Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Композиційний матеріал, армований вуглецевими волокнами з попередньо нанесеними композиційними електролітичними покриттями (КЕП) на основі нікелю з добавками нанорозмірних нітридів, який відрізняється тим, що на вуглецеве волокно у вигляді ниток наносять КЕП на основі нікелю з добавкою нанодисперсних нітридів силіцію або суміші нанодисперсних нітридів титану, силіцію і ітрію, при наступному співвідношенні компонентів в електролітах для КЕП: NiSO4 • 7Н2О - 250-300 г/л; NiCl2 • 6Н2О - 50-60 г/л; Н3ВО3 - 30 г/л; бутиндіол - 0,5 г/л; фталімід - 0,08-1,2 г/л; сахарин - 1,2 г/л; нанодисперсна фаза - Si3N4 - 6 г/л або суміш нанопорошків TiN+Si3N4+Y2O3 - 6 г/л, після чого нитки ріжуть на відрізки довжиною 1-2 мм, змішують з розчином зв'язуючого (суміш епоксидіанової смоли та пластифікатора (бензофенол ЕБФ)), при цьому наповнення складає 50-70 %, а одержаний препрег заправляють в прес-форму і під тиском в 0,2 МПа одержують зразки, які витримують при кімнатній температурі близько 12 годин, після чого подальше затвердіння полімерної матриці проводять в термостаті при температурі 160 °C без навантаження.

