RU2421547C1 - Procedure for application of anti-friction coating on contact rubbing surfaces out of ultra-dispersed composition and formulation of ultra-dispersed composition - Google Patents
Procedure for application of anti-friction coating on contact rubbing surfaces out of ultra-dispersed composition and formulation of ultra-dispersed composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421547C1 RU2421547C1 RU2009148054/02A RU2009148054A RU2421547C1 RU 2421547 C1 RU2421547 C1 RU 2421547C1 RU 2009148054/02 A RU2009148054/02 A RU 2009148054/02A RU 2009148054 A RU2009148054 A RU 2009148054A RU 2421547 C1 RU2421547 C1 RU 2421547C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- oxide
- nickel
- iron
- triethanolamine
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000009472 formulation Methods 0.000 title 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 8
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 7
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 10
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- 229910052620 chrysotile Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 4
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 description 2
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052899 lizardite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 101100310510 Botryococcus braunii SMT-1 gene Proteins 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052612 amphibole Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052898 antigorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001246 colloidal dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 102220057728 rs151235720 Human genes 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052861 titanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- IBPRKWGSNXMCOI-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;disilicate;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] IBPRKWGSNXMCOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к составам смазочных материалов для узлов трения как из сплавов на основе железа, так и цветных металлов, а также к способам получения подобных составов, и может быть использовано в качестве добавки к смазочным маслам двигателей внутреннего сгорания, механизмов, устройств или в качестве твердосмазочных материалов, и может найти применение в автомобильном и железнодорожном транспорте, оборудовании морских и речных судов, оборудовании горно-обогатительных комбинатов, в насосном оборудовании, газо- и нефтепроводов и т.п.The invention relates to mechanical engineering, in particular to compositions of lubricants for friction units of both iron-based alloys and non-ferrous metals, as well as methods for producing such compositions, and can be used as additives to lubricating oils of internal combustion engines, mechanisms, devices or as solid lubricants, and can be used in automobile and railway transport, equipment of sea and river vessels, equipment of mining and processing plants, in pumping equipment gas, oil and gas pipelines, etc.
Известен способ получения и состав смазочной композиции для формирования противоизносных и антифрикционных свойств поверхностных слоев трущихся деталей (патент РФ № 2351640, МПК С10М 177/00, опубл. 10.04.2009). В известном способе используют набор природных минералов, имеющих следующее соотношение компонентов, мас.%:A known method of obtaining and the composition of the lubricating composition for the formation of anti-wear and anti-friction properties of the surface layers of rubbing parts (RF patent No. 2351640, IPC С10М 177/00, publ. 10.04.2009). In the known method using a set of natural minerals having the following ratio of components, wt.%:
а непосредственно перед дезинтеграцией в жидкий смазочный материал вводят соли жирных кислот мягких металлов и глицерин, образующие с частицами минералов в процессе их диспергирования коллоидный раствор.and immediately before disintegration, salts of soft metal fatty acids and glycerin are introduced into the liquid lubricant, which form a colloidal solution with particles of minerals during their dispersion.
Недостатком этого способа и состава является низкое качество образуемого покрытия, которое не обеспечивает достаточную износостойкость трущихся элементов.The disadvantage of this method and composition is the low quality of the formed coating, which does not provide sufficient wear resistance of the rubbing elements.
Известен состав для повышения противоизносных и антифрикционных свойств узлов трения (патент РФ № 2243252, МПК С10М 125/00, опубл. 27.12.2004).A known composition for increasing the antiwear and antifriction properties of friction units (RF patent No. 2243252, IPC С10М 125/00, publ. December 27, 2004).
Состав содержит смазочный материал и измельченный природный минерал с дисперсностью не более 10 мкм, содержащий, мас.%: серпентин (лизардит и хризотил) 78-85, хлорит 2-3, магнетит 1-2, амфибол 1,5-2, кальцит 0,5-1, рентгенаморфная фаза 9-12, амакинит 1-2.The composition contains a lubricant and a crushed natural mineral with a dispersion of not more than 10 microns, containing, wt.%: Serpentine (lizardite and chrysotile) 78-85, chlorite 2-3, magnetite 1-2, amphibole 1.5-2, calcite 0 5-1, X-ray amorphous phase 9-12, amakinite 1-2.
