RU2425080C1 - Method of producing anti-friction gradient coatings - Google Patents
Method of producing anti-friction gradient coatings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425080C1 RU2425080C1 RU2009143213/05A RU2009143213A RU2425080C1 RU 2425080 C1 RU2425080 C1 RU 2425080C1 RU 2009143213/05 A RU2009143213/05 A RU 2009143213/05A RU 2009143213 A RU2009143213 A RU 2009143213A RU 2425080 C1 RU2425080 C1 RU 2425080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- hardener
- epoxy resin
- composition
- glycidyl ether
- Prior art date
Links
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области антифрикционных покрытий, используемых в машиностроении, в частности для станков и приборов, имеющих в конструкции узлы трения/скольжения.The invention relates to the field of antifriction coatings used in mechanical engineering, in particular for machine tools and devices having friction / sliding units in construction.
Известна антифрикционная композиция для изготовления подшипников скольжения, содержащая (в мас.%): эпоксидную смолу ЭД-5 (или ЭД-6) 38-45; углеродный порошок 35-45; дибутилфталат 3,2-4,0; полиэтиленполиамин 3,8-4,0; бутилцеллозольв 2,0-5,0 и порошковый преобразователь ржавчины лигниновый, модифицированный дисульфидом молибдена 5-10 (авторское свидетельство СССР 1812189, МКИ C08J 5/16, C08L 63/02, C08K 13/06, опубл. 30.04.93, Бюл. №16). Однако известная композиция имеет высокую вязкость, поэтому применяется для изготовления изделий методом прессования и не может быть использована в качестве покрытий.Known antifriction composition for the manufacture of bearings, containing (in wt.%): Epoxy resin ED-5 (or ED-6) 38-45; carbon powder 35-45; dibutyl phthalate 3.2-4.0; polyethylene polyamine 3.8-4.0; butyl cellosolve 2.0-5.0 and a lignin rust powder converter modified with molybdenum disulphide 5-10 (USSR copyright certificate 1812189, MKI C08J 5/16, C08L 63/02, C08K 13/06, publ. 30.04.93, Bull. No. 16). However, the known composition has a high viscosity, therefore, it is used for the manufacture of products by pressing and cannot be used as coatings.
Известна антифрикционная композиция для нанесения на металлические поверхности направляющих станков, включающая (мас.ч.): эпоксидную диановую смолу 100, дисульфид молибдена 9-11, графит скрытокристаллический 28-32, каолин 75-85, моноцианэтилдиэтилентриамин 21,5-24 (авторское свидетельство СССР 1177321, МКИ C09D 3/58, C08L 63/02, опубл. 07.09.85, Бюл. №33). Недостатком данной композиции является высокая вязкость (245-304 Па·с при 25°С), поэтому нанесение покрытия на поверхность возможно лишь шпателем, и низкая адгезия к металлическим поверхностям (прочность клеевого соединения Ст.3/Ст.3 при равномерном отрыве 33-40 МПа, при сдвиге 15-18 МПа).Known antifriction composition for applying on metal surfaces of guiding machines, including (parts by weight): epoxy diane resin 100, molybdenum disulfide 9-11, cryptocrystalline graphite 28-32, kaolin 75-85, monocyanethyl diethylenetriamine 21.5-24 (copyright certificate USSR 1177321, MKI C09D 3/58, C08L 63/02, publ. 07.09.85, Bull. No. 33). The disadvantage of this composition is its high viscosity (245-304 Pa · s at 25 ° C), therefore, coating on the surface is possible only with a spatula, and low adhesion to metal surfaces (adhesive strength St.3 / St.3 with a uniform separation of 33- 40 MPa, with a shift of 15-18 MPa).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату является композиция для антифрикционных покрытий деталей станков и приборов, имеющих в конструкциях узлы трения скольжения. Композиция содержит (мас.ч): эпоксидную смолу 100; бутилглицидиловый эфир 13-17; графит 35-40; моноцианэтилдиэтилентриамин 25.5-29.1; полиметилсилоксан 0.14-0.18 и полиметилфенилсилоксан 0.1-0.4. Композицию получают смешением при 18-25°С эпоксидной смолы и бутилглицидилового эфира с последующим введением в смесь графита, полиметилсилоксана и полиметилфенилсилоксана. Моноцианэтилдиэтилентриамин вводят в композицию непосредственно перед применением. Антифрикционное покрытие получают путем свободной заливки композиции в зазор, образуемый между деталью, на который наносится композиция, и окончательно обработанной сопряженной деталью, на которую наносится слой разделительного состава толщиной 2-3 мкм, позволяющий демонтировать детали после отверждения композиции. Толщина отвержденного покрытия составляет 1.5-2.0 мм. Недостатком известной композиции является то, что она имеет недостаточно низкую вязкость (вязкость смоляной части 1.2-2.2 Па·с при 25°С), невысокую адгезию (прочность клеевого соединения Ст.3/Ст.3 при равномерном отрыве 23-41 МПа, при сдвиге 21-29 МПа), ограничения по толщине покрытия (1.5-2.0 мм), сложную технологию нанесения покрытия [авторское свидетельство СССР 1376544, МКИ C08L 63/02, C08J 5/16, опубл. 