NL9401339A

NL9401339A - Alloy for a plain bearing or the like, and a bearing based on such an alloy.

Info

Publication number: NL9401339A
Application number: NL9401339A
Authority: NL
Inventors: Jan Noordegraaf; Martinus Adrianus Oud; Harry Behm
Original assignee: Billiton Witmetaal
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1996-04-01
Also published as: EP0702095A1

Description

LEGERIHQ VOOR EBH GLIJLAGER OF DERGELIJKE,ARMY HQ FOR EBH SLIDE BEARING OR SIMILAR,

EM EEH LAGER OF BA8IS VAM BEN ZODANIGE LEGERINGEM EEH BEARING OR BA8IS VAM AM SUCH ALLOY

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een legering voor een glij lager of dergelijke en op een glijlager op basis van een dergelijke legering.The present invention relates to an alloy for a sliding bearing or the like and to a sliding bearing based on such an alloy.

Glij lagers worden gebruikt in samenwerking met roterende assen bij veel mechanische toepassingen, zoals bij treinen.Plain bearings are used in conjunction with rotary shafts in many mechanical applications, such as trains.

De eigenschappen van zodanige glij lagers worden bepaald door de legering, waarvan het glij lager wordt gemaakt.The properties of such sliding bearings are determined by the alloy from which the sliding bearing is made.

Moderne glijlagers moeten zacht genoeg zijn om een as daarin te laten roteren, en beschadigingen aan de assen te voorkomen. De glij lagers moeten echter niet te zacht worden bij hoge temperaturen, opdat zij voldoende ondersteuning aan de roterende assen bij dergelijke temperaturen kunnen geven.Modern plain bearings must be soft enough to rotate an axle in them and prevent damage to the axles. However, the plain bearings should not become too soft at high temperatures, so that they can provide sufficient support to the rotary shafts at such temperatures.

Verder moet het glijlager eigenschappen hebben, die voorkomen dat een as blokkeert tijdens werking. Wanneer de as in een glij lager roteert wordt het zachtere glij lager tevens in zekere mate door de hardere as weggesleten. Aldus moet de glijlager gelijkmatig weggesleten worden, anders kunnen problemen ontstaan die tot beschadiging van de assen en een snellere vervanging van de glijlager kunnen leiden.Furthermore, the sleeve bearing must have properties that prevent an axle from blocking during operation. When the shaft rotates in a sliding bearing, the softer sliding bearing is also somewhat worn away by the harder shaft. Thus, the sleeve bearing must be worn away evenly, otherwise problems may arise which can damage the shafts and lead to a faster replacement of the sleeve bearing.

Veel legeringen voor glij lagers of dergelijke die thans worden gebruikt, worden gebaseerd op een Sn-legering, waarin Cd en As aanwezig zijn, die er respectievelijk voor zorgen dat de legering de juiste hard-/zachtheid bij verschillende temperaturen heeft en ervoor te zorgen dat de structuur van de legering homogeen en in de vorm van fijne korrels blijft en niet de assen blokkeert of ongelijkmatig slijten.Many alloys for plain bearings or the like currently in use are based on an Sn alloy, in which Cd and As are present, which respectively ensure that the alloy has the correct hardness / softness at different temperatures and that the structure of the alloy remains homogeneous and in the form of fine grains and does not block the shafts or wear unevenly.

Een probleem met deze legeringen voor glij lagers is echter dat bij het bewerken en bij gebruik, Cd en As in het milieu vrijkomen wanneer de glij lagers aan wrijving van de assen worden onderworpen. Deze vrijkomende Cd en As kunnen dan ingeademd worden, bijvoorbeeld door treinonderhoudsmonteurs.A problem with these slide bearing alloys, however, is that during machining and use, Cd and As are released into the environment when the plain bearings are subjected to friction of the shafts. These released Cd and As can then be inhaled, for example by train maintenance technicians.

Cd en As zijn schadelijk voor het milieu en de gezondheid. Beide zijn toxisch en carcinogeen. Tevens is As een mutageen.CD and As are harmful to the environment and health. Both are toxic and carcinogenic. As is also a mutagen.

Een doel van de onderhavige uitvinding is een legering voor een glijlager of dergelijke te verschaffen, die aan de functionele eisen voor een thans gebruikt glij lager voldoet, maar weinig of geen gevaar voor het milieu en/of de gezondheid oplevert.An object of the present invention is to provide an alloy for a plain bearing or the like which meets the functional requirements for a presently used plain bearing, but which presents little or no danger to the environment and / or health.

