас.% метасиликата, был добавлен в смесь масла И 20 и керосина, находящуюся в промышленной моечной ванне с магнитостриктером. Образцы подшипников качения типа 302 и сверл различных диаметров были обработаны в ванне в течение 10-60 минут с использованием ультразвукового излучения мощностью 0,4 - 4,0 кВт и частотой 22 - 24 кГц. После обработки составом время работы подшипников качения без смазки при нагрузках 40-80 кг и частоте вращения 400 об/мин до заклинивания увеличилось с 5-6 минут до 46-50 минут, а время резания сталей сверлами до оплавления режущих кромок и изменения угла резания при нагрузке 10-45 кг возросло с 9 - 10 минут до 37-40 минут. The proposed composition containing 40 wt.% Sickle, 40 wt.% Amesite, 10 wt. % pyrolyusite and 10 wt.% metasilicate was added to the mixture of I 20 oil and kerosene, which is in an industrial washing bath with a magnetostrictor. Samples of type 302 rolling bearings and drills of various diameters were processed in a bath for 10-60 minutes using ultrasonic radiation with a power of 0.4 - 4.0 kW and a frequency of 22 - 24 kHz. After treatment with the composition, the operating time of rolling bearings without lubrication at loads of 40-80 kg and a rotational speed of 400 rpm before jamming increased from 5-6 minutes to 46-50 minutes, and the time of cutting steel with drills until the cutting edges are melted and the cutting angle changes when load 10-45 kg increased from 9 - 10 minutes to 37-40 minutes.

Испытания проводились на базе испытательной лаборатории Муниципального предприятия "Горэлектротранс", г. Магнитогорск. The tests were carried out on the basis of the testing laboratory of the Municipal Enterprise "Gorelectrotrans", Magnitogorsk.

Пример 4. Example 4

Детали из стали Ст. 45 после сухого напыления на них предлагаемого состава, содержащего 45 мас.% серпофита, 40 мас.% амезита, 10 мас.% пиролюзита и 5 мас.% метасиликата, были помещены в промышленную муфельную печь и обработаны при температуре 700 - 1100oC в течение 1,0 - 1,5 часов. После подобной обработки микротвердость деталей возросла в среднем на 8 - 10 HRC, а коэффициент трения уменьшился приблизительно в 3 раза и достиг значений 0,007 - 0,009.Steel parts Art. 45 after dry spraying on them the proposed composition containing 45 wt.% Sickle, 40 wt.% Amesite, 10 wt.% Pyrolusite and 5 wt.% Metasilicate, were placed in an industrial muffle furnace and processed at a temperature of 700 - 1100 o C within 1.0 - 1.5 hours. After such processing, the microhardness of the parts increased by an average of 8 - 10 HRC, and the friction coefficient decreased by approximately 3 times and reached values of 0.007 - 0.009.

Пример 5. Example 5

В лаборатории экспериментальной плавки ОАО "Северсталь", г. Череповец, была проведена опытная плавка смеси 80 мас. % чугуна ЧС - 24 с микротвердостью 22 HRC и 20 мас.% предлагаемого состава, содержащего 50 мас.% серпофита, 40 мас.% амезита, 5 мас.% пиролюзита и 5 мас.% метасиликата. Полученный металлокерамический сплав обладал микротвердостью 42 HRC. In the laboratory of experimental smelting of Severstal OJSC, Cherepovets, experimental melting of a mixture of 80 wt. % of cast iron ChS - 24 with a microhardness of 22 HRC and 20 wt.% of the proposed composition containing 50 wt.% sickle, 40 wt.% amesite, 5 wt.% pyrolusite and 5 wt.% metasilicate. The resulting cermet alloy had a microhardness of 42 HRC.