07.08.91, Бюл.29].The closest in technical essence and the achieved technical result is a composition for antifriction coatings of machine parts and devices having structures of sliding friction. The composition contains (wt.h): epoxy resin 100; butyl glycidyl ether 13-17; graphite 35-40; monocyanethyl diethylenetriamine 25.5-29.1; polymethylsiloxane 0.14-0.18 and polymethylphenylsiloxane 0.1-0.4. The composition is prepared by mixing at 18-25 ° C. an epoxy resin and butyl glycidyl ether, followed by introducing graphite, polymethylsiloxane and polymethylphenylsiloxane into the mixture. Monocyanethyl diethylenetriamine is introduced into the composition immediately before use. An antifriction coating is obtained by freely pouring the composition into the gap formed between the part on which the composition is applied and the finally processed conjugated part, on which a layer of a release agent with a thickness of 2-3 μm is applied, which allows dismantling the parts after curing the composition. The thickness of the cured coating is 1.5-2.0 mm. A disadvantage of the known composition is that it does not have a sufficiently low viscosity (the viscosity of the resin part 1.2-2.2 Pa · s at 25 ° C), low adhesion (adhesive strength St.3 / St.3 with a uniform separation of 23-41 MPa, with shear 21-29 MPa), restrictions on coating thickness (1.5-2.0 mm), sophisticated coating technology [USSR copyright certificate 1376544, MKI C08L 63/02, C08J 5/16, publ. 08/07/91, Bull. 29].
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении вязкости получаемой композиции, повышении адгезии и ударной прочности покрытия и расширении диапазона толщин получаемых покрытий.The technical result to which the invention is directed is to reduce the viscosity of the resulting composition, increase the adhesion and impact strength of the coating and expand the thickness range of the resulting coatings.
Технический результат достигается тем, что в способе получения антифрикционного покрытия, включающем смешение компонентов, в состав которых входят эпоксидная смола, графит и отвердитель, и нанесение на поверхность, новым является то, что эпоксидную смолу предварительно смешивают с графитом, затем вводят глицидиловый эфир кислот фосфора с диспергированными углеродными нанотрубками и отвердитель, выдерживают до получения заданной степени расслоения и отверждают при следующем соотношении компонентов:The technical result is achieved in that in a method for producing an antifriction coating, comprising mixing components comprising an epoxy resin, graphite and a hardener, and applying to the surface, it is new that the epoxy resin is pre-mixed with graphite, then phosphoric acid glycidyl ether is introduced with dispersed carbon nanotubes and a hardener, withstand until the specified degree of delamination and cure in the following ratio of components:
где в качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора используют триглицидилфосфат, диглицидилфосфат и диглицидилметилфосфонат.where triglycidyl phosphate, diglycidyl phosphate and diglycidyl methylphosphonate are used as glycidyl ethers of phosphorus acids.
В таблице 1 представлены примеры составов предлагаемых антифрикционных градиентных покрытий. В таблице 2 приведены свойства антифрикционных градиентных покрытий по примерам, определенные по результатам испытаний композиций и покрытий на их основе.Table 1 presents examples of the compositions of the proposed anti-friction gradient coatings. Table 2 shows the properties of anti-friction gradient coatings by examples, determined by the results of testing compositions and coatings based on them.
В качестве эпоксидной смолы использовали смолы марок: ЭД-20, ЭД-16, ЭД-8 (ГОСТ 10587-84), Э-40 (ОСТ 10-416-76). В качестве графита может быть использован скрыто кристаллический графит марки ГЛС-1 (ГОСТ 5420-74).Resins of grades: ED-20, ED-16, ED-8 (GOST 10587-84), E-40 (OST 10-416-76) were used as epoxy resins. Hidden crystalline graphite of the GLS-1 brand (GOST 5420-74) can be used as graphite.
В качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора использовали: триглицидилфосфат (ТГФТ), диглицидилметилфосфат (ДГФТ), диглицидилметилфосфонат (ДГМФ).As glycidyl ethers of phosphorus acids, we used: triglycidyl phosphate (THPT), diglycidyl methylphosphate (DHFT), diglycidyl methylphosphonate (DHMP).
