Способ изготовления многослойных антифрикционных изделий

 

Изобретение относится к способам изготовления многослойных антифрикционных изделий. Цель изобретения повышение прочности сцепления слоя с основой и надежности изделий, работающих при температурах 269°С - +260°С. В качестве основы берут пластины из латуни. На пластины наносят промежуточный слой, при формировании которого в водную суспензию фторопласта вводят фосфорную кислоту, окислы или соли металлов, образующие с фосфорной кислотой нерастворимые соединения, например Al(OH)₃, PbO₂, PbSO₄ или их смеси, и окислитель основы, например AgNO₃,Cu(OH)₃. Слой на пластины наносят кистью. На промежуточный наносят рабочий слой. В качестве рабочего слоя берут термостойкий тканый материал (стекло - ткань, углеграфит, фторопластовую ткань), пропитанный фторопластом. Сборку спекают под давлением при температуре 405 420°С в среде диссоциированного аммиака. 2 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способам получения подшипниковых материалов, которые могут быть использованы для обеспечения узлов трения, работающих в условиях отсутствия жидких или консистентных смазок. Цель изобретения повышение прочности сцепления слоя с основой и надежности изделий, работающих при -269^оС +260^оС. Сущность способа заключается в следующем. На подложку наносят промежуточный слой, после чего проводят спекание слоя в среде диссоциированного аммиака при 380-420^оС, затем на спеченный промежуточный слой накладывают термостойкий тканый материал и проводят припекание его в среде диссоциированного аммиака при 405-420^оС. Промежуточный слой содержит водную суспензию фторопласта, фосфорную кислоту, окислы или соли металлов, образующие нерастворимые соединения с фосфорной кислотой, и окислитель основы. Рабочий слой получают путем пропитывания ткани, выдерживающей температуру спекания фторопласта, например стеклоткани, углеграфитовой и фторопластовой ткани, водной суспензией фторопласта с последующей термообработкой при 290-400^оС в зависимости от ткани материала. Для повышения адгезии, а также получения нерастворимого промежуточного слоя в состав водной суспензии фторопласта 4Д вводят фосфорную кислоту, окислы или соли металлов, например Al(OH)₃, PbO₂, PbSO₄, образующих с ней нерастворимые фосфаты при нагревании, и окислитель основы, например AgNO₃, Cu(OH)₂. Подготовку состава промежуточного слоя ведут перед его нанесением в следующем порядке: в фарфоровой ступке предварительно размалывают навеску окисла или соли металла Al(OH)₃, PbO₂, PbSO₄ с фосфорной кислотой, затем добавляют навеску водной суспензии фторопласта 4Д, после чего вводят окислитель основы, предварительно растворенный в воде. Промежуточный слой содержит следующие компоненты, мас. Фосфорная кислота (γ 1,5) 10-12 Al(OH)₃, PbO₂, PbSO₄ 10-40 Окислитель [AgNO₃, Cu(OH)₂] 1-3 Водная суспензия фторопласта 4Д (50%-ной концентрации) Остальное Промежуточный слой наносят на предварительно нарезанные по размерам пластины из алюминия или латуни путем окунания, кистью или с помощью распыления. После предварительной подсушки на воздухе в течение 2-3 ч пластины со слоем помещают в печь с диссоциированным аммиаком и подвергают нагреву до 380-420^оС со скоростью 100-150^оС в час с выдержкой при этой температуре 0,5-1 ч. Охлаждение ведут в той же атмосфере со скоростью 150-170^оС в час до 100-150^оС. На промежуточный слой накладывают рабочий слой, который готовят путем нарезания заготовок из термостойкой ткани (стеклоткани, углеграфитовой, фторопластовой), пропитки этих заготовок водной суспензией фторопласта 4Д, термообработки в печи при 290-400^оС в зависимости от материала с выдержкой при этой температуре 0,5-1 ч. Полученный таким образом рабочий слой в один или несколько слоев накладывают на пластины с промежуточным слоем и собирают в пакет с прокладками из газетной бумаги. Пакет закладывают в кассету, состоящую из ограничивающих рамок и пластин, в которой с помощью клиньев пакет обжимается. Кассету нагревают в среде диссоциированного аммиака до 405-420^оС и выдерживают при этой температуре 1 ч на 20-25 мм толщины пакета, скорость нагрева 100-150^оС в ч. Исследования показали, что фторопласт и его композиции в прижатом состоянии припекаются между собой при температурах выше 400^оС. П р и м е р 1. В качестве основы берут пластины из латуни, поверхность которых попескоструена. Наносят промежуточный слой. Промежуточный слой содержит, мас. Фосфорная кислота (γ 1,5) 12 Сернокислый свинец 30 Двуокись свинца 5 Азотнокислое серебро 2 Водная суспензия фтор- опласта 4Д (50%-ной концентрации) 51 Промежуточный слой готовят следующим образом: берут навеску двуокиси свинца в количестве 5 г, навеску сернокислого свинца в количестве 30 г и фосфорной кислоты 12 г. Полученный состав тщательно перетирают в ступке до пастообразного состояния, а затем вводят навеску водной суспензии фторопласта 4Д в количестве 51 г и состав перемешивают. После чего готовят навеску азотнокислого серебра в количестве 2 г, которую растворяют в 5 мл дистиллированной воды и смешивают c предварительно полученным составом. Слой на пластины наносят кистью. Затем пластины с нанесенным слоем подсушивают на воздухе в течение 3 ч, а затем помещают в печь с диссоциированным аммиаком и нагревают до 420^оС со скоростью 150^оС в ч с выдержкой при этой температуре в течение 1 ч. После чего проводят охлаждение в среде диссоциированного аммиака до 150^оС, а затем на воздухе. Нарезают заготовки из стеклоткани по размерам пластин, которые накладывают на стекло и пропитывают водной суспензией фторопласта 4Д. На стекле проводят кратковременную подсушку для ликвидации подтеков, затем заготовки нагревают в печи до 370^оС со скоростью 150^оС в час. При нагревании суспензионный фторопласт деазирует и спекается. Операцию повторяют для заполнения всех пустот фторопластом. На 1 мас.