Текст

Реферат: Композиційний матеріал, армований вуглецевими волокнами з попередньо нанесеними композиційними електролітичними покриттями (КЕП) на основі нікелю з добавками нанорозмірних нітридів, причому на вуглецеве волокно у вигляді ниток наносять композиційні електролітичні покриття (КЕП0 на основі нікелю з добавкою нанодисперсних нітридів силіцію або суміші нанодисперсних нітридів титану, силіцію і ітрію, при наступному співвідношенні компонентів в електролітах для КЕП: NiSO4 • 7Н2О - 250-300 г/л; NiCl2 • 6Н2О - 50-60 г/л; Н3ВО3 30 г/л; бутиндіол - 0,5 г/л; фталімід - 0,08-1,2 г/л; сахарин - 1,2 г/л; нанодисперсна фаза - Si3N4 6 г/л або суміш нанопорошків TiN+Si3N4+Y2O3 - 6 г/л. Після чого нитки ріжуть на відрізки довжиною 1-2 мм, змішують з розчином зв'язуючого (суміш епоксидіанової смоли та пластифікатора (бензофенол ЕБФ)), при цьому наповнення складає 50-70 %, а одержаний препрег заправляють в прес-форму і під тиском в 0,2 МПа одержують зразки, які витримують при кімнатній температурі близько 12 годин, після чого подальше затвердіння полімерної матриці проводять в термостаті при температурі 160 °C без навантаження. UA 86585 U (54) КОМПОЗИЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ UA 86585 U UA 86585 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до композиційних матеріалів (КМ) на основі епоксидних смол та волокнистого наповнювача, які можуть знайти застосування в машинобудуванні як підшипники ковзання без використання мастильних речовин, а також втулок, вкладишів, ущільнювальних кілець і інших виробів, здатних працювати в важконавантажених вузлах в умовах сухого тертя, при підвищених температурах і в агресивних середовищах. Відомим є полімеркомпозиційний матеріал антифрикційного призначення (патент України №60554 А С08К 3/00) наступного складу, мас. ч.: епоксидна смола 100, поліетиленполіамін 10-12, вуглеволокно 1-3; титан 3-10, фторопласт 12-20, лускатий графіт 6-10. В даному KM ультрадисперсний фторопласт і лускатий графіт забезпечують функцію твердого мастила, подрібнене механічним способом вуглеволокно виконує армуючу і мастильну функції, а порошок титану підвищує конструкційну міцність та теплофізичні характеристики системи. Коефіцієнт тертя 0,11-016 за умов: швидкість ковзання 0,3 м/с, навантаження 0,75 МПа, матеріал контртіла - Сталь 45, шлях тертя без мастила - 1000 м [1]. Відомим є високоміцний антифрикційний композиційний матеріал (патент України № 74605 C08L77/00), який отримується спільною конденсацією резольного фенолоформальдегідного і епоксидного олігомерів та застосування комбінованого наповнювача у виді суміші рубаних синтетичних волокон: поліоксадіазольного, поліамідобезімідазольного, аліфатичного поліаміду і вуглецевого волокна з наступним співвідношенням компонентів, мас. %: фенолоформальдегідний 15-40 олігомер епоксидний олігомер 10-25 поліоксадіазольне волокно 3-40 поліамідобензимидазольне 3-35 волокно поліамідне волокно 5-15 вуглецеве волокно 6-23 графіт 2-10. Коефіцієнт тертя KM становить 0,14-0,15 при швидкості ковзання 2,5 м/с та навантаженню 2,5 МПа; термостійкість - 164-190 °C [2]. Для роботи в важко навантажених вузлах та при підвищених температурах KM потрібні вищі антифрикційні та теплофізичні характеристики. Найбільш близькою до заявленого технічного рішення є полімерна композиція на основі ароматичного поліаміду (фенілону) з вуглецевими волокнами, які мають вуглецеве покриття (Патент України № 77599 C08L 77/00 С08К 7/00 С08К 3/00 C08L 75/00, прототип) з наступним співвідношенням компонентів, мас. %: фенілон 70-95 вуглецеві волокна з вуглецевим покриттям 5-30 [3]. Вуглецеве волокно з вуглецевим покриттям порівняно з чистим вуглецевим волокном має більш високу термоокислюючу стійкість (приблизно на порядок) та покращені фізико-механічні властивості (на 5-15 %). Твердість по Брінелю KM становить 270-274 МПа, коефіцієнт тертя при швидкості ковзання 1 м/с та навантаженні 0,6 МПа - 0,20-0,48, при навантаженні 1 МПа - 0,090,20. Однак, отримання вказаних композиційних матеріалів має технологічні складності, підготовка інгредієнтів композиційних матеріалів є досить енергоємними процесами. Також вказані KM мають невисоку твердість. Задачею корисної моделі є усунення вказаних недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що композиційний матеріал (КМ), що пропонується, на основі епоксидної смоли, армований вуглецевим волокном з попередньо нанесеними композиційними електролітичними покриттями (КЕП) на основі нікелю з добавками нанорозмірних нітридів, відрізняється тим, що на вуглецеве волокно, у вигляді ниток, наносять КЕП на основі нікелю з добавкою нанодисперсних нітридів силіцію; або суміші нанодисперсних нітридів титану, силіцію і ітрію. Співвідношення компонентів в електролітах для КЕП наступне: NiSO4 • 7Н2О - 250-300 г/л; NiCl2 • 6Н2О - 50-60 г/л; Н3ВО3-30 г/л; бутиндіол - 0,5 г/л; фталімід 1 UA 86585 U 0,08-1,2 г/л; сахарин - 1,2 г/л; нанодисперсна фаза - Si3N4-6 г/л або суміш нанопорошків TiN+Si3N4+Y2O3-6 г/л. Склад композиційних матеріалів подано в табл. 1 Таблиця 1 Номер зразка Склад наповнювача Відсотковий склад наповнювача: вуглецеве волокно/покриття, мас. % Відсотковий склад KM: наповнювач/зв'язуюче, мас. % 47/53 70/30 47/53 50/50 45/55 68/32 45/55 48/52 50/50 50/50 50/50 67/33 Вуглецеве волокно з КЕП Ni+Si3N4 Вуглецеве волокно з КЕП Ni+Si3N4 Вуглецеве волокно з КЕП Ni+TiN+Si3N4+I2O3 Вуглецеве волокно з КЕП Ni+TiN+Si3N4+I2O3 Вуглецеве волокно з