RU2476736C1 - Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием - Google Patents
Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476736C1 RU2476736C1 RU2011144164/11A RU2011144164A RU2476736C1 RU 2476736 C1 RU2476736 C1 RU 2476736C1 RU 2011144164/11 A RU2011144164/11 A RU 2011144164/11A RU 2011144164 A RU2011144164 A RU 2011144164A RU 2476736 C1 RU2476736 C1 RU 2476736C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fractions
- nanostructured
- sliding bearing
- sliding
- level
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиационной, газонефтедобывающей, автомобильной и других областях промышленности. Подшипник скольжения включает корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20. Технический результат: комплексное улучшение эксплуатационных характеристик подшипника за счет максимального снижения коэффициента трения, повышения износостойкости, твердости, термической стабильности, жаропрочности, при одновременном повышении пластичности и прочности антифрикицонного керамического слоя за счет его наноструктурирования. 1 табл.
Description
Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиационной, газонефтедобывающей, автомобильной и других областях промышленности.
Подшипники скольжения находят широкое применение в узлах и механизмах, имеющих высокие скорости вращения и большие удельные нагрузки. Подшипники скольжения, как опора вала или вращающейся оси, воспринимают от них радиальные, осевые и радиально-осевые нагрузки и обеспечивают вращение.
Подшипник скольжения включает корпус, устанавливаемый на цапфу вала или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, и содержит сопряженные поверхности, между которыми возникает трение.
Известен подшипник скольжения, включающий взаимосвязанные между собой и смонтированные на корпусе элементы скольжения, выполненные в виде набора контактирующих между собой вкладышей с установочными фиксаторами (свидетельство на полезную модель РФ №24058, опубл. 10.09.2002). Вкладыши могут быть выполнены из различных металлополимеров, керамополимеров и композиционных материалов с различными упрочняющими добавками, что улучшает их антифрикционные свойства.
Известно техническое решение в виде листового армированного фторопластового антифрикционного материала для изготовления подшипника скольжения, опорных шайб, опор скольжения (патент РФ №2384412, МПК В32В 5/0, опубл. 20.03.2010).
Известный материал не обладает высокой прочностью и стабильностью геометрических характеристик поверхности трения в широком диапазоне рабочих температур и требует изготовления подшипника скольжения только методом штамповки, что ограничивает его возможности.
Известна жаростойкая система покрытия, содержащая множество керамических частиц микронного размера из керамического оксида, керамического карбида, или керамического нитрида, или керамического борида, или силицида металла, или керамического оксикарбида, или керамического оксинитрида и углерода, которая расположена на поверхности спроектированного компонента, выбранного из группы, состоящей из компонента газовой турбины, компонента авиационного двигателя, компонента двигателя внутреннего сгорания и компонента режущего инструмента (патент РФ №2352686, опубл. 20.04.2009). Наиболее близким к предложенному является подшипник скольжения, содержащий корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, устанавливаемое на вал или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, который при установке образует сопряженные поверхности, в которых при скольжении происходит трение, при этом, по меньшей мере, одна из сопряженных поверхностей имеет антифрикционное покрытие в виде пленочного наноструктурированного дисперсно-упрочненного карбида кремния (патент РФ №99558, МПК F16C 33/04, опубл. 20.11.2010).
Данное антифрикционное покрытие в виде пленочного наноструктурированного дисперсно-упрочненного карбида кремния позволяет получить подшипники скольжения с коэффициентом трения 0,025, что во много раз ниже известных, однако, данное покрытие ограниченно может быть использовано при скоростях вращения порядка 50-60 тыс. об/мин и при высоких динамических нагрузках из-за низкой пластичности материала.
Известные технические решения используют покрытия, улучшающие какое-либо одно свойство подшипника - как-то антифрикционные, жаростойкие, износостойкие и т.п.
Подшипники скольжения с покрытиями, которые бы комплексно улучшали эксплуатационные характеристики подшипников скольжения, не выявлены.