Uit proeven is een reeks legeringen ontwikkeld.A series of alloys have been developed from tests.

Men heeft gevonden dat Cd door In vervangen kan worden en dat As door ten minste één van de groep bestaande uit Eutinal, Ag en Ti vervangen kan worden teneinde een legering te verschaffen die geschikt is voor een glijlager of dergelijke.It has been found that Cd can be replaced by In and that As can be replaced by at least one of the group consisting of Eutinal, Ag and Ti to provide an alloy suitable for a plain bearing or the like.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een legering voor een glijlager of dergelijke verschaft, omvattende Sn, Cu, Sb, Ni, In en ten minste één van de groep bestaande uit Eutinal, Ag en Ti.According to the present invention, an alloy for a sleeve bearing or the like is provided, comprising Sn, Cu, Sb, Ni, In and at least one of the group consisting of Eutinal, Ag and Ti.

Aldus wordt een legering voor een glijlager of dergelijke verschaft, die bij bewerking en/of wegslijten daarvan minder schadelijk is voor het milieu en de gezondheid dan thans bestaande legeringen voor glijlagers e.d.Thus, an alloy for a plain bearing or the like is provided, which is less harmful to the environment and health during machining and / or wear thereof than currently existing alloys for plain bearings and the like.

Tijdens de loop van de proeven stuitte men op het probleem van het combineren van Sn en Ti in een legering voor een glij lager of dergelijke volgens de onderhavige uitvinding. Ti heeft een hoger smeltpunt, ongeveer 1.500°C, ten opzichte van Sn met een smeltpunt van ongeveer 230°C, en is slecht oplosbaar in vloeibaar Sn. Op 1500°C oxideert Sn heel snel en is het samenvoegen van Ti en Sn teneinde een legering te vormen niet uitvoerbaar.During the course of the tests, the problem of combining Sn and Ti in a sliding bearing alloy or the like of the present invention was encountered. Ti has a higher melting point, about 1,500 ° C, relative to Sn with a melting point of about 230 ° C, and is sparingly soluble in liquid Sn. At 1500 ° C, Sn oxidizes very quickly and combining Ti and Sn to form an alloy is not feasible.

De onderhavige uitvinding verschaft voorts een werkwijze voor het combineren van Sn en Ti in een legering voor een glijlager of dergelijke, waarin Sn met Ti door middel van een Ti-zout, bij voorkeur een fluoride, wordt gecombineerd, op een relatief lage temperatuur.The present invention further provides a method of combining Sn and Ti in a sleeve bearing alloy or the like, in which Sn is combined with Ti by means of a Ti salt, preferably a fluoride, at a relatively low temperature.

Op deze wijze kan Ti thans met Sn via een zoutreactie, dat wil zeggen een chemische reactie, worden gecombineerd, waarbij Sn, in vergelijking met het op hoge temperaturen oplossen van Sn en Ti, niet tot het smeltpunt van Ti behoeft te worden verwarmd.In this way, Ti can now be combined with Sn via a salt reaction, i.e., a chemical reaction, whereby Sn, compared to dissolving Sn and Ti at high temperatures, does not need to be heated to the melting point of Ti.

Voor wat betreft de legeringselementen Sn, Cu, Sb, Ni en In, kan de legering ongeveer 81 gew.% Sn bevatten, ongeveer 12 gew.% Sb, ongeveer 3-6 gew.% Cu, 0,1-0,6 gew.%As for the alloying elements Sn, Cu, Sb, Ni and In, the alloy may contain about 81 wt% Sn, about 12 wt% Sb, about 3-6 wt% Cu, 0.1-0.6 wt .%

Ni bij voorkeur 0,3 gew.% Ni, en 0,3-2 gew.% In, bij voorkeur 1,5 gew.% In.Ni preferably 0.3 wt% Ni, and 0.3-2 wt% In, preferably 1.5 wt% In.

Voor wat betreft het legeringselement Ti, kan de legering 0,01-0*5 gew.%, bij voorkeur 0,04 gew.% Ti.As for the alloying element Ti, the alloy can be 0.01-0 * 5 wt%, preferably 0.04 wt% Ti.

Voor wat betreft het leger ingselement Ag, kan de legering 0,01-0,8 gew.% bevatten, bij voorkeur 0,25 gew.%As for the alloying element Ag, the alloy may contain 0.01-0.8 wt%, preferably 0.25 wt%

Ag.Ag.