Недостатком данного состава являются низкие и невоспроизводимые триботехнические характеристики из-за возможного изменения химического состава в процессе механохимической активации.The disadvantage of this composition is the low and irreproducible tribotechnical characteristics due to a possible change in the chemical composition in the process of mechanochemical activation.
Известен триботехнический состав (патент РФ № 2188227, МПК С10М 125/00, опубл. 27.02.2002). Данный триботехнический состав содержит смесь природных минералов с преимущественным содержанием гидросиликатов магния, мас.% хризотил 72-78, магнетит 14-16, тальк 0,5-1,5, кальцит 4-6, клинохлор 1-3, термолит 1-3, кварц не более 1. Дисперсность смеси предпочтительно составляет 0,01-100 мкм.The tribological composition is known (RF patent No. 2188227, IPC С10М 125/00, publ. February 27, 2002). This tribotechnical composition contains a mixture of natural minerals with a predominant content of magnesium hydrosilicates, wt.% Chrysotile 72-78, magnetite 14-16, talc 0.5-1.5, calcite 4-6, clinochlor 1-3, thermolith 1-3, quartz is not more than 1. The dispersion of the mixture is preferably 0.01-100 microns.
Недостатком являются низкие триботехнические характеристики сопряженной пары вследствие возможного внедрения абразивных частиц при микрошлифовании трущихся поверхностей.The disadvantage is the low tribotechnical characteristics of the conjugated pair due to the possible introduction of abrasive particles during micro grinding of rubbing surfaces.
Известен также способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей, заключающийся в том, что между трущимися поверхностями размещают предварительно механоактивированную смесь размельченного, формирующего антифрикционное покрытие вещества со связующим (патент РФ 2160856, МПК F16C 33/14, опубл. 20.12.2000). В качестве формирующего антифрикционное покрытие вещества используют композицию природных минералов, содержащую, мас.%:There is also known a method of forming an antifriction coating of contacting rubbing surfaces, which consists in the fact that a pre-mechanically activated mixture of crushed, forming an antifriction coating substance with a binder is placed between the rubbing surfaces (RF patent 2160856, IPC F16C 33/14, publ. 20.12.2000). As the substance forming the antifriction coating, a composition of natural minerals is used, containing, wt.%:
Предварительно механоактивацию можно проводить с пульсацией давления 0,01-10 МПа при 100-200°С.Preliminary mechanical activation can be carried out with a pressure pulsation of 0.01-10 MPa at 100-200 ° C.
Недостатком этого способа является содержание продуктов окислов металлов и карбидов, что отрицательно влияет на конечный результат стабильности процессов упрочнения и восстановления. В этом способе минеральную композицию диспергируют с помощью жидкостного диспергатора при изменении давления от 0 до 40 МПа при постоянном давлении инертного газа от 0,1-0,5 атм. Поэтому недостатком данного способа является то, что для качественного помола (перемешивания) требуется больше затраты (по времени и энергии) и он не дает гарантии получения высокодисперсных эмульсий до размера 0,01 мкм.The disadvantage of this method is the content of metal oxides and carbides, which negatively affects the final result of the stability of the hardening and recovery processes. In this method, the mineral composition is dispersed using a liquid dispersant when the pressure changes from 0 to 40 MPa at a constant inert gas pressure from 0.1-0.5 atm. Therefore, the disadvantage of this method is that for high-quality grinding (mixing) requires more costs (time and energy) and it does not guarantee obtaining highly dispersed emulsions to a size of 0.01 μm.
Известен также способ получения присадок к смазочным материалам, заключающийся в введении в основу присадки легирующих элементов путем трения скольжения образцов из легирующих элементов в среде основы присадки при нагрузках и скоростях, обеспечивающих образование продуктов изнашивания коллоидной дисперсии и малорастворимых соединений легирующих элементов (а.с. № 1643597, МПК С10М 177/00, опубл. 23.04.1991).There is also a method of producing additives for lubricants, which consists in introducing an alloying element additive into the base by sliding the samples from alloying elements in the environment of the additive base at loads and speeds providing the formation of wear products of colloidal dispersion and poorly soluble alloying element compounds (A.S. 1643597, IPC S10M 177/00, publ. 04/23/1991).
