Композиційний матеріал для триботехнічних покрить

Композиційний матеріал для триботехнічних покрить на основі поліамідної матриці і вуглецевого наповнювача, який відрізняється тим, що як поліамідну матрицю він містить порошкоподібний продукт кріогенного подрібнювання термомеханічно сполученої суміші поліаміду 6 і поліетилену у співвідношенні 10:(1-0,1), а як вуглецевий наповнювач - суміш вуглецевих компонентів графітоподібної і алмазоподібної модифікацій та вуглеграфітового волокна у співвідношенні (1:1:20) – (1:1:40) при такому вмісті компонентів, мас. %: вуглецевий наповнювач 0,11-10,5 модифікований поліамід до 100. (19) (21) 2003065984 (22) 26.06.2003 (24) 16.01.2006 (46) 16.01.2006, Бюл. № 1, 2006 р. (72) Струк Васілій Алєксандровіч, BY, Костюковіч Гєннадій Алєксандровіч, BY, Кравченко Віктор Івановіч, BY, Овчінніков Євгеній Вітальєвіч, BY, Сємєняко Міхаіл Міхайловіч, BY, Ларін Іван Юрьєвіч, BY (73) ОТКРИТОЄ АКЦІОНЄРНОЄ ОБЩЄСТВО "БЄЛКАРД", BY (56) SU 247877, 19.11.1969 Довгяло В.А., Юркевич О.Р. Композиционные материалы и покрытия на основе дисперсных полимеров.- Минск, Навука і тэхніка, 1992. 256 с 3 74605 4 і продуктами деструкції праймера в процесі його торговою маркою Rilsan. Як поліетилен низького термообробки, низькі триботехнічні характериститиску (ПЕНТ) використовували порошкоподібний ки покрить, особливо при терті без зовнішнього продукт Каплен (Росія). Продукт кріогенного здрібмастила, а також відсутність вітчизняного виробнювання на основі поліаміду 6 одержували таким ництва поліаміду 11, що обумовлює необхідність чином. Механічну суміш гранул поліаміду 6 (Гродімпорту даного компонента. ненський ВО Хімволокно) і ПЕНТ піддавали терЗадачею винаходу є підвищення триботехнічмомеханічному сполученню в екструдері шнековоних характеристик покрить на основі поліамідів і го типу при температурах 240-280°С з наступною забезпечення високого рівня адгезійних характегрануляцією. Отримані гранули піддавали кріогенристик покрить на немодифікованих металах. ному здрібнюванню в млині роторного типу, викоПоставлена задача вирішується тим, що як ристовуючи як кріогенний агент рідкий азот. Отриматрицю покриття використовують модифікований ману механічну суміш фракцій відсівали до поліамід, що представляє собою порошкоподібний одержання продукту з розміром частинок 80продукт кріогенного здрібнювання термомеханічне 100мкм. Як вуглеграфітове волокно використовусполученої суміші поліаміду 6 і поліетилена в співвали волокно марки "Віскум" виробництва Светловідношенні 10:1 - 0,1, а як вуглецевий наповнювач горського ВО "Хімволокно". Волокно подрібнювали - суміші вуглецевих компонентів різних модифікана млині дисмембраторного типу до одержання цій - графітоподібної, алмазоподібної і вуглеграфіфракції з розміром 50-80мкм. У якості нанодиспертового волокна в співвідношенні 1:1:20 - 1:1:40 при сної суміші вуглецю використовували промислонаступному вмісті компонентів, мас.%: вий продукт марки УДАГ, що випускається ЗАТ вуглецевий наповнювач 0,11-10,5 "Синта". Співвідношення алмазної і графітової модифікований поліамід решта до 100. фракції в продукті УДАГ складає 1:1. При необхідСклади композиційних матеріалів для трибоності до складу УДАГ уводять недостатню кількість технічних покрить відповідно до прототипу і винаграфітоподібної чи алмазоподібної модифікації. ходу приведені в таблиці 1. Дисперсність наночастинок продукту УДАГ склаЯк поліамід 11 використовували продукт, що дала 3-10нм. постачається фірмою ELF АТОСНЕМ, Франція, під Таблиця 1 Склади композиційних матеріалів для триботехнічних покрить Компонент 1. Полімерна матриця поліамід 11 (Rilsan) поліамід 6 продукт кріогенного подрібнення термомеханічне сумісної суміші ПА6+10%ПЕНТ поліетилен низького тиску (ПЕНТ) 2. Антифрикційна домішка графіт вуглеграфітове волокно "Віскум" нанодисперсна суміш алмазоподібної і графітоподібної модифікації вуглецю УДАГ (співвідношення модифікацій 1:1) Прототип [*] 99,1 І Вміст в матеріалі, мас.