способ нанесения антифрикционных покрытий на боковую поверхность рельса

Классы МПК:C23C28/00 Способы получения по крайней мере двух совмещенных покрытий либо способами, не предусмотренными в одной из основных групп  2/00
C23C26/00 Способы покрытия, не предусмотренные в группах  2/00
B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-02-14
публикация патента:

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий преимущественно на боковую поверхность рельсов железнодорожных путей и может быть также использовано в узлах трения различных машин. Осуществляют предварительное нанесение на поверхность металла шероховатого слоя толщиной от 0,01 до 3,0 мм электроискровым методом и последующее нанесение антифрикционного слоя. При электроискровом нанесении используют электроды из средне- и высокоуглеродистых сталей, а антифрикционный слой наносят краскопультом толщиной 0,5÷1,5 мм с использованием состава, состоящего из минерального масла или смеси минеральных масел на основе насыщенных углеводородов, модифицированных наночастицами железа, образующегося в процессе термического разложения жидкого пентакарбонила железа, предварительно подвергнутого перемешиванию в среде масел в реакторе со скоростной мешалкой от 1000 до 2500 об/мин, в течение от 30 до 120 мин, с дальнейшим введением при перемешивании в упомянутый реактор тройной смеси порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б) и полимера тетрафторэтилена (В) в соотношении А:Б:В от 40:40:20 до 80:10:10. Упомянутый состав содержит в мас.ч.: минеральное масло или смесь минеральных масел 100, наночастицы железа 0,3-4,0 и тройную смесь порошковых наполнителей 15-60. Обеспечивается длительный эффект антифрикционного действия нанесенного покрытия. 2 табл., 5 пр.

Формула изобретения

Способ нанесения антифрикционных покрытий на боковую поверхность рельса, включающий операции предварительного нанесения на поверхность металла шероховатого слоя толщиной от 0,01 до 3,0 мм электроискровым методом и последующее нанесение антифрикционного слоя, отличающийся тем, что при электроискровом нанесении используют электроды из средне- и высокоуглеродистых сталей, а антифрикционный слой наносят краскопультом толщиной 0,5÷1,5 мм с использованием состава, состоящего из минерального масла или смеси минеральных масел на основе насыщенных углеводородов, модифицированных наночастицами железа, образующегося в процессе термического разложения жидкого пентакарбонила железа, предварительно подвергнутого перемешиванию в среде масел в реакторе со скоростной мешалкой от 1000 до 2500 об/мин, в течение от 30 до 120 мин, с дальнейшим введением при перемешивании в упомянутый реактор тройной смеси порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б) и полимера тетрафторэтилена (В) в соотношении А:Б:В от 40:40:20 до 80:10:10, при этом состав содержит в мас.ч.:

Минеральное масло или смесь минеральных масел100
Наночастицы железа0,3-4,0
Тройная смесь порошковых наполнителей 15-60

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий преимущественно на боковую поверхность рельсов железнодорожных путей и может быть также использовано в узлах трения различных машин и других целей.

Способ формирования антифрикционных покрытий на металлических поверхностях пар трения путем нанесения двухслойных покрытий, из которых первый слой наносится электроискровым методом с помощью медного электрода, содержащего антифрикционный минерал, с последующим шлифованием, натиранием под давлением 50-120 МПа, пассированием в растворе окислителя и сушкой; а второй слой - мыльную пластическую смазку - наносят разбрызгиванием или кистью (см. патент RU 2319.790,С1 от 14.08.06 г.) прототип.

Недостатками известного способа являются сложная, длительная по времени технология нанесения первого слоя, включающего такие операции, как напыление, шлифование, натирание под давлением 50-120 МПа, обработка окислителем, сушка, что неосуществимо при нанесении покрытия на рельс действующего железнодорожного пути, а также непродолжительное удержание второго слоя - мыльной пластичной смазки.

Целью заявляемого технического решения является способ, обеспечивающий быстрое нанесение двухслойного антифрикционного покрытия на боковую поверхность рельса, в котором первый слой -металлический шероховатый и пористый, а второй - антифрикционный, обладающий способностью под большим давлением колеса железнодорожного транспорта находиться в динамическом равновесии проникновения в поры и диффузии на поверхность рельса, создавая длительный эффект антифрикционного действия.

Поставленная цель достигается тем, что для электроискрового метода используют электроды из средне- и высокоуглеродистых сталей, а в качестве антифрикционного слоя краскопультом наносят состав (толщиной 0,5-1,5 мм), состоящий из минерального масла или смеси минеральных масел на основе насыщенных углеводородов, модифицированных наночастицами железа, образующимися в процессе термического разложения жидкого пентакарбонила железа, предварительно подвергнутого перемешиванию в среде масел в реакторе со скоростной мешалкой от 1000 до 2500 об/мин, в течение от 30 до 120 мин, с дальнейшим введением при перемешивании в том же реакторе тройной смеси порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б) и политетрафторэтилена (В) в соотношении А:Б:В от 40:40:20 до 80:10:10, при этом состав содержит в масс.ч.:

Минеральное масло или смесь минеральных масел100
Наночастицы железа0,3-4,0
Тройная смесь наполнителей 15-60

Пример 1

На очищенную поверхность рельса электроискровым методом в течение 3 минут с помощью электрода из среднеуглеродистой стали 65Г наносят шероховатый слой толщиной 1,5 мм.

