RU2064519C1

RU2064519C1 - Powder material

Info

Publication number: RU2064519C1
Application number: RU92010759A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Мельников; Н.И. Замятина; М.А. Розанова; В.В. Цветков; Н.В. Бобков; Г.В. Мельников
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Технология"
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: powder material contains, wt.-%: graphite, 1-6; hollow glass microspheres or its wastes, 0.5-5; copper, 10-40. EFFECT: higher efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к составам порошковых материалов на основе железа с добавками меди, графита и стекла для использования в качестве сильноточных скользящих контактов троллейбусные вставки, коллекторные пластины электропоездов и аналогичные узлы, а также в узлах трения с повышенной нагрузочной способностью. The invention relates to compositions of powder materials based on iron with additives of copper, graphite and glass for use as high-current sliding contacts trolley bus inserts, collector plates of electric trains and similar nodes, as well as in friction units with high load capacity.

Известны порошковые материалы для скользящих электроконтактов на основе железа марки Р7 (состав, мас. железо 70, медь 22, свинец 5, никель - 1, нитрид бора 2) [Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М. Металлургия, 1982, с.215-221] Недостатком материала является низкая износостойкость контактов и ответной пары проводов, а также содержание свинца, который запрещен к применению, в составе материалов. Known powder materials for sliding electrical contacts based on iron grade P7 (composition, wt. Iron 70, copper 22, lead 5, nickel - 1, boron nitride 2) [G. Libenson Manufacture of sintered products. M. Metallurgy, 1982, p.215-221] The disadvantage of the material is the low wear resistance of the contacts and the response pair of wires, as well as the content of lead, which is prohibited for use, in the composition of the materials.

Известен порошковый материал [Пат.9969 (Япония). Смесь порошков на основе меди для антифрикционных слоев. Опубл.09.05.69 г. на медной основе для скользящих электроконтактов состава, мас. Known powder material [Pat. 9969 (Japan). A mixture of copper-based powders for anti-friction layers. Publ. 09.05.69, copper-based for sliding electrical contacts of the composition, wt.

графит 1 4
никель 2 6
свинец 2 10
сульфиды 1 10
медь до 100
Недостатком этого материала является невысокая износостойкость во влажной атмосфере и значительное содержание свинца в материале.graphite 1 4
nickel 2 6
lead 2 10
sulfides 1 10
copper up to 100
The disadvantage of this material is the low wear resistance in a humid atmosphere and a significant lead content in the material.

Известен порошковый материал для токосъемников [Пат.48-20963 (Япония). Износостойкий спеченный сплав на основе меди. Опубл. 25.06.73 г. состава, мас. Known powder material for current collectors [Pat. 48-20963 (Japan). Wear-resistant sintered alloy based on copper. Publ. 06/25/73, the composition, wt.

графит 0,5 6,0
олово 2 13
никель 3 15
свинец 2 8
медь до 100
Большой износ проводов, особенно при наличии влаги, высокая стоимость за счет содержания дорогих порошков олова и никеля, наличие свинца в составе являются недостатками этого материала.graphite 0.5 6.0
tin 2 13
nickel 3 15
lead 2 8
copper up to 100
The large wear of the wires, especially in the presence of moisture, the high cost due to the content of expensive tin and nickel powders, the presence of lead in the composition are the disadvantages of this material.

Известен также порошковый материал для подвода больших токов [Пат. 50-40086 (Япония). Способ изготовления скользящих электродов для подвода больших токов. Опубл. 22.12.75 состава, мас. Also known is a powder material for supplying high currents [US Pat. 50-40086 (Japan). A method of manufacturing a sliding electrode for supplying high currents. Publ. 12/22/75 composition, wt.

графит 5 30
олово 2 10
свинец 2 10
хром 2 30
серебро 2 20
медь до 100
Невысокая износостойкость проводов и порошкового материала, особенно во влажной атмосфере, сложный состав и высокая стоимость за счет содержания в составе олова, хрома, серебра, а также наличие в составе свинца являются недостатками этого материала.graphite 5 30
tin 2 10
lead 2 10
chrome 2 30
silver 2 20
copper up to 100
The low wear resistance of wires and powder material, especially in a humid atmosphere, the complex composition and high cost due to the content of tin, chromium, silver, as well as the presence of lead in the composition are the disadvantages of this material.

Известен также порошковый материал на основе железа для скользящего электроконтакта троллейбусов (троллейбусные вставки). Вставки выпускаются заводом "Электроконтакт" (г.Кинешма Ивановской области) согласно ТУ-303-89 ИЛГТ 741582010 ТУ и имеет состав, мас. Also known is an iron-based powder material for a sliding electrical contact of trolley buses (trolley bus inserts). The inserts are produced by the plant "Electrocontact" (Kineshma, Ivanovo region) according to TU-303-89 ILGT 741582010 TU and has a composition, wt.

