RU2779092C1

RU2779092C1 - Additive for lubricants

Info

Publication number: RU2779092C1
Application number: RU2021115219A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Гайдар; Наджм Абдулзахра Фархуд Наджи; Виталий Евгеньевич Коноплев; Юрий Александрович Судник; Екатерина Петровна Парлюк
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-08-31

Abstract

FIELD: lubricants.

SUBSTANCE: invention relates to the field of developing metal-cladding additives for lubricants. Proposed is an additive for lubricants, including a lubricating oil and a copper component, characterised by additionally containing oleic acid diethanolamide, and a copper plate being used as a copper component, wherein the ratio of oleic acid diethanolamide, copper component, and lubricating oil in wt.% is: 15.0–19.3 : 0.4–2.4 : 78.3–84.6.

EFFECT: proposed additive allows for an increase in the longevity of friction units of parts of mechanisms with a simultaneous reduction in the cost of maintenance thereof due to the reduced wear and friction coefficient in the tribosystem.

1 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области разработки металлоплакирующих присадок к смазочным материалам и может быть использовано для уменьшения износа трущихся поверхностей деталей машин и механизмов, особенно, при значительных контактных нагрузках.The invention relates to the development of metal cladding additives for lubricants and can be used to reduce wear of rubbing surfaces of machine parts and mechanisms, especially at significant contact loads.

Известны присадки к смазочным материалам (патент CN №1858168 А, опубл. 08.11.2006), содержащие наночастицы меди в составе смазочной композиции. Присадки на основе меди улучшают триботехнические свойства смазочных композиций, значительно уменьшают коэффициент трения и износ, гарантируют самовосстановление поверхностей трения. Однако недостатком такого изобретения является необходимость приготовления ультрадисперсных металлических порошков, введение которых в смазочные составы сопровождается их агрегированием, снижающим металлоплакирующее действие и триботехнические характеристики. Большой диапазон фракционного состава частиц металлов является одной из причин седиментационной неустойчивости, приводящей к расслоению композиции и образованию осадка, что требует дополнительного фильтрования, в том числе в процессе эксплуатации. В результате приготовления смазочных составов может произойти самовозгорание порошка при контакте с воздухом, так как ультрамелкие частицы металла проявляют высокую поверхностную активность. Кроме того, часто для увеличения растворимости компонентов в присадки добавляют воду, соли и/или кислоты, что усиливает корродирующие свойства таких композиций.Lubricant additives are known (CN patent No. 1858168 A, publ. 08.11.2006) containing copper nanoparticles in the lubricant composition. Copper-based additives improve the tribotechnical properties of lubricating compositions, significantly reduce the coefficient of friction and wear, and guarantee self-healing of friction surfaces. However, the disadvantage of this invention is the need to prepare ultrafine metal powders, the introduction of which into lubricant compositions is accompanied by their aggregation, which reduces the metal-cladding effect and tribotechnical characteristics. A large range of fractional composition of metal particles is one of the causes of sedimentation instability, leading to stratification of the composition and the formation of a precipitate, which requires additional filtration, including during operation. As a result of the preparation of lubricant compositions, spontaneous combustion of the powder may occur upon contact with air, since ultrafine metal particles exhibit high surface activity. In addition, water, salts and/or acids are often added to the additives to increase the solubility of the components, which enhances the corrosive properties of such compositions.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является присадка к смазочным материалам (патент RU №2625453 от 21.09.2016 г. по кл. С10М 125/04), включающая смазочное масло и компонент меди, выполненный в виде нанокластеров (порошков) меди. Существенными недостатками такой присадки является сложность приготовления металлических порошков. К тому же большой диапазон фракционного состава частиц металлов является одной из причин седиментационной неустойчивости, приводящей к расслоению композиции и образованию осадка, что требует дополнительного фильтрования, снижающим маталлоплакирующее действие и триботехнические характеристики, а также малая восстановительная активность таких составов, что создает трудности по плакированию медью трущихся соединений.The closest technical solution to the proposed one is an additive to lubricants (patent RU No. 2625453 dated September 21, 2016 according to class C10M 125/04), including lubricating oil and a copper component made in the form of nanoclusters (powders) of copper. Significant disadvantages of this additive is the complexity of the preparation of metal powders. In addition, a large range of fractional composition of metal particles is one of the reasons for sedimentation instability, leading to stratification of the composition and the formation of a precipitate, which requires additional filtration, which reduces the metal-cladding effect and tribotechnical characteristics, as well as the low reducing activity of such compositions, which creates difficulties in copper cladding. rubbing connections.

Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала металлоплакирующих присадок к смазочным материалам.From the analysis of known similar technical solutions, it was revealed that the technical problem in this area is the need to expand the arsenal of metal-cladding additives to lubricants.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение долговечности узлов трения деталей механизмов при сокращении затрат на их техническое обслуживание за счет снижения износа и коэффициента трения в трибосистеме.The technical result of the invention is to increase the durability of friction units of mechanism parts while reducing the cost of their maintenance by reducing wear and friction coefficient in the tribosystem.

Для решения указанной проблемы и достижения заявленного технического результата присадка к смазочным материалам, включающая смазочное масло и компонент меди, дополнительно содержит диэтаноламид олеиновой кислоты, а в качестве компонента меди используют медную пластину, помещенную в диэтаноламид олеиновой кислоты и смазочное масло, при следующем соотношении компонентов, мас. %: диэтаноламид олеиновой кислоты 15,0-19,3; медь в виде медной пластины 0,4-2,4; смазочное масло до 100%. В предлагаемой присадке компонент меди в виде медной пластины после окислительного растворения в диэтаноламиде олеиновой кислоты существует в виде хелатного комплекса, обеспечивающего хорошую растворимость медьсодержащего компонента и препятствующего преждевременному осаждению из смазочной композиции.To solve this problem and achieve the claimed technical result, an additive to lubricants, including lubricating oil and a copper component, additionally contains oleic acid diethanolamide, and a copper plate placed in oleic acid diethanolamide and lubricating oil is used as a copper component, in the following ratio of components, wt. %: oleic acid diethanolamide 15.0-19.3; copper in the form of a copper plate 0.4-2.4; lubricating oil up to 100%. In the proposed additive, the copper component in the form of a copper plate after oxidative dissolution in oleic acid diethanolamide exists in the form of a chelate complex, which ensures good solubility of the copper-containing component and prevents premature precipitation from the lubricant composition.

Ниже приведена формула хелатного комплекса меди с диэтаноламидом олеиновой кислоты:Below is the formula of the copper chelate complex with oleic acid diethanolamide:

Процесс плакирования медью подвижных деталей машин и механизмов происходит в результате термической диссоциации медного комплекса на трущихся поверхностях, восстановления ионов меди электронами, поступающих от атомов железа, входящих в состав этих деталей, и последующего осаждения атомов меди на этой поверхности с образованием сервовитной пленки. Все описанные выше реакции протекают в присутствии поверхностно-активного вещества, в роли которого выступает главный компонент присадки - диэтаноламид олеиновой кислоты, который, выступая в роли лиганда, координируется ионом двухвалентной меди. Признаком образования координационной связи между медью и азотом является окрашивание смазочной смеси в сине-зеленый цвет.The process of copper cladding of moving parts of machines and mechanisms occurs as a result of thermal dissociation of the copper complex on rubbing surfaces, the reduction of copper ions by electrons coming from the iron atoms that make up these parts, and the subsequent deposition of copper atoms on this surface with the formation of a servovite film. All the reactions described above proceed in the presence of a surfactant, which is the main component of the additive, oleic acid diethanolamide, which, acting as a ligand, is coordinated by a divalent copper ion. A sign of the formation of a coordination bond between copper and nitrogen is the coloring of the lubricant mixture in a blue-green color.

