UA72823C2 - Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді - Google Patents

Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді Download PDF

Info

Publication number
UA72823C2
UA72823C2 UA2003021789A UA2003021789A UA72823C2 UA 72823 C2 UA72823 C2 UA 72823C2 UA 2003021789 A UA2003021789 A UA 2003021789A UA 2003021789 A UA2003021789 A UA 2003021789A UA 72823 C2 UA72823 C2 UA 72823C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
copper
friction
tin
silicon
zinc stearate
Prior art date
Application number
UA2003021789A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Анатолій Григорович Косторнов
Ольга Іванівна Фущич
Original Assignee
Інститут Проблем Матеріалознавства Ім. І.М. Францевича Національної Академії Наук України
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Інститут Проблем Матеріалознавства Ім. І.М. Францевича Національної Академії Наук України filed Critical Інститут Проблем Матеріалознавства Ім. І.М. Францевича Національної Академії Наук України
Priority to UA2003021789A priority Critical patent/UA72823C2/uk
Publication of UA72823C2 publication Critical patent/UA72823C2/uk

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Винахід відноситься до порошкової металургії, а саме до виробництва порошкових антифрикційних матеріалів на основі міді. Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді, який містить олово, фосфід міді і стеарат цинку, додатково містить дисульфід молібдену, кремній і сірку при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас. %: олово 5,0-11,0, фосфід міді 6,0-18,0, стеарат цинку 0,1-0,8, дисульфід молібдену 1,5-11,5, кремній 0,3-0,6, сірка 0,4-0,75, мідь - решта. Використання даного винаходу дозволяє одержувати порошкові антифрикційні матеріали на основі міді з підвищеною зносостійкістю, довговічністю та підвищеними триботехнічними характеристиками.