В основу изобретения положена задача комплексного улучшения эксплуатационных характеристик подшипников скольжения с упором на максимальное снижение коэффициента трения.
Технический результат изобретения - комплексное улучшение эксплуатационных характеристик подшипника за счет максимального снижения коэффициента трения, повышения износостойкости, твердости, термической стабильности, жаропрочности, при одновременном повышении пластичности и прочности карбида кремния (SiC) путем его наноструктурирования.
Поставленная задача решается тем, что в подшипнике скольжения, включающем корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20.
Для изготовления подшипника скольжения с наноструктурированным керамическим покрытием, согласно изобретению, порошок карбида кремния измельчают до наноструктурных размеров известным образом, например вихревым виброакустическим методом (см. Федеральный интернет-портал «Нанотехнологии и наноматериалы», сайт http://portalnano.ru). Полученный порошок карбида кремния для создания наноструктуры рассеивают по фракциям: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при этом фракции смешивают в соотношении: нанодиапазона от 40 до 60 мас.%, субмикронного уровня от 30 до 40 мас.%, микронного уровня от 10 до 20%.
Полученный материал в виде порошка наносят на поверхность известными методами: или холодного газодинамического напыления, или газодетанционного напыления, или ионно-инплантантного магнетронного напыления. Толщина слоя полученного покрытия может варьироваться в зависимости от назначения от 0,5 мкм до 500 мкм.
Наноструктурированное керамическое покрытие не требует дополнительной физико-химической обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др).
Наноструктурированное керамическое покрытие, согласно изобретению, на основе наноструктурного карбида кремния (SiC) позволяет получить подшипники скольжения с коэффициентом трения - 0,011-0,015, модулем упругости покрытия около 400 ГПа, твердостью 90-92 (HRc), прочностью 1800 МПа. Стабильность свойств зафиксирована в диапазоне рабочих температур от -50ºС до +1300ºС.
Свойства материала наноструктурного антифрикционного керамического покрытия подшипника скольжения в зависимости от наноструктуры и процентного содержания ингредиентов представлены в таблице 1.
Таблица 1 | |||
Фракционный состав и процентное содержание SiC | |||
Параметры материала |
SiC 78% Si3N4 8% |
SiC 79% Si3N4 7% |
SiC 80% Si3N4 8% |
Коэффициент трения | 0,1 | 0,06 | 0,015 |
Модуль упругости (ГПа) | 350 | 380 | 400 |
Твердость (HRc) | 80 | 90 | 88 |
Прочность (МПа) | 1750 | 1780 | 1800 |
При разработке подшипника скольжения обычно учитывается назначение узла трения путем установления влияния определяющего параметра на коэффициент трения и интенсивность изнашивания, и в соответствии с этим покрытия соответственно являются антифрикционными, жаростойкими, износостойкими и т.п.
Снижение коэффициента трения до 0,011-0,015 подтверждает, что заявленное покрытие является антифрикционным.
Стабилизация свойств в указанном интервале температур (от -50ºС до +1300ºС) и достижение указанной +1300ºС показывает, что это заявленное покрытие является жаропрочным покрытием.
Стабильность свойств в диапазоне рабочих температур от -50ºС до +1300ºС подтверждает термическую стабильность заявленного покрытия.
Как видно из представленных данных, покрытие, согласно изобретению, имеет высокую прочность (1800 МПа) при модуле упругости (400 ГПа), что позволяет подшипнику скольжения противостоять изнашиванию. Коэффициент увеличения износостойкости в сравнении со сталью равен 20.
Таким образом, заявленное наноструктурное керамическое покрытие комплексно улучшает эксплуатационные свойства подшипников, в особенности его антифрикционные свойства.
Подшипник скольжения, согласно изобретению, в целом позволяет увеличить долговечность подшипника в несколько раз и использовать его для различных узлов и механизмов, работающих в широком температурном диапазоне с высокими осевыми и радиальными нагрузками.