Результаты испытаний присадки.Additive test results.

Триботехнические свойства присадки исследовались на стандартной машине трения типа Амслер - «МИ». Метод оценки заключался в использовании роликовых испытательных установок, предусматривающих синхронное измерение скорости изнашивания и момента сил трения в течение всего опыта без разъединения зоны трения.The tribological properties of the additive were studied on a standard friction machine of the Amsler type - "MI". The evaluation method consisted in the use of roller test installations, which provide for the synchronous measurement of the wear rate and the moment of friction forces during the entire experiment without separation of the friction zone.

Испытания проводились при нагрузке Ρ 115,15 кгс и линейной скорости скольжения V 0,37 м/с. В качестве базы сравнения использовалась смесь смазочного масла с диэтаноламидом олеиновой кислоты на аналогичном режиме испытания при следующем соотношении компонентов, мас. %: диэтаноламид олеиновой кислоты 15,0-19,3; смазочное масло до 100%.The tests were carried out at a load P 115.15 kgf and a linear sliding velocity V 0.37 m/s. As a base of comparison, a mixture of lubricating oil with oleic acid diethanolamide was used in a similar test mode with the following ratio of components, wt. %: oleic acid diethanolamide 15.0-19.3; lubricating oil up to 100%.

Пример 1. Все заявляемые компоненты при минимальном их содержании, мас. %: диэтаноламид олеиновой кислоты 15,0; медь в виде медной пластины 0,4; смазочное масло до 100%.Example 1. All the claimed components at their minimum content, wt. %: oleic acid diethanolamide 15.0; copper in the form of a copper plate 0.4; lubricating oil up to 100%.

Пример 2. Все заявляемые компоненты при максимальном их содержании, мас. %: диэтаноламид олеиновой кислоты 19,3; медь в виде медной пластины 2,4; смазочное масло до 100%.Example 2. All the claimed components at their maximum content, wt. %: oleic acid diethanolamide 19.3; copper in the form of a copper plate 2.4; lubricating oil up to 100%.

Заявленный интервал значения вводимых компонентов оптимален для достижения заявленного технического результата. При увеличении количественных значений компонентов не происходит снижения износа для всех значений концентрации присадки, что может быть связано с достаточным количеством металлоплакирующего компонента. А при снижении их количества не наблюдается должного уменьшения коэффициента трения.The declared value range of the input components is optimal for achieving the claimed technical result. With an increase in the quantitative values of the components, there is no decrease in wear for all values of the additive concentration, which may be due to a sufficient amount of the metal-cladding component. And with a decrease in their number, a proper decrease in the coefficient of friction is not observed.

Результаты испытаний указывают, что применение присадки обеспечивает снижение скорости изнашивания в 3 раза, температуры трения на 10°С, момента трения М_тр в 4 раза, коэффициента трения f в 4 раза.The test results indicate that the use of the additive reduces the wear rate by 3 times, the friction temperature by 10°C, the friction moment _Mtr by 4 times, and the friction coefficient f by 4 times.

После проведения экспериментов был проведен сравнительный анализ предлагаемого изобретения и наиболее близкого аналога. По сравнению с прототипом техническое решение позволяет существенно снизить износ и коэффициент трения в трибосистеме, увеличить долговечность узлов трения деталей механизмов при сокращении затрат на их техническое обслуживание.After the experiments, a comparative analysis of the proposed invention and the closest analogue was carried out. Compared with the prototype, the technical solution can significantly reduce wear and friction coefficient in the tribosystem, increase the durability of friction units of mechanism parts while reducing the cost of their maintenance.

Claims

An additive to lubricants, including lubricating oil and a copper component, characterized in that it additionally contains oleic acid diethanolamide, and a copper plate is used as a copper component, while the ratio of oleic acid diethanolamide, copper component, lubricating oil in wt.% is: 15 .0-19.3 : 0.4-2.4 : 78.3-84.6.