RU2257401C2 - Solid lubricating coating - Google Patents
Solid lubricating coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2257401C2 RU2257401C2 RU2001121504/04A RU2001121504A RU2257401C2 RU 2257401 C2 RU2257401 C2 RU 2257401C2 RU 2001121504/04 A RU2001121504/04 A RU 2001121504/04A RU 2001121504 A RU2001121504 A RU 2001121504A RU 2257401 C2 RU2257401 C2 RU 2257401C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compounds
- iron
- solid lubricating
- coating
- friction
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии и металлургии, в частности к смазочным составам из неорганического материала, и может быть использовано при внедрении энергоресурсосберегающих технологий в геолого-разведочной, горно-добывающей отраслях, машиностроении, энергетике, транспорте и др.The invention relates to the field of chemistry and metallurgy, in particular to lubricant compositions of inorganic material, and can be used in the implementation of energy-saving technologies in geological exploration, mining, engineering, energy, transport, etc.
Известно твердосмазочное покрытие, содержащее до 3,3% природной минеральной смеси на основе серпентинита, включающего по массе 30-40% соединений кремния, 25-35% соединений магния, 15-20% соединений железа и других сопутствующих с дисперсностью 0,01-1,0 мкм и 96,7% органического связующего, обеспечивающего при размещении между контактирующими поверхностями и приработке формирование сервовитной пленки триботехническим составом, снижающим коэффициент трения и износ деталей (см. патент РФ №2035636, кл. F 16 C 33/14).A solid lubricating coating is known, containing up to 3.3% of a natural mineral mixture based on serpentinite, including by weight 30-40% silicon compounds, 25-35% magnesium compounds, 15-20% iron compounds and other concomitants with a dispersion of 0.01-1 , 0 μm and 96.7% organic binder, which ensures that a servo film is formed by a tribotechnical composition when placed between the contacting surfaces and the running-in, reducing the friction coefficient and wear of parts (see RF patent No. 2035636, class F 16 C 33/14).
Недостатками известного покрытия являются: образование абразивной примеси, не связанной с формированием триботехнических свойств и ухудшающей их, необходимость применения механоактивации для обеспечения однородности состава.The disadvantages of the known coatings are: the formation of abrasive impurities that are not associated with the formation of tribological properties and worsen them, the need for mechanical activation to ensure uniformity of composition.
Известно твердосмазочное покрытие, содержащее от 0,5 до 2,0% природной минеральной смеси на основе серпентинита, включающего по массе 36-43% соединения кремния, 21-27% соединений магния, 10,5-14,5% соединений железа и других сопутствующих с дисперсностью до 10 мкм и 98-99,6% органического связующего, позволяющее отказаться от его механоактивации, заменив ее гомогенизацией (см. патент РФ №2043393, кл. С 10 М 125/04) - прототип.A solid lubricating coating is known that contains from 0.5 to 2.0% of a natural mineral mixture based on serpentinite, including by weight 36-43% silicon compounds, 21-27% magnesium compounds, 10.5-14.5% iron compounds and other associated with a dispersion of up to 10 microns and 98-99.6% of an organic binder, which allows to abandon its mechanical activation, replacing it with homogenization (see RF patent No. 2043393, class C 10 M 125/04) - prototype.
Недостатки указанного покрытия аналогичны недостаткам покрытия, приведенного в аналоге.The disadvantages of this coating are similar to the disadvantages of the coating given in the analogue.
Сущность изобретения состоит в следующем. В минерале серпентинит кристаллохимия выделяет тетраэдрические слои соединений кремния и октаэдрические слои соединений магния. В октаэдрических слоях возможен процесс трансформации энергии: превращение водорода в гелий, энергетический выход которого, по данным астрофизики, может достигать 27,7 МЭв.The invention consists in the following. In the mineral serpentinite, crystal chemistry distinguishes tetrahedral layers of silicon compounds and octahedral layers of magnesium compounds. In the octahedral layers, a process of energy transformation is possible: the conversion of hydrogen into helium, the energy yield of which, according to astrophysics, can reach 27.7 MEV.