гальванічним Ni Вуглецеве волокно з гальванічним Ni 5 10 15 20 KM отримують наступним способом. На вуглецеве волокно, яке підготовлене у вигляді ниток, наносять електролітичні покриття на основі нікелю (для порівняння) та КЕП на основі нікелю з добавкою нанодисперсних нітридів. Після чого нитки ріжуть на відрізки довжиною 1-2 мм, змішують з розчином зв'язуючого (суміш епоксидіанової смоли та пластифікатора (бензофинол ЕБФ)). Наповнення складає 50-70 %. Одержаний препрег заправляють в прес-форму і під тиском в 0,2 МПа одержують зразки. Одержані зразки витримують при кімнатній температурі близько 12 годин. Подальше затвердіння полімерної матриці проводять в термостаті при температурі 160 °C без навантаження. Результати випробувань KM подані в таблиці 2. Випробування на знос проводили на установці ЗНМ-25 при наступних вихідних даних і режимах [4, 5, 6]: зразки з композиційного матеріалу, армованого вуглецевими волокнами, з нанесеним покриттям, контртіло - куля із сталі ШХ15 діаметром 12,7 мм; схема контакту: сфераплощина; навантаження - 1 МПа; амплітуда переміщення - 2 мм; тривалість випробувань - 2 години; випробування проведені в режимі без мастила; загальний шлях тертя - 65 м. Таблиця 2 Антифрикційні властивості Відсотковий Теплосклад KM: Твердість, стійкість за Зношування, Склад наповнювача наповнювач/зв'яМПа Мартенсом, Uw, мм Коефіцієнт тертя зуюче, мас. % °C [4, 5, 6] Вуглецеве волокно 70/30 543 220 15,23 0,09 + КЕП Ni+Si3N4 Вуглецеве волокно 50/50 404 210 17,5 0,10 + КЕП Ni+Si3N4 Вуглецеве волокно + КЕП 68/32 595 230 13,5 0,08 Ni+TiN+Si3N4+I2O3 Вуглецеве волокно + КЕП 48/52 450 214 15,23 0,09 Ni+TiN+Si3N4+I2O3 Вуглецеве волокно 50/50 200 200 23,7 0,14 + гальванічний Ni Вуглецеве волокно 67/33 220 205 20,3 0,12 + гальванічний Ni 2 UA 86585 U Продовження таблиці 2 Прототип 5 10 15 20 25 5-30/95-70 270-274 0,20-0,48 при Р=0,6 МПа; v=1 м/с; 0,09-0,20 при Р=1 МПа; v=1 м/с; Запропонований матеріал має вищу твердість в 1,5-2 рази, ніж KM прототипу та нижчий коефіцієнт тертя. Розроблений композит має вищі термофізичні властивості, притаманні металевим матеріалам, підвищення яких в запропонованому КМ, на відміну від відомого полімеркомпозиційного матеріалу антифрикційного призначення (патент України №60554 А С08К 3/00) [1], досягається завдяки більшому вмісту вуглецевих волокон з попередньо нанесеними КЕП, а не введенням порошку титану. Наявність нановключень сприяє зменшенню анізотропії трибовластивостей KM, та підвищенню їх твердості порівняно з КМ на основі вуглецевого волокна з покриттям гальванічного нікелю (в 2 рази). Джерела інформації: 1. Савчук Петро Петрович, Кашицький Віталій Павлович, Маткова Ада Василівна. Антифрикційний полімер композиційний матеріал UA 60554 С08К 3/00 С08К 3/04 (2007.01) F16C 33/16 (2007.01) 2. Струк Васілій Алєксандровіч (BY); Костюковіч Гєннадій Алєксандровіч (BY); Кравченко Віктор Івановіч (BY); Овчінніков Євгеній Вітальєвіч (BY); Сємєняко Міхаіл Міхайловіч (BY); Ларін Іван Юрьєвіч (BY) Композиційний матеріал для триботехнічних покрить №74605 C08L 77/00 C09D 177/00; С08К 3/04 (2007.01) 3. Баштаник Петро Іванович, Криволапов Дмитро Сергійович Композиційний матеріал на основі поліаміду UA 77599 C08L 77/00 С08К 7/00 С08К 3/00 C08L 75/00. 4. Жесткий контакт шара и плоскости с износом /Кузьменко А.Г., Сытник С.В. Кузьменко Г.А. / Проблемы трибологии, 1998, № 2. - С. 21-40 5. Количественная оценка фреттинг-коррозии радиального подшипника при пульсирующей нагрузке. Сообщение 2 / А.Г. Кузьменко, Б.С. Волынский, Л.В. Заболотная // Пробл. Трибології. 1998. - № 3. - С. 44-59. 6. Методы испытаний на зное /А.Г. Кузьменко, С.В. Сытник // Пробл. Трибології. - 1999. № 2 (12). - С. 38-109. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Композиційний матеріал, армований вуглецевими волокнами з попередньо нанесеними композиційними електролітичними покриттями (КЕП) на основі нікелю з добавками нанорозмірних нітридів, який відрізняється тим, що на вуглецеве волокно у вигляді ниток наносять КЕП на основі нікелю з добавкою нанодисперсних нітридів силіцію або суміші нанодисперсних нітридів титану, силіцію і ітрію, при наступному співвідношеннікомпонентів в електролітах для КЕП: NiSO4 • 7Н2О - 250-300 г/л; NiCl2 • 6Н2О - 50-60 г/л; Н3ВО3 - 30 г/л; бутиндіол - 0,5 г/л; фталімід - 0,08-1,2 г/л; сахарин - 1,2 г/л; нанодисперсна фаза - Si3N4 - 6 г/л або суміш нанопорошків TiN+Si3N4+Y2O3 - 6 г/л, після чого нитки ріжуть на відрізки довжиною 1-2 мм, змішують з розчином зв'язуючого (суміш епоксидіанової смоли та пластифікатора (бензофенол ЕБФ)), при цьому наповнення складає 50-70 %, а одержаний препрег заправляють в прес-форму і під тиском в 0,2 МПа одержують зразки, які витримують при кімнатній температурі близько 12 годин, після чого подальше затвердіння полімерної матриці проводять в термостаті при температурі 160 °C без навантаження. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Pokryshko Hanna Andriivna, Drobot Olha Savivna, Pidhaichuk Svitlana Yaroslavivna, Yavorska Nataliia Mykhailivna, Satrynska Lina Liudvihivna

Автори російською

Покрышко Анна Андреевна, Дробот Ольга Саввовна, Подгайчук Светлана Ярославовна, Яворская Наталья Михайловна, Сатринская Лина Людвиговна

МПК / Мітки

МПК: C08K 3/00

Мітки: композиційний, матеріал

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-86585-kompozicijjnijj-material.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Композиційний матеріал</a>

Подібні патенти