Description

Опис винаходу
Винахід відноситься до порошкової металургії, зокрема до порошкових антифрикційних матеріалів на основі 2 міді, які працюють при високих швидкостях обертання і невеликих тисках.
Аналогом даного винаходу є олов'яна бронза ПА - БрОо ГОСТ 26719-85 такого хімічного складу, (в мас.9б): олово 9,50-10,50 мідь решта
Однак, недоліком аналогу є те, що при високих швидкостях обертання відбувається різке підвищення його коефіцієнту тертя та інтенсивності зношування, що призводить до різкого зменшення довговічності бронзи і втрати нею працездатності.
Прототипом винаходу, що заявляється, є найбільш близький до нього по технічній суті порошковий 75 антифрикційний матеріал на основі міді (а.с. СРСР Мо1527925, 08.08.1989р., С22С9/081 такого хімічного складу, (в мас.Об): олово 5,0-11,0 свинець 2,0-10,0 фосфід міді /6,0-18,0 стеарат цинку 0,1-0,80 мідь решта
Недоліком цього матеріалу є те, що при швидкості обертання 20000об/хв. (2,Ом/с) і навантаженні 0,1МПа с
Коефіцієнт тертя і інтенсивність зношування його з часом зростають, що приводить до підвищення його температури і, як наслідок, до зменшення довговічності. Установлено, що при наведених вище умовах роботи о довговічність прототипу становить 400 годин.
Задачею винаходу "Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді" є підвищення антифрикційних властивостей матеріалу - зниження коефіцієнту тертя, зменшення інтенсивності зношування і збільшення со
Зо довговічності матеріалу при високих швидкостях обертання (до 20000об/хв. (2,Ом/с)) і невисоких тисках (0,1-0,2МПа). с
Поставлена задача вирішується тим, що у матеріал на основі міді, який містить олово, фосфід міді і Ге) стеарат цинку, згідно винаходу, додатково вводиться дисульфід молібдену, кремній і сірка, а інгредієнти матеріалу взяті у такому співвідношенні, (мас.9б5): сч і - олово 5,0-11,0 фосфід міді 6,0-18,0 стеарат цинку 0,10-0,80 дисульфід молібдену 1,50-11,50 « кремній 0,30-0,60 шщ с сірка 0,40-0,75 мідь решта ;»
Суть винаходу полягає у тому, що порошковий антифрикційний матеріал на основі міді, крім олова, фосфіду міді ії стеарату цинку, додатково містить дисульфід молібдену, кремній і сірку у такому співвідношенні -1 інгредієнтів, (мас.90): олово 5,0-11,0; фосфід міді 6,0-18,0; стеарат цинку 0,10-0,80; дисульфід молібдену 1,5-11,5; кремній 0,30-0,60; сірку 0,40-0,75; мідь - решта. ко Олово і кремній, утворюючи з міддю твердий розчин, зміцнюють основу і підвищують комплекс механічних оо властивостей матеріалу, що в умовах високих швидкостей обертання позитивно впливає на працездатність Вузпа тертя. Введення в мідь кремнію, поряд з оловом, понижує схильність матеріалу до схоплювання і переносу ко його на спряжену поверхню. Підвищення зносостійкості матеріалу досягається за рахунок введення до складу с» матеріалу фосфіду міді. В процесі спікання порошкової композиції утворюється евтектика з температурою плавлення 7142С, яка складається із кристалів о-твердого мідноолов'яного розчину і кристалів фосфіду міді
Сизр. 5Б Розплавлена евтектика змочує твердий розчин легуючих елементів в міді і розташовується уздовж меж зерен у вигляді "розірваної сітки". Ця фаза при терті перешкоджає інтенсивній пластичній деформації поверхневого (Ф. шару, понижує при цьому температуру у зоні тертя і усуває схоплювання. ка При такому розподілі евтектики матеріал зміцнений, але не втрачає пластичність і має можливість розподіляти енергетичне навантаження, яке виникає в вузлі тертя при великих швидкостях обертання, 60 рівномірно. Збереження пластичності дозволяє матеріалові передеформуватися в умовах великих швидкостей обертання без руйнування, що сприяє підвищенню його зносостійкості, а отже і довговічності вузла тертя, в склад якого входить підшипник, виконаний із запропонованого матеріалу.
Шаруваті сполуки дисульфід молібдену і сульфіди міді Си5 і СцазЗ , які утворюються під час синтезу матеріалу за рахунок взаємодії міді з сіркою, виконують роль твердих мастил і утворюють під час роботи 65 Ззмащувальну плівку на робочій поверхні матеріалу.
Додаткове і одночасне введення у матеріал твердих і рідкого мастил (мастила Б-3З3В у пори матеріалу) -Д-