Пример 6. Example 6

Предлагаемый состав, содержащий 55 мас. % серпофита, 35 мас.% амезита, 5 мас. % пиролюзита и 5 мас.% метасиликата, был введен в штатное смазочное масло компрессора КТ - 6ЭЛ, после чего компрессор прирабатывался в эксплуатационном режиме. Проведенный лабораторией металловедения Читинского государственного технического университета анализ пальцев шатунов цилиндров низкого и высокого давления компрессора, выполненных соответственно из стали 30X и углеродистой стали Ст. 45, показал, что на них образовались достаточно однородные металлокерамические слои толщиной соответственно 25 - 40 мкм и 20 - 50 мкм с микротвердостью 60 - 74 HRC при исходной микротвердости пальцев шатунов 30 - 40 HRC. The proposed composition containing 55 wt. % sickle, 35 wt.% amesite, 5 wt. % pyrolyusite and 5 wt.% metasilicate, was introduced into the regular lubricating oil of the KT - 6EL compressor, after which the compressor was run-in during operation. An analysis of the fingers of the connecting rods of the compressor low and high pressure cylinders made respectively of 30X steel and carbon steel 45, showed that fairly homogeneous cermet layers with a thickness of 25–40 μm and 20–50 μm, respectively, with a microhardness of 60–74 HRC with an initial microhardness of the fingers of the connecting rods of 30–40 HRC were formed on them.

Пример 7. Example 7

Предлагаемый состав, содержащий 50 мас.% серпофита, 40 мас.% амезита, 5 мас. % пиролюзита и 5 мас.% метасиликата, был введен в штатное смазочное масло дизеля 14Д40 тепловоза 3М62, который эксплуатировался в течение 6 месяцев. The proposed composition containing 50 wt.% Sickle, 40 wt.% Amesite, 5 wt. % pyrolyusite and 5 wt.% metasilicate, was introduced into the standard lubricating oil of diesel 14D40 diesel locomotive 3M62, which was operated for 6 months.

Испытания показали, что металлокерамические слои образуются на поверхностях трения, выполненных как из черных, так и цветных металлов и сплавов. Например, за счет образовавшихся металлокерамических слоев на цилиндровой втулке и кольце, выполненных соответственно из меди и хрома, их межремонтный ресурс увеличился в 2,7 раза. Образовавшиеся металлокерамические слои существенно снизили коэффициент трения пары вал - подшипник скольжения, выполненных соответственно из стали и баббита, что привело к увеличению частоты вращения рабочего колеса на 13-28%. Отмечено уменьшение расхода топлива, потребляемого дизелем на холостом ходу, на 16-24% при одновременном увеличении его мощности. Tests have shown that cermet layers are formed on friction surfaces made of both ferrous and non-ferrous metals and alloys. For example, due to the formed cermet layers on the cylinder sleeve and ring, made of copper and chromium, respectively, their overhaul life increased 2.7 times. The resulting cermet layers significantly reduced the coefficient of friction of the shaft – sliding bearing pair, made of steel and babbitt, respectively, which led to an increase in the rotational speed of the impeller by 13–28%. A decrease in the fuel consumption consumed by the diesel engine idling by 16-24% with a simultaneous increase in its power was noted.

Испытания проводились на базе НИИ Забайкальского института железнодорожного транспорта, г. Чита. The tests were carried out on the basis of the Research Institute of the Trans-Baikal Institute of Railway Transport, Chita.

Пример 8. Example 8

Предлагаемый состав был применен для восстановления неравномерно изношенных поверхностей направляющих пакетоформирующего автомата "Beumer" и увеличения ресурса их работы на предприятии АООТ "Опытный завод сухих смесей", г. Москва. Состав содержал 70 мас.% серпофита, 18 - 20 мас.% амезита, 5 - 7 мас.% пиролюзита и 5 мас.% метасиликата и был нанесен на поверхности направляющих вместе со штатным смазочным маслом в качестве органического связующего. The proposed composition was applied to restore unevenly worn surfaces of the guides of the Beumer bag forming machine and to increase the resource of their work at the enterprise Experimental Dry Mixes Plant AOOT, Moscow. The composition contained 70 wt.% Sickle, 18 - 20 wt.% Amesite, 5 - 7 wt.% Pyrolusite and 5 wt.% Metasilicate and was applied to the surface of the guides together with regular lubricating oil as an organic binder.