Недостатком известного способа является ограниченность в материалах легирования по твердостным характеристикам, а также недостаточное количество присадки из-за скоротечности нахождения легирующих элементов в зоне контакта (активации) снижающей протекание химического взаимодействия легирующих элементов, хемосорбционных и сегрегационных процессов.The disadvantage of this method is the limited alloying materials according to hardness characteristics, as well as an insufficient amount of additive due to the transience of the presence of alloying elements in the contact (activation) zone, which reduces the flow of chemical interaction of alloying elements, chemisorption and segregation processes.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является принятый за прототип способ формирования антифрикционного покрытия контактирующих трущихся поверхностей, включающий размещение между контактирующими трущимися поверхностями смеси связующего и предварительно измельченной композиции упрочняющего вещества, в качестве упрочняющего вещества используется композиция, содержащая, мас.%:The closest in technical essence and the achieved result is the prototype method of forming an antifriction coating of contacting rubbing surfaces, comprising placing a mixture of a binder and a pre-ground composition of a reinforcing substance between the contacting rubbing surfaces, a composition containing, wt.%: Is used as the reinforcing substance:
(патент РФ № 2204623, МПК С23С 24/02, С23С 26/00, опубл. 20.05.2003).(RF patent No. 2204623, IPC С23С 24/02, С23С 26/00, published on 05/20/2003).
Недостатком известного способа и антифрикционного состава также является низкие триботехнические характеристики обработанных сопряжении агрегатов и машин таких, как ДВС, трансмиссии, стрелочные переводы, технологическое газо- и нефтеоборудование.A disadvantage of the known method and antifriction composition is also the low tribotechnical characteristics of the processed mating units and machines such as ICE, transmissions, turnouts, process gas and oil equipment.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение свойств рабочих поверхностей трибологического узла - уменьшение величины коэффициента трения и износа, повышение прочностных характеристик, а также изменение геометрии пятна контакта с изменением зазора в сопряжении, образуя защитный слой.The objective of the invention is to improve the properties of the working surfaces of the tribological unit - reducing the coefficient of friction and wear, increasing the strength characteristics, as well as changing the geometry of the contact spot with a change in the gap in the interface, forming a protective layer.
В результате использования предлагаемого изобретения улучшаются триботехнические характеристики сопряжении агрегатов и машин таких, как ДВС, трансмиссии, стрелочные переводы, технологическое оборудование, появляется упругодеформационная стойкость контактирующих поверхностей, решается проблема износа и долговечности машин и механизмов, работающих при повышенных механических и температурных режимах.As a result of the use of the present invention, the tribotechnical characteristics of the coupling of aggregates and machines such as ICE, transmissions, turnouts, technological equipment are improved, the elastic deformation resistance of the contacting surfaces appears, the problem of wear and durability of machines and mechanisms operating at elevated mechanical and temperature conditions is solved.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе формирования антифрикционного покрытия на контактирующих трущихся поверхностях из ультрадисперсной композиции, включающий размещение между трущимися поверхностями смеси связующего из минерального масла и предварительно измельченной композиции упрочняющих веществ, используют композицию, содержащую легирующие элементы, представляющие собой окись лантана La2O3, окись цинка ZnO, триэтаноламин ТЭА, двуокись титана TiO2 - анатаз и серпентин, химический состав которого состоит из окиси магния MgO, двуокиси кремния SiO2, примесей окислов железа Fe2O3 и никеля NiO, и воды в следующем соотношении, мас.%:The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method of forming an antifriction coating on the contacting friction surfaces of an ultrafine composition, comprising placing a mixture of a binder of mineral oil and a pre-ground composition of reinforcing substances between the friction surfaces, use a composition containing alloying elements, which are La lanthanum oxide 2 O 3 , zinc oxide ZnO, triethanolamine TEA, titanium dioxide TiO 2 - anatase and serpentine, chemical composition which consists of magnesium oxide MgO, silicon dioxide SiO 2 , impurities of iron oxides Fe 2 O 3 and nickel NiO, and water in the following ratio, wt.%:
при этом смесь связующего из минерального масла и композиции получают путем введения композиции в связующее в режиме автоколебаний с генерированием гидродинамических колебаний давления в диапазоне частот 6-50000 Гц с получением дисперсно-упорядоченной композиции с размером частиц 10-100 нм, а формирование антифрикционного покрытия осуществляют путем азотирования при трении контактирующих поверхностей за счет крекинга триэтаноламина с образованием поверхностных нитридов титана, железа и никеля и лантанидов железа и никеля.wherein the binder mixture of mineral oil and the composition is obtained by introducing the composition into the binder in self-oscillating mode with the generation of hydrodynamic pressure fluctuations in the frequency range of 6-50000 Hz to obtain a dispersed-ordered composition with a particle size of 10-100 nm, and the formation of an antifriction coating is carried out by nitriding during friction of the contacting surfaces due to cracking of triethanolamine with the formation of surface nitrides of titanium, iron and nickel and lanthanides of iron and nickel.