приводить до прояви надсумарного ефекту - одночасної сумарної дії введених мастил, яке і забезпечує новому порошковому матеріалові, у порівнянні з відомим, зменшення коефіцієнту тертя і збільшення довговічності. Крім того, під час можливого тимчасового припинення подачі рідкого мастила у зону тертя перелічені вище шаруваті сполуки, утворюючи плівку на поверхні пари тертя, запобігають їх схоплюванню.
Стеарат цинку виключає сегрегацію складових суміші порошків по питомій вазі і сприяє утворенню в процесі спікання гомогенного сплаву. Рівномірний розподіл структурних складових стабілізує швидкість обертання підшипника із запропонованого матеріалу та його коефіцієнт тертя.
Запропонований матеріал отримували звичайним пресуванням суміші порошків у вироби і спіканням останніх 7/0 У водні при температурі 440-4702С на протязі 50-6Охв., а потім при температурі 780.-109С на протязі 7Охв. Під час спікання матриця розширюється, що забезпечує підвищення пористості і масловсмоктуванності.
Технологія отримання матеріалу забезпечує утворення фосфористого шару навколо частинок МОБ ». Цей шар виконує роль зв'язуючої фази частинок Мо5З.о з матрицею і усуває змішування дисульфіду молібдену з рідким мастилом. За рахунок цього досягається надійна робота твердого мастила при пускових режимах і рідкого /5 мастила у робочому режимі.
Двохступеневе спікання забезпечує відновлення оксидних плівок на поверхні легкоплавких металів (Зп і РБ), утворення о-твердого розчину легуючих елементів у міді, формування і утворення евтектики, яка розташовується у вигляді "розірваної сітки" вздовж меж зерен матриці, рівномірний розподіл структурних складових, в тому числі шаруватих сполук, виключає ліквацію складових і цементує їх у єдиний пористий конгломерат з відповідною структурно-морфологічною побудовою.
Вибраний хімічний склад матеріалу і перелічені вище процеси, які протікають при його синтезі, забезпечують запропонованому порошковому матеріалові необхідну структурно-морфологічну побудову, а останні забезпечують йому при високих швидкостях обертання і невеликих тисках малий коефіцієнт тертя, високу зносостійкість і довговічність. Га
Визначення антифрикційних властивостей матеріалів здійснювалось після вакуумного просочування їх мастилом 8-38 ТУ 38.10.1295-75 на машині тертя М-22М по схемі вал - вкладиш. Тиск становив 0,1МПа. о швидкість ковзання 1,2 і 2,Ом/с. Контртіло - із сталі 4А0Х13 (ГОСТ 5632-72) твердістю НКС 55-57 з шорсткістю
Ка 0,2. В результаті досліджень визначались коефіцієнт тертя і інтенсивність зношування.
Підшипники, виготовлені із запропонованого матеріалу, випробовувались на довговічність у складі «З Ммікроелектродвигунів ЕД-6 при швидкостях обертання 12000об/хв. (1,2м/с) і 20000об/хв. (2,Ом/с).
У таблиці представлені антифрикційні властивості запропонованого і відомого матеріалів. Із даних таблиці с витікає, що запропонований матеріал має у порівнянні з відомим більш низький коефіцієнт тертя ібільш високу со зносостійкість, а підшипники, виготовлені із нього, мають більшу довговічність.
Приклад 1 (див. табл., М п/п 1). сч
У вигляді порошків взяли 88,81г міді, 4,5г олова, 5,Ог фосфіду міді, 0,09г стеарату цинку, 1,0г ч- дисульфіду молібдену, 0,25г кремнію, О,35г сірки. Для отримання однорідної шихти порошки змішували на протязі З годин. ні « 20 ВЕЗУЛЬТАТИ ТРИБОТЕХНЧчНИХ ВИПРОБУВАНЬ поРОШКОВОГО АНТИОВИКЦІЙНОгКО: з с МАТЕРІАЛУ НА ОСНОВІ МІДІ машинне жи нн ння шик ні ши ше НН ВИШАХ со ї пиши ши ше ни ши ни ш ши ще 5 ши ши ши ше ше є ши ше ші ше ше ше й ЕЕ й ши ше ши шини нш ше з ши ши шк троевиений зеаетилов має ковфіентертя 0 050,0, а Йороїнтанеивніств зноніування дорівнює: ВОЗ ОВ ескімо: Доричюті нс піденетиняків ювунееноя їснвОго три штермеості обертання 120005» 90090 біз. склерає: ВО» (Ф) ГБО водне І іме) Із отриманої суміші порошків спресували зразки, які спекли при наведених вище у тексті температурах і витримках. Як видно із таблиці, зразки з отриманого композиту, просмоктані мастилом, при тискові 0,1Мпа і 60 швидкості ковзання 1,2-2,0м/с мають коефіцієнт тертя 0,085-0,13, їх інтенсивність зношування дорівнює 0,006-0,015мкм/км, а довговічність підшипників ковзання із нього при швидкостях обертання 12000-20000об/хв. складає 300-700 годин.
Таким чином, триботехнічні характеристики композиту М1 нижчі від триботехнічних характеристик композитів
