Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса. Постановка цели и задач исследования 6
1.1 Назначение, состав и требования, предъявляемые к антифрикционным пластичным смазкам 6
1.2 Влияние присадок и наполнителей различной природы на трибологические свойства смазок 11
1.3 Модификаторы трения 19
1.4 Состав, свойства и структура природных слоистых геомодификаторов - серпентинов 27
Глава 2 Объекты и методы исследования 37
2.1 Выбор объектов исследования 37
2.2 Методики определения структуры и состава геомодификатора - серпентина 46
2.3 Методика получения порошков серпентина ультрамикронных размеров ...47
2.4 Методика определения гранулометрического состава серпентинов 52
2.5 Методика приготовления экспериментальных образцов пластичных смазок 52
2.6 Методика определения противозадирных, антифрикционных и противоизносных свойств смазок 53
2.7 Методы определения показателей качества товарных и опытных образцов пластичных смазок 55
Глава 3 Исследование влияния геомодификатора серпентина на эксплуатационные свойства пластичных литиевых смазок 57
3.1 Исследование свойств, состава, структуры технического серпентина и разработка технологии получения порошков серпентинов ультрамикронных размеров
3.2 Влияние серпентина-лизардита, его концентрации на смазывающую способность и физико-химические свойства опытных композиций смазки ЦИАТИМ-201 78
3.3 Влияние компонентного состава пластичных смазок на эффективность геомодификатора серпентина в составе опытных композиций 83
3.4 Сравнительные испытания эффективности серпентина - лизардита, дисульфида молибдена и тефлона в составе пластичной смазки ЦИАТИМ-201.
Выводы 99
Список использованных источников
- Влияние присадок и наполнителей различной природы на трибологические свойства смазок
- Методика получения порошков серпентина ультрамикронных размеров
- Методика определения противозадирных, антифрикционных и противоизносных свойств смазок
- Влияние серпентина-лизардита, его концентрации на смазывающую способность и физико-химические свойства опытных композиций смазки ЦИАТИМ-201
Введение к работе
Актуальность проблемы
Надежная эксплуатация современных машин и механизмов напрямую связана с уровнем качества горюче-смазочных материалов (ГСМ). Повышение уровня качества ГСМ осуществляется за счет совершенствования технологий получения базовых компонентов ГСМ и оптимизации их состава, эксплуатационных свойств путем введения высокоэффективных функциональных присадок и добавок. Надежная работа трибосопряжений машин и механизмов, снижение потерь от трения традиционно обеспечивается изменением характеристик смазочной среды. Расширение температурно-нагрузочного диапазона применения пластичных смазок при высоком уровне трибологических характеристик достигается введением в их состав маслорастворимых полифункциональных присадок или модификаторов трения (дисульфид молибдена, графит, порошки мягких металлов, полимеров). В последние годы в научно-технической литературе появились данные об использовании в приработочных и ремонтно-восстановительных составах природных силикатов магния серпентинов. Многообразие состава и структуры различных групп серпентинов не позволяет однозначно рекомендовать любые политипы силикатов магния в качестве антифрикционных добавок. Понимание природы и уникальных свойств этих минералов требует детальных исследований в области изучения их состава и структуры, а так же влияния на трибологические характеристики пластичных смазок. Разработка новых композиций пластичных смазок на основе новых функциональных добавок, способствующих снижению трения и повышению износостойкости ведущих деталей машин и механизмов, является актуальной проблемой.
Цель работы
Изучение влияния высокодисперсных порошков серпентинов на противоизносные, противозадирные и смазывающие свойства пластичных смазок и разработка рекомендаций по их применению.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить морфологию и состав различных видов серпентинов;
исследовать влияние условий измельчения на гранулометрический состав порошков;
исследовать влияние серпентинов и их концентрации на смазывающие, противозадирные и противоизносные свойства пластичных смазок общего назначения;
оценить влияние серпентинов на физико-химические и механические свойства смазок;
провести сравнительные испытания высокодисперсных порошков серпентинов в составе смазок со смазками, содержащими дисульфид молибдена и политетрафторэтилен;
разработать рекомендации по применению серпентинов в составе пластичных смазок.