Voor wat betreft de legeringstoevoeging Eutinal (90 gew.% Zn, 5 gew.% Al en 5 gew.% Mg, zie DE-A-3 135 847) kan de legering 0,01-0,5 gew.% bevatten, bij voorkeur 0,04 gew.% Eutinal.As for the alloy addition Eutinal (90 wt% Zn, 5 wt% Al and 5 wt% Mg, see DE-A-3 135 847), the alloy may contain 0.01-0.5 wt%, at preferably 0.04 wt.% Eutinal.

In geval van het gecombineerd gebruik van Ag en Eutinal, ter vervanging van As, kan de legering 0,1-0,8 %In the case of the combined use of Ag and Eutinal, replacing As, the alloy can be 0.1-0.8%

Ag, bij voorkeur 0,25 gew.% Ag, en 0,01-0,5 gew.% Eutinal, bij voorkeur 0,04 gew.% Eutinal, bevatten.Ag, preferably 0.25 wt% Ag, and 0.01-0.5 wt% Eutinal, preferably 0.04 wt% Eutinal.

In geval van het gecombineerd gebruik van Ti en Ag, ter vervanging van As, kan de legering 0,01-0,5 gew.%In the case of the combined use of Ti and Ag, replacing As, the alloy can be 0.01-0.5 wt%

Ti, bij voorkeur 0,04 gew.% Ti en 0,1-0,8 gew.% Ag, bij voorkeur 0,25 gew.% Ag bevatten.Ti, preferably 0.04 wt% Ti and 0.1-0.8 wt% Ag, preferably 0.25 wt% Ag.

In geval van het gecombineerd gebruik van Ti en Eutinal, ter vervanging van As, kan de legering 0,01-0,5 gew.% Ti, bij voorkeur 0,04 gew.% Ti en 0,01-0,5 gew.% Eutinal, bij voorkeur 0,04 gew.% Eutinal bevatten.In the case of the combined use of Ti and Eutinal, replacing As, the alloy may contain 0.01-0.5 wt% Ti, preferably 0.04 wt% Ti, and 0.01-0.5 wt%. % Eutinal, preferably 0.04 wt% Eutinal.

Het is gebleken dat deze legeringen zeer interessant zijn wanneer zij gebruikt worden als glijlagers of dergelijke.These alloys have been found to be very interesting when used as plain bearings or the like.

De gebruikte legeringen zijn vermeld in de onderstaande tabel, waardoor zij visueel op kwaliteit werden beoordeeld, ten opzichte van de thans bestaande legering voor een glijlager (legering O in de tabel).The alloys used are listed in the table below, so they were visually assessed for quality, compared to the currently existing one for a plain bearing (alloy O in the table).

De legeringen werden in porties van ongeveer 30 kg aangemaakt.The alloys were prepared in about 30 kg portions.

Sn kan met Ti, volgens de onderhavige uitvinding, gecombineerd worden door middel van een zoutreactie, waarbij bij voorkeur Sn met een Ti-fluoridezout wordt gereageerd, bijvoorbeeld KjTiF^ teneinde Ti en Sn op een lagere temperatuur dan de smelttemperatuur van Ti te combineren.Sn can be combined with Ti, according to the present invention, by means of a salt reaction, preferably reacting Sn with a Ti fluoride salt, for example KjTiF ^ to combine Ti and Sn at a temperature lower than the melting temperature of Ti.

Men denkt dat de reactie tussen Ti-f luoridezout en Sn als volgt is:The reaction between Ti-f luoride salt and Sn is thought to be as follows:

KjTi^ + Sn - TiSn + (K2SnFx-)KjTi ^ + Sn - TiSn + (K2SnFx-)

De Ti legeringen (zie onder 4, 5, 6 en 7 in de tabel) werden op twee verschillende vijzen vervaardigd.The Ti alloys (see 4, 5, 6 and 7 in the table) were made on two different screws.

De legering 4 werd vervaardigd door het aanbrengen van 85,2 gram K2TiF6-zout op het oppervlak van een Sn legering met een gewicht van 30 kg.The alloy 4 was manufactured by applying 85.2 grams of K2TiF6 salt to the surface of an Sn alloy weighing 30 kg.

De legeringen 5, 6 en 7 werden vervaardigd door het toevoegen van Ti via een 0,99 gew.% Ti-houdende voorlegering. Deze voor legering werd vooraf gemaakt via het mengen van 14,2 kg K2TiF6-zout met 200 kg van een 99,85 gew.% Sn legering, waarbij deze legering na de chemische reactie een Ti gew.% van 0,99 had.Alloys 5, 6 and 7 were prepared by adding Ti via a 0.99 wt% Ti-containing prealloy. This pre-alloy was pre-made via mixing 14.2 kg of K2TiF6 salt with 200 kg of a 99.85 wt% Sn alloy, the alloy having a Ti wt% of 0.99 after the chemical reaction.

