ПОРОШКОВЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА Российский патент 2006 года по МПК C22C33/02 C22C38/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству антифрикционных износостойких материалов, применяемых для изготовления узлов трения, работающих в тяжелонагруженных условиях, в частности в нефтедобывающей промышленности.

Известен порошковый антифрикционный материал ПА-ЖГрДК6, содержащий 2,7-3,5% Cu, 0,6-1,5% С, 1,6-6,0% S, ост. Fe (ГОСТ 26802-86. Материалы антифрикционные порошковые на основе железа).

Недостатком этого материала является низкая коррозионная стойкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является порошковый износо- коррозионностойкий материал, содержащий 0-1,5% углерода, 0,5-15,0% никеля, 0-2,5% молибдена и 10-20% меди, введенной методом пропитки (Патент РФ №2193115, 20.11.02 г.). Этот материал используется для изготовления рабочих органов погружных центробежных и центробежно-вихревых насосов.

Недостатком данного материала являются низкие антифрикционные свойства и высокая скорость износа в водной среде.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения коэффициента трения и повышения износостойкости материалов в водной среде.

Указанный технический результат достигается тем, что порошковый материал на основе железа, содержащий графит, никель, медь и молибден, дополнительно в качестве твердой смазки содержит сульфид марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ГрафитДо 1,5Никель0,5-15Медь10-20Молибден0,5-2,5Сульфид марганца2,5-7,0ЖелезоОстальное

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано на примере изготовления радиальной опоры ступени электроцентробежного насоса, представляющей собой пару трения: втулка защитная вала (ВЗВ) - ступица направляющего аппарата (СНА).

Исходные порошки графита, никеля, молибдена и сульфида марганца, взятые в заявляемом процентном соотношении, смешивают в любом типе смесителя для порошковой металлургии. Полученную смесь прессуют при давлении 600-800 МПа и спекают в защитной атмосфере при температуре 1150±30°С. Во время спекания проводят инфильтрацию материала медью.

Опоры, изготовленные из материала с различным содержанием сульфида марганца, испытывали на стенде ускоренных испытаний в условиях односторонней нагрузки на вал. Одностороннюю нагрузку на радиальную пару, работающую в режиме водной смазки (5-7 л/ч), задавали в интервале от 10 до 200 Н с помощью сменных грузиков различной массы, скорость вращения двигателя составляла 2910 об/мин. Время испытаний при каждой нагрузке - 60 мин. Скорость износа определяли путем замера изменения массы ВЗВ. В процессе испытаний фиксировали изменение момента на валу двигателя, исходя из полученных значений рассчитывали коэффициент трения в разные периоды времени. За максимальную нагрузку принималось значение, при котором наблюдается катастрофический износ пары.

Результаты триботехнических испытаний, приведенные в таблице, показали, что введение сульфида марганца, причем в оба элемента пары, существенно снижает коэффициент трения, повышает нагрузку на пару и уменьшает скорость изнашивания. Максимальную нагрузку до катастрофического износа выдерживает пара, в которую введено 3% MnS. По сравнению с прототипом пара трения с добавкой 3% MnS имеет в два раза выше максимальную нагрузку при снижении коэффициента трения в 12 раз. Кроме того, как показали коррозионные испытания, скорость коррозии заявляемого материала значительно ниже.

Таким образом, введение сульфида марганца в заявляемых пределах существенно улучшает антифрикционные свойства материала.

Таблица.
Коэффициент трения и скорость износа пар тренияПара тренияНагрузка, НСкорость износа, мг/чКоэффициент тренияСНАВЗВЖГр1Н4М1Д15 + 2% MnSЖН4М1Д15 + 2% MnS509,40,15100_(мах)501,60,4ЖГр1Н4М1Д15 + 2,5% MnSЖН4М1Д15 + 2,5% MnS503,00,1810022,90,12130_(max)1338,30,48ЖГр1Н4М1Д15 + 3% MnSЖН4М1Д15 + 3% MnS505,60,0910024,80,15200_(мах)205,00,05ЖГр1Н4М1Д15 + 5% MnSЖН4М1Д15 + 5% MnS502,50,091006,80,08160_(мах)139,60,03ЖГр1Н4М1Д15ЖН4М1Д15 + 3% MnS5016,40,1810049,00,07160_(мах)583,40,49ЖГр1Н4М1Д15 + 3% MnSЖН4М1Д155058,20,22100108,50,29160_(мах)208,80,20ЖГр1Н4М1Д15ЖН4М1Д15 + 7% MnS8013,90,1810012,60,19160_(мах)35,80,26ЖГр1Н4М1Д15 (прототип)ЖН4М1Д15 (прототип)50179,60,55100_(max)302,20,60

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к производству антифрикционных материалов, применяемых для изготовления узлов трения, работающих в тяжелонагруженных условиях, в частности в нефтедобывающей промышленности. Предложен порошковый материал на основе железа, содержащий графит, никель, молибден, медь, в качестве твердой смазки - сульфид марганца, при следующем соотношении компонентов, мас.%: графит до 1,5; никель 0,5-15; медь 10-20; молибден 0,5-2,5; сульфид марганца 2,5-7,0; железо остальное. Технический результат - снижение коэффициента трения и повышение износостойкости материалов в водной среде. 1 табл.

Порошковый антифрикционный материал на основе железа, содержащий графит, никель, медь и молибден, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве твердой смазки сульфид марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ГрафитДо 1,5Никель0,5-15Медь10-20Молибден0,5-2,5Сульфид марганца2,5-7,0ЖелезоОстальное