Научная новизна
1. Установлены различия в структуре и составе разных видов серпентинов.
Доказано, что серпентины типа лизардита по своей кристаллической (слоистой)
структуре и составу являются более предпочтительными в качестве
антифрикционной добавки к пластичным смазкам.
2. На основе изучения тр ибо логических характеристик композиций
лизардита со смазками ЦИАТИМ-201 и Литол-24 показана его высокая
эффективность. Уровень противоизносных свойств композиций лизардита со
смазкой ЦИАТИМ превосходит уровень этих свойств для композиций,
содержащих дисульфид молибдена или тефлона. Несущая и нагрузочная
способности смазки, содержащей лизардит, соответствует уровню этих
показателей для композиции с дисульфидом молибдена или превышает этот
уровень для композиций с тефлоном.
3. Выявлена несовместимость добавок лизардита с многофункциональными
присадками, например с диалкилдитиофосфатом цинка, в составе опытных
композиций литиевых пластичных смазок. Показано, что это связано с высокой
способностью лизардита к ионному обмену и хемосорбцией присадок на
поверхности частиц добавки.
Практическая значимость
1. На основании результатов исследования процесса размельчения серпентина рекомендована технология получения высокодисперсных порошков лизардита и технологии получения концентрата добавки лизардита. Предложена технологическая схема получения концентрата лизардита, адаптированная к промышленной технологии получения смазки ЦИАТИМ-201.
2. Разработаны рекомендации по применению высокодисперсных порошков лизардита в составе смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 2010г.); Молодежной научно-технической конференции «Современные проблемы катализа и нефтепереработки» (Саратов, 2010 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа» Школы молодых ученых, аспирантов и студентов «Проблемы химии нефти и газа» (Томск, 2010 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале, тезисы 3-х докладов, 1 учебно-методическое пособие.
Объем и структура работы
Влияние присадок и наполнителей различной природы на трибологические свойства смазок
Третьим компонентом в составе современных пластичных смазок являются присадки, улучшающие не только противоизносные, антифрикционные свойства и смазывающую способность, но и другие эксплуатационные свойства.
Концентрация присадок в составе смазок в зависимости от их функционального назначения колеблется в интервале от тысячных долей процента до 5% масс. [2, 3, 9-14, 16-18, 27,29]. Для улучшения эксплуатационных свойств пластичных смазок применяют те же присадки, что и для легирования масел различного назначения [25].
Для предотвращения старения компонентов пластичных смазок под действием высоких температур, нагрузок, кислорода воздуха, воды применяют ингибиторы окисления: дифениламин, фенил-а-нафтиламин, диоктилдифениламин, фенотиазин, полимеры триметилдигидрохинолина, пространственно затрудненные фенолы (2,6-дитретбутил-4-метилфенол), а также многофункциональную присадку - дипентилдитиокарбамат свинца [2,9,10], дисемикарбазоны [36], гидроксизамещенные дибензодиазакраун эфиры азотометинового типа [38]. В работе [39] представлен развернутый обзор по использованию в составе смазочных материалов детергентно диспергирующих присадок на основе алкилфенолятов. Кроме того, в качестве присадок, предотвращающих шламообразование, в составе смазок используют силоксановые масла [2]. Антикоррозионные свойства смазок регулируют с помощью антикоррозионных и противоржавейных присадок на основе нефтяных сульфонатов натрия и бария, динонилнафталинсульфонатов свинца, нонилфенолгидроксиуксусной кислоты, этилендиаминсульфонатов [2, 9, 10, 40-41]. Присадки, повышающие прочность смазывающей способности на ювенальных поверхностях, содержат в своем составе атомы фосфора: диизопропил или дилаурилфосфит [2, 41], эфиры дитиофосфорных, ксантогеновых, дитиокарбаминовых кислот [42], дитиофосфаты [43-47]. В качестве присадок, улучшающих противозадирные, противоизносные и смазывающие свойства смазок, обычно используют дибензилсульфид