Способ изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТОГО КОМПОЗИЦИОННОГО АНТИФРИКЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Дьячкова Лариса Николаевна Волчек Анатолий Яковлевич Глуховский Игорь Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия, включающий приготовление шихты антифрикционного слоя на основе меди, ее прессование и припекание жидкофазным методом к стальной основе, отличающийся тем, что шихту готовят из олова, дисульфида молибдена, графита, бикарбоната натрия и меди, взятых при следующем соотношении компонентов, мас.олово 10-12 дисульфид молибдена 1,5-2,5 графит 0,1-0,2 бикарбонат натрия 0,2-0,5 медь остальное. 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 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 1. Однако данный способ является длительным, энергоемким, кроме того, при прокатке возможно образование неоднородности по составу, что ведет к снижению адгезионной прочности и повышенному износу. Известен способ диффузионного соединения при спекании, в котором на поверхность соединения между спеченным материалом на основе железа и стальным изделием наносят карбонат магния или натрия, спекают, при этом углерод диффундирует в материал, обеспечивая соединение деталей 2. 15019 1 2011.10.30 Однако при таком способе соединения антифрикционного слоя со стальной основой образуется некачественный контакт, так как в процессе спекания происходит разложение карбонатов с выделением двуокиси углерода, образующего газовый экран на поверхности соединяющихся изделий, кроме того, необходимо применение большого количества карбонатов для покрытия всей поверхности соединяемых изделий. В качестве прототипа выбран способ изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия, включающий приготовление шихты антифрикционного слоя, содержащей 10 олова, 2 свинца, 3 никеля, 0,2-0,5 гидрида титана и медь - остальное,ее прессование и припекание к стальной основе изделия жидкофазным методом 3. Однако антифрикционный слой содержит никель, повышающий температуру плавления сплава, что требует использования высокой температуры процесса припекания, а образующиеся в процессе нагрева при припекании вследствие разложения гидрида титана пары воды ухудшают качество и, соответственно, прочность присоединения антифрикционного слоя к стальной основе. Техническая задача - повышение адгезионной прочности и триботехнических свойств антифрикционного слоя слоистого композиционного материала при снижении энергоемкости его изготовления. Поставленная техническая задача достигается тем, в способе изготовления слоистого композиционного антифрикционного изделия, включающем приготовление шихты антифрикционного слоя на основе меди, ее прессование и припекание жидкофазным методом к стальной основе, шихту готовят из олова, дисульфида молибдена, графита, бикарбоната натрия и меди, взятых при следующем соотношении компонентов, мас.олово - 10-12 дисульфид молибдена - 1,5-2,5 графит - 0,1-0,2 бикарбонат натрия - 0,2-0,5 медь остальное. Экспериментально установлено, что введение в состав антифрикционного слоя дисульфида молибдена в количестве 1,5-2,5 приводит к повышению триботехнических свойств антифрикционного слоя изделия. Введение дисульфида молибдена менее 1,5 не обеспечивает необходимых триботехнических свойств, более 2,5- нецелесообразно изза повышения стоимости изделия. Одновременное введение графита и бикарбоната натрия обеспечивает образование дополнительной восстанавливающей атмосферы - , что способствует восстановлению имеющихся на поверхности оксидов и образованию качественного контакта соединяемых частей и, соответственно, повышает его адгезионную прочность. Повышение содержания графита более 0,2 и бикарбоната натрия более 0,5 снижает адгезионную прочность из-за увеличения газовой фазы в приконтактной области. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры 1-5 Исходные порошки в количестве (мас. ) 10-12 олова, 1 1,5 2,0 2,5 3 дисульфида молибдена, 0 0,1 0,15 0,2 0,3 графита, 0 0,2 0,35 0,5 0,7 бикарбоната натрия, медь остальное, смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Из полученной шихты прессовали заготовки плотностью 87 и припекали к стальной основе при температуре 10001020 С. Адгезионная прочность, износостойкость и энергоемкость процесса приведены в таблице. По способу-прототипу исходные порошки в количестве (мас. ) 10-12 олова 2 свинца 3 никеля 0,35 гидрида титана, медь - остальное, смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Из шихты прессовали заготовки до плотности 87 и припекали к стальной основе при температуре 1020-1050 С. Адгезионная прочность, износостойкость и энергоемкость процесса приведены в таблице. 15019 1 2011.10.30 Состав материала,Дисульфид Бикарбонат Графит молибдена натрия 1 1 0 0 2 1,5 0,1 0,2 3 2,0 0,15 0,35 4 2,5 0,2 0,5 5 3 0,3 0,7 2 свинца По 3 никеля способу 0,35 гидрида протипу титана Адгезионная Износ, Энергоемпарочность,мкм/км кость, кВтч Медь МПа ост. 155 0,06 4,2 ост. 170 0,035 3,8 ост. 185 0,02 3,8 ост. 165 0,02 3,8 ост. 150 0,02 3,8 ост. Таким образом, предлагаемый способ изготовления слоистых композиционных антифрикционных изделий обеспечивает повышение адгезионной прочности антифрикционного слоя к стальной основе на 35 МПа, износостойкости в 4 раза и позволяет снизить в 1,18 раза энергозатраты. Источники информации 1.4406857, МПК С 22 1/04, 1983. 2.2933693, МПК 22 09.01.2000. 3.12118, МПК 22 7/00,22 9/00, 30.08.2009. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3