триботехническая смазка и смазочная композиция

Формула изобретения

1. Триботехническая смазка в виде твердого углеродного материала, отличающаяся тем, что в качестве твердого углеродного материала она содержит рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:

размер частиц по данным туннельной микроскопии 30-50 нм;

температура начала окисления на воздухе не более 300°С;

концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода;

концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода.

2. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что ее концентрация в зоне трения составляет 0,5-5,0 мкг/мм ².

3. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен путем испарения углеродсодержащего материала.

4. Смазка по п.3, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием лазерного излучения.

5. Смазка по п.3, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием электрической дуги.

6. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен пиролизом смеси водорода и углеводорода, выбранного из ряда: алканы С₄₊, алкены С₂₊, алкины С₂₊, циклоалканы С₃₊, с объемным соотношением водород/углеводород, равном (0,1-7):1, на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С и последующим отделением полученного рентгеноаморфного углерода от катализатора магнитной сепарацией.

7. Смазка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод имеет удельную поверхность S=210-280 м/г и насыпную плотность 0,05 г/см³.

8. Смазочная композиция, включающая основное масло и твердый углеродный материал, отличающаяся тем, что в качестве твердого углеродного материала она содержит рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:

размер частиц по данным туннельной микроскопии 30-50 нм;

температура начала окисления на воздухе не более 300°С;

концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода;

концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

рентгеноаморфный углерод	0,5-7,0
основное масло	остальное

9. Смазочная композиция по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен путем испарения углеродсодержащего материала.

10. Смазочная композиция по п.9, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием лазерного излучения.

11. Смазочная композиция по п.9, отличающаяся тем, что испарение углеродсодержащего материала осуществлено под действием электрической дуги.

12. Смазочная композиция по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод получен пиролизом смеси водорода и углеводорода, выбранного из ряда: алканы C₄₊, алкены С₂₊, алкины С₂₊, циклоалканы С₃₊, с объемным соотношением водород/углеводород, равном (0,1-7):1, на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С и последующим отделением полученного рентгеноаморфного углерода от катализатора магнитной сепарацией.

13. Смазочная композиция по п.8, отличающаяся тем, что упомянутый рентгеноаморфный углерод имеет удельную поверхность S=210-280 м²/г и насыпную плотность =0,05 г/см³.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к нефтепереработке, производству масел и смазок, а также к смазочным композициям, предназначенным для уменьшения трения в узлах трения машин и механизмов, в том числе тяжело нагруженных, в процессе их приработки и эксплуатации.

Известен смазочно-очищающий состав (см. патент RU №2217481, МПК С10M 141/04, C10N 30/06, опубл. 27.11.2003), включающий органическую основу, состоящую из смеси жидких парафинов С ₁₄-C₂₄ с содержанием хлора 45-47 мас.%, стабилизированных до 0,9-1,1 мас.% эпоксидно-диановой смолой, эфира адипиновой кислоты, антиоксиданта-ацетоанила (олигомер 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина) и светостабилизатора (ди- и/или триоксибензофенон), и наполнитель, представляющий собой фуллереновый шунгит фракции С₆₀-С ₇₀, измельченный до размеров частиц 100-500 Å.

Известный смазочно-очищающий состав имеет сложный химический состав, при этом известными в настоящее время методами невозможно измельчить минерал шунгит до псевдомолекулярных размеров частиц. Кроме того, по микротвердости некоторые участки шунгита превосходят монолитные металлы и сплавы, в частности сталь, то есть являются абразивами.

Известная смазочная композиция (см. патент US №5292444, МПК С10M 133/00, опубликован 08.03.1994), включающая основное масло, растворимый в масле или углеводородах продукт взаимодействия фуллерена (С₆₀, C ₇₀, C₇₆, C₇₈ , С₈₄, С₁₂₀ или их смесь) с аминосодержащим полимером, имеющим первичные или вторичные аминогруппы в количестве 0,1-20% и прочие добавки (диспергирующий агент, антиоксидант и т.п.). Аминосодержащий полимер может быть получен взаимодействием гидрокси-, карбонил- или карбоксипроизводных полимеров с первичными или вторичными аминами.