медь 30
графит 3
свинец 10
железо 57
Недостатком этого материала является низкая износостойкость и наличие в составе свинца.copper 30
graphite 3
lead 10
iron 57
The disadvantage of this material is the low wear resistance and the presence of lead.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности признаков, т.е. прототипом, является спеченный антифрикционный материал на основе железа [А. с. 684921 СССР. Спеченный антифрикционный материал на основе железа. "ДСП"] состава, мас. Closest to the claimed solution in terms of features, i.e. the prototype is a sintered anti-friction material based on iron [A. from. 684921 USSR. Sintered anti-friction material based on iron. "Particleboard"] composition, wt.

графит 2 4
стекло 6 8
медь 2 3
железо до 100
Данный материал разработан как антифрикционный для работы в растворах щелочей. В режиме трения сильноточных контактов интенсивность изнашивания этого материала 140 155 мкм/км, коэффициент трения свыше 0,4.graphite 2 4
glass 6 8
copper 2 3
iron up to 100
This material is designed as anti-friction for use in alkali solutions. In the friction regime of high-current contacts, the wear rate of this material is 140 155 μm / km, the friction coefficient is more than 0.4.

Изобретательской задачей являлась разработка порошкового материала, обладающего высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения в узлах сильноточных контактов. An inventive task was the development of a powder material with high wear resistance and a low coefficient of friction at nodes of high-current contacts.

Поставленная задача достигается путем создания порошкового материала для сильноточных контактов на основе железа, включающего медь, графит и стекло, который содержит последнее в виде пустотелых стеклянных микросфер или их отходов при следующем соотношении компонентов, мас. The task is achieved by creating a powder material for high-current contacts based on iron, including copper, graphite and glass, which contains the latter in the form of hollow glass microspheres or their wastes in the following ratio of components, wt.

графит 1 6
пустотелые стеклянные микросферы или их отходы 0 5
медь 10 40
железо до 100
Использование именно заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно снизить интенсивность изнашивания пары трения "порошковый материал медный провод" более, чем в 100 раз и уменьшить коэффициент трения в 5 10 раз.graphite 1 6
hollow glass microspheres or their waste 0 5
copper 10 40
iron up to 100
The use of the claimed combination of essential features makes it possible to obtain the technical result achieved, namely, to reduce the wear rate of the “powder material copper wire” friction pair by more than 100 times and reduce the friction coefficient by 5 × 10 times.

Пустотелые стеклянные микросферы выпускаются согласно ТУ 6-11-367-75 Новгородским заводом стекловолокна. Микросферы имеют состав, мас. SiO₂ 75, Na₂O 19-20, BaO 3-4, СaО 0,5; MgO 0,5. Согласно технических условий пустотелые стеклянные микросферы имеют характеристики: дисперсность 4-160 мкм, плотность 0,36 г/см³, прочность 248,5 кг/см². Отходы производства этих микросфер до сих пор не использовались. Использование отходов при создании порошкового материала, кроме снижения интенсивности изнашивания и уменьшения коэффициента трения, позволит улучшить экологическую обстановку и удешевить порошковый материал.Hollow glass microspheres are produced according to TU 6-11-367-75 by the Novgorod Glass Fiber Plant. The microspheres have a composition, wt. SiO ₂ 75, Na ₂ O 19-20, BaO 3-4, CaO 0.5; MgO 0.5. According to the technical conditions, hollow glass microspheres have the following characteristics: dispersion 4-160 microns, density 0.36 g / cm ³ , strength 248.5 kg / cm ² . Wastes from the production of these microspheres have not yet been used. The use of waste in creating powder material, in addition to reducing the wear rate and reducing the coefficient of friction, will improve the environmental situation and reduce the cost of powder material.

Пример 1. 20 г (20 мас.) медного порошка ПМС-1 (ГОСТ 4860-75), 1 г (1 мас.) порошка графита ЭУТ-11 (ГОСТ 10274-79), 1 г (1 мас.) пустотелых стеклянных микросфер (ТУ-6-11-367-75) и 78 г (78 мас.) железного порошка ПЖР2 (ГОСТ 9849-86) смешивали в конусном смесителе, из шихты прессовали под давлением 600 МПа образцы и спекали их в среде водорода в течение 1,5 час, при температуре 98О^oС.Example 1. 20 g (20 wt.) Copper powder PMS-1 (GOST 4860-75), 1 g (1 wt.) Graphite powder EUT-11 (GOST 10274-79), 1 g (1 wt.) Hollow glass microspheres (TU-6-11-367-75) and 78 g (78 wt.) of iron powder ПЖР2 (GOST 9849-86) were mixed in a cone mixer, samples were pressed from a mixture under pressure of 600 MPa and sintered in a hydrogen medium for 1.5 hours, at a temperature of 98O ^o C.