Из-за неравномерности износа для восстановления горизонтальности поверхностей направляющих на их различные участки наносился состав с различным процентным содержанием амезита и пиролюзита и с различной дисперсностью. Для участков поверхностей направляющих с наибольшим износом использовался состав с дисперсностью 5 - 7 мкм и содержанием 20 мас.% амезита и 5 мас.% пиролюзита, а для участков с наименьшим износом - состав с дисперсностью 1 - 3 мкм и содержанием 18 мас. % амезита и 7 мас.% пиролюзита. Due to the unevenness of wear, in order to restore the horizontalness of the surfaces of the guides, a composition with a different percentage of amesite and pyrolusite and with different dispersion was applied to their different sections. For sections of guide surfaces with the greatest wear, a composition with a dispersion of 5–7 μm and a content of 20 wt.% Amesite and 5 wt.% Pyrolusite was used, and for sections with the smallest wear, a composition with a dispersion of 1–3 μm and a content of 18 wt. % amesite and 7 wt.% pyrolusite.

После приработки пакетоформирующего автомата в эксплуатационном режиме произошло выравнивание поверхностей направляющих за счет образования металлокерамического слоя толщиной на различных участках от 0,1 до 1,1 мкм в зависимости от процентного содержания амезита и пиролюзита и дисперсности в соответствии с величиной предварительного износа. Кроме того, уменьшился зазор между направляющими и движущимися по ним рамками на 1,0 - 1,5 мкм. Данный пример подтверждает возможность управления процессом образования металлокерамического слоя и получения формируемого слоя с заданными прогнозируемыми параметрами, например толщиной, путем варьирования величиной дисперсности состава и процентным содержанием в нем пиролюзита в качестве кристаллизатора. After the bag-forming machine was run-in in operating mode, the surfaces of the guides were leveled due to the formation of a cermet layer with a thickness in various areas from 0.1 to 1.1 μm, depending on the percentage of amesite and pyrolusite and dispersion in accordance with the amount of preliminary wear. In addition, the gap between the guides and the frames moving along them decreased by 1.0 - 1.5 microns. This example confirms the possibility of controlling the process of forming a cermet layer and obtaining a formed layer with predetermined predicted parameters, for example, thickness, by varying the dispersion of the composition and the percentage of pyrolusite in it as a crystallizer.

Таким образом, предлагаемый состав для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей обеспечивает получение обладающей высокой прочностью, однородностью структуры и необходимой толщиной металлокерамики с заданными прогнозируемыми параметрами в объеме и на поверхности черных и цветных металлов и сплавов, имеет длительный срок хранения и разнообразные области применения. Thus, the proposed composition for the modification of metals and the restoration of metal surfaces ensures the production of a high-strength, uniform structure and the required thickness of cermets with predetermined predicted parameters in the volume and on the surface of ferrous and non-ferrous metals and alloys, has a long shelf life and a variety of applications.

Claims (4)

1. Состав для модифицирования металлов и восстановления металлических поверхностей, содержащий мелкодисперсную смесь серпофита и катализатора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит каолинит и кристаллизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Каолинит - 10-40
Кристаллизатор - 5-10
Катализатор - 5-10
Серпофит - 40-70
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что дисперсность смеси составляет 0,1-10,0 мкм.
1. The composition for the modification of metals and the restoration of metal surfaces, containing a fine mixture of sickle and catalyst, characterized in that it additionally contains kaolinite and crystallizer in the following ratio of components, wt.%:
Kaolinite - 10-40
Crystallizer - 5-10
Catalyst - 5-10
Serpofit - 40-70
2. The composition according to claim 1, characterized in that the dispersion of the mixture is 0.1-10.0 microns.
3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве каолинита используют амезит. 3. The composition according to claim 1, characterized in that amesite is used as kaolinite. 4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве кристаллизатора используют пиролюзит. 4. The composition according to claim 1, characterized in that pyrolusite is used as a crystallizer. 5. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют метасиликат. 5. The composition according to claim 1, characterized in that metasilicate is used as a catalyst.
RU2000122650/02A 2000-08-31 2000-08-31 Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces RU2169208C1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122650/02A RU2169208C1 (en) 2000-08-31 2000-08-31 Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces
EP01970396A EP1315847B8 (en) 2000-08-31 2001-08-29 Compound for metal modification and metal surface restoration
AU2001290397A AU2001290397A1 (en) 2000-08-31 2001-08-29 Compound for metal modification and metal surface restoration
DE60129340T DE60129340D1 (en) 2000-08-31 2001-08-29 CONNECTION FOR MODIFYING METAL AND RESTORING A METAL SURFACE
PCT/RU2001/000355 WO2002018673A2 (en) 2000-08-31 2001-08-29 Compound for metal modification and metal surface restoration
AT01970396T ATE366832T1 (en) 2000-08-31 2001-08-29 CONNECTION FOR MODIFYING METAL AND RESTORING A METAL SURFACE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000122650/02A RU2169208C1 (en) 2000-08-31 2000-08-31 Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2169208C1 true RU2169208C1 (en) 2001-06-20

