Антифрикційний композиційний матеріал і спосіб його одержання

1 Антифрикційний композиційний матеріал на основі суміші порошків МІДІ, фосфору, заліза, графіту і локалізованих включеннь гранул, що містять суміш порошків МІДІ, графіту і дисульфіду молібдену, який відрізняється тим, що він додатково містить порошки фтористого кальцію і нікелю при наступному співвідношенні компонентів, мас % фосфор 0,43-1,38 залізо 15,0-30,0 графіт 0,2 - 3,0 гранули 2,0 - 30,0 фтористий кальцій 3,0 - 8,0 нікель 5,0 - 8,0 мідь решта, при цьому гранули мають розмір 0,5 - 2,0 мм і їх суміш додатково містить фтористий кальцій при наступному співвідношенні компонентів, мас % дисульфід молібдену 0,1 -15,0 графіт 10,0-15,0 фтористий кальцій 3,0 - 8,0 мідь решта 2 Спосіб одержання композиційного антифрикційного матеріалу, що включає одержання гранул шляхом гранулювання суміші порошків дисульфіду молібдену, графіту, фтористого кальцію і МІДІ, змішування їх з сумішшю порошків фосфору, заліза, графіту, фтористого кальцію, нікелю і МІДІ, формування шихти і и спікання в середовищі захисного газу, який відрізняється тим, що у суміш порошків гранул при їх одержанні додають розчин ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту в КІЛЬКОСТІ 1 мас % від їх маси, гра нулюють суміш з одержанням гранул розміром 0,5 - 2,0 мм, опікають гранули у середовищі захисного газу, наприклад водню, при температурі 9001050°С, після чого змішують їх з сумішшю порошків при наступному співвідношенні компонентів, мас % гранули 2,0 - 30,0 суміш фосфору, заліза, графіту, решта, фтористого кальцію, нікелю, МІДІ формують шихту і опікають її при температурі 9001050°С О ю Винахід відноситься до галузі порошкової металурги, зокрема до антифрикційних матеріалів, які можуть бути використані для виготовлення вузлів тертя ковзання різних машин, механізмів і обладнання з підвищеними фізико-механічними характеристиками Відомий антифрикційний матеріал і спосіб його отримання на основі суміші порошків фосфору, заліза, цинку, графіту і МІДІ З локалізованими включеннями гранул, що містять мідь і графіт Спосіб передбачає отримання гранул шляхом гранулювання суміші МІДІ і графіту, змішування їх з сумішшю порошків, що складають основу антифрикційного матеріалу, формування шихти і и спікання, (див патент РФ № 2049687, публ 10 12 95р) Недоліком відомого антфрикційного матеріалу і способу його отримання є його низька механічна МІЦНІСТЬ, тому що цинк, який входить до складу цього матеріалу, не дозволяє підняти температуру спікання вище 820°С через інтенсивне випаровування цинку, а для отримання матеріалу на МІДНІЙ ОСНОВІ з високими механічними властивостями температура спікання не повинна бути нижча ніж 900°С Найбільш близьким до запропонованого є антифрикційний матеріал на основі суміші порошків фосфору (0,33 - 1,35%), заліза (11,08 - 30,3%), графіту (0,16 - 5,16%) і решта - МІДІ З локалізованими включеннями гранул, що містять дисульфід молібдену (0,01 - 23,0%), мідь (14,0 -37,0%) і решта - графіт Розміри гранул складають 0,4 - 1,6мм (див патент України № 42952, публ 20 11 2001 р ) Цей матеріал має більш високу механічну МІЦНІСТЬ, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ, більш низький коефіцієнт тертя Відомий спосіб отримання антифрикційного 47544 матеріалу, що включає отримання гранул шляхом гранулювання суміші дисульфіду молібдену, МІДІ І графіту, змішування гранул з сумішшю порошків фосфору, заліза, графіту і МІДІ При цьому беруть співвідношення гранули 2 - 24,0% і решта - суміш вказаних порошків 3 отриманої суміші формують шихту і спікають її при температурі 900 - 1070°С в середовищі захисного газу (див патент України № 42952, публ 20 11 2001 р) Спосіб дозволяє одержати антифрикційний матеріал з більш високою механічною МІЦНІСТЮ, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, більш низьким коефіцієнтом тертя Недоліком відомого антифрикційного матеріалу та способу його отримання є низькі фізикомеханічні і триботехнічні характеристики, що пов'язано з невисокою стабільністю твердого мастила, яким є дисульфід молібдену, який при температурі вище 800 С коксується і знижує свої якості змащення, Знижується МІЦНІСТЬ гранул за рахунок підвищеного об'єму вмісту інертних по відношенню до МІДІ непластичних добавок графіту і дисульфіду молібдену Перевагою композиції МІДІ З 9 - 10% графіту є низький коефіцієнт тертя (0,1 -0,15), але сильна руйнівна дія графіту обумовлює підвищене зношення і низькі механічні характеристики Таким же зниженням МІЦНОСТІ характеризується підвищена КІЛЬКІСТЬ дисульфіду молібдену, який, як вказувалося вище, знижує дію змащення В основу винаходу поставлене завдання створити антифрикційний композиційний матеріал, у якому, за рахунок зменшення КІЛЬКОСТІ графіту і дисульфіду молібдену як в гранулах так і в суміші, що складає основу композиційного матеріалу, а також за рахунок введення в його склад додаткового ефективного твердого мастила, яке має високу термічну стабільність, і введення легуючих добавок, підвищується ЗНОСОСТІЙКІСТЬ і фізикомеханічні характеристики запропонованого антифрикційного