Пример 2. 30 г. (30 мас.) медного порошка, 2 г (2 мас.) порошка графита, 3 г (3 маc.) отходов стеклянных микросфер и 65 г (65 мас.) железного порошка смешивали в смесителе, из шихты прессовали образцы и спекали их в среде водорода при тех же условиях, что и в примере 1. Example 2. 30 g (30 wt.) Of copper powder, 2 g (2 wt.) Of graphite powder, 3 g (3 wt.) Of waste glass microspheres and 65 g (65 wt.) Of iron powder were mixed in a mixer, from a charge samples were pressed and sintered in a hydrogen medium under the same conditions as in example 1.

Пример 3. 40 г (40 мас.) медного порошка, 3 г (3 мас.) порошка графита, 5 г (5 мас. ) пустотелых стеклянных микросфер и 52 г (52 мас.) железного порошка смешивали в смесителе, из шихты прессовали образцы и спекали их в среде водорода при тех же условиях, что и в примере 1. Example 3. 40 g (40 wt.) Of copper powder, 3 g (3 wt.) Of graphite powder, 5 g (5 wt.) Of hollow glass microspheres and 52 g (52 wt.) Of iron powder were mixed in a mixer, pressed from a charge samples and sintered them in a hydrogen medium under the same conditions as in example 1.

Химический состав порошковых материалов по примерам 1-3 и прототипа приведены в табл. 1. The chemical composition of the powder materials according to examples 1-3 and the prototype are given in table. 1.

Полученные образцы были испытаны на трение и износ на серийной машине трения 2070 СМТ-1 по общепринятой методике [Ясь Д.С. Подмоков В.Б. Дяденко H. С. Испытания на трение и износ. Методы и оборудование. Харьков: Техника, 1971, с.140] с целью оценки износостойкости и коэффициентов трения. Условия испытаний: пара трения " диск колодка", материал колодки предлагаемый порошковый материал, материал диска медь электротехническая (аналог троллейбусного провода). Режим трения: скорость скольжения 3 м/с, удельная нагрузка 1,5 МПа (режим трения соответствует рекомендации литературы - Ефремов И.С. и др. Технические средства городского электрического транспорта. М. Высшая школа, 1985, с.448). The obtained samples were tested for friction and wear on a serial friction machine 2070 SMT-1 according to the generally accepted method [Yas D.S. Podmokov V.B. Dyadenko H. S. Friction and wear tests. Methods and equipment. Kharkov: Engineering, 1971, p.140] in order to assess the wear resistance and friction coefficients. Test conditions: friction pair "disk block", the material of the block is the proposed powder material, the disk material is copper electrotechnical (analogue of the trolleybus wire). Friction mode: sliding speed 3 m / s, specific load 1.5 MPa (the friction mode corresponds to the recommendations of the literature - I. Efremov and others. Technical means of urban electric transport. M. Higher School, 1985, p.448).

Результаты испытаний приведены в табл.2. The test results are shown in table.2.

Из табл.2 видно, что при использовании совокупности заявляемых существенных признаков достигается следующий технический результат: уменьшаются интенсивность изнашивания порошкового материала в 8 200 раз, медного контртела в 300 2000 раз, коэффициент трения снижается в 5 10 раз во всем диапазоне составов порошкового материала. From table 2 it is seen that when using the totality of the claimed essential features, the following technical result is achieved: the wear rate of the powder material is reduced by 8,200 times, the copper counterbody by 300,200 times, the friction coefficient decreases by 5-10 times in the entire range of compositions of the powder material.

Эти преимущества позволят порошковому материалу работать в узле трения значительно дольше, уменьшить число разборок и сборок токосъемного узла, повысить надежность и работоспособность городского транспорта. These advantages will allow the powder material to work in the friction unit much longer, reduce the number of disassemblies and assemblies of the collector assembly, and increase the reliability and performance of urban transport.

Использование в составе порошкового материала пустотелых стеклянных микросфер или их отходов позволит отказаться от применения свинца и снизить стоимость разработанного материала при сохранении высоких эксплуатационных свойств. The use of hollow glass microspheres or their waste in the composition of the powder material will make it possible to abandon the use of lead and reduce the cost of the developed material while maintaining high performance properties.

Claims

An iron-based powder material containing graphite and copper, characterized in that it further comprises hollow glass microspheres or their wastes in the following ratio of components in wt.

Graphite 1-6
Hollow glass microspheres or their waste 0.5-5
Copper 10-40
Iron Else