Технический результат достигается также тем, что состав ультрадисперсной композиции для формирования антифрикционного покрытия на контактирующих трущихся поверхностях, содержит следующие компоненты, мас.%:The technical result is also achieved by the fact that the composition of the ultrafine composition for forming an antifriction coating on contacting friction surfaces contains the following components, wt.%:
Как известно, в процессе насыщения в поверхностный слой трущейся пары диффундируют атомы азота и углерода (Справочник. «Химико-термическая обработка металлов и сплавов.» /Под ред. Л.С.Ляховича. - М.: Металлургия, 1981, с.75). В зоне диффузии структура слоя состоит из карбонитридов типа Fe2(N,C), F32(N,C), Fe4(N,C), а толщина диффузионного слоя зависит от температуры в зоне пятна трения, продолжительности процесса и состава поверхности трущихся пар. Увеличение удельного объема поверхности при азотировании сопровождается увеличением геометрических размеров деталей, так называемым «припуханием» или «наращиванием». Размеры деталей в среднем увеличивается на 4-6% в зависимости от толщины диффузионного слоя.As is known, in the process of saturation, nitrogen and carbon atoms diffuse into the surface layer of the rubbing pair (Reference. “Chemical-thermal treatment of metals and alloys.” / Ed. By L.S. Lyakhovich. - M .: Metallurgy, 1981, p.75 ) In the diffusion zone, the layer structure consists of carbonitrides of the type Fe 2 (N, C), F3 2 (N, C), Fe 4 (N, C), and the thickness of the diffusion layer depends on the temperature in the zone of the friction spot, the duration of the process, and the surface composition rubbing steam. An increase in the specific volume of the surface during nitriding is accompanied by an increase in the geometric dimensions of the parts, the so-called “swelling” or “building up”. The dimensions of parts on average increase by 4-6%, depending on the thickness of the diffusion layer.
Термодиффузионное насыщение предлагаемым составом поверхностей трения значительно сокращает время приработки. Так, например, при испытаниях на износ стали 20 в течение 1 часа момент трения уменьшается с 9-10 до 1 кг/см. В условиях работы трущейся пары при граничном трении применение азотированного слоя с развитой пористостью в карбонитридной зоне является необходимым условием для удержания смазки.Thermal diffusion saturation with the proposed composition of the friction surfaces significantly reduces the running-in time. So, for example, when testing for wear of steel 20 within 1 hour, the friction moment decreases from 9-10 to 1 kg / cm. Under conditions of friction pair operation with boundary friction, the use of a nitrided layer with developed porosity in the carbonitride zone is a necessary condition for lubricant retention.
