Палагин А.И. Разработка технологии производства нового вида наноразмерных антифрикционных добавок к смазкам для высоконагруженных узлов

Палагин А.И., Гороховский А.В., Третьяченко Е.В., Сафонов В.В., Азаров А.С.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНТРАКТ от 04 июня 2009 года № 02.513.11.3442

Объектом исследования являются процессы синтеза нанопорошков полититанатов калия, их структура, физико-химические и трибологические свойства, а также их применение в качестве антифрикционных добавок в консистентных смазках, предназначенных для тяжело натруженных узлов машин и механизмов.

Целью работы являлось разработка методов синтеза нового вида антифрикционных добавок к смазочным материалам на основе базового полититаната калия, исследование их трибологических характеристик в составе смазок, изучение поведения полититаната калия в смазках как заменителя дисульфида молибдена.
Полититанат калия представляет собой порошок белого цвета, состоящий из агломератов частиц чешуйчатой формы с условным диаметром 200-600 нм и толщиной 20-60 нм, которые в свою очередь имеют пластинчатую структуру, пространство между пластинами которых образует нанопоры. При нагревании частиц полититаната калия до температуры 1100-1200 ^оС, они перекристаллизовываются в нанонити с огромной прочности.

Выбранная методология проведения работы предусматривала исследование влияния параметров синтеза на физико-химические и трибологические характеристики полититанатов калия и оптимизация свойств полученных наноматериалов с целью их использования в качестве высокоэффективных антифрикционных добавок к смазочным материалам.

В результате проведенных исследований были выявлены оптимальные режимы синтеза полититаната калия (весовое соотношение сырьевых материалов TiО₂:KOH:KNО₃=1:1:1,33; температура 450^оС; время 2 ч) и его дополнительной обработки (последовательно, промывка водой и 0,1н водным раствором соляной кислоты, просушивание, измельчение, обработка 1% водным раствором поверхностно-активного вещества ОП-10, просушивание и измельчение) полититанатов калия, позволяющие получить ультрадисперсные материалы (средний размер агломератов наночастиц гидратированного полититаната калия 1,4 мкм, которому была присвоено условное обозначение ПТКГЗ/ОП-10 (Полититанат калия гидратитрованный обработанный ПАВ марки ОП-10).

Исследования проводились на образцах модельных смазок , приготовленных на основе промышленной смазки Литол-24 и модифицированного полититаната калия, а также дисульфида молибдена. Для определения рыночных перспектив новых смазок были также исследованы коммерческие смазки аналогичного состава.
Для оценки трибологических свойств исследуемых смазочных материалов проводили серию лабораторных испытаний в соответствии с ГОСТ 9490-75 на машине трения СР-1

Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующему:

Установлено превосходство трибологических характеристик образцов смазок на полититанатах калия над коммерческими смазками, образцами на дисульфиде молибдена, а также снижение их стоимости на 25-40 %. . При незначительном превосходстве по трибологическим характеристикам лучшей из исследованных коммерческих смазок -американской смазки MEGAPLEX XD3 над аналогичной, разработанной в настоящей работе, американская смазка выше по цене на 75 %.
Установлена возможность полной замены дисульфида молибдена модифицированным полититанатом калия при использовании в качестве антифрикционной и противозадирной добавки в составе смазок, предназначенных для высоконагруженных узлов, а также высокотемпературных смазок.

Разработаны проекты технических условий на «Полититанат калия чешуйчатый» и «Антифрикционная суспензия».

Получено Свидетельство Роспотребнадзора № 77.99.26.8.У.9317.10.09 о внесении полититанатов калия в регистр потенциально опасных веществ с классификацией по ГОСТ 12.4.007 - 4 класс опасности (категория «малоопасные вещества»).

Разработаны проекты ТЗ на выполнение ОКР «Технология производства наноразмерных полититанатов калия, предназначенных для использования в качестве антифрикционного компонента смазочных материалов» и проекта ТЗ на выполнение ОТР «Разработка технологии производства высокотемпературных твердых смазок на основе смесей термопластичных полимеров и полититанатов калия» позволит внедрить результаты выполненного НИР.

Разработано ТЭО «Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов НИР», которое может являться основой для разработки бизнес-плана на внедрение полученных результатов НИР.

К списку тезисов конференции