Способ получения шихты для износостойких композиционных материалов

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий приготовление смеси связующего и порошков твердых смазок, отверждение смеси и термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и износостойкости композиционного материала, в качестве связующего используют смесь фосфорной кислоты с окислами металлов, образующими с фосфорной кислотой нерастворимые фосфатные цементы, а термообработку осуществляют в две стадии сначала при 100 - 150^oС в течение 1,5 - 2,0 ч, а затем при 300 - 415^oС в течение 0,5 - 1,0 ч.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения шихты для изготовления износостойких композиционных материалов, стойких при сухом трении и граничных условиях смазки. Известен способ получения шихты для износостойких материалов, заключающийся в смешивании стекловолокна с водной суспензией фторопласта, сушке смеси и последующем ее измельчении. Недостатком этого способа является низкая термоустойчивость полученных износостойких материалов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения шихты для износостойких композиционных материалов, заключающийся в приготовлении смеси связующего водного раствора жидкого натриевого стекла при температуре 40-80^оС с порошком твердых смазок, последующей термообработке сушке. Недостатками известного способа получения шихты для износостойких материалов являются недостаточные механические свойства и износостойкость изготавливаемых из шихты материалов. Например, износостойкий материал на основе фторопласта-4, изготовленный из шихты, полученной известным способом, имеет следующие свойства: Пpедел прочности при растяжении, кг/см² 120 Относительное удлинение, 110 Интенсивность износа на 1 км пути, мм 0,018 Коэффициент трения по стали 45 0,22 Целью данного изобретения является повышение механических свойств и износостойкости композиционных материалов. Для достижения поставленной цели предложен способ получения шлихты для износостойких композиционных материалов, включающий приготовление смеси связующего и порошков твердых смазок, отверждение смеси и термическую обработку, который отличаетсчя от известного способа тем, что в качестве связующего используют смесь фосфорной кислоты с окислами металлов, образующими с фосфорной кислотой нерастворимые фосфатные цементы, а термообработку осуществляют в две стадии, сначала при 100-150^оС в течение 1,5-2,0 ч, а затем при 300-415^оС в течение 0,5-1,0 ч. В качестве окислов металлов, образующих фосфатные цементы с фосфорной кислотой при нагревании, могут быть использованы PbO₂, FeO₂, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, MnO₂, Cr₂O₃, окислы металлов, образующие фосфатные цементы с фосфорной кислотой при комнатной температуре, СuO, MgO, ZnO, FeO, NiO. П р и м е р 1. Берут 200 г 50%-ной водной суспензии фторопласта 4Д и добавляют к ней 100 г фосфорной кислоты плотностью 1,5 с растворенной в ней Ni(OH)₃ 10 г. В эту смесь вводят 30 г стекловолокна, 20 г дисульфида молибдена, 100 г порошкового фторопласта-4 и 500 г двуокиси свинца. Состав интенсивно перемешивают и выдерживают 40-50 ч при комнатной температуре, затем вторично перемешивают до образования загустевшей массы, которую нагревают со скоростью 20-30^оС в час до 200-250^оС и выдерживают при этой температуре 1,5-2 ч. После чего состав разрыхляют и сушат еще 5-7 ч при температуре 180-200^оС. Высушенный состав измельчают на измельчителе с вращающимися ножами. Полученную таким образом шихту смешивают с порошковым фторопластом-4 в соотношении 1: 1 и изготавливают прессованием и спеканием детали и образцы для испытания. Испытания проводили на торцевой машине трения. При скорости 1 м/с и удельном давлении 30 кг/см²материал показал коэффициент трения, равный 0,12-0,15. П р и м е р 2. Готовят жидкость затворения, растворяя 10 г Ni(OH)₃в 100 г фосфорной кислоты плотностью 1,5. В жидкость затворения загружают 100 г коллоидного графита марки С-1 и 10 г предварительно нарезанного на куски длиной до 20 мм графитоволокна. Смесь интенсивно перемешивают до образования равномерной массы. Затем в состав добавляют 100 г порошка TiO₂ и состав вторично перемешивают до равномерного распределения всех компонентов. К полученной смеси добавляют 100 г порошка СaO и перемешивают состав до затвердевания. После выдержки при комнатной температуре в течение 8-10 ч, состав нагревают до 250-300^оС со скоростью 20-30^оС в час и выдерживают при этой температуре 1,5-2 ч. Затем состав рыхлят и сушат при температуре 180-200^оС в течение 5-6 ч. После чего размалывают и просеивают. Полученную порошковую шихту в количестве 10-20% смешивают с порошком железа и изготовляют пористые металлокерамические втулки. В таблице приведены значения механических свойств и износостойкости композиционного материала на основе фторопласта-4 изготовленного из шихты, полученной предложенным способом. Как следует из приведенных данных, предложенный способ получения шихты для износостойких композиционных материалов обеспечивает в сравнении с известным способом повышение механических свойств и износостойкости композиционного материала.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий приготовление смеси связующего и порошков твердых смазок, отверждение смеси и термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и износостойкости композиционного материала, в качестве связующего используют смесь фосфорной кислоты с окислами металлов, образующими с фосфорной кислотой нерастворимые фосфатные цементы, а термообработку осуществляют в две стадии сначала при 100 - 150^oС в течение 1,5 - 2,0 ч, а затем при 300 - 415^oС в течение 0,5 - 1,0 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1