Claims (1)
- Подшипник скольжения, включающий корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011144164/11A RU2476736C1 (ru) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011144164/11A RU2476736C1 (ru) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2476736C1 true RU2476736C1 (ru) | 2013-02-27 |
Family
ID=49121549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011144164/11A RU2476736C1 (ru) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476736C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176132U1 (ru) * | 2017-07-07 | 2018-01-09 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Подшипник скольжения |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0850898A1 (de) * | 1996-12-23 | 1998-07-01 | Elektroschmelzwerk Kempten GmbH | Gleitwerkstoff aus Siliciumcarbid |
RU2357123C2 (ru) * | 2007-03-27 | 2009-05-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Способ формирования покрытия на трущихся поверхностях |
RU99558U1 (ru) * | 2010-06-16 | 2010-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Подшипник скольжения |
RU109242U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Подшипник скольжения с многофункциональным покрытием |
-
2011
- 2011-11-01 RU RU2011144164/11A patent/RU2476736C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0850898A1 (de) * | 1996-12-23 | 1998-07-01 | Elektroschmelzwerk Kempten GmbH | Gleitwerkstoff aus Siliciumcarbid |
RU2357123C2 (ru) * | 2007-03-27 | 2009-05-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Способ формирования покрытия на трущихся поверхностях |
RU99558U1 (ru) * | 2010-06-16 | 2010-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Подшипник скольжения |
RU109242U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Подшипник скольжения с многофункциональным покрытием |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176132U1 (ru) * | 2017-07-07 | 2018-01-09 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Подшипник скольжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7662472B2 (en) | Plain bearing | |
EP1894987B1 (en) | Double-layer lubrication coating composition, double-layer lubrication coating and piston having same coating | |
Babu et al. | Review of journal bearing materials and current trends | |
JP6122488B2 (ja) | 摺動部材 | |
EP3284965B1 (en) | Sliding component and method | |
JP2012525457A (ja) | エンジンピストンのコーティングのための耐摩耗性減摩ラッカー | |
EP3470696B1 (en) | Sliding member | |
US20080241515A1 (en) | Sliding member | |
RU109242U1 (ru) | Подшипник скольжения с многофункциональным покрытием | |
KR20090037331A (ko) | 슬라이딩 베어링 | |
Wan et al. | Influence of polyfluo-wax on the friction and wear behavior of polyimide/epoxy resin–molybdenum disulfide bonded solid lubricant coating | |
RU2476736C1 (ru) | Подшипник скольжения с наноструктурным антифрикционным керамическим покрытием | |
RU2578840C1 (ru) | Подшипник скольжения с наноструктурным функционально-градиентным антифрикционным покрытием | |
WO2021106274A1 (ja) | 摺動部材用樹脂材料および摺動部材 | |
Ramazani et al. | The Influence of Temperature on Frictional Behavior of Plasma-Sprayed NiAl-Cr 2 O 3 Based Self-Adaptive Nanocomposite Coatings | |
RU2477395C1 (ru) | Энергосберегающий подшипник скольжения | |
RU99558U1 (ru) | Подшипник скольжения | |
EP3315806A1 (en) | Bearing material, bearing and method | |
RU110437U1 (ru) | Подшипник скольжения с антифрикционным керамическим слоем | |
RU2485365C1 (ru) | Подшипник скольжения с наноструктурным металлокерамоматричным антифрикционным покрытием | |
CN111850453A (zh) | 一种氧化铬基减磨涂层及其制备方法 | |
WO2018092857A1 (ja) | 樹脂組成物および摺動部材 | |
WO2017018098A1 (ja) | 摺動部材および斜板式コンプレッサ | |
JP5816121B2 (ja) | すべり軸受とその製造方法 | |
JP2013204808A (ja) | すべり軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171102 |