с хлорированными парафинами, сульфированные жирные кислоты или терпены [2, 9, 10, 25]. Кроме того, для улучшения противоизносных свойств чаще всего используют трикрезилфосфат или диалкилтиофосфаты цинка [9, 10, 25]. В качестве модификаторов трения очень часто используют перфторполиэтилен [48]. Среди веществ, снижающих износ, эффективны соли монокислот CF,-(CF2)m-COOH, алифатических моноаминов [48, 49]. Несмотря на значительное отставание в области синтеза, производства функциональных присадок к маслам и смазкам работы по созданию новых функциональных присадок продолжаются [50]. Синтез новых индивидуальных соединений, улучшающих трибологические свойства товарных смазочных материалов, связан с ранее выполненными работами [51-53]. В работе [54] представлен синтез тритиатрициклодеканов реакцией нарборненов с элементарной серой в присутствии каталитических количеств аминов, иминов и триозолов. Тритиатрициклодеканы в составе масел проявили высокий уровень противоизносных и противозадирных свойств [54]. Синтезирован ряд несимметричных диалкилдисульфидов [55]. Показано, что несимметричные диалкилдисульфиды обладают противозадирными свойствами и могут быть использованы в качестве высокоэффективных присадок к маслам [55]. В работе [56] синтезированы новые тиираны. Изучение их смазывающих свойств в составе трансмиссионных масел показало, что тиираны улучшают противоизносные и противозадирные свойства композиций. Высокая смазывающая способность тииранов обусловлена структурой молекул последних [56]. Установлен высокий уровень противоизносных свойств 3-алкилтиетанов в составе вазелинового масла. 3-алкилтиетаны по своим противозадирным свойствам превосходят дибутилмоносульфид, дидодецилмоносульфид и дисульфиды [57]. Наполнители. Помимо маслорастворимых присадок, улучшающих функциональные свойства пластичных смазок, в их составе применяют неорганические, не растворимые в углеводородах, высокодисперсные порошки, улучшающие трибологические свойства смазок. Наиболее востребованы в настоящее время наполнители: графит, дисульфид молибдена, тальк, слюда, нитрит бора, сульфиды вольфрама и других металлов, асбест, полимеры, оксиды металлов, комплексные соединения металлов, металлические порошки и пудры [1-3, 9-12, 14].
В работе [58] представлена информация о твердых смазочных материалах, которые автор разделяет на две группы. К первой группе отнесены следующие соединения: дисульфид молибдена (M0S2), графит (С), дисульфид вольфрама (WS2), диселенид вольфрама (\VSe2), диселенид молибдена (M0S2), дисульфид ниобия (NbS2), диселенид ниобия (NbSe2), дисульфид тантала (TaS2), дисульфид титана (TiS2), диселенид титана (TiSe2), фторид графита (CFx)n [58]. Во вторую группу (светлые наполнители) включены: гидроксид кальция (Са(ОН)2), сульфид цинка (ZnS), политетрафторэтилен ([-CF4-]n), фторид кальция (CaF2), пирофосфат цинка (Zn2P207), фосфат цинка (Zn3(P04)2), пирофосфат железа (Fe2P207), оксид цинка (ZnO), гидроксид цинка (Zn(OH)2), монооксид свинца (РЬО), фосфат кальция (Са3(Р04)2) [58].
В составе пластичных смазок твердые наполнители применяют для обеспечения высокого уровня антифрикционных, противоизносных и противозадирных свойств в условиях граничного и смешанного режима трения [59]. Высокая антиокислительная стабильность и стойкость к старению неорганических твердых присадок определила их использование в смазочных материалах (смазках) с многолетним сроком службы [60].
Механизм противоизносного и антифрикционного действия графита в качестве наполнителя к пластичным смазкам связывают с его способностью откладываться на ювенильных поверхностях и образованием пленки, обеспечивающей низкие значения коэффициента трения и малую скорость изнашивания [61-64].
Дисульфид молибдена в составе пластичных смазок применяют более 50 лет [1, 65]. Природный дисульфид молибдена (a-MoS2) характеризуется гексагональной структурой с тригональной симметрией слоистого типа. Он напоминает по виду графит. Слои в дисульфиде молибдена обладают низкой прочностью на срез.