Указанное процентное соотношение компонентов состава, а также границы технологических параметров определяют следующими условиями:The specified percentage ratio of the components of the composition, as well as the boundaries of the technological parameters are determined by the following conditions:
Наличие в твердой добавке серпентина в присутствии легирующих элементов позволяет обеспечить не только образование на поверхностях в процессе трения качения диффузионного покрытия, содержащего легирующие элементы, за счет эффектов шаржирования, сегрегации, но и растворения тугоплавких частиц в легкоплавких эвтектиках. При наличии в смеси легирующих элементов в присадке менее 0,01 мас.% недостаточно проявляются свойства легирующих элементов, более 12 мас.% приводит к излишнему расходованию легирующих элементов. Содержание триэтаноламина менее 0,01 мас.% сказывается на снижении микродвердости поверхности контракта, а более 0,5 мас.% не дает увеличения твердости в зоне контакта.The presence of serpentine in a solid additive in the presence of alloying elements makes it possible to ensure not only the formation on the surfaces during rolling friction of a diffusion coating containing alloying elements due to the effects of scuffing, segregation, but also the dissolution of refractory particles in low-melting eutectics. If the mixture contains alloying elements in an additive of less than 0.01 wt.%, The properties of alloying elements are not sufficiently manifested, more than 12 wt.% Leads to excessive consumption of alloying elements. A content of triethanolamine of less than 0.01 wt.% Affects the reduction of the microhardness of the surface of the contract, and more than 0.5 wt.% Does not increase the hardness in the contact zone.
Указанные признаки необходимы и достаточны для выполнения задачи и получения технического результата.These signs are necessary and sufficient to complete the task and obtain a technical result.
Предлагаемый способ и состав в виде дисперсно-упорядоченной композиции реализуется следующим образом.The proposed method and composition in the form of a dispersed-ordered composition is implemented as follows.
Предварительное измельчение композиции проводят за счет взаимодиффузии в твердом состоянии с помощью гидродинамического кавитационного устройства (патент РФ № 2365404, Бюл. № 24, 2009). В качестве связующего используют минеральное масло, а внесение предлагаемой композиции в связующее осуществляют в режиме автоколебаний и генерирование гидродинамических колебанию давления в полосе частот 6-50000 Гц, получается дисперсно-упорядоченная композиция с размером частиц 10-100 нм.The preliminary grinding of the composition is carried out due to interdiffusion in the solid state using a hydrodynamic cavitation device (RF patent No. 2365404, Bull. No. 24, 2009). Mineral oil is used as a binder, and introducing the proposed composition into the binder is carried out in a self-oscillating mode and generating hydrodynamic pressure fluctuations in the frequency band of 6-50000 Hz, a dispersed-ordered composition with a particle size of 10-100 nm is obtained.
Формирование антифрикционного покрытия осуществляют при низкотемпературном диффузионном насыщении трущихся поверхностей, азотирование проводят при трении контактирующих поверхностей нитридообразующими элементами в жидкой связующей среде при крекинге триэтаноламина в присутствии окиси лантана (La2O3) с образованием поверхностных нитридов титана, железа и никеля, а также лантанидов железа и никеля.The formation of an antifriction coating is carried out at low temperature diffusion saturation of rubbing surfaces, nitriding is carried out by friction of the contacting surfaces with nitride-forming elements in a liquid binder during cracking of triethanolamine in the presence of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) with the formation of surface nitrides of titanium, iron and nickel, as well as iron lanthanides and nickel.
Предлагаемый состав вводят в концентрациях от 0,1 до 1,0 мас.% в нефтяное масло КС-19 (ГОСТ 9243-75) без присадок. Введение предлагаемой ультрадисперсной композиции в масло осуществляют путем термомеханического диспергирования в течение 1 часа при температуре 80-85°С.The proposed composition is introduced in concentrations from 0.1 to 1.0 wt.% In oil KS-19 (GOST 9243-75) without additives. The introduction of the proposed ultrafine composition in oil is carried out by thermomechanical dispersion for 1 hour at a temperature of 80-85 ° C.