При нагреве серпентинита до 600°С имеет место реакция, представленная на фиг.1. В результате этой реакции образуются тонкодисперсные форстерит и кремнезем с температурами плавления 1890 и 1470°С соответственно. При твердости серпентинита по шкале Мооса порядка 2,5-3,0 твердость образующихся в реакции, представленной на фиг.1, форстерита и кремнезема достигает 6,5-7,0. Большое количество соединений железа существенно меняет характер происходящих процессов, которые в этом случае определяются реакциями, приведенными на фиг.2. Продуктами реакции являются оливин, фаялит, вода и свободный водород. Твердость оливина и фаялита сопоставима с твердостью форстерита, но они имеют меньшие температуры превращений (1250-1400 и 1100-1250°С соответственно), поэтому эти реакции более предпочтительны, а свободный водород - источник энергии для указанных превращений. При достаточном содержаниии в минеральной смеси соединений железа протекание указанных на фиг.2 реакций может закончиться при достижении на стенках контактирующих поверхностей локальной температуры от 1200-1400°С (в прототипе 1500°С).When the serpentinite is heated to 600 ° C, the reaction shown in Fig. 1 takes place. As a result of this reaction, finely dispersed forsterite and silica are formed with melting points of 1890 and 1470 ° C, respectively. When the hardness of serpentinite on the Mohs scale is about 2.5-3.0, the hardness of forsterite and silica formed in the reaction shown in Fig. 1 reaches 6.5-7.0. A large number of iron compounds significantly changes the nature of the processes that occur in this case are determined by the reactions shown in figure 2. The reaction products are olivine, fayalit, water and free hydrogen. The hardness of olivine and fayalite is comparable to the hardness of forsterite, but they have lower transformation temperatures (1250-1400 and 1100-1250 ° C, respectively), therefore these reactions are more preferable, and free hydrogen is an energy source for these transformations. With a sufficient content of iron compounds in the mineral mixture, the course of the reactions indicated in FIG. 2 can end when a local temperature reaches 1200-1400 ° C on the walls of the contacting surfaces (in the prototype 1500 ° C).
Для полного протекания реакций содержание железа в минеральной смеси должно составлять не менее 81% от массы серпентинита, входящего в ее состав (в природных смесях содержание соединений железа не превышает 21%).For the full course of reactions, the iron content in the mineral mixture should be at least 81% of the mass of serpentinite included in its composition (in natural mixtures, the content of iron compounds does not exceed 21%).
Для снижения влияния образующейся при дисерпентизации минеральной смеси абразивной примеси и обеспечения полноты образования оливина и фаялита содержание железа в порошкообразном наполнителе предлагаемого твердо смазочного покрытия доведено до 25-45%. В качестве добавок к природным смесям может быть использовано порошкообразное железо, применяемое в порошковой металлургии. В пользу увеличения содержания железа в минеральных смесях на основе серпентинита свидетельствует наличие положительной корреляции триботехнических свойств покрытия с магнитной восприимчивостью минеральной смеси.In order to reduce the influence of the abrasive admixture formed during the mineralization of the mineral mixture and to ensure the completeness of the formation of olivine and fayalite, the iron content in the powder filler of the proposed solid lubricant coating is brought to 25-45%. As additives to natural mixtures, powdered iron used in powder metallurgy can be used. The increase in the iron content in serpentinite-based mineral mixtures is supported by the positive correlation of the tribological properties of the coating with the magnetic susceptibility of the mineral mixture.
В процессе приработки за счет выделения энергии, связанного с превращением водорода в гелий, происходит локальное спекание зерен форстерита, олевина, фаялита, кварца и др. с материалом контактирующих поверхностей и их разбухание в результате проникновения гелия паров воды и расплавов под давлением в поры и микротрещины, открывающиеся при деформации под воздействием приложенной нагрузки. Процесс сопровождается образованием зеркал скольжения и изменением геометрии контактирующих поверхностей (уменьшение зазоров, заполнение свободных зон и др.), поэтому должен находиться по контролем.In the process of running-in due to the release of energy associated with the conversion of hydrogen to helium, local sintering of forsterite, olein, fayalite, quartz, etc. grains with the material of the contacting surfaces occurs and they swell as a result of the penetration of helium by water vapor and melts under pressure into pores and microcracks opening upon deformation under the influence of the applied load. The process is accompanied by the formation of sliding mirrors and a change in the geometry of the contacting surfaces (reduction of gaps, filling of free zones, etc.); therefore, it must be monitored.
Содержание железа в минеральной смеси покрытия и ее дисперсность целесообразно устанавливать с учетом требований к контактирующим поверхностям, их материалам, состоянию. Чем они больше, тем скорее идет процесс.The iron content in the mineral mixture of the coating and its dispersion should be set taking into account the requirements for contacting surfaces, their materials, condition. The larger they are, the sooner the process is going on.