Методика получения порошков серпентина ультрамикронных размеров
Эффективность M0S2 зависит от его концентрации, дисперсности и чистоты, а также от природы и свойств пластичной смазки. Добавка MoS2 в Li-смазки в 2 - 3 раза увеличивает критическую нагрузку заедания (Рк) при испытании на четырехшариковой машине трения (ЧШМ). Одновременно уменьшается износ при особо высоких нагрузках, улучшается обобщенный показатель износа. Менее эффективен дисульфид молибдена в кСа-смазках, что обусловлено их собственными высокими противозадирными характеристиками. В Si-смазках M0S2 эффективен только в высокой концентрации - 10-30 вес. %. При испытании на машине трения Фалекс было установлено, что в результате добавки до 10% M0S2 нагрузка заедания эффективно повышается для Li-смазок и меньше для кСа-, Ва-смазок. Результаты испытаний на ЧШМ показали, что при добавке во все эти смазки MoS2 износ существенно снижался и нагрузка сваривания возрастала [66].
Важное влияние на качество смазок оказывает природа дисперсионной среды. Введение 10% M0S2 весьма эффективно для Li-смазок на нефтяных маслах и диоктилсебацинате. В то же время плохие противозадирные свойства смазок этого типа, приготовленных загущением полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-3, в присутствии MoS2 улучшаются лишь при малых нагрузках. Смазочные свойства паст, содержащих более 50% MoS2 или какой-либо другой твёрдой добавки, значительно лучше, если их приготавливать на неполярных маслах [1].
Концентрация MoS2 в смазках изменяется в широких пределах - от 1 - 2 до 30%) и более. Небольшие концентрации (3 - 10%) характерны для смазок, используемых в подшипниках качения, высокие (20 - 30%) - при смазывании винтовых передач, трущихся поверхностей и др. В резьбовых смазках концентрация MoS2 достигает 50 - 80%. Некоторые специалисты не рекомендуют вводить, в смазки для подшипников качения более 5% M0S2 [1].
Имеются сообщения об опасности абразивного действия дисульфида молибдена при его концентрации в смазке более 10%, даже в условиях трения скольжения. Возможно, что это связано с крупными размерами частиц MoS2. С другой стороны, указывается, что MoS2 эффективен в смазках при концентрации 10% и более. Иногда смазки, содержащие до 30% MoS2, обеспечивали увеличение срока службы подшипников качения. Влияние этой добавки на срок службы подшипника может зависеть от конструкции узла трения и других факторов. Добавка к Li-смазкам на нефтяных маслах большого количества MoS2 способствовала увеличению срока службы открытых подшипников маломощных электромоторов с 10 000 до 100 000 ч, а срок службы герметизированных подшипников сократился до 1000 ч. Результаты испытаний на ЧШМ (1500 об/мин, 20С, шары диаметром 9,52 мм из стали ШХ-15) Li-смазки ЦИАТИМ-201 с добавкой MoS2 показали, что введение 1% MoS2 практически не оказало влияния на критическую нагрузку заедания и износ шаров. При увеличении концентрации его до 2 - 5% критическая нагрузка заедания существенно возросла, износ в области высоких нагрузок уменьшился. Высокое содержание дисульфида молибдена не привело к дальнейшему улучшению противозадирных свойств смазки. Сухой MoS2 в наибольшей степени снижаем износ шаров [1,14, 27].
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) и другие фторсодержащие полимеры также применяют в виде порошков как антифрикционные добавки к пластичным смазкам. Коэффициент трения ПТФЭ и фторированного этиленпропиленового сополимера ниже, чем у графита и даже у MoS2. Кроме того, они предотвращают прерывистое скольжение при малых скоростях сдвига трущихся поверхностей. По противозадирным свойствам фторсодержащий полимер уступает графиту и дисульфиду молибдена. В то же время в концентрации 4-7 вес. % он более эффективно улучшает противозадирные характеристики Са- и Li-смазок, чем полиолефиновый полимер [14, 17]. Дисперсность порошков фторсодержаших полимеров обычно составляет несколько микрометров [27].
Исследование характеристических спектров серпентинов разного генезиса методом инфракрасной спектроскопии.
