Способ изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО АНТИФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Волчек Анатолий Яковлевич Дьячкова Лариса Николаевна Глуховский Игорь Анатольевич Борисов Евгений Павлович Сериков Юрий Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(56)4406857, 1983.1270753 1, 2003.2013187 1, 1994.2203973 2, 2003.2285582 1, 2006.2203340 2, 2003.00/27571 1. ФЕДОРЧЕНКО И.М. и др. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. - Киев Наукова думка,1980. - С.201-203, 234-236.(57) Способ изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия, включающий приготовление шихты антифрикционного слоя, содержащей олово, свинец, никель и медь, и ее припекание к стальной основе изделия, отличающийся тем, что готовят шихту, дополнительно содержащую гидрид титана при следующем соотношении компонентов, мас.олово 10,0 свинец 2,0 никель 3,0 гидрид титана 0,2-0,5 медь остальное,затем ее прессуют, а припекание осуществляют жидкофазным методом. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам изготовления слоистых композиционных антифрикционных изделий, состоящих из стальной основы и антифрикционного порошкового слоя. Известен способ получения слоистого материала, состоящего из спеченного железа,пропитанного бронзой и припаянного к стальным гильзам цилиндра 1. Однако пропитанное бронзой железо обладает невысокими триботехническими свойствами, кроме того,материал обладает низкой прочностью адгезии к стальным гильзам цилиндра, так как при пайке образуются несплошности. 12118 1 2009.08.30 Известен способ получения слоистого композиционного материала для антифрикционных конструкционных элементов типа вкладышей подшипников или опорных втулок,включающий нанесение литейным способом на стальной несущий материал антифрикционный сплав на медно-цинковой (55-63 меди, 1,5-2,5 алюминия, 0,5-0,8 железа, 1,82,2 марганца, 0,7-1 никеля, 0-0,1 олова, цинк - остальное) или медно-алюминиевой(7,5-11 алюминия, 0,53 железа, 0,5-2 марганца, 103,5 никеля, 0-0,5 цинка,медь - остальное) основе 2. Однако медно-цинковый и медно-алюминиевый сплавы обладают недостаточной износостойкостью и для ее повышения необходимо проведение процессов старения, требующих больших энергетических и временных затрат. Кроме того, при данном способе также не образуется сплошное приваривание антифрикционного сплава к стальной подложке, имеют место несплошности. В качестве прототипа выбран способ получения антифрикционного слоя на стальной основе, содержащего 2-10 никеля, 8-27 свинца, 0,5-10 олова, остальное медь, и наносимого на стальную основу свободной насыпкой, спеканием, последующей прокаткой и последующим спеканием 3. Однако данный способ является длительным, энергоемким, кроме того, при прокатке возможно образование неоднородности по составу, что ведет к снижению адгезионной прочности и повышенному износу. Техническая задача - повышение адгезионной прочности и износостойкости антифрикционного слоя слоистого композиционного материала при снижении энергоемкости его изготовления. Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия, включающем приготовление шихты антифрикционного слоя, содержащей олово, свинец, никель и медь, и ее припекание к стальной основе изделия, готовят шихту, дополнительно содержащую гидрид титана при следующем соотношении компонентов, мас.олово - 10 свинец - 2, никель - 3, гидрид титана - 0,2-0,5 , медь - остальное, затем ее прессуют, а припекание осуществляют жидкофазным методом. Экспериментально установлено, что введение в состав антифрикционного слоя гидрида титана обеспечивает присоединение антифрикционного слоя к стальной основе в режиме жидкофазного припекания, что повышает его адгезионную прочность,износостойкость и позволяет снизить энергоемкость процесса. Введение гидрида титана в количестве менее 0,2 не обеспечивает образование жидкой фазы и необходимой жидкотекучести материала, что приводит к некачественному припеканию антифрикционного слоя к стальной основе, а введение более 0,5 нецелесообразно, вследствие появления повышенного содержания оксидов, образующихся при разложении гидрида титана и способствующих повышению температуры образования жидкой фазы. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры 1-5 Исходные порошки в количестве (мас. ) 10 олова 2 свинца 3 никеля 0 0,2 0,35 0,5 0,7 гидрида титана, медь - остальное смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Полученные шихты прессовали до плотности 87 и припекали к стальной основе при температуре 1020-1050 С. Адгезионная прочность, износостойкость и энергоемкость процесса приведены в таблице. По способу-прототипу исходные порошки в количестве (мас. ) 10 олова 2 свинца 3 никеля, медь - остальное смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. На медную компактную прослойку свободной насыпкой наносили порошок фосфористой бронзы,проводили их совместное спекание при температуре 840-860 С. Затем напрессовывали приготовленную шихту, спекали при температуре 860-880 С, доуплотняли в пресс-форме,отжигали при температуре 700-750 С и проводили сварку взрывом со стальной подложкой. 2 12118 1 2009.08.30 Адгезионная прочность, износостойкость и энергоемкость процесса приведены в таблице.примера 1 2 3 4 5 По способупротипу Содержание гидрида Адгезионная титана, мас.прочность, МПа 0 90 0,2 120 0,35 150 0,5 135 0,7 100 Таким образом, предлагаемый способ изготовления слоистых композиционных антифрикционных изделий обеспечивает повышение адгезионной прочности антифрикционного слоя к стальной основе на 35-55 МПа, износостойкости в 1,62 раза и позволяет снизить в 9,7 раза энергозатраты. Источники информации 1.3808659, МПК 22 3/26, 1984. 2.98/03483, МПК 22 19/08, 1998. 3.4406857, МПК С 22 С 1/04, 1983. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3