Порошковый антифрикционный композиционный материал на основе меди
Владельцы патента RU 2395602:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)
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.
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.
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 |