Все используемые глицидиловые эфиры кислот фосфора - прозрачные бесцветные нелетучие трудногорючие жидкости с низкой вязкостью (0.001-0.002 Па·с при 25°С) и содержанием эпоксидных групп 38-48% (Степашкина Л.В., Ризположенский Н.И. Синтез и свойства глицидиловых эфиров кислот фосфора // Изв. АН СССР. Сер. хим. - 1967. N3. - С.607-610).All glycidyl ethers of phosphorus acids used are transparent, colorless, non-volatile, slow-burning liquids with a low viscosity (0.001-0.002 Pa · s at 25 ° С) and an epoxy content of 38-48% (Stepashkina L.V., Rizpolezhensky N.I. Synthesis and properties glycidyl ethers of phosphorus acids // Izv. AN SSSR. Ser.chem. - 1967. N3. - S.607-610).
В качестве углеродных нанотрубок использовали многослойные пакетированные нанотрубки марки «Таунит» (А.Ткачев, С.Мищенко, В.Негров, Н.Меметов, А.Пасько, С.Блинов, Д.Турлаков. Промышленное производство углеродного наноматериала «Таунит» // Наноиндустрия. - 2007. N2. - С.24-26).As carbon nanotubes, multilayer packaged nanotubes of the Taunit brand were used (A. Tkachev, S. Mishchenko, V. Negrov, N. Memetov, A. Pasko, S. Blinov, D. Turlakov. Industrial production of carbon nanomaterial “Taunit” // Nanoindustry. - 2007. N2. - P.24-26).
В качестве отвердителя использовали: моноцианэтилдиэтилентриамин (УП-0633М, ТУ 6-05-1863-78), эвтектику 4,4'-диаминодифенилметана и метафенилендиамина (УП-0638, ТУ 6-09-15-295-77), N-крезилэтилендиамин (АФ-2, ТУ 2494-511-0020333521-94), полиэтиленполиамин (ПЭПА, ТУ 6-02-594-80), изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-МТГФА, ТУ 6-09-3321-73).As hardener used: monocyanethyl diethylenetriamine (UP-0633M, TU 6-05-1863-78), eutectic of 4,4'-diaminodiphenylmethane and metaphenylenediamine (UP-0638, TU 6-09-15-295-77), N-cresilethylenediamine (AF-2, TU 2494-511-0020333521-94), polyethylene polyamine (PEPA, TU 6-02-594-80), isomethyltetrahydrophthalic anhydride (iso-MTHFA, TU 6-09-3321-73).
В качестве графита использовали скрытокристаллический графит марки ГЛС-1 (ГОСТ 5420-74).Cryptocrystalline graphite of the GLS-1 brand (GOST 5420-74) was used as graphite.
Способ изготовления антифрикционных градиентных полимерных покрытий может быть осуществлен следующим образом. Эпоксидную смолу смешивают с графитом при температуре 40-80°С с последующим охлаждением до 18-25°С. Углеродные нанотрубки диспергируют в глицидиловом эфире кислот фосфора. Непосредственно перед применением вводят отвердитель и смешивают полученные композиции.A method of manufacturing an anti-friction gradient polymer coatings can be carried out as follows. The epoxy resin is mixed with graphite at a temperature of 40-80 ° C, followed by cooling to 18-25 ° C. Carbon nanotubes are dispersed in phosphoric acid glycidyl ether. Immediately before use, a hardener is introduced and the resulting compositions are mixed.
Соотношение эпоксидной смолы и глицидилового эфира кислот фосфора соответствует области их несовместимости. При этом образуется эмульсия типа «масло в воде», которая начинает постепенно расслаиваться за счет разности плотностей эпоксидных смол и глицидиловых эфиров кислот фосфора. В верхней части покрытия образуется повышенная концентрация эпоксидной смолы, наполненной графитом, что позволяет значительно снизить количество графита для получения минимального коэффициента трения и, таким образом, снизить вязкость композиции и повысить ее ударную прочность. Поверхность покрытия, состоящая из эпоксидного олигомера, графита и отвердителя, обеспечивает низкий коэффициент трения, высокую износостойкость и хорошие прочностные характеристики. На металлической поверхности в нижней части покрытия образуется композиция, не содержащая графита и состоящая в основном из глицидилового эфира кислот фосфора, углеродных наночастиц и отвердителя, что обеспечивает хорошую смачиваемость поверхности металла предлагаемой композицией, высокую прочность и адгезию покрытия.The ratio of epoxy resin to glycidyl ether of phosphorus acids corresponds to their incompatibility. In this case, an oil-in-water emulsion forms, which gradually begins to delaminate due to the density difference between epoxy resins and glycidyl ethers of phosphorus acids. An increased concentration of epoxy resin filled with graphite is formed in the upper part of the coating, which can significantly reduce the amount of graphite to obtain a minimum coefficient of friction and, thus, reduce the viscosity of the composition and increase its impact strength. The coating surface, consisting of an epoxy oligomer, graphite and hardener, provides a low coefficient of friction, high wear resistance and good strength characteristics. On the metal surface in the lower part of the coating, a composition is formed that does not contain graphite and consists mainly of glycidyl ether of phosphorus acids, carbon nanoparticles and hardener, which ensures good wettability of the metal surface of the proposed composition, high strength and adhesion of the coating.