ММ 2, З, 4, що пояснюється недостатньою кількістю уведених до його складу, в першу чергу, олова і фосфіду 65 Міді і, як наслідок, незначне зміцнення матеріалу і відповідно зменшення його опору стиранню і схоплюванню. А по-друге, малою кількістю у складі композиту дисульфіду молібдену. У такій кількості (Імас.9Уо) дисульфід молібдену не забезпечує мінімальні втрати на тертя, оскільки у цьому випадку поєднання тиску, швидкості ковзання (обертання) і механічних властивостей несучої частини матеріалу, як однієї із його структурних складових, і твердого мастила, як другої його структурної складової, не забезпечують неперервне утворення і Ввистилання робочих поверхонь опор ковзання захисною розділювальною плівкою.
Приклад 2 (див. табл., М п/п 2).
У вигляді порошків взяли 67,7г міді, 11,0г олова, 18,О0г фосфіду міді, О,8Ог стеарату цинку, 1,5г дисульфіду молібдену, О,бОг кремнію і 0,40г сірки. Одержали композит за схемою, яка описана у прикладі 1. Із таблиці видно, що просмоктані мастилом зразки з композиту М2 при тискові О,1Мпа і швидкості ковзання 70 1,2-2,0м/с мають коефіцієнт тертя 0,075-0,10, їх інтенсивність зношування дорівнює 0,005-0,007мкм/км, а довговічність підшипників ковзання із нього більша, ніж підшипників із композиту М1. Покращення службових характеристик пояснюється підвищенням рівня міцносних властивостей композиту за рахунок збільшення в його складі кількості олова, кремнію, фосфіду міді, яке веде до зростання зносостійкості матеріалу і його опору стиранню та схоплюванню і відповідно - до збільшення довговічності. А по-друге, збільшення кількості дисульфіду молібдену, як твердого мастила, і появою під час спікання таких сполук, як Сиз и Суц»5, змащувальні дії яких пояснюються шароватістю їх структури, малою енергією розщеплення по площинам спаяності і високою адгезією до металічних поверхонь, приводить до зменшення коефіцієнту тертя.
Приклад З (див. табл., М п/п 3).
У вигляді порошків взяли 72,25г міді, 9У,Ог олова, 12,0г фосфіду міді, 0,3Ог стеарату цинку, 5, г дисульфіду молібдену, 0,45г кремнію і 0,бОг сірки. Композит одержали за схемою, яка описана у прикладі 1.
Результати випробувань на тертя, зношування і довговічність зразків показали оптимальний рівень триботехнічних характерне гик композиту МЗ - низький коефіцієнт тертя 0,05-0,08, малу інтенсивність зношування 0,003-0,00бмкм/км і велику довговічність 720-1520 годин. Високі службові характеристики композиту
МЗ пояснюються тим, що вибраний хімічний склад матеріалу і спосіб його отримання забезпечують утворення с найбільш зносостійкої для даних умов роботи структури" (7 - уд твердого розчину легуючих елементів у міді з достатньою міцністю, твердістю, пластичністю; формування в оптимальній кількості евтектики, розташованої у о вигляді "розірваної сітки" вздовж зерен матриці; рівномірний; розподіл структурних складових, в тому числі і шаруватих сполук Мо5о і утворених під час синтезу СизЗ і Сцо5), яка забезпечує матеріалові при високих швидкостях ковзання (обертання) і невеликих тисках оптимальні триботехнічні властивості - малий коефіцієнт со
Зо тертя, високу зносостійкість і довговічність.
Таким чином, введення дисульфіду молібдену, кремнію і сірки до складу відомого матеріалу (прототипу) с зменшує при швидкості ковзання 1,2-2,О0м/с і тискові О0,1МПа коефіцієнт тертя запропонованого матеріалу в Ге) 1,8...1,2 рази, збільшує його зносостійкість (зменшує інтенсивність зношування) в 2,0...1,125 рази, а довговічність підшипників ковзання із нього при швидкості обертання 12000-20000об/хв. збільшує в 1,9...1,2 с
Зв рази в порівнянні з прототипом. ї-
Отже, введення до складу матеріалу вище перелічених інгредієнтів дозволяє істотно підвищити триботехнічні характеристики самозмащувального порошкового антифрикційного матеріалу на основі міді, що свідчить про незаперечну його перевагу в порівнянні з відомим.
Розроблений матеріал може бути використаний для виготовлення самозмащувальних підшипників ковзання, « 4740 Втулок, вкладишів і т.д., які працюють при високих швидкостях обертання (до 20000об/хв. (2,Ом/с) і малих шщ с тисках (0,1МПа - 2,0МПа). Опори ковзання із запропонованого матеріалу можуть бути використані у вузлах тертя й машин і механізмів в області приладобудування, машинобудування, енергетики, наприклад, у високооборотних «» вузлах тертя електродвигунів, редукторів і т.д., працездатність і класність яких визначаються їх довговічністю, мінімальними втратами на тертя і зношування.