Недостатком известной композиции является высокая стоимость фуллеренов и тем более продуктов их взаимодействия с аминополимерами. Существование примененных аминополимерных продуктов возможно только при избытке свободного амина, к тому же такие продукты склонны к полимеризации на воздухе. Растворы фуллеренов на воздухе активно окисляются с образованием нерастворимых абразивных эпоксидов, в связи с чем эти смазочные композиции нестабильны при хранении.

Известна фуллереновая смазка для обработки сочленений костного скелета человека (см. заявка US №2005221995, МПК A61F 2/28, С10M 125/02, опубликована 06.10.2005), которую впрыскивают одноразово или периодически в место сочленения, в виде свободных фуллеренов в количестве 5 мг или в виде смеси фуллеренов с маслом.

Недостатками известной смазки являются высокая стоимость фуллеренов, невозможность введения твердого фуллерена в место сочленения и ограниченность использования только для обработки сочленений костного скелета человека.

Известна смазочная композиция (см. патент США №5958523, МПК С10M 131/02, опубликован 28.09.1999), представляющая собой продукт взаимодействия фуллеренов с политетрафторэтиленом в массе или в апротонном растворителе при флуоресцентном облучении. Полученный продукт, названный полифторфуллереном, наносится на поверхность трения в виде суспензии или в виде сублимированной при 350-400°С пленки.

Недостатки известной композиции заключаются не только в высокой стоимости исходных фуллеренов, но и в том, что фторфуллерены, как и прочие галоидфуллерены, неустойчивы, разлагаются с образованием экологически небезопасных фтористых соединений.

Известна смазка (см. заявка JP №2005299852, МПК F16C 33/54, опубликована 27.10.2005), включающая 0,1-50,0 мас.% фуллерена и ароматическую полиимидную смолу и предназначенная для использования в быстровращающихся подшипниках.

Недостатками этой смазки являются ограниченность применения для подшипников вращения, высокая стоимость фуллеренов, использование ароматической полиимидной смолы, подвергающейся полимеризации на воздухе, и применение фуллеренов, сублимирующихся и окисляющихся при высоких температурах в зоне трения.

Известна смазочная композиция для механизмов качения (см. заявка JP №2005054008, МПК С10М 169/02, опубликована 03.03.2005), включающая основное масло, соединение димочевины в качестве загустителя и углеродный порошок со средним диаметром частиц 1,000 нм (углеродная чернь, углеродные нанотрубки, фуллерены).

Недостатками смазочной композиции являются ограниченность применения лишь для устройств качения, высокая стоимость фуллеренов и, тем более, углеродных нанотрубок.

Известен пластичный смазочный материал на основе базовой пластичной смазки (см. патент RU №2268291, МПК С10М 125/02, опубликован 20.01.2006), содержащий углеродную добавку, в качестве которой используют 1-5 мас.% порошков фуллереновой сажи или порошков фуллереновой сажи после экстракции из нее фуллеренов.

Недостатками известного пластичного материала являются несовместимость солидолов, содержащих гидратированные кальциевые мыла жирных кислот, и абсолютно гидрофобной фуллереновой сажи или фуллереновой сажи после экстракции фуллеренов и связанная с этим невозможность получения однородного по структуре состава, нежелательное взаимодействие составных частей пластичного материала (фуллеренов или высших фуллеренов и гидратированных кальциевых мыл жирных кислот) и разрушение пластичного материала, а также высокая стоимость неэкстрагированных фуллеренов и высших фуллеренов. В известном пластичном материале фуллереновая сажа после экстракции фуллеренов содержит до 50% от начального содержания фуллеренов, что заметно усложняет процесс приготовления и использования фуллереновой сажи, поскольку неэкстрагированные из фуллереновой сажи фуллерены активно окисляются на воздухе и особенно при освещении.