Определение состава порошков. осуществляли с помощью ИК-спектроскопии. ИК-спектры снимались на спектрометре SPECORD М-80. Толщина слоя вещества регулировалась толщиной вкладываемой между окнами прокладки из алюминиевой фольги. Наилучшее качество спектров было получено при толщине слоя 167 мкм.
Исследование микроструктуры порошков. Исследования образцов микроструктуры серпентинов проводили с помощью электронного (сканирующего) микроскопа с использованием микрозонда. Исходные образцы предварительно наносили на двустороннюю углеродную пленку, закрепленную на стекле. Далее в специальной камере при глубоком вакууме на них наносили напылением золото толщиной около 30 нм. Размеры частиц порошков в этом случае были менее 0,1 мм. Более крупные частицы порошков (3-5 мм) закрепляли на пластине алюминия эпоксидной смолой. Растровые электронные изображения были получены во вторичных электронах при ускоряющем напряжении 15 kv и токе зонда 11 пА. Обработку результатов проводили при помощи лицензионного программного обеспечения «SEM Conirol User Interface» (версия 7.11 Yeol Technics LTD). Параметры, регистрируемые в ходе исследований: форма и размеры осколков; характер поверхности; размер и форма отдельных частиц; наличие или отсутствие преобладающих ориентировок и текстур.
Методика определения противозадирных, антифрикционных и противоизносных свойств смазок
Данные, представленные в таблице 17, показывают, что двукратный помол исходного лизардита из-за флокуляции микрочастиц приводит к меньшей эффективности в составе смазки ЦИАТИМ-201, чем образец лизардита однократного помола.
Эффективность образцов лизардита (обр. 5; обр. 6), полученных помолом в среде этилового спирта или индустриального масла, одинакова. Так же незначительно различается эффективность этих образцов по сравнению с образцами обр. 1; обр. 2; обр. 3, полученными однократным сухим помолом. В целом в ходе данного исследования установлено, что введение 5% масс. лизардита технического значительно улучшает трибологические характеристики смазочной композиции. Показатель критической нагрузки увеличивается на 39 - 136% отн. Нагрузка сваривания увеличивается на 20-90%отн., а индекс задира - на 111 - 240% отн. При этом значительно уменьшается величина диаметра пятна износа (22 - 43% отн.).
Сравнение результатов испытаний опытных композиций, содержащих образцы лизардита разных партий (таблица 17, рисунок 25) показывает, что все опытные образцы смазки характеризуются более высоким уровнем трибологических свойств, чем исходная смазка (рисунок 25). Различия, наблюдаемые в значениях отдельных показателей опытных композиций, обусловлены непостоянством химического состава разных партий природного лизардита. Подобное явление наблюдается при использовании в составе смазок природных минеральных наполнителей, например, монтмориллонита. Последний относится к группе слоистых алюмосиликатов с расширяющейся структурной ячейкой [125-127] и. характеризуется непостоянным составом [126]. Тем не менее, общая высокая эффективность (5% масс.) действия лизардита не вызывает сомнения.
Измельчение лизардита технического в коллоидной мельнице в среде индустриального масла или этилового спирта должно было устранить или снизить накопление статического электричества на поверхности и гранях лизардита. В ходе приготовления опытных композиций смазок на базе лизардита мокрого помола отмечено наличие неоднородностей - комочков, которые необходимо было дополнительно растирать перед введением в смазку. Важнейшей характеристикой минералов группы серпентинов является обратимая гигроскопичность и повышенная способность к ионному объему. Серпентины легко теряют и поглощают влагу при нагревании или в условиях длительного истирания. Частицы образца 1 лизардита в зоне истирания частично теряют структурную влагу. Далее, попадая в объем масла или спирта, которые содержат растворенную воду в своем составе, частицы лизардита взаимодействуют с влагой жидкой фазы, образуя конгломераты в виде комочков. Комкование микрочастиц лизардита при мокром помоле выражено более ярко для спирта, чем для масла И-50. Как технологический прием получения ультрадисперсных порошков лизардита мокрый помол, возможно, будет оправдан, так как при этом происходит гидрофобизация поверхности частиц [128]. Модифицирование поверхности лизардита может осуществляться по технологии, применяемой при приготовлении бентонитовых смазок [129]. Однако, для этого необходимо проведение дополнительных исследований. 0,73
Влияние лизардита технического (5% масс.) разных партий на трибологические свойства опытных композиций смазки ЦИАТИМ-201
На основании проведенных исследований была рекомендована технология получения смазки ЦИАТИМ-201 с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет введения в ее состав серпентина-лизардита. Особенностью предлагаемого технологического процесса является сочетание технологических приемов, применяемых как в производстве мыльных смазок, так и в технологии производства смазок на высокодисперсных неорганических загустителях [129]. Отличия заключаются в стадии получения ультрадисперсного неорганического загустителя, который далее последовательно диспергируется в базовом масле (рисунок 26). Полученный концентрат лизардита с антиокислительной присадкой (4-метил-2,6-третбутилфенол) поступает на установку получения мыльной литиевой смазки ЦИАТИМ-201 (рисунок 27).