Для нанесения покрытия минеральную смесь перемешивают со связующим (органическое или вода) до получения однородной пасты, пригодной для нанесения кистью, масленкой, самотеком или под давлением. Подготовленный смазочный состав размещают между контактирующими поверхностями и прирабатывают их непрерывно или дискретно с регистрацией нагрузки и температуры до момента появления тенденций к их стабилизации или снижения скорости нарастания. Возможны предварительные испытания на машинах трения, аналогичные приведенным в описании прототипа. После приработки контактирующие поверхности промывают и наносят на них штатную смазку.To apply the coating, the mineral mixture is mixed with a binder (organic or water) until a homogeneous paste is obtained, suitable for application by brush, oiler, gravity or under pressure. The prepared lubricant composition is placed between the contacting surfaces and run in continuously or discretely with the registration of the load and temperature until there are tendencies for their stabilization or decrease in the slew rate. Possible preliminary tests on friction machines, similar to those described in the description of the prototype. After running-in, the contacting surfaces are washed and regular grease is applied to them.
Испытания пар трения на центробежной машине (расходящиеся диски на валу двигателя, вращающегося со скоростью 3000 об/мин в неподвижной трубе) показали следующее: при однократном нанесении на диски смазки литол время работы пары трения до "схватывания" составило 3,5 мин; при внесении в литол 50% по массе наполнителей в виде оксидов кремния, магния и алюминия время работы пары трения до "схватывания" составило соответственно: 1, 3, 9 мин. При внесении в литол 50% по массе наполнителя в виде серпентенита пара трения без "схватывания" отработала 65 мин и была остановлена после достижения на трубе температуры +60°С. После предварительной приработки дисков в трубе с литолом, содержащим 50% по массе смесь серпентенита с карбонильным железом (60 и 40% соответственно), они всухую, без "схватывания" и видимых изменений поверхностей контакта выжгли поверхность трубы, не подвергавшейся предварительной обработке.Tests of friction pairs on a centrifugal machine (diverging disks on the shaft of an engine rotating at a speed of 3000 rpm in a fixed tube) showed the following: when a lithol was applied once to a lubricant disk, the friction pair operating time before “setting” was 3.5 min; when 50% by weight of fillers in the form of oxides of silicon, magnesium and aluminum were introduced into lithol, the working time of the friction pair before “setting” was, respectively, 1, 3, 9 minutes. When 50% by weight of the filler in the form of serpentenite was introduced into the lithol, the friction pair without “setting” worked for 65 minutes and was stopped after reaching a temperature of + 60 ° С on the pipe. After preliminary running-in of the disks in the tube with lithol containing a 50% by mass mixture of serpentenite with carbonyl iron (60 and 40%, respectively), they dry, without “setting” and visible changes in the contact surfaces, burnt the surface of the tube that was not subjected to pre-treatment.
Испытание указанных минеральных наполнителей на осевой машине трения (3 неподвижных сектора - вращающийся диск из ст. 20 и 40 соответственно) в ЦКТИ им. И.И.Ползунова повторили данные проведенных ранее экспериментов. В качестве критериев эффективности триботехнических свойств рассматриваемых минеральных наполнителей были выбраны время достижения температуры в зоне контакта порядка +50°С или "схватывание", рост энергопотребления.Testing of these mineral fillers on an axial friction machine (3 fixed sectors - a rotating disk from Art. 20 and 40, respectively) at the TsKTI named after I.I.Polzunova repeated the data of previous experiments. As criteria for the effectiveness of the tribotechnical properties of the considered mineral fillers, the time to reach the temperature in the contact zone of the order of + 50 ° C or “setting”, the increase in energy consumption were chosen.
Исходные данные и результаты испытаний приведены в табл.1-4 приложения.Initial data and test results are given in Tables 1-4 of the appendix.
При проточке поверхности контакта вращающегося диска с секторами пройти ее обычным резцом не представилось возможным (отпуск режущей кромки).When grooving the contact surface of a rotating disk with sectors, it was not possible to pass it with an ordinary cutter (tempering of the cutting edge).
