Антифрикционный сплав на основе алюминия


 


Владельцы патента RU 2441932:

Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН (ИФТТ РАН) (RU)

Изобретение относится к области металлургии металлических материалов с высокими антифрикционными и прочностными свойствами, используемыми при изготовлении подшипников скольжения. Сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: свинец 7,4-9,1, олово 0,9-2,1, медь 0,4-1,6, кремний 3,4-4,6, алюминий - остальное. Изобретение направлено на расширение технологических возможностей за счет получения из сплава распыляемых мишений для нанесения тонких антифрикционных слоев на подшипники скольжения, и получение сплава с однородной мелкодисперсной структурой и высокими антифрикционными свойствами. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии металлических материалов с высокими антифрикционными и прочностными свойствами для подшипников скольжения.

Известен сплав на основе алюминия следующего состава, мас.%: свинец 2,0, олово 17,0, медь 1,0, индий 0,5, алюминий - остальное [Japan №57114633]. Антифрикционные характеристики предложенного сплава оказались неудовлетворительными, что связано с невысоким содержанием свинца.

Наиболее близким к заявляемому сплаву является сплав следующего состава, мас.%: свинец 10,0-18,0, олово 6,0-10,0, медь 1,0-3,0, индий 0,5-5,0, висмут 0,1-0,6, алюминий - остальное [RU 2081932]. Сплав указанного состава обеспечивает высокие антифрикционные характеристики за счет повышенного содержания свинца. Наряду с этим в литом состоянии сплав имеет однородную мелкодисперсную структуру и оказывается достаточно технологичным при серийном производстве «массивных» вкладышей подшипников скольжения. Современные требования к конструкции подшипников скольжения привели к тому, что даже при наличии высоких антифрикционных характеристик указанного сплава его применение оказывается недостаточно широким, поскольку новейшие технологии получения подшипников базируются на использовании процессов напыления антифрикционных тонких рабочих слоев. Для получения таких слоев необходимы распыляемые магнетронные мишени из сплава с высокими антифрикционными характеристиками, однако, вследствие особенностей магнетронного распыления и, в частности, различной атомной массы компонентов сплава, очень часто химический состав распыляемой мишени и напыленного тонкого рабочего слоя заметно различаются. Это требует специальных усилий для корректировки химического состава сплава, при этом существенное значение приобретает узость концентрационного диапазона для каждого компонента.

Технический результат, вытекающий из настоящего изобретения, состоит в том, что сплав предлагаемого состава может быть использован для получения распыляемых мишеней и тонких рабочих слоев подшипников скольжения, причем напыленные слои имеют оптимальный химический состав, однородную мелкодисперсную структуру и высокие антифрикционные характеристики.

Данный результат достигается тем, что антифрикционный сплав на основе алюминия дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%: свинец 7,4-9,1, олово 0,9-2,1, медь 0,4-1,6, кремний 3,4-4,6, алюминий - остальное.

Предложенный состав выбран экспериментально. Особое внимание уделено концентрационным диапазонам для каждого компонента: узкий концентрационный диапазон позволяет стандартизировать механические свойства напыленных рабочих слоев и, соответственно, подшипников скольжения. При диапазоне концентраций свинца 7,4-9,1 мас.% повышение содержания свинца в мишени свыше 9,1% с шагом в 1% не сопровождается существенным повышением антифрикционных характеристик, однако отмечается нарастающее расхождение содержания свинца в тонком рабочем слое по сравнению с составом мишени вследствие изменения характера распыления сплава. При содержании свинца менее 7,4% наблюдается постепенное снижение антифрикционных характеристик тонкого рабочего слоя, хотя на процесс распыления понижение содержания свинца влияет слабо.

Введение кремния в указанных пределах сказывается благоприятно как на стабильности процесса магнетронного распыления мишени, так и на антифрикционных характеристиках тонкого рабочего слоя.

Пример осуществления изобретения.

Для проверки эксплуатационных характеристик антифрикционного сплава было выплавлено две заготовки распыляемых мишеней, химический состав которых приведен в таблице 1.

Таблица 1
Химический состав заготовок (мас.%)
Pb Sn Cu Si Al
1 7,4 0,9 0,4 3,4 87,9
2 9,1 2,1 1,6 4,6 82,6

Приготовление двух заготовок распыляемых мишеней предложенного сплава включало плавку алюминия в вакуумной индукционной печи и доведение расплава до перегретого гомогенного состояния. В разогретый до 1100°С расплав алюминия последовательно вводили олово, свинец, медь и кремний в необходимом количестве, расплав перемешивали, выдерживали при данной температуре и выливали в горизонтальную плоскую форму для заготовки мишени, при этом затвердевающий расплав обрабатывали скрещенными электрическим и магнитным полями до получения литой заготовки распыляемой мишени. Толщина заготовки зависела от толщины заданной магнетронной мишени. Мишени подвергали магнетронному распылению, в результате чего получали тонкие напыленные рабочие слои на сталебронзовых основах. Толщина напыленного рабочего слоя находилась в пределах 12-20 мкм на всех испытанных образцах. Подшипники скольжения с напыленными антифрикционными рабочими слоями из предлагаемого сплава выдерживали нагрузку до 140 МПа.

Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий свинец, олово и медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Свинец 7,4-9,1
Олово 0,9-2,1
Медь 0,4-1,6
Кремний 3,4-4,6
Алюминий Остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в авиационной, машиностроительной и судостроительной промышленности. .

Изобретение относится к прокатным, экструдированным или кованым изделиям из алюминиевых сплавов, а именно к листам, панелям фюзеляжа летательного аппарата, а также к конструктивным элементам, предназначенным для авиастроения, и может быть использовано в авиационно-космической промышленности.

Изобретение относится к способам получения порошка квазикристаллических сплавов системы Al-Cu-Fe и может быть использовано для антифрикционных присадок, антипригарных покрытий, для создания износостойкого инструмента.

Изобретение относится к способам получения квазикристаллических материалов, а именно к способам получения покрытий из квазикристаллических сплавов системы Al-Cu-Fe. .
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к составам сплавов на основе алюминия, которые могут быть использованы в машиностроении. .
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при изготовлении гибких многослойных печатных плат, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники.

Изобретение относится к металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, и может быть использовано при получении изделий, работающих в широком диапазоне температур, до 350°С.
Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности к деформируемым термически неупрочняемым свариваемым сплавам на основе системы Al-Mn. .
Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия, предназначенных для применения в качестве высоконагруженных конструкционных материалов при производстве литых деталей в различных изделиях машиностроения.

Изобретение относится к получению квазикристаллических сплавов, в частности, к получению квазикристаллического однофазного сплава системы Al-Cu-Fe в виде порошка. .

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано в литейном производстве для модифицирования чугуна и силумина. .
Изобретение относится к технологии производства алюминиево-кремниевых сплавов. .
Изобретение относится к технологии получения сплавов с использованием кристаллического кремния, например алюминиево-кремниевых сплавов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов на основе алюминия. .

Изобретение относится к производству алюминиевых сплавов и может быть использовано при приготовлении алюминиево-кремниевых сплавов с использованием кристаллического кремния.

Изобретение относится к области цветной металлургии и, в частности, технологии получения алюминиево-кремниевой лигатуры с содержанием кремния более 25%. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам лигатур для производства силуминов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным материалам на основе алюминия. .

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении разнообразных изделий методами фасонного литья, в частности, корпусных деталей автомобильного двигателя, дисков автомобильных колес, корпусов радиаторов.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для приготовления сплавов на основе алюминия с кремнием - силуминов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии получения алюминиево-кремниевой лигатуры с содержанием кремния более 20%
Наверх