Спеченный антифрикционный материал на основе меди Советский патент 1992 года по МПК C22C9/08 C22C32/00 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам, работающим в условиях трения скольжения без смазки при высоких скоростях скольжения.

Известны антифрикционные материалы на основе меди, содержащие легирующие добавки и дисульфид вольфрама.

Известен спеченный сплав с добавками, содержащий, мэс.%: олово 8-11; фосфор 0,2 - 1,7; дисульфид вольфрама 1,7 - 17; остальное медь.

Известен материал на основе сплава медь - олово с добавками, содержащий мас.%: никель или кобальт 1 - 20 и один из соединений WS2, MoS2, BN.

Однако эти материалы не обеспечивают низкие значения коэффициента трения и интенсивности изнашивания из-за схватывания в зоне трения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является порошковый материал, содержащий следующие компоненты, мас.%: олово 4 - 10; никель 2 - 15; дисульфид вольфрама 25; остальное медь.

Недостатками данного материала являются высокие коэффициент трения и износ при высоких скоростях скольжения в нейтральных средах из-за трибодеструкции дисульфида вольфрама.

Цель изобретения - уменьшение коэффициента трения материала и повышение износостойкости при высоких скоростях скольжения в нейтральных средах.

Поставленная цель достигается тем, что порошковый материал на основе меди, содержащий олово и дисульфид вольфрама, содержит серу при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: олЬво 5 - 15; дисульфид вольфрама 5 - 15; сера 0,1 - 0,3; медь остальное.

Отличительными от известного материала признаками являются:

введение серы в антифрикционный материал;

сл

с

VI

4

Јь

СО О

введение серы в антифрикционный материал в количестве 0,1 - 0,3 мас.%;

указанное соотношение исходных компонентов антифрикционного материала.

Введение серы обеспечивает высокую стабильность дисульфида вольфрама в спеченном материале,препятствует трибодест- рукции его на поверхности трения и способствует тем самым резкому улучшению антифрикционных свойств материала при трении в нейтральных газовых средах.

Материал получают методом порошковой металлургии путем смешивания исходных порошков в фарфоровом барабане с никелевыми ершами. Загрузка барабана составляет 1/3 объема барабана, загрузка ершей - 1/3 массы шихты. Время смешивания 2-4 ч. Смесь прессуют при давлении 2-4 тс/см2, прессовки спекают в водороде при 800°С в течение 1 ч, калибруют до пори- стости менее 10% и повторно спекают при том же режиме.

Пример. Готовят шихту следующего состава, мас.%: олово 10: дисульфид вольфрама 10; сера 0,2; остальное медь. Смеши- вание производят в фарфоровом барабане с никелевыми ершами в течение 3 ч. Образцы прессуют при давлении 2 тс/см и спекают в водороде при 800°С в течение 1 ч, затем их калибруют при давлении 3 тс/см2 и повторно спекают при том же режиме.

Таким образом, изготовлены пять шихт, отличающихся содержанием легирующих элементов.

Химический состав шихт, а также трибо- технические свойства материалов, изготовленных из этих шихт, приведены в таблице. Испытание на трение и изнашивание проводили на высокоскоростном стенде конструкции Института проблем материаловедения АН УССР в среде аргона.

Скорость скольжения 22 м/с, давление 0,1 МПа, путь трения 6,6 км.

В качестве контртела используют сталь 07Х16Н6(НРС36).

Из таблицы видно, что использование предлагаемого антифрикционного материала обеспечивает в сравнении с известным снижение коэффициента трения и уменьшение интенсивности изнашивания более чем в шесть раз.

Содержание в материале порошковой шихты на основе меди, мас.%; Sn5- 15; WS2 5 -15 и S 0,1 - 0,3, является оптимальным. При большем содержании ингредиентов наблюдается повышенный износ из-за разупрочнения порошкового материала,ипри меньшем содержании не в полной мере реализуются смазывающие свойства дисульфида вольфрама.

Таким образом, материал обладает при трении в среде аргона улучшенными антифрикционными свойствами и высокой износостойкостью.

Предлагаемый материал может быть использован для изготовления приборных подшипников, торцовых уплотнений, газостатических подшипников высокоскоростных узлов трения, работающих в среде инертных газов.

Формула изобрете н-и я Спеченный антифрикционный материал на основе меди, содержащий олово и сульфид вольфрама, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента трения и повышения износостойкости при высоких скоростях скольжения в нейтральных средах, он дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Олово5-15

Дисульфид вольфрама5-15

Сера0,1-0,3

МедьОстальное

Сущность изобретения: спеченный антифрикционный материал на основе меди имеет следующий состав, мае.%: олово 5 - 15; дисульфид вольфрама 5 -15; сера 0,1 - 0,3; медь остальное. Предлагаемый состав обеспечивает снижение коэффициента трения и повышение износостойкости при высоких скоростях скольжения в нейтральных средах. 1 табл.