NL9401339A

NL9401339A - Legering voor een glijlager of dergelijke, en een lager op basis van een zodanige legering.

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,

EM EEH LAGER OF BA8IS VAM BEN ZODANIGE LEGERING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een legering voor een glij lager of dergelijke en op een glijlager op basis van een dergelijke legering.

Glij lagers worden gebruikt in samenwerking met roterende assen bij veel mechanische toepassingen, zoals bij treinen.

De eigenschappen van zodanige glij lagers worden bepaald door de legering, waarvan het glij lager wordt gemaakt.

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.

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.

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.

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.

Cd en As zijn schadelijk voor het milieu en de gezondheid. Beide zijn toxisch en carcinogeen. Tevens is As een mutageen.

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.

Uit proeven is een reeks legeringen ontwikkeld.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.%

Ni bij voorkeur 0,3 gew.% Ni, en 0,3-2 gew.% In, bij voorkeur 1,5 gew.% In.

Voor wat betreft het legeringselement Ti, kan de legering 0,01-0*5 gew.%, bij voorkeur 0,04 gew.% Ti.

Voor wat betreft het leger ingselement Ag, kan de legering 0,01-0,8 gew.% bevatten, bij voorkeur 0,25 gew.%

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.

In geval van het gecombineerd gebruik van Ag en Eutinal, ter vervanging van As, kan de legering 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.

In geval van het gecombineerd gebruik van Ti en Ag, ter vervanging van As, kan de legering 0,01-0,5 gew.%

Ti, bij voorkeur 0,04 gew.% Ti en 0,1-0,8 gew.% Ag, bij voorkeur 0,25 gew.% Ag bevatten.

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.

Het is gebleken dat deze legeringen zeer interessant zijn wanneer zij gebruikt worden als glijlagers of dergelijke.

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).

De legeringen werden in porties van ongeveer 30 kg aangemaakt.

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.

Men denkt dat de reactie tussen Ti-f luoridezout en Sn als volgt is:

KjTi^ + Sn - TiSn + (K2SnFx-)

De Ti legeringen (zie onder 4, 5, 6 en 7 in de tabel) werden op twee verschillende vijzen vervaardigd.

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.

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.

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.

Het K2TiF6-zout en de Sn voor-legering werden als volgt vermengd.

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.

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.

Claims

1. Legering voor een glijlager of dergelijke, omvattende, Sn, Cu, Sb, Ni, In en ten minste één van de groep bestaande uit Eutinal, Ag en Ti.

2. Legering volgens conclusie 1, die in hoofdzaak geen Cd of As omvat.

3. Legering volgens conclusie 1 of 2, omvattende ongeveer 81 gew.% Sn, ongeveer 12 gew.% Sb, en ongeveer 5 gew.% Cu.

4. Legering volgens conclusies l, 2 of 3, omvattende 0,1-0,6 gew.% Ni.

5. Legering volgens conclusie 4, omvattende 0,3 gew.% Ni.

6. Legering volgens de voorgaande conclusies, omvattende 0,3-2 gew.% In.

7. Legering volgens conclusie 6, omvattende 1,5 gew.% In.

8. Legering volgens conclusie 7, omvattende 0,01-0,5 gew.% Ti.

9. Legering volgens conclusie 8, omvattende 0,04 gew.% Ti.

10. Legering volgens conclusies 1-7, omvattende 0,1-0,8 gew.% Ag.

11. Legering volgens conclusie 10, omvattende 0,25 gew.% Ag.

12. Legering volgens conclusies 1-7, omvattende 0,01-0,5 gew.% Eutinal.

13. Legering volgens conclusie 12, omvattende 0,04 gew.% Eutinal.

14. Legering volgens conclusies 1-7, omvattende 0,1-0,8 gew.% Ag, bij voorkeur 0,25 gew.% Ag, en 0,01-0,5 gew.% Eutinal, bij voorkeur 0,04 gew.% Eutinal.

15. Legering volgens conclusies 1-7, omvattende 0,01-0,5 gew.% Ti, bij voorkeur 0,04 gew.% Ti and 0,1-0,8 gew.% Ag bij voorkeur 0,25 gew.% Ag.

16. Legering volgens conclusies 1-7, omvattende 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.

17. Werkwijze voor het combineren van Ti en Sn in een legering voor een glijlager of dergelijke volgens conclusies 1-16, waarbij Ti met Sn wordt gecombineerd door middel van een zoutreactie.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij Sn met een Ti-fluoridezout wordt gereageerd, teneinde Sn met Ti te combineren.

19. Lager zoals een glijlager of dergelijke, op basis van een legering volgens conclusies 1-16.

20. Gebruik van een legering volgens conclusie 1-16, voor het vervaardigen van een lager volgens conclusie 19.