Het K2TiF6-zout heeft een smeltpunt van ongeveer 820°C en de Sn legering werd op een temperatuur van ongeveer 420°C gehouden. De reactie verloopt exotherm.The K2TiF6 salt has a melting point of about 820 ° C and the Sn alloy was kept at a temperature of about 420 ° C. The reaction proceeds exothermically.

Het K2TiF6-zout en de Sn voor-legering werden als volgt vermengd.The K2TiF6 salt and the Sn pre-alloy were mixed as follows.

De Sn voor-legering werd verwarmd waarna het zout in deze voor-legering bij een roersnelheid van 300 tpm met forse kolk en met een doseersnelheid van circa 5kg/min (niet in één keer opgegooid) werd ingebracht, teneinde voor een goede menging te zorgen. Dit mengsel liet men gedurende 15 minuten reageren. Vervolgens werd de dros (K2SnFx-) af geschuimd en de kwaliteit van de legering op visuele wijze ten opzichte van de thans bestaande glijlagerlegering (0 in de tabel) voorspeld en de legering daarna in blokken van 3 kg uitgegoten.The Sn pre-alloy was heated after which the salt was introduced into this pre-alloy at a stirring speed of 300 rpm with a vortex and at a dosing speed of approximately 5 kg / min (not thrown in one go), to ensure a good mixing . This mixture was allowed to react for 15 minutes. Subsequently, the dros (K2SnFx-) were skimmed and the quality of the alloy was visually predicted relative to the currently existing plain bearing alloy (0 in the table) and then cast the alloy in 3 kg blocks.

Alle legeringen bleken voldoende eigenschappen te hebben om als basis voor een glijlager of dergelijke te dienen, echter op basis van een visuele bepaling geeft men thans de voorkeur aan legering 3 voor gebruik als een glijlager.All alloys were found to have sufficient properties to serve as the basis for a sleeve bearing or the like, however, based on a visual determination, alloy 3 is currently preferred for use as a sleeve bearing.

Claims

Alloy for a plain bearing or the like, comprising, Sn, Cu, Sb, Ni, In and at least one of the group consisting of Eutinal, Ag and Ti.

The alloy of claim 1, which comprises substantially no Cd or As.

An alloy according to claim 1 or 2, comprising about 81 wt% Sn, about 12 wt% Sb, and about 5 wt% Cu.

Alloy according to claims 1, 2 or 3, comprising 0.1-0.6 wt.% Ni.

Alloy according to claim 4, comprising 0.3 wt% Ni.

Alloy according to the preceding claims, comprising 0.3-2 wt% In.

Alloy according to claim 6, comprising 1.5 wt.% In.

Alloy according to claim 7, comprising 0.01-0.5 wt% Ti.

Alloy according to claim 8, comprising 0.04% by weight of Ti.

Alloy according to claims 1-7, comprising 0.1-0.8 wt.% Ag.

An alloy according to claim 10, comprising 0.25 wt% Ag.

Alloy according to claims 1-7, comprising 0.01-0.5 wt% Eutinal.

Alloy according to claim 12, comprising 0.04% by weight of Eutinal.

Alloy according to claims 1-7, comprising 0.1-0.8 wt% Ag, preferably 0.25 wt% Ag, and 0.01-0.5 wt% Eutinal, preferably 0.04 wt% Eutinal.

Alloy according to claims 1-7, comprising 0.01-0.5 wt.% Ti, preferably 0.04 wt.% Ti and 0.1-0.8 wt.% Ag, preferably 0.25 wt. % Ag.

Alloy according to claims 1-7, comprising 0.01-0.5 wt% Ti, preferably 0.04 wt% Ti and 0.01-0.5 wt% Eutinal, preferably 0.04 wt .% Eutinal.

A method of combining Ti and Sn in a sleeve bearing alloy or the like according to claims 1-16, wherein Ti is combined with Sn by means of a salt reaction.

The method of claim 17, wherein Sn is reacted with a Ti fluoride salt to combine Sn with Ti.

Bearing, such as a plain bearing or the like, based on an alloy according to claims 1-16.

Use of an alloy according to claim 1-16 for manufacturing a bearing according to claim 19.