В цеховых условиях заранее нарабатывают антифрикционный состав путем модификации минерального масла на основе насыщенных углеводородов - смеси солидола марки 2 и парафина марки П-2, в соотношении 60:40.

Смесь загружают в реактор с обогревом и скоростной мешалкой (2000 об/мин) и при температуре 120°C к ней приливают жидкий пентакарбонил железа из расчета на 100 масс.ч. смеси 3 масс.ч. пентакарбонила железа. После перемешивания в течение 20 мин температуру поднимают до 250°C и в течение 30 мин смесь перемешивают при 2000 об/мин. При этом происходит постепенное разложение пентакарбонила железа на атомы железа - 2 масс.ч. и молекулы СО - 6 масс.ч. В этих условиях атомы железа объединяются в наноразмерные частицы, изолированные молекулами насыщенных углеводоровов, предотвращающих их быстрое окисление кислородом воздуха, сопровождающегося взрывом. Модифицированную таким образом смесь минеральных масел охлаждают до 100°C и вводят тройную смесь порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б), фторопласта-4 МБп (В) в соотношении А:Б:В=60:25:15 в количестве 40 масс.ч. на 100 масс.ч. смеси минеральных масел, и после перемешивания в течение 20 мин массу загружают в металлическую тару.

Нанесение антифрикционного состава осуществляют краскораспылителем с подогревом - КРП модели СО-6Б слоем толщиной 1 мм.

Примеры 2-5 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением величин и параметров согласно таблице 1. Свойства покрытия приведены в таблице 2.

способ нанесения антифрикционных покрытий на боковую поверхность   рельса, патент № 2510433

Таблица 2
Свойства антифрикционных покрытий, полученных по заявленному способу по примерам 1-5
Наименование показателяВеличина показателя по примерам
1 23 45
Интенсивность изнашивания, мг/км,

при удельном давлении 45 МПа, скорости скольжения 0,03 м/с
11 181014 12
Допустимый диапазон рабочих температур, °C-60-250 -60-270-60-260 -60-270-60-250

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2510433

patent-2510433.pdf

Класс C23C28/00 Способы получения по крайней мере двух совмещенных покрытий либо способами, не предусмотренными в одной из основных групп  2/00

покрывная система, деталь с покрытием и способ ее получения -  патент 2528930 (20.09.2014)
способ нанесения покрытия -  патент 2528625 (20.09.2014)
двухслойное износостойкое покрытие режущего инструмента -  патент 2527829 (10.09.2014)
способ получения покрытий -  патент 2527107 (27.08.2014)
способ изготовления термического барьера, покрывающего металлическую подложку из жаропрочного сплава, и термомеханическая деталь, полученная этим способом изготовления -  патент 2526337 (20.08.2014)
способ восстановления изношенных поверхностей металлических деталей -  патент 2524470 (27.07.2014)
способ упрочнения электроосажденных железохромистых покрытий нитроцементацией -  патент 2524294 (27.07.2014)
холоднокатаный стальной лист, обладающий превосходной сгибаемостью и способ его производства -  патент 2524021 (27.07.2014)
скользящий элемент, в частности поршневое кольцо, с покрытием -  патент 2520858 (27.06.2014)
углерод-углеродный композиционный материал -  патент 2520281 (20.06.2014)

Класс C23C26/00 Способы покрытия, не предусмотренные в группах  2/00

способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ индукционной наплавки твердого сплава на стальную деталь -  патент 2520879 (27.06.2014)
способ получения тонкопленочных полимерных нанокомпозиций для сверхплотной магнитной записи информации -  патент 2520239 (20.06.2014)
покрытие на режущем инструменте, выполненное в виде режущего кромочного элемента, и режущий инструмент, содержащий такое покрытие -  патент 2518856 (10.06.2014)
способ нанесения металлического покрытия на токопередающие поверхности разборных контактных соединений -  патент 2516189 (20.05.2014)
способ упрочнения силовых конструкций -  патент 2516185 (20.05.2014)
способ нанесения металлокерамического покрытия на стальную деталь с использованием электрической дуги косвенного действия -  патент 2510427 (27.03.2014)
способ металлизации древесины -  патент 2509826 (20.03.2014)
способ получения защитно-декоративных покрытий на изделиях из древесины -  патент 2509823 (20.03.2014)
способ изготовления кварцевых контейнеров -  патент 2504602 (20.01.2014)

Класс B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты

способ получения железного порошка -  патент 2529129 (27.09.2014)
способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния -  патент 2528667 (20.09.2014)
режущая пластина -  патент 2528288 (10.09.2014)
способ получения термоэлектрического материала -  патент 2528280 (10.09.2014)
ветошь для чистки ствола огнестрельного оружия -  патент 2527577 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ получения наноматериала на основе рекомбинантных жгутиков археи halobacterium salinarum -  патент 2526514 (20.08.2014)
керамический композиционный материал на основе алюмокислородной керамики, структурированной наноструктурами tin -  патент 2526453 (20.08.2014)
нанокомпозит на основе никель-хром-молибден -  патент 2525878 (20.08.2014)
износостойкий композиционный керамический наноструктурированный материал и способ его получения -  патент 2525538 (20.08.2014)
Наверх