Исходное минеральное масло МВП из емкости 1 дозировочным насосом подают в лопастной аппарат 6 в расчетном количестве. Антиокислительная присадка из емкости 2 через дозатор 7 поступает также в аппарат 6. Далее включают перемешивающее устройство 4 и начинают подогрев компонентов, подавая теплоноситель в рубашку аппарата 6. Из емкости 3 порошок лизардита (80%) небольшими порциями в течении 7 - 8 ч дозируют дозатором 8 в аппарат 6. Количество одной порции не должно превышать более 1 кг во избежание комкования лизардита.
Далее полученную суспензию лизардита в масле с антиоксидантом через гомогенизирующий клапан подают в аппарат 10, работающий под вакуумом. Температуру в аппарате 10 поддерживают на уровне 105 - 110С. В аппарате 10 происходит удаление влаги через конденсатор 12. Далее в аппарат 10 небольшими порциями через дозатор 8 вводят оставшиеся 20% лизардита. Далее концентрат лизардита последовательно подвергается фильтрации на фильтре 13, гомогенизации в гомогенизаторе 14, деаэрируют 15 и подают в емкость 16. Из емкости 16 концентрат лизардита поступает на установку получения мыльной основы смазки ЦИАТИМ-201, например по схеме, приведенной на рисунке 27 [129].
Влияние серпентина-лизардита, его концентрации на смазывающую способность и физико-химические свойства опытных композиций смазки ЦИАТИМ-201
Ухудшение противозадирных свойств композиции связано с добавкой присадки ПАФ-4, так как при введении только лизардита величина этого показателя растет на 28% отн. по сравнению с исходным значением. Дополнительное количество высокоэффективных маслорастворимых присадок положительно влияет на несущую и нагрузочную способность опытных композиций (таблица 23, рисунок 37), улучшаются также и противозадирные свойства композиций 1-5.
При подборе композиции пластической смазки для узла трения обычно учитывают условия работы подшипника для снижения износа. При пуске или остановке элементы подшипника проходят область смешанного трения, в которой собственно и происходит износ.
Полное предотвращение износа возможно только при условиях создания дорогостоящих конструкций, поэтому с определенной степенью износа приходится мириться. Большинство процессов является результатом трения. Непрерывной, но в большинстве случаев малый износ имеет место в области смешанного трения, в которой пленки, образовавшиеся вследствие хемосорбции или трибохимических процессов, истираются в результате равномерного адгезионного износа. Механизм действия маслорастворимых присадок и минеральных наполнителей при образовании пленок имеет принципиальные различия. В случае маслорастворимых противоизносных присадок на поверхности образуется хемосорбционной слой. Защитная пленка при использовании минеральных наполнителей образуется в результате трибохимических процессов. Наличие в составе композиции двух разных по своей природе компонентов приводит к конкуренции между этими процессами. В результате наблюдается ухудшение противоизносных свойств композиции. Это положение подтверждается результатами испытаний опытных композиций смазки Буксол с добавками серепентинов.
