СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК C08J5/16 C08L27/18 

Изобретение относится к технологии изготовления антифрикционных самосмазывающихся материалов на основе политетрафторэтилена с порошкообразными добавками сухой смазки, применяющихся в машиностроении, компрессоростроении и других областях техники. Известные способы изготовления антифрикционных материалов на основе политетрафторэтилена с порошкообразными добавками включают: размалывание политетрафторэтилена, смешение с порошковым наполнителем, сушку полученной смеси, прессование заготовок, спекание заготовок и их механическую обработку (1). Полученные таким способом изделия обладают пониженным выходом годных изделий, недостаточно высокими физико-механическими характеристиками и скорости изнашивания.

Известен способ изготовления антифрикционных материалов на основе наполненных фторопластов, включающий операции измельчения, перемешивания порошков политетрафторэтилена и наполнителей, предварительное прессование с последующим размолом массы, вторичное прессование заготовок, спекание и механическую обработку (2). Этим способом достигается повышение физико-механических характеристик, но не достигается повышение выходов годных изделий, скорости изнашивания.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления антифрикционных материалов (3) на основе наполненных фторопластов, состоящий из операций измельчения сырьевых материалов, перемешивания порошков, предварительного прессования с последующим размолом, вторичное прессование, спекание и механическую обработку.

При этом соотношение компонентов в пресс-порошке следующее:
коксовый порошок 10,5-12,5
дисульфид молибдена 8-11
порошок меди 1,4-4
однозамещенный фосфат калия 0,1-2,5
политетрафторэтилен остальное.

Недостатком данного способа является то, что он по скорости изнашивания и величине коэффициента трения полностью не отвечает современным требованиям, предъявляемым к данному классу материалов.

Предлагаемое техническое решение повышает выход годных изделий, физико-механические характеристики и снижает скорость изнашивания материала. Суть предлагаемого способа заключается в следующем. Шихту составляют с преимущественным размером частиц 0,02-0,2 мм из смеси коксового порошка, медного порошка, фосфорно-кислого калия, политетрафторэтилена, перемешивают, из полученной пресс-массы опрессовывают заготовки, дробят и размалывают их до получения частиц размером преимущественно 0,1-0,3 мм. В полученную пресс-массу добавляют дисульфид молибдена в количестве 6-12 мас. Затем перемешивают, вторично прессуют, спекают и термообрабатывают.

Дисульфид молибдена обеспечивает работоспособность материала при работе в осушенных газах и в вакууме и не ухудшает ее при работе в газах с нормальной влажностью. Содержание двухсернистого молибдена от 6 до 12 мас. в композиции наиболее полно обеспечивает ее работоспособность при трении в среде осушенных газов и в вакууме. Высокая адгезия двухсернистого молибдена и углеродного порошка способствует образованию в процессе трения смазочной пленки, которая и обеспечивает удовлетворительную работоспособность материала без смазки в среде осушенных газов и в вакууме. Добавление дисульфида молибдена к пресс-массе, представляющей собой смесь компонентов: политетрафторэтилен, медный порошок, фосфоpнокислый калий, коксовый порошок, дает наибольшее преимущество при недостаточном содержании или в отсутствии влаги в окружающей среде в образовании стабильной смазочной пленки. Наличие в композиции дисульфида молибдена менее 6 мас. повышает скорость изнашивания, а при содержании его более 12 мас. повышает коэффициент трения в газах с нормальной влажностью.

Примеры конкретного выполнения сведены в таблицу 1. Примеры 1-5 выполнены аналогично с изменением мас. содержания дисульфида молибдена, причем 1-3 соответствуют формуле изобретения, 4, 5 выходящие за ее пределы, пример 6 - прототип.

Пример 1.

В смесительной машине СМ-100 приготавливают смесь порошков: коксовый порошок, медный порошок, фосфорнокислый калий. Коксовый порошок ТУ-14-7-115-89 получают дроблением коксовой мелочи на молотковой дробилке ЛДМ-1А, после чего производят помол на помольной установке УСВ-600. Содержание фракции N 0,09 мм должно быть в пределах 84±4% фракция < 0,3 мм не допускается. Остальные фракции от > 0,3 мм до < 0,09 мм. Медный порошок ГОСТ 49-60-75. Фосфорнокислый калий по ГОСТу 4198-75 предварительно дважды пропускают через дисковую мельницу перед приготовлением шихты. В течение 30±2 мин смесь порошков смешивают согласно следующему рецептурному составу: (мас.)
Коксовый порошок 10,5
Медный порошок 1,4
Фосфорнокислый калий 0,1
В приготовленную смесь засыпается фторопласт-4 82 мас. марки ПН по ГОСТу 10007-80Е, предварительно дважды пропущенный через дисковую мельницу. Производится смешение в течение 30±2 минут.

Из приготовленной пресс-массы на вертикальном гидравлическом прессе осуществляют промежуточное прессование сплошных заготовок при давлении 700 кгс/см²±50 кгс/см². При этом давление выдерживается в течение не менее 1 минуты.

Прессованные заготовки дробятся в щековой дробилке С182Б (зазор между щеками дробилки не более 50 мм), затем измельчаются в молотковой дробилке и дважды пропускают через дисковую мельницу. Дробление и измельчение проводят до получения частиц размером преимущественно 0,1-0,3 мм.

Полученная пресс-масса смешивается с дисульфидом молибдена ТУ 48-19-133-85 в количестве 6 мас. в смесительной машине СМ-100. Основное прессование производится на вертикальном гидравлическом прессе при давлении 600 кгс/см²±50 кгс/см² и выдержке 3 минуты.

Термообработка отпрессованных заготовок проводится в электрической печи при скорости нагрева не более 20^o/час до температуры 360±5^oС. Выдержка заготовки при заданной температуре производится из расчета 1 час на 5 мм толщины стенки заготовки.

Скорости изнашивания, коэффициенты трения и предельно допустимые нагрузки предлагаемых и известных материалов определяют на машине трения МИ-1М по схеме вал-вкладыш при скорости скольжения 0,5 м/с по контрпаре из стали 4х13 с чистотой обработки поверхности 0,16 и твердостью HRC 48 в двух средах: в сухом азоте, на воздухе с нормальной влажностью, при удельной нагрузке 20 кгс/см².

Сравнительные характеристики материалов представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, предложенное изобретение повышает основные технические характеристики материала.

Использование: в машиностроении. Сущность: способ, включающий операции измельчения, перемешивания, предварительное прессование с последующим разломом, вторичное прессование, спекание, отличающийся тем, что дисульфид молибдена в количестве 6-12 мас. проц. вводится в пресс-порошок, полученный после размола предварительно спрессованных заготовок. 2 табл.

Способ изготовления антифрикционных материалов из композиции, содержащей углеродный порошок, порошок меди, однозамещенный фосфат калия, политетрафторэтилен и дисульфид молибдена, включающий операции измельчения, перемешивания порошков, предварительное прессование с последующим размолом, вторичное прессование заготовок, спекание, отличающийся тем, что дисульфид молибдена в количестве 6 12% вводится в пресс-порошок, полученный после размола предварительно спрессованных заготовок.