Порошковый антифрикционный композиционный материал на основе меди

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным композиционным материалам, и может быть использовано в тяжело- и теплонагруженных узлах трения скольжения. Предложен порошковый антифрикционный композиционный материал на основе меди, содержащий, мас.%: графит 1-3; олово 6-10; молибденоборосиликатное стекло 3-10; медь остальное. Техническим результатом является снижение интенсивности изнашивания и коэффициента трения, возможность работы при прекращении подачи смазки, высокая коррозионная стойкость. 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным композиционным материалам, и может быть использовано в тяжело- и теплонагруженных узлах трения скольжения различных областей техники.

Известен порошковый материал на основе меди [Пат. 48-20963 (Япония). Износостойкий спеченный сплав на основе меди, опубл. 25.06.73], содержащий мас.%: Графит - 0,5-6,0 Олово - 2-13 Никель - 3-15 Свинец - 2-8 Медь - До 100 Материал предназначен для узлов токосъема и при работе в узлах трения скольжения имеет высокие значения коэффициентов трения и износа, что является недостатком этого материала.

Известен также стеклосодержащий порошковый материал (а.с. 442227 (СССР). Антифрикционный спеченный материал. - Опубл. 05.09.74, БИ 33). Материал содержит, мас.%: графит 2-5; дисульфид молибдена 2-4; стекло 5-10; стеарат цинка 1-1,5; железо - остальное. Материал предназначен для работы в щелочных растворах, при трении без смазки и в граничном режиме имеет высокие значения коэффциентов трения и изнашивает сопряженную деталь узла трения, что является недостатками этого материала.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков, т. е. прототипом, является порошковый антифрикционный стеклосодержащий материал на основе меди (а.с. 1588788, опубл. 30.08.90, Бюл. 32). Материал содержит компоненты, мас.%: Олово - 4-8 Графит - 1-4 Отходы катализатора - 2-10
Медь - Остальное
Стеклофазу в этом материале содержат отходы катализатора, в которых находится диоксид кремния (до 65 мас.%).

Недостатками прототипа являются высокая интенсивность изнашивания (1,5-5,4 мкм/км) и повышенные коэффициенты трения (0,06-0,08).

Изобретательская задача состояла в разработке порошкового антифрикционного композиционного материала на основе меди, обеспечивающего высокую износостойкость (низкую интенсивность изнашивания) и низкие коэффициенты трения в различных режимах трения.

Поставленная задача достигается путем создания порошкового антифрикционного композиционного материала на основе меди, содержащего олово, графит и твердые включения, причем в качестве твердых включений он содержит молибденоборосиликатное стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Графит - 1-3
Олово - 6-10
Молибденоборосиликатное стекло - 3-10
Медь - Остальное
Порошок графита марок ЭУТ (ЭУТ-1, ЭУТ-2) выпускается согласно ГОСТ 10274-79 и используется в порошковой металлургии для получения антифрикционных материалов на основе железа (железографиты) или меди (бронзографиты).

Серийно выпускаются порошки олова марок ПОЭ-1, ПОЭ-2 (ГОСТ 9723-73) и порошки меди марок ПМС-1, ПМС-2 (ГОСТ 4960-75), используемые в порошковой металлургии для изготовления деталей антифрикционного назначения.

Молибденоборосиликатное стекло промышленностью не выпускается и было специально получено как низкотемпературная стеклофаза в качестве твердого включения в порошковый антифрикционный материал.

Молибденоборосиликатное стекло содержит до 35 мас.% SiO2, до 35 мас.% В2О3, до 25 мас.% МоО3, до 25 мас.% Na2О и 6 мас.% СаО. Стекло варилось при температуре 1200-1300oС в течение 1 ч из химически чистых компонентов: безводной кремнекислоты (SiO2), борной кислоты (Н3ВО3), оксида молибдена (МоО3), кальцинированной соды (Na23) и карбоната кальция (СаСО3). В зависимости от химического состава полученные стекла являются гомогенными или гетерогенными системами. Гомогенные стекла являются более предпочтительными для создания антифрикционных композиционных материалов на основе меди.

Для повышения степени гомогенности стекол в их состав вводили оксиды некоторых переходных металлов в количестве до 10 мас.%.

Плотность полученных молибденоборосиликатных стекол лежит в пределах 2460-3250 кг/м3, температура начала размягчения - 450-520oС.

Полученное стекло измельчалось в мельнице ударно-отражательного действия и отбиралась фракция 45-70 мкм, которая и вводилась в шихту порошкового материала на основе меди в качестве твердого включения.

Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно:
снизить интенсивность изнашивания в 3,7-5,4 раза, уменьшить коэффициенты трения в 1,5-1,6 раза.