Известна смазочная композиция (см. патент RU №2277577, МПК С10М 125/02, опубликован 10.06.2006), включающая смазочное масло или пластичную смазку и триботехническую добавку, в состав которой входит (в мас.%) 40-50 двуокиси кремния, 2-3 мусковита KAl ₂[AlSi₃О₁₀](ОН) ₂, 3,5-4 альбита NaAlSi₃O ₈, 2-3 микроклина KAlSi₃O ₈, 0,001-1 полиэдральных многослойных углеродных структур фуллероидного типа, 0,2-5 смеси фуллеренов общей формулы С ₆₀ и С₇₀ и аморфный углерод - остальное. Указанные полиэдральные многослойные углеродные структуры фуллероидного типа получают из корки катодного депозита, образующегося при испарении графита в плазменном разряде, путем газофазного окисления, разделения продукта окисления электрофлотацией с отбором всплывающей фракции 100-300 нм, окислением этой фракции в расплаве гидроксида, галогенида, нитрата щелочного металла или их смеси и последующей электрофлотации (см. патент RU №2196731, МПК С01В 31/02, опубликован 20.01.2003).

Недостатками известной смазочной композиции являются невозможность смешения разнородных частей триботехнической добавки с получением однородной смеси, возможность гравитационного разделения ингредиентов и нестабильность при хранении, плохая совместимость смазочных масел и минеральной части триботехнической добавки, сложность получения указанных полиэдральных многослойных углеродных структур фуллероидного типа и их высокая стоимость. В качестве аморфного углерода композиция содержит сажу, которая обычно не является рентгеноаморфной, поскольку характеризуется рефлексами графита.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой триботехнической смазке является смазка для поверхностей трения в скважине (см. заявка US №2003075340, МПК Е21В 23/02, опубликована 24.04.2003), состоящая из фуллерена С ₆₀, которая вводится между поверхностями трения для уменьшения трения и для уменьшения износа.

Недостатками известной смазки являются высокая стоимость фуллеренов и ограниченность применения для сочленения труб в скважине.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой смазочной композии является смазочная композиция (см. патент RU №2146277, МПК С10М 125/02; C10N 30/06, опубликован 10.03.2000), включающая минеральное масло и твердую добавку в виде фуллереновой сажи в количестве 1-5 мас.%.

Известная смазочная композиция-прототип может быть использована для смазки машин и механизмов, в том числе и тяжело нагруженных узлов трения, как в процессе приработки поверхностей трения и обкатки узлов, так и в условиях эксплуатации. К недостаткам известной смазочной композиции следует отнести ее высокую стоимость фуллеренов (С₆₀, C₇₀ и высших), содержащихся в этом первичном продукте фуллеренового производства, их взаимодействие с кислородом воздуха с образованием абразивных эпоксидов и образование в ходе получения наряду с фуллереновой сажей абразивных продуктов, в частности, твердой части катодного депозита.

Задачей изобретения являлось расширения круга используемых смазочных составов, уменьшающих трение, на основе более дешевых и не являющихся абразивами компонентов, благотворно изменяющих поверхность трения и уменьшающих износ пар трения.

Поставленная задача решается группой изобретений, составляющей единый изобретательский замысел.

В части триботехнической смазки задача решается тем, что триботехническая смазка на основе твердого углеродного материала в качестве твердого углеродного материала содержит рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:

размер частиц (по данным туннельной микроскопии) 30-50 нм;

температура начала окисления на воздухе не более 300°С;

концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода;

концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода.

Триботехническая смазка может иметь поверхностную концентрацию в зоне трения 0,5-5,0 мкг/мм² .

В части смазочной композиции задача решается тем, что в зону трения вводится смазочная композиция, включающая масло и рентгеноаморфный углерод, имеющий следующие характеристики:

размер частиц (по данным туннельной микроскопии) 30-50 нм;

температура начала окисления на воздухе не более 300°С;

концентрация несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия, - не менее 1 на 5 атомов углерода;

концентрация парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода;

при следующем соотношении ингредиентов (в мас.%):

рентгеноаморфный углерод 0,5-7,0;

масло - остальное.

Фуллерен или его кристаллическая форма - фуллерит, пироуглерод и активированный уголь не соответствуют признакам рентгеноаморфного углерода, поскольку:

они не являются рентгеноаморфными;

температура начала их окисления на воздухе выше 300°С;

не имеют концентрацию парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода.