Отверждение композиции проводят в зависимости от активности отвердителя при температуре 18-150°С в течение 0.5-24 ч.The curing of the composition is carried out depending on the activity of the hardener at a temperature of 18-150 ° C for 0.5-24 hours
Антифрикционное покрытие получают напылением, нанесением кисточкой или шпателем, окунанием, свободной заливкой и любым другим удобным способом. Толщину покрытия можно варьировать от 50 мкм до 10 мм.The antifriction coating is obtained by spraying, applying with a brush or spatula, dipping, free pouring and any other convenient way. The thickness of the coating can vary from 50 microns to 10 mm.
Коэффициент трения Ктр определяли в паре с чугуном при давлении 0.5 МПа, скорости скольжения 0.8 мм/мин (ГОСТ 11629-75). Износостойкость определяли по ГОСТ 20811-75. Разрушающее напряжение при сжатии σсж определяли по ГОСТ 4651-82, прочность клеевого соединения Ст3/Ст3 при сдвиге - по ГОСТ 14759-69, прочность клеевого соединения Ст3/Ст3 при равномерном отрыве σр.о. - по ГОСТ 14760-69, ударную вязкость (а) - по ГОСТ 4647-80. Вязкость η определяли по времени истечения определенного объема композиции через капилляр вискозиметра типа ВПЖ-1. Жизнеспособность композиции τж определяли путем измерения времени с момента введения отвердителя до момента резкого возрастания вязкости при 20°С.The friction coefficient K Tr was determined paired with cast iron at a pressure of 0.5 MPa and a sliding speed of 0.8 mm / min (GOST 11629-75). Wear resistance was determined according to GOST 20811-75. The compressive breaking stress σ sg was determined according to GOST 4651-82, the strength of the adhesive joint St3 / St3 at shear - according to GOST 14759-69, the strength of the adhesive joint St3 / St3 with a uniform separation of σ p. - according to GOST 14760-69, impact strength (a) - according to GOST 4647-80. The viscosity η was determined by the time of expiration of a certain volume of the composition through the capillary of a viscometer type VPZh-1. The viability of the composition τ W was determined by measuring the time from the moment of introduction of the hardener to the moment of a sharp increase in viscosity at 20 ° C.
Как видно из таблиц 1 и 2, предлагаемая композиция (примеры 1-45) имеет по сравнению с прототипом более низкую вязкость, более высокую адгезию к металлу, более высокую ударную прочность при толщине покрытия от 50 мкм до 10 мм и различных способах нанесения.As can be seen from tables 1 and 2, the proposed composition (examples 1-45) has, in comparison with the prototype, lower viscosity, higher adhesion to metal, higher impact strength with a coating thickness of 50 μm to 10 mm and various application methods.
