состав антифрикционного покрытия

Формула изобретения

Состав антифрикционного покрытия, включающий дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее на эпоксидной основе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, в качестве связующего используют эпоксидный лак, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

дисульфид молибдена	35-45
коллоидный графит	8-15
квазикристалл системы Al-Cu-Fe,
допированный бором	5-10
эпоксидный лак	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к антифрикционным покрытиям для защиты тяжелонагруженных пар трения номинально-неподвижных вибронагруженных сочленений металл-металл, металл-полимерный композиционный материал от износа в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Известно фретингостойкое покрытие следующего состава, мас.%: эпоксидная высокомолекулярная диановая смола 2.0-16; эпоксидная низкокомолекулярная диановая смола 0.05-1.0; фенолформальдегидная резольная смола 1.0-8.0; алкидная глифталиевая смола 0.05-1.0; дисульфид молибдена 6.0-20.0; коллоидно-графитовый препарат 0.9-14.0; фосфорная кислота 0.01-0.3; 1.7-бисоксиметилкарборан 1.5-2.6; 2-этоксиэтанол - остальное (патент РФ № 1771200).

Недостатком данного покрытия является многокомпонентный состав связующего, включающий токсичное вещество - формальдегид.

Известен спеченный антифрикционный материал на основе кобальта, содержащий, мас.%: карбид титана 5.0-7.0; дисульфид молибдена 13.0-15.0; марганец 2.0-2.5; церий 0.1-0.15; кобальт - остальное (патент РФ № 2360991).

Недостатком данного материала является высокий коэффициент трения материала и использование в качестве основного компонента кобальта, являющегося достаточно токсичным элементом.

Наиболее близким по назначению и технической сущности, принятым за прототип, является антифрикционное твердосмазочное покрытие, содержащее, мас.%: дисульфид молибдена 50-70; коллоидный графит 7-20; усы карбида кремния -модификации с соотношением длины к диаметру 30-300 0.15-1.1 и эпоксифенольный лак - остальное (патент РФ № 2017800).

Покрытие предназначено для защиты тяжелонагруженных пар трения металл-металл от износа в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Недостатком этого покрытия является низкая технологичность, выраженная в склонности к образованию комков из усов карбида кремния по типу войлочных и достаточно низкая износостойкость в интервале температур (-60)-(+250)°C.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение износостойкости покрытия при низком коэффициенте трения в температурном диапазоне (-60)-(+250)°C.

Для достижения поставленной задачи предложен состав антифрикционного покрытия, содержащий дисульфид молибдена, коллоидный графит, связующее на эпоксидной основе, отличающийся тем, что покрытие дополнительно содержит квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, а в качестве связующего - эпоксидный лак при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

дисульфид молибдена	35-45
коллоидный графит	8-15
квазикристалл системы
Al-Cu-Fe, допированный бором	5-10
эпоксидный лак	остальное

Вводимый квазикристалл системы Al-Cu-Fe представляет собой мелкодисперсный порошок размером ~3 мкм, допированный бором. Присутствие квазикристалла в покрытии уменьшает нагар, понижает коэффициент трения, пластичность квазикристалла позволяет заполнять трещины, каверны и царапины, что повышает износостойкость изделия.

Применение в качестве связующего эпоксидного лака позволяет равномерно наносить на поверхность изделия предлагаемое покрытие.

Пример осуществления.

Для приготовления антифрикционного покрытия с квазикристаллами были использованы следующие компоненты:

- дисульфид молибдена марки ДМ-1 ТУ 48-19-133-85;

- коллоидный-графит сухой марки С-1 ОСТ 6-08-431-75, полученный из термографита или естественного графита, представляющий собой высокодисперсный малозольный сухой графит с основным размером частиц до 4 мкм, содержащий золы не более 0.8%;

- квазикристалл системы Al-Cu-Fe, допированный бором, марки ВКК1Б ТУ 1-595-31-1081-2009;

- лак эпоксидный ЭП074 ТУ 6-10-1030-76.

Для приготовления покрытия использовали следующую технологию. В связующее вводили расчетное количество дисульфида молибдена, коллоидного графита, квазикристалла, допированного бором. Приготовленную смесь перемешивали в бисерной мельнице и наносили на защищаемую поверхность краскораспылителем, кистью или окунанием, подвергали сушке при комнатной температуре.

В таблице 1 приведены составы композиции для антифрикционного покрытия, изготовленного по указанной выше технологии, из которых 1-3 - заявляемые, 4 - прототип.

В таблице 2 представлены свойства антифрикционных покрытий на стали 30ХГСА, включающие такие характеристики, как износостойкость и коэффициент трения.

Покрытия испытывались на стали 30ХГСА, в условиях торцового трения при Р_уд - 15 МПа, V_вращ - 0.31 м/с, при температуре +250, +20, -60°C.

Из таблицы 2 видно, что покрытие на основе предлагаемых составов обладает наименьшей скоростью изнашивания.

В таблице 3 представлены результаты испытания покрытия в конструкции сферического шарнирного подшипника из стали 95X18.

Антифрикционные, содержащие квазикристалл, покрытия испытаны в конструкции сферического шарнирного подшипника, изготовленного из стали марки 95X18. Покрытия наносили на внутреннюю поверхность обоймы подшипника по приведенной ранее технологии и испытывали в режиме качательного движения при следующих параметрах:

- нагрузка	75 и 100 МПа;
- температура	+20 и +250°C;
- частота качания	0.04 Гц;
- угол качания	±10°;
- среда	воздух.

Из таблицы 3 видно, что предлагаемое антифрикционное покрытие работоспособно в воздушной среде в интервале температур от -60 до +250°C, при удельных нагрузках до 100 МПа. Таким образом, применение предлагаемого антифрикционного покрытия обеспечивает защиту тяжелонагруженных пар трения от износа в интервале температур -60 до +250°C.

Таблица 1
№	Состав	Компоненты покрытия, мас.%	Усы карбида кремния -модификации
Лак эпоксидный	Дисульфид молибдена	Графит	Квазикристалл допированный бором
1	предлагаемый	40	40	15	5	--
2	предлагаемый	35	45	12	8	--
3	предлагаемый	47	35	8	10	--
4	прототип	42.74 (лак	50	7	--	0.26
		эпоксифенольный)

Таблица 2
№	Скорость изнашивания, мкм/ч, при Руд=15 МПа, V=0.31 м/с	Ктрения
-60°C	20°C	250°C
1	0.16	0.08	2.4	0.10
2	0.15	0.07	2.5	0.09
3	0.17	0.09	2.7	0.07
4	0.25	0.14	6,8	0.08

Таблица 3
Нагрузка, МПа	Температура испытания, °C	Коэффициент трения	Скорость изнашивания, мкм/ч
Предлагаемый:
75	20	0.13	0.18
75	250	0.14	2.9
100	20	0.12	0.2
100	250	0.12	3.7
Прототип:
75	20	0.12	0.24
75	250	0.14	4.9
100	20	0.13	0.26
100	250	0.16	6.3