Возможность модификации поверхности лизардита в ходе процесса размельчения при мокром помоле была проверена при испытаниях на четырехшариковой машине композиций, содержащих в своем составе образцы лизардита, измельченного в среде этилового спирта и индустриального масла
Как было показано в главе 1, в технологии получения пластичных смазок на основе минеральных наполнителей одной из стадий является предварительная модификация поверхности частиц наполнителя [129]. Чаще всего в качестве доступного и эффективного модификатора поверхности диоксида кремния используют н-бутиловый спирт [129]. В этой связи, размельчение лизардита в среде этилового спирта на коллоидной мельнице должно способствовать гидрофобизации его поверхности.
Данные таблицы 24 и рисунка 38 свидетельствуют, что предварительное модифицирование поверхности лизардита спиртом действительно улучшает трибологические свойства композиции. Возможно более детальные исследования в этой области позволят разработать композиции смазки Буксол с улучшенными трибологическими свойствами путем введения в состав композиции модифицированного лизардита. Обр.1 - Исходный Буксол; обр.2 - Буксол+5% масс, лизардита (обр. 3) -однократн.сухои помол; обр.З - Буксол+5% масс.лизардита - однократн. мокрый помол в среде этилового спирта (обр. 6); обр.4 - Буксол + 5% масс. лизардита - однократный мокрый помол в среде масла И-50 (обр. 5); обр.5 - Буксол+5% масс, лизардита - однократный мокрый помол с последующим выпариванием спирта при 150С в течении 90 мин. (обр. 7)
Сравнительные испытания опытных образцов смазки ЦИАТИМ-201 с лизардитом и эталонных образцов этой смазки с дисульфидом молибдена (MoS2) и тефлоном (УПТФЭ) позволяют в полном объеме оценить трибологические свойства природного лизардита (таблица 25 и рисунок 39). При проведении сравнительных испытаний концентрация наполнителей в составе композиций составляла 10% масс.
Оценка противоизносных свойств испытанных композиций показала, что композиция, содержащая 10% масс, лизардита (обр. 1) превосходит по уровню этого показателя композиции смазки с 10% масс, дисульфида молибдена и тефлона (рисунок 39 а). Уровень противозадирных свойств композиций, содержащих M0S2, значительно выше, чем для лизардита и тефлона (рисунок 39 г).
Тефлон в свою очередь значительно уступает лизардиту по степени изменения критической нагрузки, нагрузки сваривания и индекса задира (рисунок 39).
Влияние природы добавки на трибологические свойства пластичной смазки ЦИАТИМ-201 Это связано со структурой добавок и различными механизмами образования зашитных пленок на трущихся поверхностях. Слоистая структура лизардита не препятствует скольжению октаэдрического слоя с катионом Mg по тетраэдрическому слою, содержащему кремний. При этом слабые связи (Ван-дер-Ваальса) между слоями: протоны гидроксильной группы октаэдрическои сетки связаны водородной связью с атомами кислорода тетраэдров, позволяют пластинкам свободно взаимно перемещаться. В результате этого резко снижается коэффициент трения. С другой стороны, ионные взаимодействия внутри слоев придают им высокую прочность. Важное условие эффективности смазочного действия - хорошая адгезия к материалу, то есть прочные связи дисперсных частиц наполнителя с металлом обеспечивают их высокую смазочную способность. Как уже былосказано ранее, одной из важнейших характеристик лизардитов является способность к ионному обмену, что приводит к химическому модифицированию поверхности металла.
По своей несущей и предельной нагрузочной способности композиции, содержащие добавки лизардита. превосходят композиции с добавкой тефлона (рис. 39 б, в), но уступают композициям, содержащим дисульфид молибдена.
Полученные в сравнительных испытаниях данные подтвердили высокую эффективность добавки серпентина-лизардита в составе смазок ЦИАТИМ-201 и Литол-24. По уровню трибологических характеристик композиции смазки ЦИАТИМ-201 с 10% масс, лизардита превосходят композиции, содержащие 10% масс, добавки тефлона, а по отдельным показателям превосходят композиции с M0S2. Добавки серпентина-лизардита могут быть рекомендованы к применению в составе пластичных литиевых смазок, не содержащих маслорастворимых противоизносных и противозадирных присадок наравне с M0S2 и тефлоном.