Триботехнические свойства масел и смазок с добавкой ультрадисперсной композицией исследовали на четырехшариковой машине трения ЧШМ-3.2 по ГОСТ 9490-75. При этом определяют следующие показатели: критическую нагрузку (Рк), характеризующую начало перехода узла трения из режима нормального изнашивания в режим повреждаемости, что фиксируется по скачкообразному увеличению диаметра износа; нагрузку сваривания (Рс), наименьшую нагрузку, при которой происходит катастрофическое возростание износа, приводящее к свариванию шаров; диаметр пятна износа (Ди), характеризует интенсивность изнашивания металла трущихся поверхностей при умеренных нагрузках (400Н) и длительном времени контакта (1 час).The tribotechnical properties of oils and lubricants with the addition of an ultrafine composition were investigated on a four-ball friction machine ChShM-3.2 in accordance with GOST 9490-75. In this case, the following indicators are determined: critical load (P k ), which characterizes the beginning of the transition of the friction unit from the normal wear mode to the damage mode, which is recorded by an abrupt increase in the diameter of wear; welding load (P s ), the smallest load at which a catastrophic increase in wear occurs, leading to the welding of balls; the diameter of the wear spot (D and ), characterizes the wear rate of the metal of the rubbing surfaces at moderate loads (400N) and a long contact time (1 hour).
Анализ данных триботехнических испытаний (таблица) образцов масел показывает возможность улучшения противозадирных характеристик исследуемых образцов за счет введения добавки предлагаемой ультрадисперсной композиции. Показатель критической нагрузки возрастает на 11-19%, нагрузки сваривания на 6-13%. Оптимальная концентрация твердых добавок в маслах, при которых достигается максимальный эффект трибологического действия, составляет от 3 до 10%.Analysis of the tribotechnical test data (table) of oil samples shows the possibility of improving the extreme pressure characteristics of the studied samples by introducing the additive of the proposed ultrafine composition. The critical load index increases by 11-19%, the welding load by 6-13%. The optimal concentration of solid additives in oils, at which the maximum effect of tribological action is achieved, is from 3 to 10%.
Вторая группа испытаний приготовленных составов ультрадисперсных композиций проводилась на машине трения СМТ-1. Режимы пары трения: скорость скольжения 1 м/с; трение граничное: в процессе испытаний нагрузка увеличивалась до момента схватывания образцов. Установлено, что триботехнические свойства смазочного материала, при введении ультрадисперсной композиции (УДК) улучшились: коэффициент трения при введении УДК в масле снижался, в зависимости от нагрузки на образцы, на 10-60%, при одновременном снижении изнашивания более чем на 85%. Улучшение триботехнических параметров смазочных композиций можно объяснить повышением микродвердости поверхности пары трения. В зависимости от нагрузки микротвердость поверхности трения увеличилась на 45-65%.The second group of tests of the prepared compositions of ultrafine compositions was carried out on a friction machine SMT-1. Friction pair modes: sliding speed 1 m / s; boundary friction: during testing, the load increased until the specimen set. It was found that the tribotechnical properties of the lubricant improved with the introduction of the ultrafine composition (UDC): the friction coefficient with the introduction of UDC in oil decreased, depending on the load on the samples, by 10-60%, while reducing wear by more than 85%. The improvement of the tribological parameters of lubricating compositions can be explained by an increase in the microhardness of the surface of a friction pair. Depending on the load, the microhardness of the friction surface increased by 45-65%.
Пример 1. Ремонт и защита от износа двигателей и тяговых редукторов локомотивов предлагаемой ультрадисперсной композициейExample 1. Repair and protection against wear of engines and traction gears of locomotives of the proposed ultrafine composition
Использовали композицию в следующем соотношении, мас.%:Used the composition in the following ratio, wt.%:
В качестве связующей среды выбирают жидкую основу, состоящую из минерального масла М-14Г2 (ГОСТ 12337-84). Концентрация серпентина 5 мас.%.As the binding medium, a liquid base is selected consisting of mineral oil M-14G 2 (GOST 12337-84). The concentration of serpentine 5 wt.%.
После обработки предлагаемым составом дизеля локомотива ЧН 26/26 и тягового редуктора Клинского ППЖТ, КЛИНОРОМТРАНСА локомотив имел нароботку 1080 часов. Отмечено уменьшение расхода масла на 30%, повышена мощность тепловоза, уменьшение дымности отработанных газов, уменьшение вибраций и шума на 30-40%.After processing the proposed composition of the diesel locomotive CHN 26/26 and the traction reducer Klinsky PZHT, KLINOROMTRANS, the locomotive had an operating time of 1080 hours. A decrease in oil consumption by 30% was noted, diesel locomotive power was increased, exhaust gas smoke was reduced, vibration and noise were reduced by 30-40%.