Family

ID=20239638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000122650/02A RU2169208C1 (en) 2000-08-31 2000-08-31 Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1315847B8 (en)
AT (1) ATE366832T1 (en)
AU (1) AU2001290397A1 (en)
DE (1) DE60129340D1 (en)
RU (1) RU2169208C1 (en)
WO (1) WO2002018673A2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261267C1 (en) * 2004-08-02 2005-09-27 ЗАО "Оскол Политехремонт Сервис" Lubricating compound
RU2266979C1 (en) * 2004-10-28 2005-12-27 Червоненко Юрий Александрович Compound for forming layer on friction metal surfaces
RU2285747C2 (en) * 2004-02-03 2006-10-20 Виктор Георгиевич Рыжов Compound for modification and restoration of metal surfaces
RU2299234C2 (en) * 2005-05-17 2007-05-20 Григорий Александрович Попков Method of restoration of the engines by the method of ceramic treatment
RU2361015C1 (en) * 2008-02-01 2009-07-10 Виктор Петрович Носов Composition for metals modification and reduction of metallic surfaces
RU2420562C1 (en) * 2009-11-02 2011-06-10 Кирилл Николаевич ДОЛГОПОЛОВ Friction modifier
RU2597849C1 (en) * 2015-03-12 2016-09-20 Елена Валерьевна Черногиль Method of recovering tribosystem friction surfaces

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004058276A1 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 Rewitec Gmbh Aggregate for admixture into a working fluid of a technical installation, use of an aggregate and method for the surface treatment of working components of a technical installation
ITLU20050017A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-18 C A T S R L Clean Advanced Tec ANTI-FRICTION NANOMETRIC COMPOUND AND ANTI-WEAR (FOR METELLIC GEARS IN FRICTION)
US7304020B1 (en) 2006-08-21 2007-12-04 Dmitry Tananko Nano-particle metal treatment composition for creating a ceramic-metal layer
EP2628808A1 (en) 2012-02-15 2013-08-21 Longevity Engineering SA Localized hardening of metallic surfaces
CN113931748B (en) * 2020-06-29 2022-10-11 中国航发商用航空发动机有限责任公司 Aeroengine lubricating oil system, control method thereof and aeroengine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3829039A1 (en) * 1987-08-26 1989-03-09 Hitachi Metals Ltd A CERAMIC BEAUTY TIED TO A METALLIC COMPONENT
RU2062821C1 (en) * 1993-06-03 1996-06-27 Балабанов Виктор Иванович Method for non-disassembling restoration of frictional joints
RU2149741C1 (en) * 1997-04-30 2000-05-27 Никитин Игорь Владимирович Method for nondismountable restoration of friction joints

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135638C1 (en) * 1998-11-26 1999-08-27 Никитин Игорь Владимирович Method of forming protective coating selectively compensating wear of friction and machine part contact surfaces

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3829039A1 (en) * 1987-08-26 1989-03-09 Hitachi Metals Ltd A CERAMIC BEAUTY TIED TO A METALLIC COMPONENT
RU2062821C1 (en) * 1993-06-03 1996-06-27 Балабанов Виктор Иванович Method for non-disassembling restoration of frictional joints
RU2149741C1 (en) * 1997-04-30 2000-05-27 Никитин Игорь Владимирович Method for nondismountable restoration of friction joints