По совокупности признаков фуллереновая сажа и аморфный углерод по патенту RU №2277577 не соответствуют признакам рентгеноаморфного углерода, поскольку

температура начала их окисления на воздухе превышает 300°С;

они не имеют концентрацию парамагнитных центров по сигналу ЭПР с g-фактором 2,022 - не менее 1 на 1200 атомов углерода;

они не имеют концентрацию несопряженных двойных связей, определяемых по взаимодействию с нейтральным раствором перманганата калия - не менее 1 на 5 атомов углерода.

По принятой в литературе терминологии фуллереновая (точнее фуллеренсодержащая) сажа - это конденсированный продукт испарения углерода, содержащий фуллерены. Фуллеренсодержащая сажа неоднородна, ее состав зависит от способа и условий получения. Фуллереновая сажа после экстракции фуллеренов обычно не содержит фуллеренов из-за эффективной экстракции и окисления фуллеренов на воздухе. Аморфный углерод детектируется по отсутствию рефлексов в рентгеновской дифрактограмме, но обычно включает ароматические, но несопряженные двойные связи.

Таким образом, рентгеноаморфный углерод качественно отличается от известной смазки-прототипа.

Рентгеноаморфный углерод может быть получен электродуговым или лазерным испарением углеродсодержащего материала. Для этого испаряют в атмосфере гелия углеродсодержащий материал при подводе к нему потока энергии 50-300 Вт/мм², осаждают образовавшуюся при испарении фуллеренсодержащую сажу, проводят экстракцию из упомянутой сажи фуллеренов органическим растворителем, отделяют осадок, его промывают и сушат. Целесообразно сушку вести в вакууме при температуре 150-200°С.

В качестве углеродсодержащего материала может быть использован графит.

Оптимально испарение в атмосфере гелия углеродсодержащего материала вести в области дугового электрического разряда с потоком энергии 50-300 Вт/мм ², создаваемого в цилиндрическом реакторе с соосными электродами при соотношении диаметра реактора R к диаметру электродов r, равному (10-20):1, при этом по меньшей мере один из электродов может быть выполнен из графита, на один электрод, выполненный из графита, может быть подано напряжение положительной полярности и он может перемещаться навстречу противолежащему электроду со скоростью 0,2-6,0 мм/мин.

Целесообразно испарение углеродсодержащего материала вести при давлении гелия 100-760 Торр.

Рентгеноаморфный углерод может быть также получен пиролизом смеси водорода и углеводорода, выбранного из ряда алканы С₄₊, алкены С ₂₊, алкины С₂₊, циклоалканы С ₃₊ или смеси этих углеводородов с объемным соотношением водород/углеводород, равном (0,1-7):1, на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С и последующим отделением полученного рентгеноаморфного углерода от катализатора магнитной сепарацией.

Все указанные выше условия являются необходимыми для получения заявленной смазки. При соблюдении всех прочих условий в отсутствие катализатора не достигаются значимые величины степени конверсии углеводородов. При температурах, меньших 500°С, также не достигаются значимые величины степени конверсии углеводородов и способ получения рентгеноаморфного углерода неэффективен. При температурах пиролиза выше 800°С образуются неактивные образцы, содержащие пироуглерод, что, вероятно, связано с ускорением графитизации свежеобразованного углерода при увеличении температуры пиролиза. Применение иных, чем указанных выше в перечне углеводородов в подвергаемых пиролизу смесях, требует для достижения значимых величин степени конверсии углеводородов повышения температуры пиролиза выше 800°С, поэтому действует на характеристики продуктов пиролиза аналогично. Добавление водорода в подвергаемые пиролизу углеводороды (дополнительно к выделяющемуся при пиролизе) подавляет образование графита, вероятно, из-за его гидрирования.

Пиролиз указанной смеси водорода и углеводорода на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С может осуществляться в проточном реакторе при пропускании смеси с объемной скоростью по газу 100-10000 час^-1.