Анализ результатов экспериментов позволяет сделать следующие выводы:Analysis of the experimental results allows us to draw the following conclusions:
- при внесении минеральных наполнителей в смазочный материал, содержащий соединения магния, кремния и железа, формирование устойчивого металлокерамического покрытия на поверхности металла путем воздействия на нее трением может быть обеспечено лишь при выполнении условий, определяемых уравнениями, представленными на фиг.1, 2 описания изобретения;- when mineral fillers are introduced into a lubricant containing magnesium, silicon and iron compounds, the formation of a stable cermet coating on the metal surface by friction can be achieved only under the conditions defined by the equations presented in figures 1, 2 of the description of the invention;
- смеси природных минералов ни при каком их соотношении не могут обеспечить выполнение указанных условий, т.к. не компенсируют негативное влияние образующихся при их разложении абразивных составляющих и устойчивость покрытия, которые могут быть достигнуты только путем доведения содержания железа в них до 25-45%.- mixtures of natural minerals at any ratio cannot ensure the fulfillment of these conditions, because they do not compensate for the negative effect of the abrasive components formed during their decomposition and the stability of the coating, which can only be achieved by bringing the iron content in them to 25-45%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121504/04A RU2257401C2 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Solid lubricating coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121504/04A RU2257401C2 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Solid lubricating coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001121504A RU2001121504A (en) | 2003-06-20 |
| RU2257401C2 true RU2257401C2 (en) | 2005-07-27 |
Family
ID=35843709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001121504/04A RU2257401C2 (en) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | Solid lubricating coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2257401C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043393C1 (en) * | 1991-09-25 | 1995-09-10 | Научно-техническое общество конверсионных инициатив | Hardlubricant coating |
| RU2057257C1 (en) * | 1994-03-21 | 1996-03-27 | Научно-производственная инновационная фирма "Энион-Балтика" | Method for formation of coating on friction surfaces |
| RU2127299C1 (en) * | 1997-04-18 | 1999-03-10 | Воробьев Андрей Михайлович | Solid lubrication composition for metallic friction assemblies |
| 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 |
| RU2160856C1 (en) * | 2000-04-18 | 2000-12-20 | Козлов Владимир Васильевич | Method of formation of antifriction coating of contacting friction surfaces |
-
2001
- 2001-07-31 RU RU2001121504/04A patent/RU2257401C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043393C1 (en) * | 1991-09-25 | 1995-09-10 | Научно-техническое общество конверсионных инициатив | Hardlubricant coating |
| RU2057257C1 (en) * | 1994-03-21 | 1996-03-27 | Научно-производственная инновационная фирма "Энион-Балтика" | Method for formation of coating on friction surfaces |
| RU2127299C1 (en) * | 1997-04-18 | 1999-03-10 | Воробьев Андрей Михайлович | Solid lubrication composition for metallic friction assemblies |
| 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 |
| RU2160856C1 (en) * | 2000-04-18 | 2000-12-20 | Козлов Владимир Васильевич | Method of formation of antifriction coating of contacting friction surfaces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ma et al. | Anti-wear and friction performance of ZrO2 nanoparticles as lubricant additive | |
| Saravanakumar et al. | Optimization of wear behaviour for AA2219-MoS2 metal matrix composites in dry and lubricated condition | |
| Wannik et al. | The effect of boron friction modifier on the performance of brake pads | |
| Antonyraj et al. | Tribological characterization of various solid lubricants based copper-free brake friction materials–A comprehensive study | |
| CA2661585C (en) | Method for composing a nano-particle metal treatment composition for creating a ceramic-metal layer | |
| CN104533998A (en) | Non-asbestos micro-metal mineral fiber disk type brake block for automobile | |
| Chandradass | Comparative study of different solid lubricants towards friction stability in a non-asbestos disc brake pad | |
| Pandian et al. | Synergistic effect of Steel Slag-Molybdenum disulfide particles on fade-recovery performances of non-asbestos organic friction material | |
| JPH01255604A (en) | Ferrous mixed powder for powder metallurgy having excellent machinability and mechanical property after sintering | |
| RU2257401C2 (en) | Solid lubricating coating | |
| Sathyamoorthy et al. | Exploring the tribological impact of micaceous additives in copper‐free automobile brake friction composites | |
| Pham et al. | Anti-oxidation mechanism and interfacial chemistry of BN@ CaCO3-SiO2 microcapsule-added sodium borate melt on the sliding steel surfaces at elevated temperatures | |
| HK1004259B (en) | A process for pre-treating powders with a solid lubricant and heat in preparation for compacting operations | |
| Wang et al. | Tribological performances of copper perrhenate/graphene nanocomposite as lubricating additive under various temperatures | |
| CN108518433A (en) | A kind of preparation method of modified silicon carbide group automobile brake block | |
| CN106086718A (en) | Clutch iron-based composite friction material and preparation method thereof | |
| Wang et al. | Preparation and tribological properties of calcium perrhenate as high-performance lubricating additive toward a broad temperature range | |
| Guo et al. | Temperature-dependent tribological mechanism of polycrystalline diamond under water-based drilling fluid environments | |
| US2217569A (en) | Process for the production of metallic iron powder | |
| Sagar et al. | Optimization of Drying and Preheating Temperatures During Pellet Induration for Utilizing Goethitic Iron Ores | |
| RU2623538C1 (en) | Method of modification of iron-containing surfaces of friction units | |
| US2772150A (en) | Vitreous grinding composition | |
| Wang et al. | Compound binary alkali metal salt aqueous fluids with good lubrication and antioxidant properties for high temperature metal processing | |
| CN103074148B (en) | CKE/P heavy-duty turbine worm oil composition and preparation method and application thereof | |
| CN117050800B (en) | A high-lubricity anti-rust emulsified oil and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050801 |