Спеченный антифрикционный материал на основе меди

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Предложен спеченный антифрикционный материал на основе меди следующего состава, мас.%: олово 4,0 - 6,0, графит 1,0 - 2,0; цинк 2,0 - 4,0; фтористый кальций 0,5 - 1,0; металлид марки ПН85Ю15 4,0 - 6,0; бор 0,05 - 0,07; медь остальное. Материал обладает повышенными антифрикционными и физико-механическими свойствами. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным антифрикционным материалам на основе меди. Известен спеченный антифрикционный материал на основе меди следующего состава, мас.%: олово 9-11 дисульфид молибдена 8-10 мишметалл 0,5-2,5 медь остальное Недостатком такого материала являются недостаточно высокие антифрикционные свойства и износостойкость.

Известен спеченный антифрикционный материал на основе меди следующего состава, мас.%: олово 3-10 цинк 5-20 фосфор 1-2 дельта моногидроокись железа 5-15 медь остальное Недостатком этого материала являются низкие антифрикционные свойства (при Р = =2 МПа; V = 6 м/с; μ= 0,14; I = 21 мкм/км).

Известен антифрикционный спеченный материал следующего состава, мас.%: свинец 14-16 олово 3,5-4,5 графит 1,7-2,3 медь остальное Недостатком данного материала являются его низкие антифрикционные свойства при работе со скоростью > 15 м/с и скудной смазке или без смазки.

Наиболее близким техническим решением является спеченный антифрикционный материал на основе меди, который с целью повышения антифрикционных и физико-механических свойств имеет следующий состав, мас.%: олово 4,0-5,0 графит 1,0-2,0 фтористый кальций 0,5-1,0 ПН85Ю15 4,0-6,0 медь остальное Свойства материала следующие: твердость 62-65 кгс/мм²; предел прочности при сжатии 47,2-49,2 кгс/мм²; коэффициент трения 0,02-0,024; износ 0,19-0,21 мкм/мм.

Целью данного изобретения является повышение антифрикционных и физико-механических свойств.

Цель достигается тем, что спеченный антифрикционный материал на основе меди, содержащий олово, графит, фтористый кальций и металлид марки ПН85Ю15, отличающийся тем, что, с целью повышения антифрикционных и физико-механических свойств, он дополнительно содержит цинк и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: олово 4,0-6,0 графит 1,0-2,0 цинк 2,0-2,4 фтористый кальций 0,5-1,0 металлид ПН85Ю15 4,0-6,0 бор 0,05-0,07 медь остальное В таблице приведен химический состав ПН85Ю15.

Признак, характеризирующий введение в шихту никеля, алюминия и железа в виде порошка металлида ПН85Ю15, характеризует не спеченный материал, а исходную шихту и поэтому не введен в формулу изобретения. Существенным для предложенного материала является признак, характеризующий в его составе металлид.

Предлагаемый материал получают методом порошковой металлургии, прессованием при Р = 1,7-2 т/см², с последующим спеканием в среде эндогаза при t = 750-850^оС.

После спекания материал имеет структуру α -твердого раствора олова, бора и цинка в меди, включений интерметаллидов CuSn, Ni₃Al, Ni₂Al₃, твердых смазок CaF₂ и графита, включений олова и меди, пор.

Металлид ПН85Ю15 вводится для повышения износостойкости. Образующиеся при спекании интерметаллиды, совместно с твердыми смазками и отходами продуктов износа в зоне трения участвуют в формировании вторичных структур, которые выравнивают шероховатость сопряженных поверхностей, резко снижая коэффициент трения, уменьшая износ трущихся пар.

Фтористый кальций и графит вводятся в качестве твердых смазок. Сочетание кубической решетки CaF₂ и гексогональной у графита дает положительный эффект сочетания твердых смазок.

Цинк, бор и олово, образуя твердые растворы с медью, повышают прочностные характеристики сплава.

Бор - введен в микродозах, соответствующих пределу его растворимости в меди (до 0,1%). Он препятствует росту зерна, позволяет повысить сопротивление пластической деформации спеченного бронзографитового материала при высоких скоростях скольжения сопряженных поверхностей пары трения (25-50 м/с), повышает износостойкость. Предлагаемый материал может быть использован для изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения, работающих в режимах полусухого трения, например, в узлах трения высокооборотных электродвигателей радиотехнической и электронной промышленности, приборов бытовой техники, в узлах трения текстильных машин и др. работающих в диапазоне удельных давлений до 1,5 МПа и скоростей скольжения до 25 м/с.

Образцы для испытаний из предлагаемого материала и прототипа были изготовлены в условиях опытного производства.

Предлагаемый антифрикционный спеченный материал на основе меди по сравнению с прототипом и применяемыми материалами имеет более высокие антифрикционные и физико-механические свойства.

Формула изобретения

СПЕЧЕННЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МЕДИ, содержащий олово, графит, фтористый кальций и металлид марки ПН85Ю15, отличающийся тем, что, с целью повышения антифрикционных и физико-механических свойств, он дополнительно содержит цинк и бор при следующем соотношении компонентов, мас. %: Олово 4,0 - 6,0 Графит 1,0 - 2,0 Цинк 2,0 - 4,0 Фтористый кальций 0,5 - 1,0
Металлид марки ПН85Ю15 4,0 - 6,0
Бор 0,05 - 0,07
Медь Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1