Claims (1)
где в качестве глицидиловых эфиров кислот фосфора используют триглицидилфосфат, диглицидилфосфат, диглицидилметилфосфонат. A method of producing anti-friction gradient coatings, comprising mixing components comprising an epoxy resin, graphite and a hardener, and applying to a surface, characterized in that the epoxy resin is pre-mixed with graphite, then phosphoric acid glycidyl ether with dispersed carbon nanotubes and a hardener are introduced, maintained until a given degree of delamination is obtained and cured in the following ratio of components, parts by weight:
where triglycidyl phosphate, diglycidyl phosphate, diglycidyl methylphosphonate are used as glycidyl ethers of phosphorus acids.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009143213/05A RU2425080C1 (en) | 2009-11-23 | 2009-11-23 | Method of producing anti-friction gradient coatings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009143213/05A RU2425080C1 (en) | 2009-11-23 | 2009-11-23 | Method of producing anti-friction gradient coatings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009143213A RU2009143213A (en) | 2011-05-27 |
| RU2425080C1 true RU2425080C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44734557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009143213/05A RU2425080C1 (en) | 2009-11-23 | 2009-11-23 | Method of producing anti-friction gradient coatings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2425080C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205378U1 (en) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Прогрессивные авиационно-космические технологии" | Special anti-friction coating to protect and increase wear resistance of the surface of technological equipment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU657042A1 (en) * | 1976-03-30 | 1979-04-15 | Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср | Antifriction epoxy composition |
| US4329238A (en) * | 1979-07-30 | 1982-05-11 | Mitrofanova Alla K | Antifriction paste and solid antifriction coating prepared from same |
| SU1376544A1 (en) * | 1986-07-27 | 1991-08-07 | Украинский Научно-Исследовательский Институт Пластмасс | Intifriction coating composition |
| RU2323240C2 (en) * | 2006-03-13 | 2008-04-27 | Бушков Дмитрий Юрьевич | Antifriction composition |
-
2009
- 2009-11-23 RU RU2009143213/05A patent/RU2425080C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU657042A1 (en) * | 1976-03-30 | 1979-04-15 | Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср | Antifriction epoxy composition |
| US4329238A (en) * | 1979-07-30 | 1982-05-11 | Mitrofanova Alla K | Antifriction paste and solid antifriction coating prepared from same |
| SU1376544A1 (en) * | 1986-07-27 | 1991-08-07 | Украинский Научно-Исследовательский Институт Пластмасс | Intifriction coating composition |
| RU2323240C2 (en) * | 2006-03-13 | 2008-04-27 | Бушков Дмитрий Юрьевич | Antifriction composition |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205378U1 (en) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Прогрессивные авиационно-космические технологии" | Special anti-friction coating to protect and increase wear resistance of the surface of technological equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009143213A (en) | 2011-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Dopamine concentration-dependent surface modification for gaining carbon fiber composites with enhanced interfacial adhesion | |
| EP3022245B1 (en) | Use of a multi-component mortar mass on an epoxide amine basis | |
| Ulus et al. | Fracture and dynamic mechanical analysis of seawater aged aluminum-BFRP hybrid adhesive joints | |
| KR20170049641A (en) | Two-part liquid shim compositions | |
| Moghbelli et al. | Scratch behavior of epoxy nanocomposites containing α‐zirconium phosphate and core‐shell rubber particles | |
| Qi et al. | Exploring the influence of counterpart materials on tribological behaviors of epoxy composites | |
| CN108300149A (en) | It is a kind of that there is wear-resisting epoxy coating and preparation method thereof | |
| JP2018104542A (en) | Epoxy resin composition and cured article thereof | |
| Yenier et al. | Effect of surface modification of carbon fibers on properties of carbon/epoxy composites | |
| KR20130026519A (en) | Curable compositions | |
| RU2425080C1 (en) | Method of producing anti-friction gradient coatings | |
| Gorbatkina et al. | Adhesion of modified epoxy matrices to reinforcing fibers | |
| Wu et al. | Amine-caged ZrO2@ GO multilayer core-shell hybrids in epoxy matrix for enhancing interfacial adhesion of carbon fiber composites | |
| Wang et al. | Constructing ‘bayberry shape’structure on HGMs surface using CNTs to enhance the mechanical properties of HGMs/epoxy composites | |
| Thavasilingam et al. | Effect of fumed silica in rice bran wax-epoxy coating on aluminum substrate: mechanical, thermal, and water absorption properties | |
| Qian et al. | Improvement in alkali‐resistance of basalt fiber‐reinforced polymer by Ti3C2TX (MXene) modified matrix | |
| Mosaliganti et al. | Fabrication and characterization of nano Al2O3 fiber-reinforced polymer composites | |
| RU2374275C1 (en) | Antifriction polymer composition and method of producing said composition | |
| RU2368636C2 (en) | Epoxide glue composition | |
| KR101316649B1 (en) | Nanosized ceramic coating steel | |
| Kurdi et al. | Comparative tribological and mechanical property analysis of nano-silica and nano-rubber reinforced epoxy composites | |
| Viswanathan et al. | Assessment of Mechanical Strength, Thermal Stability, and Moisture Resistance of AA6061-Alumina-Banana Fiber Epoxy Fiber Metal Laminates | |
| CN114106665A (en) | High-wear-resistance strong-corrosion-resistance nano composite material coating and preparation method thereof | |
| Klein et al. | Effect of nano-silica and carbon nanotubes on the rheology and flammability behavior of epoxy | |
| RU2424905C1 (en) | Method of producing heat isolation gradient coat |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131124 |