Формирование системы с пониженным износом и трением за счет присадок на основе эпоксидного дианового олигомера Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ.2005. № 4

Таблица 3

Антифрикционные свойства композиционных никель-фосфорных покрытий

Покрытие Да, отн. ед. Коэффициент трения КП

<>эксп <>расч

Ni-P 0,13 0,250 0,247

Ni-P (Фп) 0,20 0,175 0,198

Ni-P (BN) 0,16 0,235 0,240

Ni-P (BN, Фп) 0,23 0,180 0,202

Разработанная в [1] модель синергического эффекта может быть использована для прогнозирования

оптимального фазового состава КП с необходимыми антифрикционными и износостойкими свойствами.

Литература

1. Кутьков А.А. Износостойкие антифрикционные покрытия. М., 1976.

2. Щербаков И.Н. Разработка композиционного никель-фосфорного покрытия, модифицированного нитридом бора и политетрафторэтиленом: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 2003.

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт);

ФГУП ОКТБ «Орион» 27января 2005 г.

УДК 621.89

ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ С ПОНИЖЕННЫМ ИЗНОСОМ И ТРЕНИЕМ ЗА СЧЕТ ПРИСАДОК НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОГО

ДИАНОВОГО ОЛИГОМЕРА

© 2005 г.

П.Н. Козаченко

Минимизация трения и износа является одним из главных факторов в повышении надежности и долговечности машин, механизмов и их отдельных узлов. Перспективным направлением для решения данной проблемы является создание новых антифрикционных материалов и типов смазок. Основными функциональными показателями последних являются их антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства, которые определяются не только базовой основой смазочного материала, но и составом вводимых присадок. При определенных режимах и составе смазочного материала три-босопряжение может работать практически без износа.

При изучении явления избирательного переноса или «эффекта безызносности» установлена позитивная роль формирующейся при трении полимерной пленки, прочно связанной с поверхностью металла [1-3]. Зачастую она образуется за счет трибополимеризации продуктов деструкции компонентов смазки. В ряде случаев ее формируют введением в состав диспергированного высокомолекулярного соединения с высокими антифрикционными показателями. Другой путь - введение полимерформирующих присадок.

Ранее автором изучалась роль мономеров винилового рода в качестве вышеуказанных присадок, а также инициаторов и ингибиторов полимеризации [4-8]. В настоящей работе в качестве присадки была использована диановая смола (ДС) на основе 2,2-бис-(и-оксифенил) пропана:

— CHJÜ

O

C

I

си,

Испытания проводились на машине торцевого трения. Детали трибосопряжения выполнены из стали - 45. Нагружение ступенчатое, скорость скольжения - 0,8 м/с. Образцы обрабатывались до Яа = 0,20 -- 0,30 мкм, очищались диэтиловым эфиром и ацетоном. В качестве базового использовалось масло, не содержащие антифрикционных и противоизносных присадок. Фиксировался коэффициент трения и максимальная нагрузка, выше которой не реализуется устойчивый режим трения. При проведении исследования присадки добавлялись в базовое масло (основа) в процессе работы установки при стабилизации значений коэффициента трения или непосредственно перед проведением эксперимента.

Интересным было оценить и влияние присутствия отвердителя диановой смолы, в качестве которого использовался полиэтиленполиамин (ПЭПА). Его масса составляла 10 % от массы ДС. Результаты представлены в виде диаграммы на рис. 1.

Как показывают данные испытаний, диановая смола - эффективная антифрикционная присадка. Введение всего 0,001 массовой доли ДС снижает значение коэффициента трения в 2 раза, а 0,005 - в 10. Исследование поверхностей пар трибосопряжений отчетливо свидетельствует о наличии полимерной пленки, которая является продуктом трибополимери-зационных или трибоконденсационных процессов самого олигомера или его деструктивных производных.

-O— си— CH2O

I

OH

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ.2005. № 4

f

0,05 0,04 0,03 0,02 -0,01 -0

fc

Очевидно, что даже при концентрациях в 5 раз ниже олигомер - более действенная антифрикционная добавка, позитивная роль которой уменьшается в присутствии мономера винилового ряда.

Испытания на достижение максимальной нагрузки показали, что в базовом масле переход стационарного режима работы узла трения к повреждаемости наблюдается при 112 МПа, в то время как для состава основа + 0,5 % ДС и при вдвое больших нагрузках этот переход не обозначился.

Рис. 1. Диаграмма значений коэффициента трения (/) для композиций: 1 - основа; 2 - основа + 0,1 % ДС; 3 - основа+0,25 % ДС; 4 - основа+0,5 % ДС; 5 - основа + + 0,1 % ДС + ПЭПА; 6 - основа + 0,25 % ДС +ПЭПА;

7 - основа + 0,5 % ДС + ПЭПА

Структура полимера, как следует из химической формулы ДС, может быть как линейной, так и разветвленной или сетчатой. Очень интересным представляется факт значительного снижения эффективности ДС в присутствии отвердителя (столбцы 2 и 5, 3 и 6, 4 и 7 на рис. 1). Это может свидетельствовать о предпочтительности трибомеханизма формирования полимерной пленки в сравнении с традиционным химическим процессом сшивания олигомера. Различие в эффективности присадки диановой смолы в сравнении с мономерами винилового ряда отражает рис. 2. Там же приведен пример аддитивного эффекта присутствия обоих типов добавок.

f 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 '-

1

2 3 4

Рис. 2. Диаграмма значений коэффициента трения (/) для композиций: 1 - основа; 2 - снова + 0,5 % стирола; 3 - основа + 0,5 % метилметакрилата; 4 - основа + +0,5 % №винилпирролидона; 5 - основа + 0,1 % ДС; 6 - основа + 0,25 % ДС; 7 - основа + 0,5 % ДС; 8 - основа + 0,25 % ДС + 0,5 % стирола

Литература

1. Трибология: Исследования и приложения. Опыт США и стран СНГ/ Под ред. В.А. Белого, К. Лудемы, Н.К. Мышкина. М.; Нью-Йорк, 1993.

2. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. М., 1991.

3. Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник / Под ред. А.В.Чичинадзе. М., 1988.

4. Козаченко П.Н., Суворов А.И. Влияние полимерформи-рующих и деструктивных процессов на трибометрические свойства смазочных материалов // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1999. Приложение № 3. С. 103-104.

5. Козаченко П.Н., Чигоренко Г.Г., Бурлов А. С. Влияние координационных соединений металлов с органическими лигандами на антифрикционные характеристики масел с полимерформирующими присадками // XX междунар. Чугаевская конф. по координационной химии: Тез. докл. / Ростовский гос. ун-т. Ростов н/Д., 2001.

6. Козаченко П.Н. Влияние инициаторов, катализаторов и ингибиторов полимеризации на триботехнические характеристики смазочных материалов // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2003. № 3. С. 242-243.

7. Козаченко П.Н., Тартанов А.А. Исследование влияния присадок на триботехнические показатели смазочных материалов // Материалы и технологии XXI века: Сб. статей II междунар. науч.-прак. конф. / Приволжский Дом знаний. Пенза, 2004. С. 165-168.

8. Козаченко П.Н. Влияние хелатообразующих лигандов и комплексов на их основе на антифрикционные свойства смазочного материала в присутствии мономера // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. № 2. С. 95-96.

5

2

4

8

6

Южно-Российский государственный университет экономии и сервиса, г. Шахты 3 марта 2005 г.