Claims (1)

  1. Формула винаходу іме) о Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді, який містить олово, фосфід міді і стеарат цинку,
    який відрізняється тим, що додатково містить дисульфід молібдену, кремній і сірку при такому співвідношенні іме) інгредієнтів, мас. 9о: сю» олово 5,0-11,0 фосфід міді 6,0-18,0 стеарат цинку 0,10-0,80 дисульфід молібдену 1,50-11,50 (Ф) кремній 0,30-0,60 іме) сірка 0,40 - 0,75 МІДЬ решта.
    60
    Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 4, 15.04.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України.
    б5
UA2003021789A 2003-02-28 2003-02-28 Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді UA72823C2 (uk)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003021789A UA72823C2 (uk) 2003-02-28 2003-02-28 Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2003021789A UA72823C2 (uk) 2003-02-28 2003-02-28 Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA72823C2 true UA72823C2 (uk) 2005-04-15

Family

ID=34884733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2003021789A UA72823C2 (uk) 2003-02-28 2003-02-28 Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA72823C2 (uk)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4312772A (en) Bearing material
JP4675563B2 (ja) 軸受およびその製造方法
RU2462330C2 (ru) Износостойкий вкладыш подшипника из не содержащего свинца сплава и способ его изготовления
US6334914B2 (en) Copper alloy sliding material
RU2524812C2 (ru) Материал подшипника скольжения
GB2139235A (en) Wear resistant materials
WO1999043963A1 (fr) Coussinet pour moteur thermique
Wang et al. Tribological properties of high temperature self-lubrication metal ceramics with an interpenetrating network
JP6760807B2 (ja) 銅基焼結合金含油軸受
WO2012147780A1 (ja) 摺動材料、軸受用合金及び軸受用複層金属材
CN101982262A (zh) 高性能铜基粉末冶金含油自润滑轴承及其生产工艺
JP3274261B2 (ja) 銅系摺動材料
JP2009079136A (ja) 銅系含油焼結摺動部材
KR102672968B1 (ko) 미끄럼 이동 부재, 베어링, 미끄럼 이동 부재의 제조 방법, 베어링의 제조 방법
JP3560723B2 (ja) 耐焼付性にすぐれた銅合金及びすべり軸受
JP3411353B2 (ja) 摺動材料
JP2005163074A (ja) 銅系摺動材料およびその製造方法
US4274874A (en) Copper-tin type sintered alloy for oil-impregnated bearing excellent in bearing performance as bearing used in low-load and high-velocity region
UA72823C2 (uk) Порошковий антифрикційний матеріал на основі міді
JP5566394B2 (ja) 軸受材料
JP5073925B2 (ja) 鉛フリー銅系摺動材料
JP2001107106A (ja) 銅系焼結摺動材料
JP2008297361A (ja) 銅系含油焼結摺動部材
US3215629A (en) Bearing compositions
CN112567057A (zh) 一种无铅超硬自润滑铜合金及其制造方法