Пример 1. 1 г (1 мас.%) порошка графита, 6 г (6 мас.%) порошка олова, 3 г (3 мас. %) порошка молибденоборосиликатного стекла и 90 г (90 мас.%) порошка меди перемешивали в смесителе в течение 1,5 ч, из полученной шихты прессовали в стальной пресс-форме под давлением 2,5 т/см2 (250 МПа) образцы и спекали в среде водорода при температуре 760-780oС в течение 1,5 ч.

Пример 2. 2 г (2 мас.%) порошка графита, 8 г (8 мас.%) порошка олова, 7 г (7 мас. %) порошка молибденоборосиликатного стекла и 83 г (83 мас.%) порошка меди смешивали в смесителе в течение 1,5 ч, из полученной шихты прессовали под давлением 2,5 т/см2 (250 МПа) образцы, которые спекали в среде водорода при температуре 760-780oС в течение 1,5 ч.

Пример 3. 3 г (3 мас.%) порошка графита, 10 г (10 мас.%) порошка олова, 10 г (10 мас.%) порошка молибденоборосиликатного стекла и 77 г (77 мас.%) порошка меди смешивали в смесителе в течение 1,5 ч, из полученной шихты прессовали под давлением 2,5 т/см (250 МПа) образцы, которые спекали в среде водорода при температуре 760-780oС в течение 1,5 ч.

Полученные образцы были испытаны на трение и износ на серийной машине трения 2070 СМТ-1 по схеме "диск - колодка" с коэффициентом взаимного перекрытия 1: 12. Диск - контртело диаметром 40 мм был выполнен из стали 45 (HRC 48-50), колодкой служили полученные образцы.

Режим трения: скорость скольжения - 1 м/с; давление повышалось ступенчато от 1 МПа до резкого увеличения момента трения; смазка (индустриальное масло И-30) вводилась в зону трения капельным способом (8-10 капель/мин).

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что в заявляемом интервале значений содержания компонентов в порошковом антифрикционном композиционном материале на основе меди поставленная цель достигается: интенсивность изнашивания по сравнению с прототипом снижается в 3,7-5,4 раза, коэффициенты трения снижаются в 1,5-1,6 раза.

К достоинствам предлагаемого порошкового материала на основе меди можно отнести также возможность работы его в аварийных ситуациях - при прекращении подачи смазки, при этом резко повышается температура в зоне трения, стеклофаза в составе материала подплавляется и играет роль смазки. Предлагаемый материал имеет более высокую коррозионную стойкость за счет заполнения пор стеклом при спекании, что также является достоинством этого материала.


Формула изобретения

Порошковый антифрикционный композиционный материал на основе меди, содержащий олово, графит и твердые включения, отличающийся тем, что в качестве твердых включений он содержит молибденоборосиликатное стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графит 1 - 3

Олово 6 - 10

Молибденоборосиликатное стекло 3 - 10

Медь Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным материалам на основе меди

Изобретение относится к металлургии, а именно к антифрикционным материалам, работающим в агрессивных и абразивных средах в качестве вкладышей подшипников скольжения, уплотнений и т.п

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения порошков сплава медь-олово

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым антифрикционным композиционным материалам

Изобретение относится к порошковой металлургии ,в частности, к составу металлической связки на основе меди, используемой для изготовления алмазного шлифовального инструмента для обработки стеклопластиков и других неметаллических материалов

Изобретение относится к технологии изготовления алмазного инструмента, в частности к составу металлокерамической связи для изготовления алмазного обрабатывающего инструмента

Изобретение относится к изготовлению алмазного инструмента, в частности к составу связки для алмазного инструмента, используемого для обработки горных пород
Изобретение относится к области получения интерметаллических соединений, например сверхпроводящих, используемых в электротехнической, радиотехнической, медицинской и других отраслях промышленности

Изобретение относится к металлургии, получению сплавов для литья под давлением

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на основе никеля, и может быть использовано при выплавке безуглеродистых жаропрочных сплавов для литья лопаток газотурбинных двигателей и других деталей с монокристаллической структурой

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству жаропрочных сплавов на основе никеля, и может быть использовано при выплавке безуглеродистых жаропрочных сплавов для литья лопаток газотурбинных двигателей и других деталей с монокристаллической структурой
Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе железа, а также к способам их получения, и может быть использовано при производстве конструктивных элементов и изделий, к которым предъявляются повышенные требования по прочности и пластичности

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при изготовлении теплообменных аппаратов

Изобретение относится к сплавам на основе магния, в частности к составу магниевых сплавов и способам их получения, которые находят широкое применение в автомобильной промышленности

Изобретение относится к металлургии редких металлов, точнее к технологии сплавов алюминия с редкоземельными элементами - скандием, иттрием и лантанидами

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве штамповок дисков колес из алюминиевых деформируемых, термически упрочняемых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в промышленном производстве высококачественных слитков, содержащих тугоплавкие компоненты, в том числе для изготовления сверхпроводников
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении свинцовых сплавов для решеток свинцовых аккумуляторов
Наверх