ПОРОШКОВЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МЕДИ Российский патент 2010 года по МПК C22C1/05 C22C9/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

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.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен порошковый материал на основе меди. Материал содержит, мас.%: олово 8-9; свинец 7-8; продукт восстановления железного порошка с порошками карбидов молибдена и хрома размером 0,05-0,5 мкм 2-3; муллит 1-2; графит 1-2; медь - остальное. Материал предназначен для изготовления деталей антифрикционного назначения, например, для применения в трансмиссиях тяжелых гусеничных машин. (А.с. №5016661 (Россия). Порошковый материал на основе меди. - Опубл. 30.01.94 г.).

Недостатком аналога являются высокие значения коэффициентов трения и интенсивности изнашивания при трении без смазки и в граничном режиме.

Известен также стеклосодержащий порошковый материал на основе железа. 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. (А.с. №442227 (СССР). Антифрикционный спеченный материал. - Опубл. 05.09.74 г. БИ №33).

Недостатком аналога является узкая область применения данного материала.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков, т.е. прототипом, является порошковый антифрикционный стеклосодержащий материал на основе меди.

Материал содержит компоненты, мас.%:

Олово - 4-8

Графит - 1-4

Отходы катализатора С-41 производства акрилонитрильных мономеров - 2-10

Медь - остальное.

(А.с. №1588788. - Опубл. 30.08.90 г. Бюл. №32).

Отходы катализатора содержат 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).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения состояла в разработке состава порошкового антифрикционного композиционного материала на основе меди, обладающего низкой интенсивностью изнашивания и низкими коэффициентами трения в различных режимах трения.

Поставленная задача достигается путем создания порошкового антифрикционного композиционного материала на основе меди, содержащего порошки олова, графита и твердые включения, при этом в качестве твердых включений он содержит порошки кизельгура и фталоцианина меди при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графит - 1-4

Олово - 6-8

Кизельгур - 1-5

Фталоцианин меди - 1-3

Медь - остальное.

Порошки графита марок ЭУТ-1, ЭУТ-2 выпускаются согласно ГОСТ 10274-79 и используются в порошковой металлургии для получения антифрикционных материалов на основе железа (железографиты) и меди (бронзографиты).

Порошки олова марок ПОЭ-1, ПОЭ-2 выпускаются промышленностью согласно ГОСТ 9723-73 и используются в порошковой металлургии для изготовления деталей антифрикционного назначения.

Порошки меди марок ПМС-1, ПМС-2 выпускаются промышленностью согласно ГОСТ 4960-75 и используются в порошковой металлургии для изготовления деталей антифрикционного назначения.

Порошок кизельгура марки А выпускается промышленностью согласно ТУ 10-05031531-378-94 и применяется в качестве фильтрующего порошка в пищевой промышленности. Порошок кизельгура содержит от 85-87% SiO₂, до 4% Al₂O₃, до 1,5% Fe₂O₃.

Порошок фталоцианина меди выпускается химической промышленностью по ГОСТ 6220-76 и применяется в качестве красителя в текстильной промышленности.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1. 1 г (1% мас.) порошка графита, 6 г (6% мас.) порошка олова, 1 г (1% мас.) порошка кизельгура, 1 г (1% мас.) порошка фталоцианина меди и 91 г (91% мас.) порошка меди перемешивали в смесителе в течение 1,5 ч, из полученной шихты прессовали в стальной пресс-форме под давлением 3,5 т/см² (350 МПа) образцы и спекали в среде водорода при температуре 760-780°С в течение 1,5 ч.

Пример 2. 2 г (2% мас.) порошка графита, 7 г (7% мас.) порошка олова, 3 г (3% мас.) порошка кизельгура, 2 г (2% мас.) порошка фталоцианина меди и 86 г (86% мас.) порошка меди перемешивали в смесителе в течение 1,5 ч, из полученной шихты прессовали в стальной пресс-форме под давлением 3,5 т/см² (350 МПа) образцы и спекали в среде водорода при температуре 760-780°С в течение 1,5 ч.

Пример 3. 4 г (4% мас.) порошка графита, 8 г (8% мас.) порошка олова, 5 г (5% мас.) порошка кизельгура, 3 г (3% мас.) порошка фталоцианина меди и 80 г (80% мас.) порошка меди перемешивали в смесителе в течение 1,5 ч, из полученной шихты прессовали в стальной пресс-форме под давлением 3,5 т/см² (350 МПа) образцы и спекали в среде водорода при температуре 760-780°С 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 твердостью HRC 45-50, колодкой служили полученные образцы.

Режим трения: скорость скольжения - 1 м/с; давление повышалось ступенчато от 1 МПа до резкого увеличения момента трения; трение граничное: образцы предварительно пропитывались маслом индустриальным И-40 при температуре 105-110°С.

Результаты испытаний приведены в таблице.

№ по примерам Антифрикционные свойства Интенсивность изнашивания, мкм/км Коэффициенты трения 1 1,12 0,04 2 0,63 0,04 3 0,57 0,05 прототип 1,5-5,4 0,06-0,08

Из таблицы видно, что в заявляемом интервале значений содержания компонентов в порошковом антифрикционном материале на основе меди поставленная задача достигается, а именно: интенсивность изнашивания, по сравнению с прототипом, снижается в 2,6-4,8 раза, коэффициенты трения снижаются в 1,5-1,6 раза.

К достоинствам предлагаемого порошкового материала на основе меди можно отнести также возможность работы при высоких контактных давлениях, быструю прирабатываемость.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным композиционным материалам. Может использоваться в тяжело- и теплонагруженных узлах трения скольжения различных областей техники. Порошковый антифрикционный композиционный материал на основе меди содержит, мас.%: графит 1-4; олово 6-8; кизельгур 1-5; фталоцианин меди 1-3; медь - остальное. Полученный порошковый материал обладает низкой интенсивностью изнашивания и низкими коэффициентами трения в различных режимах. 1 табл.

Порошковый антифрикционный композиционный материал на основе меди, содержащий олово, графит и твердые включения, отличающийся тем, что в качестве твердых включений он содержит порошки кизельгура и фталоцианина меди при следующем соотношении компонентов, мас.%:
графит 1-4 олово 6-8 кизельгур 1-5 фталоцианин меди 1-3 медь остальное