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2135638 C1, 27.08.1999. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2285747C2 (en) * 2004-02-03 2006-10-20 Виктор Георгиевич Рыжов Compound for modification and restoration of metal surfaces
RU2261267C1 (en) * 2004-08-02 2005-09-27 ЗАО "Оскол Политехремонт Сервис" Lubricating compound
RU2266979C1 (en) * 2004-10-28 2005-12-27 Червоненко Юрий Александрович Compound for forming layer on friction metal surfaces
RU2299234C2 (en) * 2005-05-17 2007-05-20 Григорий Александрович Попков Method of restoration of the engines by the method of ceramic treatment
RU2361015C1 (en) * 2008-02-01 2009-07-10 Виктор Петрович Носов Composition for metals modification and reduction of metallic surfaces
RU2420562C1 (en) * 2009-11-02 2011-06-10 Кирилл Николаевич ДОЛГОПОЛОВ Friction modifier
RU2597849C1 (en) * 2015-03-12 2016-09-20 Елена Валерьевна Черногиль Method of recovering tribosystem friction surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
EP1315847B8 (en) 2007-09-19
AU2001290397A1 (en) 2002-03-13
ATE366832T1 (en) 2007-08-15
EP1315847A2 (en) 2003-06-04
WO2002018673A3 (en) 2002-10-03
DE60129340D1 (en) 2007-08-23
WO2002018673A2 (en) 2002-03-07
EP1315847B1 (en) 2007-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2169208C1 (en) Composition for modifying metals and restoring metallic surfaces
CN101402895B (en) Lubricant additive with ultra-lubrication antifriction function
RU2149741C1 (en) Method for nondismountable restoration of friction joints
CA2661585C (en) Method for composing a nano-particle metal treatment composition for creating a ceramic-metal layer
RU2135638C1 (en) Method of forming protective coating selectively compensating wear of friction and machine part contact surfaces
JPS6353250A (en) Composite wire for arc gun flame spraying
JP5595229B2 (en) Cylinder with spray material, thermal spray layer and thermal spray layer
RU2361015C1 (en) Composition for metals modification and reduction of metallic surfaces
Scott et al. Materials and metallurgical aspects of piston ring scuffing—a literature survey
CN111763902A (en) A kind of powder core wire and preparation method thereof, anti-corrosion and wear-resistant composite coating and preparation method thereof
RU2209852C1 (en) Method of treatment of surfaces of metal parts
Li et al. Microstructure and self-lubricating property of a novel Al2O3/La2P4O13/MoS2 composite layer in-situ prepared by micro-arc oxidation
RU2201999C2 (en) Method of modification of iron-containing surfaces of friction units
WO2005121402A1 (en) Method and composition of materials for making wear resistant surface coating
Chernyshova et al. Development and testing of Al-SiC and Al-TiC composite materials for application in friction units of oil-production equipment
CN101070505B (en) Anti-wear restoring agent and its preparing method and use
RU2209851C1 (en) Method of ultrasonic treatment of metal surfaces
CN101407741B (en) Superfine ore powder lubricant additive having self-repair function
Roszak et al. Friction films analysis and tribological properties of composite antifriction self-lubricating material based on nickel alloy
CN1297065A (en) Treatment method of friction surface of friction parts
CN102250669B (en) Intelligent remanufacturing material for metal friction pair surface precision
WO2012108994A2 (en) Metal treatment composition and method of treating rubbing surfaces
Garleanu et al. Effect of chemical composition on hard deposits properties in the case of weld refurbishment of heavy crushing hammers
Gao et al. Effect of h-BN Content on Tribological Properties of Laser-Cladded Titanium-Based Self-Lubricating Coatings on TC4 Surfaces
RU146778U1 (en) COMPOSITE METAL PRODUCT WITH ANTIFRICTIONAL AND STRENGTHENING METALOKERAMIC SURFACE SERVIC LAYER

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20050805

PD4A Correction of name of patent owner
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20080902

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20121005

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170901