Пиролиз указанной смеси водорода и углеводорода на никелевом или железном катализаторе при температуре 500-800°С можно также осуществлять в статических условиях.

Рентгеноаморфный углерод (РАУ) имеет удельную поверхностью S=210-280 м ²/г и насыпную плотность 0,05 г/см³.

Кроме твердого РАУ, в заявляемом способе побочным продуктом пиролиза смеси водорода и углеводорода является газообразный водород, легко отделяемый от рентгеноаморфного углерода. Побочное получение технического водорода является одним из достоинств этого способа получения РАУ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 в таблице 1 приведены триботехнические характеристики пары сталь 45 - сталь 65Г при трении без смазочных масел (СМ) и различной поверхностной концентрации РАУ;

на фиг.2 в таблице 2 дан линейный износ и интенсивность изнашивания контртела (сталь 65Г) в режиме испытания без СМ и различной поверхностной концентрации РАУ;

на фиг.3 показана зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при контактном давлении p, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3) без РАУ;

на фиг.4 приведена зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при р, равном 1 МПа (1) и 3 МПа (2) при поверхностной концентрации РАУ 2,5 мкг/мм²;

на фиг.5 показана зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при р, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3) при поверхностной концентрации РАУ 3,75 мкг/мм ²;

на фиг.6 приведена зависимость коэффициента сухого трения стали 45 от пути трения при р, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3) при поверхностной концентрации РАУ 5,00 мкг/мм ²;

на фиг.7 показано изменение коэффициента трения в зависимости от поверхностной концентрации РАУ в зоне фрикционного контакта при р, равном 1 МПа (1), 3 МПа (2), 5 МПа (3);

на фиг.8 приведена зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки без РАУ при р=10 МПа;

на фиг.9 дана зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ в масле, равной 0,5 мас.%;

на фиг.10 показана зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и РАУ=3,0 мас.%;

на фиг.11 приведена зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и РАУ=5,0 мас.%;

на фиг.12 дана зависимость коэффициента трения стали 45 от пути трения в условиях смазки при р=10 МПа и РАУ=7,0 мас.%;

на фиг.13 в табл.3 приведены данные по линейному износу и интенсивности изнашивания образца (сталь 45) и контртела (сталь 65Г) в режиме испытания без СМ и различной концентрации РАУ;

на фиг.14 показано изменение коэффициента трения в зависимости от концентрации РАУ в зоне фрикционного контакта при удельной нагрузке р=10 МПа в условиях смазки;

на фиг.15 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа без РАУ;

на фиг.16 показана микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=3,75 мкг/мм ²;

на фиг.17 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=5,00 мкг/мм²;

на фиг.18 приведена микрофотография структуры поверхностей трения контртела при трении без СМ при р=3 МПа без РАУ;

на фиг.19 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=3,75 мкг/мм²;

на фиг.20 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов при трении без СМ при р=3 МПа и РАУ=5,00 мкг/мм ²;

на фиг.21 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа без РАУ;

на фиг.22 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=0,5 мас.%;

на фиг.23 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=3,0 мас.%;

на фиг.24 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=5,0 мас.%;

на фиг.25 приведена микрофотография структуры поверхностей трения образцов в условиях смазки при р=10 МПа и концентрации РАУ=7,0 мас.%.

Триботехнические испытания смазки и смазочной композиции проводились на установке, обеспечивающей возвратно-поступательное перемещение контртела относительно неподвижного образца. Исследуемые образцы изготавливали из стали 45, имели форму диска, на котором фрезировали плоскопараллельная площадку размером 5×8 мм, являющуюся поверхностью трения. Контртело (индентор) изготавливали из стали 65Г. Оно представляло собой прямоугольную пластину длиной 90 мм, шириной 22 мм, толщиной 5 мм. Поверхности трения образцов и контртела подвергали механическому шлифованию, после которого шероховатость R_a составляла 0,32-0,35 мкм.

Испытания проводили в режиме без смазочных масел (СМ) и с их использованием при скорости скольжения 0,1 м/с. В качестве СМ применялось масло И-40А. В случае сухого трения (см. фиг.1-7) испытания выполнялись при контактном давлении р на образец, равном 1 МПа, 3 МПа, 5 МПа без РАУ и при его поверхностной концентрации, равной 0,5, 2,5, 3,75 и 5,0 мкг/мм ² соответственно.