ч. стеклоткани при пропитке необходимо затратить 5 мас.ч. водной суспензии фторопласта. Таким образом получают материал, который накладывают в один слой на пластину со стороны промежуточного слоя, после чего кладут прокладку из газетной бумаги, вырезанную по размерам пластин, и накладывают второй рабочий слой, а на него пластину промежуточным слоем к рабочему слою. Пакет помещают между толстыми пластинами и вставляют в рамки, выполненные из нержавеющей стали, и забиванием клиньев стягивают. Полученную таким образом кассету помещают в герметичную печь, где она нагревается в среде диссоциированного аммиака до 415^оС и выдерживается в течение 1 ч на 20 мм толщины пакета. Охлаждение ведут с печью в среде диссоциированного аммиака до 150^оС, а затем на воздухе. После разборки кассеты получают пластины с припеченным рабочим слоем. П р и м е р 2. В качестве основы берут пластины из алюминия. Наносят промежуточный слой. Промежуточный слой содержит, мас, Фосфорная кислота (γ 1,5) 10 Гидроокись алюминия 10 Гидроокись меди 3 Водная суспензия фто- ропласта 4Д (50%-ной концентрации) 77 Промежуточный слой готовят аналогично примеру 1. После подсушки на воздухе в течение 2 ч пластины помещают в печь и нагревают до 380^оС со скоростью 100^оС в час и выдерживают при этой температуры 0,5 ч. Охлаждают в среде аммиака до 180^оС, а затем на воздухе. Нарезают заготовки из фторопластовой ткани по размерам пластин, которые нарезали по размерам ограничивающих толстых пластин и рамок. Заготовки ткани пропитывают водной суспензией фторопласта 4Д на стекле, затем термообрабатывают, нагревая до 290^оС со скоростью 100^оС в час, и выдерживают при этой температуре 1 ч. Таким образом получают рабочий слой. Oстальные операции получения металлофторопластового материала аналогичны примеру 1, при этом температура нагрева кассет в среде диссоциированного аммиака 420^оС. П р и м е р 3. Пластины из латуни вырезают по размерам ограничивающих пластин и рамок из попескоструенного с одной стороны листа. Промежуточный слой наносят аналогично примеру 1, а припекание проводят при 420^оС. Рабочий слой готовят из графитовой ткани аналогично примеру 1. Однако температуру термообработки повышают до 400^оС. Остальные операции проводят аналогично примеру 1, причем температуру нагрева кассеты в диссоциированном аммиаке доводят до 410^оС. Испытания ведут на торцовой машине трения при удельном давлении 4,5 МПа, скорость скольжения 0,5 м/с. Данные о влиянии температуры спекания на прочность сцепления покрытия с основой и надежность изделий представлены в табл. 1. Как видно из табл. 1, с уменьшением температуры спекания до 395-400^оС покрытие получается менее плотным и поверхность полностью не выглаживается, в то же время прочность на раздир уменьшается, с увеличением температуры спекания до 425-430^оС наблюдается частичная деструкция полимера, что приводит к снижению прочности сцепления, а также снижению чистоты поверхности. Таким образом, оптимальными пределами температуры спекания являются 405-420^оС. Данные сравнительного анализа антифрикционных свойств изделий, полученных известным и предлагаемым способами, приведены в табл. 2. Как следует из табл. 2, материалы, получаемые предлагаемым способом, отличаются высокой термохладостойкостью, возможностью изготовления деталей с высоким классом точности и высокой чистотой поверхности. При одинаковых антифрикционных свойствах материалы имеют более высокую износостойкость. Таким образом, как видно из табл. 1 и 2, узлы трения, выполненные с материалами, получаемыми по предлагаемому способу, имеют высокую надежность. Кроме того, предлагаемый способ позволяет покрывать любые металлы фторопластовой пленкой, которую получают заданной толщины с различными наполнителями.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нанесение промежуточного слоя и рабочего слоя на металлическую основу, спекание под давлением в среде диссоциированного аммиака, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления слоя с основой и надежности изделий, работающих при температурах -269 260^oС, промежуточный слой формируют из водной суспензии фторопласта, в качестве рабочего слоя берут термостойкий тканый материал, пропитанный фторопластом, а спекание проводят при температуре 405-420^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании промежуточного слоя в водную суспензию фторопласта вводят фосфорную кислоту, окислы или соли металлов, образующие с фосфорной кислотой нерастворимые соединения, например Al(OH)₃, PbO₂, PbSO₄ или их смеси, и окислитель основы, например AgNO₃, Cu(OH)₃. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве термостойкого тканого материала берут стеклоткань, углеграфитовую, фторопластовую ткань.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2