Пример 2. Обработка предлагаемой композицией узлов трения: сталь ХВГ (НРС 30) по стали ХВГ (НРС 35) смазка моторное масло на стендах МТ-1 при нагрузках до 120 кг/см2 показала, что нагрузка задира повышается с 25 кг/см2 до 72 кг/см2, при этом коэффициент трения снижается в 4 раза.Example 2. Processing of the proposed composition of friction units: HVG steel (LDC 30) for HVG steel (LDC 35), lubricating engine oil at MT-1 stands at loads up to 120 kg / cm 2 showed that the load of the seizure increases from 25 kg / cm 2 up to 72 kg / cm 2 , while the coefficient of friction is reduced by 4 times.
Использовали композицию в следующем соотношении, мас.%:Used the composition in the following ratio, wt.%:
В качестве связующей среды выбирают жидкую основу, состоящую из минерального масла И-20А (ГОСТ 10511-78). Концентрация серпентина 5 мас.%.As a binding medium, a liquid base is selected consisting of I-20A mineral oil (GOST 10511-78). The concentration of serpentine 5 wt.%.
Предлагаемая смазочная композиция может продлить срок службы узлов трения машин и оборудования.The proposed lubricating composition can extend the life of the friction units of machines and equipment.
Claims (2)
при этом смесь связующего из минерального масла и композиции получают путем введения композиции в связующее в режиме автоколебаний с генерированием гидродинамических колебаний давления в диапазоне частот 6-50000 Гц с получением дисперсно-упорядоченной композиции с размером частиц 10-100 нм, а формирование антифрикционного покрытия осуществляют путем азотирования при трении контактирующих поверхностей за счет крекинга триэтаноламина с образованием поверхностных нитридов титана, железа и никеля и лантанидов железа и никеля.1. The method of forming an antifriction coating on the contacting rubbing surfaces of an ultrafine composition, comprising placing between the rubbing surfaces a mixture of a binder of mineral oil and a pre-ground composition of reinforcing substances, characterized in that a composition containing alloying elements representing lanthanum oxide La 2 O 3 is used , zinc oxide ZnO, TEA triethanolamine, titanium dioxide TiO 2 - anatase and serpentine, the chemical composition of which consists of magnesium oxide MgO, silicon dioxide I SiO 2, iron oxides impurity Fe 2 O 3, NiO, and nickel, and water in the following ratio, wt.%:
wherein the binder mixture of mineral oil and the composition is obtained by introducing the composition into the binder in self-oscillating mode with the generation of hydrodynamic pressure fluctuations in the frequency range of 6-50000 Hz to obtain a dispersed-ordered composition with a particle size of 10-100 nm, and the formation of an antifriction coating is carried out by nitriding during friction of contacting surfaces due to cracking of triethanolamine with the formation of surface nitrides of titanium, iron and nickel, and lanthanides of iron and nickel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148054/02A RU2421547C1 (en) | 2009-12-24 | 2009-12-24 | Procedure for application of anti-friction coating on contact rubbing surfaces out of ultra-dispersed composition and formulation of ultra-dispersed composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148054/02A RU2421547C1 (en) | 2009-12-24 | 2009-12-24 | Procedure for application of anti-friction coating on contact rubbing surfaces out of ultra-dispersed composition and formulation of ultra-dispersed composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2421547C1 true RU2421547C1 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009148054/02A RU2421547C1 (en) | 2009-12-24 | 2009-12-24 | Procedure for application of anti-friction coating on contact rubbing surfaces out of ultra-dispersed composition and formulation of ultra-dispersed composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2421547C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487192C1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-07-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Method of making antifriction composition |
| CN119264971A (en) * | 2024-10-09 | 2025-01-07 | 江阴豪景纺织有限公司 | A low-viscosity lubricating oil and preparation method thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4900639A (en) * | 1986-06-25 | 1990-02-13 | 501 Glyco-Metall-Werke Daelen | Cladding of bearing metal and process for production thereof |
| RU2160856C1 (en) * | 2000-04-18 | 2000-12-20 | Козлов Владимир Васильевич | Method of formation of antifriction coating of contacting friction surfaces |