% Склад, що заявляється ІІ IV V VI VII 99,945 99,89 98,9 89,5 74 88,9 88,9 10 VIII IX Х 89,0 10 98,9 1,0 0,05 0,1 1 10 25 1 1 0,005 0,01 0,1 10,5 1,0 0,11 0,1 98,9 10 0,1 10 1 ,1 0,2 Примітка: В складах II-IV співвідношення поліамід 6 - ПЕНТ 10:1. В складі II співвідношення 10:0,05, а в складі V - 10:2. Для одержання складів композиційних матеріалів досліджували полімерні порошки з розміром частинок не більше 100мкм. Компоненти перемішували в змішувачі барабанного типу до одержання однорідного складу. Покриття наносили методом псевдозрідженого шару з повітряної суспензії композиційного матеріалу. Як підкладку використовували зразки зі сталі 60ПП, попередньо знежирені і нагріті до температури 250-280°С. Підготовлені зразки поміщали в механічну суспензію, у результаті чого спостерігалося осідання частинок композита і їх оплавлення з формуванням покриття. Після 24 годин отримані зразки досліджували за загальноприйнятими методиками. 5 74605 6 Триботехнічні випробування проводили за схемою (склади II-IV, VIII, IX) перевершують прототип за "палець-диск" при швидкості ковзання 1м/с і наваміцнісними і триботехнічними характеристиками. нтаженням 5-10МПа. Покриття наносили на торПеревищення заявленого вмісту (склад V) не дає цеву частину металевого зразка зі сталі 45. Видодаткового ефекту, а зменшення змісту (склад І) пробування проводили без мастила і зі приводить до зниження ефекту. Застосування зазмащенням олією МС-20, що подавали в зону термість продукту кріогенного здрібнювання термометя за допомогою ґнота. Адгезійну міцність покритханічної суміші ПЕНТ+ПА6 механічної суміші ПА11 тя оцінювали методом відшаровування під кутом і ПЕНТ (склад VII) чи механічної суміші ПА6 і ПЕНТ 180°. (склад VI) приводить до різкого зниження показниТриботехнічні і міцністні характеристики покків міцнісних і адгезійних характеристик. Відсутрить, отриманих з композиційних матеріалів за ність у складі нанорозмірних частинок вуглецю прототипом і заявленим складах, приведені в таб(склад X) і заміна їх на частинки звичайного графілиці 2. Як випливає з даних таблиці 2 заявлені ту (склад X) знижує міцністні і триботехнічні хараксклади в заявленому співвідношенні компонентів теристики покрить на металах. Таблиця 2 Характеристики композиційних матеріалів для триботехнічних покрить Характеристика Прототип [*] 1. Руйнуюче напружен55 ня при розтяганні, МПа 2. Твердість за Брине70 лем, МПа 3. Адгезійна міцність вихідна 1,5 після однієї години ки0,8 п'ятіння у воді 4. Коефіцієнт тертя без мастила при Р=5МПа 0,20 Р=10МПа 0,25 з мастилом при Р=5МПа Р=10МПа 0,15 0,10 I 60 II 65 70 75 78 80 82 80 70 1,8 1,5 2,0 1,8 2,2 2,0 2,5 2,1 1,2 0,5 1,2 0,5 0,15 0,12 0,15 0,15 0,18 0,10 0,08 0,10 0,18 0,10 0,18 0,20 0,15 0,18 0,17 0,10 Руйнуван- 0,10 0,10 Руйнування ня 1,13 0,10 1,12 0,10 0,10 0,08 0,08 0,08 0,15 0,08 0,15 0,10 Таким чином, заявлені склади в заявленому співвідношенні компонентів перевершують прототип за комплексом фізико-механічних, триботехнічних і адгезійних характеристик. Суть винаходу полягає в наступному. Термомеханічне сполучення поліаміду 6 і ПЕНТ приводить до утворення співполімерного продукту, який має більш високу термодинамічну сумісність у порівнянні з механічною сумішшю компонентів в аналогічних співвідношеннях. Уведення до складу полімерної матриці наночастинок вуглецю забезпечує додаткову взаємодію макромолекул ПА6 і ПЕНТ унаслідок орієнтуючої дії власних силових полів. Орієнтація приводить до утворення квазікристалічних структур в аморфній частині полімерної матриці, що збільшує міцність композиції й адгезійну взаємодію покриття з металевою підкладкою. Додаткове введення в композит вуглеКомп’ютерна верстка М. Мацело Показник для матеріалів Склад, що заявляється IV V VI VII 75 58 56 45 VIII 59 IX 59 X 43 53 70 75 52 1,2 0,6 1,6 1,2 1,8 1,2 1,1 0,5 0,15 0,10 0,12 0,12 0,10 0,10 0,15 0,10 графітового волокна зміцнює його і підвищує триботехнічні характеристики як при терті з мастилом, так і без мастила. Високі показники адгезійних характеристик притаманні заявленим складам не тільки при нанесенні їх на модифіковану поверхню металу, але і на необроблену. Це дозволяє формувати покриття за один технологічний цикл і різко знижує енергоємність процесу. Таким чином, заявлений склад має ознаку винаходу за критеріями технічного і технологічного ефекту. Джерела інформації: 1. Довгяло В.А, Юркевич О.Р. Композиционные материалы и покрытия на основе дисперсных полимеров. - Минск, Наука и техника, 1992. С.256. 2. Designing for Rilsan coatings. - ELF ATOCHEM, Paris, 1999. - P.18. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601