матеріалу В основу винаходу поставлене завдання створити спосіб отримання антифрикційного композиційного матеріалу, в якому ЗНОСОСТІЙКІСТЬ І фізикомеханічні характеристики підвищуються за рахунок додавання зв'язуючого в суміш при отриманні гранул та додаткової обробки гранул перед змішуванням їх з сумішшю порошків, що складають основу антифрикційного матеріалу Поставлене завдання вирішується антифрикційним композиційним матеріалом на основі суміші порошків МІДІ, фосфору, заліза, графіту і локалізованих включень гранул, що містять суміш порошків МІДІ, графіту і дисульфіду молібдену, за рахунок того, що він додатково містить порошки фтористого кальцію і нікелю при наступному співвідношенні компонентів, мас % фосфор 0,43-1,38 залізо 15,0-30,0 графіт 0,2-3,0 гранули 2,0-30,0 фтористий кальцій 3,0-8,0 нікель 5,0-8,0 мідь решта, при цьому гранули мають розмір 0,5 - 2,0мм і їх суміш додатково містить фтористий кальцій при наступному співвідношенні компонентів, мас % дисульфід молібдену 0,1-15,0 графіт 10,0-15,0 фтористий кальцій 3,0-8,0 Поставлене завдання вирішується в способі одержання композиційного антифрикційного матеріалу, що включає одержання гранул шляхом гранулювання суміші порошків дисульфіду молібдену, графіту, фтористого кальцію і МІДІ, змішування їх з сумішшю порошків фосфору, заліза, графіту, фтористого кальцію, нікелю і МІДІ, формування шихти і и спікання в середовищі захисного газу, за рахунок того, що в суміш порошків гранул при їх одержанні додають розчин ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту в КІЛЬКОСТІ 1 мас % від їх маси, гранулюють суміш з одержанням гранул розміром 0,5 - 2,0 мм, спікають гранули у середовищі захисного газу, наприклад водню, при температурі 900-1050С°, після чого змішують їх з сумішшю порошків при наступному СПІВІДНОшенні компонентів, мас % гранули 2,0-30,0 суміш фосфору, заліза, графіту, фтористого кальцію, нікелю, МІДІ решта, формують шихту і спікають її при температурі 9001050С° Зменшення об'ємного вмісту графіту і дисульфіду молібдену та введення в склад суміші, що є основою антифрикційного матеріалу, фтористого кальцію і легуючої добавки - порошку нікелю і в склад суміші гранул фтористого кальцію підвищує ЗНОСОСТІЙКІСТЬ і зменшує коефіцієнт тертя в порівнянні з прототипом При цьому на контактуючих поверхнях тертя створюються стабільні розділові плівки тертя, які забезпечують високу чистоту поверховості і стабільні антифрикційні якості У таблиці приведені значення коефіцієнта тертя і інтенсивності зносу для різних антифрикційних матеріалів Антифрикційний матеріал згідно винаходу отримують наступним чином Порошки дисульфіду молібдену, графіту, фтористого кальцію і МІДІ змішують в заданому співвідношенні Для виключення можливості сегрегації до суміші додають однопроцентний розчин ПОЛІВІНІЛОВОГО спирту в КІЛЬКОСТІ 1 мас % від маси суміші порошків Одержану суміш пропускають між каліброваними валками прокатного стану для отримання гранул розміром 0,5 -2,0мм Для підвищення МІЦНОСТІ одержані гранули спікають в середовищі захисного газу (водень, конвертований природний газ і т п) при температурі 900 - 1050°С в прохідній або камерній печі Спечені гранули змішують з сумішшю порошків , що складають основу антифрикційного матеріалу фосфору, заліза, графіту, фтористого кальцію, нікелю і МІДІ в заданому співвідношенні Пропорцію гранул і суміші порошків, що складають основу антифрикційного матеріалу вибирають із співвідношення 47544 Таблиця Вміст компонентів мас % Розмір гранул.мм Fe Р 20 29,4 53,9 122, 5 С Си MoS: CaF загальне В загальне В загальне В загальне В тому тому тому тому числі чисш ЧИСЛІ ЧИСЛІ гранул гранул гранул гранул 20 1,2 16 54,3 4,5 4,5 4,5 Інггеяешшіеть зносу, Коефіцієнт тертя мкм/мм год Нагрузка PJH Навантаження 29,4 53,9 122,5 0,07 0,08 0,1 0 16 0,19 0,21 Прототип 0,8-1,0 Зразки антифрикційного композиційного матеріалу 15 0,43 5,0 10,2 10,0 63,27 26,07 0,1 0,1 6,0 3,0 0,5-2,0 0,06 0,07 0,07 0,11 0,13 0,17 25 1,38 8,0 18,0 15,0 74,37 16,42 15,0 15,0 16,0 8,0 0,5-2,0 0,04 0,05 0,06 0,10 0,12 0,14 мас % гранули - 2,0 - 30,0, суміш порошків, що складають основу антифрикційного матеріалу решта Із отриманої суміші формують шихту, придаючи їй необхідну форму, і спікають при температурі 900 - 1050°С в прохідній печі в середовищі захисного газу Антифрикційний матеріал можна використовувати для виготовлення вузлів тертя шляхом нанесення його на робочу поверхню вузла тертя із низьковуглецевої сталі Для цього робочу поверхню вузла тертя піддають спеціальній обробці для одержання розвиненої поверхні зчеплення і по кривають шаром МІДІ На підготовлену поверхню антифрикційний матеріал напресовують або накатують прокатним валиком і спікають в прохідній печі при температурі 900 - 1050°С в середовищі захисного газу Антифрикційний композиційний матеріал може бути використаний для виготовлення елементів вузла тертя різні форми, які можуть бути використані як напрямні, накладки, пластини, вкладки, притискні планки, підшипники, втулки, вкладки ковзання і т п ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71