При испытаниях с СМ (см. фиг.8-12) давление составляло р=10 МПа, концентрация РАУ=0,5, 3,0, 5,0, 7,0 мас.%, а также без РАУ. Износ образцов определяли весовым методом на аналитических весах ВЛР-200 с последующем пересчетом в линейный износ. По результатам испытаний для каждого образца рассчитывали интенсивность линейного изнашивания I _h=h/L, где h - толщина изношенного слоя (в единицах длины) на пути трения L.

Как свидетельствуют данные металлографических исследований поверхности трения, процесс триботехнических испытаний без СМ стали 45 по стали 65Г сопровождается интенсивным адгезионным взаимодействием материалов этой пары. На поверхности трения стали 45 образуется полосчатый микрорельеф со следами схватывания (фиг.14-20). Среднее значение интенсивности линейного изнашивания при р=1 МПа составляет I_h=2,2·10 ^-9. Микротвердость стали возрастает и составляет 5900 МПа. Коэффициент трения на начальных стадиях, соответствующих периоду приработки, увеличивается, а затем на стадии установившегося изнашивания практически не изменяется и его величина соответствует f=0,45-0,47 (фиг.4-6).

При внесении в зону трения образцов РАУ в количестве 2, 5 и 5,0 мкг/мм² общий характер зависимости величины f этой пары от пути трения сохраняется (фиг.4-6). При таких содержаниях РАУ на контактирующих поверхностях стали изменение уровня значений коэффициента трения невелико. К заметному его снижению (на ˜20%) до уровня f=0,37-0,40 приводит введение РАУ в зону трения стали в количестве 3,75 мкг/мм ². В этом случае по сравнению с сухим трением без ФЧ средняя интенсивность изнашивания снижается в 1,7 раза до значения I _h=1,3·10^-9. Напротив, при содержании РАУ в зоне трущихся поверхностей 5,0 мкг/мм² отмечается рост величины I_h, достигающей 4,2·10^-9.

Добавление в масло И-40А порошка РАУ (0,5-7 мас.%) приводит к некоторому увеличению коэффициента трения на стадии приработки, которая с ростом концентрации РАУ в масле сокращается (фиг.8-14). Вместе с тем уже после 50-200 м пробега коэффициент трения заметно уменьшается и достигает значений f=0,08-0,11 (фиг.8-12), что примерно на 10-30% ниже его значений для стадии установившегося изнашивания в случае испытаний с маслом, не содержащим РАУ (фиг.13). При этом рост содержания РАУ в масле приводит к последовательному снижению коэффициента трения (фиг.13-14), формированию выглаженной поверхности трения (фиг.25) с повышенным уровнем микротвердости (5900-6400 МПа), весьма низкому уровню интенсивности изнашивания (I _h=5,1·10^-10), что свидетельствует об образовании на поверхности трения стали износостойких структур (фиг.13-14, 21-25).

Заявляемая смазочная композиция отличается высокой устойчивостью к седиментации при хранении. В частности, независимо от содержания рентгеноаморфного углерода в указанном диапазоне не обнаружено уменьшения оптической плотности смазочной композиции при выдерживании в течение 6 месяцев. Вероятно, наблюдаемый технический эффект повышенной устойчивости к седиментации связан как с малым размером, так и с возможным взаимодействием несопряженных двойных связей рентгеноаморфного углерода с фрагментами основного масла. Реакционная способность рентгеноаморфного углерода, определяемая наличием несопряженных двойных связей и парамагнитных центров, вероятно, позволяет достигнуть заявленный технический эффект понижения трения, обеспечивает благотворное изменение поверхности трения и уменьшение износа пар трения.

Сверхгидрофобность рентгеноаморфного углерода позволяет успешно использовать заявленную триботехническую смазку в узлах трения, эксплуатируемых при контакте с водой, в частности в водоперекачивающих насосах, песконасосах и т.п.