Порошковый антифрикционный материал на основе железа

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОРОШКОВЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Дьячкова Лариса Николаевна Волчек Анатолий Яковлевич Глуховский Игорь Анатольевич Воронецкая Леонора Яковлевна Перцев Александр Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(56)2101380 1, 1998.8765 1, 2006.1366293 1, 1988.56743 , 2003.6085 1, 2004. ФЕДОРЧЕНКО И.М. и др. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. - Киев Наукова думка,1980. - . 150-153.(57) Порошковый антифрикционный материал на основе железа, полученный из шихты,содержащей 1,0-3,0 мас.графита и медь, отличающийся тем, что получен из шихты,дополнительно содержащей бикарбонат натрия с размером частиц 100 мкм и свинец при следующем соотношении компонентов, мас.графит 1,0-3,0 медь 15-25 бикарбонат натрия 0,1-0,3 свинец 6-12 железо остальное. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к порошковым антифрикционным материалам на основе железа, применяемым для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа, тепловых и механических воздействий. Известны порошковые антифрикционные материалы на основе железа, для получения которых в шихту вводят, мас.1,3-2,1 графита, 2,9-3,7 кремния, 3,5-5,0 меди, 0,1-0,2 сурьмы, 0,03-0,07 кальция, 0,3-0,7 хрома, железо - остальное 1, или 1,5-2,2 графита, 1,53,0 кремния, 1,5-4,0 меди, 0,5-1,0 бора, 0,005-0,01 кальция, железо - остальное 2, или 0,23,0 графита, 2,0-23,0 никеля, 0,4-15,0 хрома, 0,3-3,5 дисульфида молибдена, железо - остальное 3. Однако первый и второй материалы содержат кремний и кальций, а первый - еще и сурьму, которые после спекания охрупчивают материал и снижают его прочностные свойства, а третий материал содержит хром и никель, являющиеся дорогостоящими элементами, кроме того, введение хрома осложняет спекание материала, так как требует 13052 1 2010.04.30 остроосушенной атмосферы для предотвращения его окисления. Кроме того, данные материалы обладают недостаточной износостойкостью и прочностью для изделий, работающих в отсутствие дополнительной смазки и при повышенных скоростях. Известен также порошковый антифрикционный материал на основе железа, шихта которого содержит, мас.4-5 меди, 4-5 никеля, 0,7-1,5 хрома, 2-4 дисульфида молибдена,0,3-0,5 бора, железо - остальное 4. Однако материал имеет недостаточную износостойкость и прочность для изделий, работающих в отсутствие дополнительной смазки и при повышенных скоростях. Кроме того, введение хрома и бора в материал, имеющих повышенное сродство к кислороду,требует остроосушенной атмосферы спекания. В качестве прототипа выбран порошковый антифрикционный материал на основе железа, полученный из шихты, содержащей 1,0-3,0 мас.графита и медь 5. Однако материал имеет недостаточную износостойкость. Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повышении износостойкости материала. Поставленная техническая задача решается тем, что порошковый антифрикционный материал на основе железа получен из шихты, дополнительно содержащей бикарбонат натрия с размером частиц менее 100 мкм и свинец при следующем соотношении компонентов, мас.графит - 1,0-3,0 медь - 15-25 бикарбонат натрия - 0,1-0,3 свинец - 6-12 железо - остальное. Экспериментально установлено, что введение меди в количестве 15-25 приводит к существенному (в 1,8-2,5 раза) повышению теплопроводности материала, снижению его пористости и, соответственно, повышению износостойкости. Повышение содержания меди более 25 нецелесообразно, так как теплопроводность материала практически не изменяется. Введение меди менее 15 приводит к существенному уменьшению теплопроводности материала. Введение 6-12 свинца, который является твердой смазкой и в процессе трения образует тонкий слой на поверхности изнашиваемого изделия, препятствующий схватыванию изделия с контртелом, также обеспечивает повышение износостойкости материала. Введение свинца менее 6 не обеспечивает создания непрерывной пленки на изнашиваемом изделии, а более 12- приводит к резкому снижению прочности материала. Добавка 0,1-0,3 бикарбоната натрия со средним размером частиц менее 100 мкм приводит к измельчению зерна материала при спекании, что повышает износостойкость материала. Введение бикарбоната натрия менее 0,1 нецелесообразно, так как эффект его введения недостаточен, а более 0,3- приводит к появлению в материале пор. Применение порошка бикарбоната натрия со средним размером частиц более 100 мкм приводит к неравномерному его распределению в материале, а также увеличению размера пор. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры 1-5. Исходные порошки в количестве (мас. ) графит - 2 медь - 10, 15, 20, 25, 30 свинец 3, 6, 9, 12, 15 бикарбонат натрия - 0 0,1 0,2 0,3 0,5, остальное - железо смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Из полученной шихты прессовали при давлении 500 МПа заготовки диаметром 10 мм, высотой 12 мм и спекали при температуре 102020 С в защитно-восстановительной атмосфере эндогаза. Износостойкость материала определяли на машине трения МТ-3 при удельном давлении 10 МПа, скорости вращения 6 м/с. Контртелом служила закаленная сталь 40 Х. Износ образцов измеряли на оптиметре с точностью 0,001 мм. Образцы замеряли до и после испытания. Материал по прототипу (мас. ) 2 графита, 5,5 меди, остальное - железо готовили по технологии примеров 1-5 и испытывали при тех же режимах, что и в примерах 1-5. Износостойкость материалов приведена в таблице. 2 Содержание компонентов,Бикарбонат Медь Свинец натрия 10 3 0 15 6 0,1 20 9 0,2 25 12 0,3 30 15 0,5 5,5 Таким образом, предлагаемый материал позволяет повысить износостойкость антифрикционного материала на основе железа в 9 раз. Источники информации 1.2332484, МПК 22 33/02, 2006. 2.2006141770, МПК 22 33/02, 2006. 3.2004-232088, МПК 22 1/00,22 38/00, 2004. 4.2006141744, МПК 22 1/00, 2006. 5.2101380, МПК 22 38/20, 1998 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3