| RU2201998C2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-04-10 | Нежданов Владимир Иванович | Method of modification of iron-containing surfaces of friction units |
| RU2204623C1 (en) * | 2002-03-04 | 2003-05-20 | Закрытое акционерное общество "Холдинговая компания "ФОРСАН" | Method of forming antifriction cover for contact friction surfaces |
| EP1992713A2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-11-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Hard coating excellent in wear resistance and in oxidation resistance and target for forming the same |
-
2009
- 2009-12-24 RU RU2009148054/02A patent/RU2421547C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4900639A (en) * | 1986-06-25 | 1990-02-13 | 501 Glyco-Metall-Werke Daelen | Cladding of bearing metal and process for production thereof |
| RU2160856C1 (en) * | 2000-04-18 | 2000-12-20 | Козлов Владимир Васильевич | Method of formation of antifriction coating of contacting friction surfaces |
| RU2201998C2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-04-10 | Нежданов Владимир Иванович | Method of modification of iron-containing surfaces of friction units |
| RU2204623C1 (en) * | 2002-03-04 | 2003-05-20 | Закрытое акционерное общество "Холдинговая компания "ФОРСАН" | Method of forming antifriction cover for contact friction surfaces |
| EP1992713A2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-11-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Hard coating excellent in wear resistance and in oxidation resistance and target for forming the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487192C1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-07-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Method of making antifriction composition |
| CN119264971A (en) * | 2024-10-09 | 2025-01-07 | 江阴豪景纺织有限公司 | A low-viscosity lubricating oil and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Caixiang et al. | Study on application of CeO2 and CaCO3 nanoparticles in lubricating oils | |
| Chang et al. | Anti-wear and friction properties of nanoparticles as additives in the lithium grease | |
| Wu et al. | Lubrication mechanism of graphene nanoplates as oil additives for ceramics/steel sliding components | |
| US8283297B2 (en) | Formulation which creates protection layers on the metallic friction and worn surfaces and method for preparing the same | |
| Shima et al. | On the behaviour of an oil lubricated fretting contact | |
| CN107384512A (en) | Micro-nano intelligent Base Metal abrasion self-repair material and its preparation and application | |
| CN100445353C (en) | Metal/ ceramic nano composite additive of self-rehabilitation and its preparation method | |
| CN103589487B (en) | A kind of high-speed overload equipment compounded lubricant and preparation method thereof | |
| RU2421547C1 (en) | Procedure for application of anti-friction coating on contact rubbing surfaces out of ultra-dispersed composition and formulation of ultra-dispersed composition | |
| CN100489141C (en) | High-temperature long-life self-lubricating wearproof alloy material | |
| CN106635256A (en) | Lubricant additive and preparation method thereof | |
| RU2415176C2 (en) | Nanotechnology-based antifriction powdered composition (versions), nanotechnology-based lubricant composition and nanotechnology-based lubrication method | |
| Ren et al. | Probing fretting wear behavior of gauge-changeable spline axle under rotational bending loads | |
| JPH04502930A (en) | Lubricating compounds incorporating solid friction modifiers | |
| CN101070505A (en) | Anti-wear restoring agent and its preparing method and use | |
| Prakash et al. | Experimental study on tribological, rheological and bio-degradability characteristics of canola oil with TiO2 nanoparticles as bio-nanolubricants | |
| CN101787321A (en) | Micro-nano mineral grain lubricating additive with self-repairing function, lubricating oil and production method | |
| US8906834B2 (en) | Metal treatment composition and method of treating rubbing surfaces | |
| Albagachiev et al. | Serpentines as additives to oils: Efficiency and mechanism of lubrication | |
| RU2246531C2 (en) | Composition for improving of friction assembly endurance | |
| RU2844687C1 (en) | Anti-wear additive | |
| RU2821108C1 (en) | Antiwear additive | |
| Azhad et al. | Analysis of silica gel desiccant application in fuel storage tanks model to reduce palm oil-based biodiesel degradation | |
| RU2651398C1 (en) | Method of running- in of worm gears | |
| RU2599161C1 (en) | Antiwear, antifriction restoration tribotechnical composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111225 |