Способ изготовления спеченных антифрикционных материалов

Патент 931294

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советсыик

Социалистических

Рес ублик

О Л И С А Н И Е ()931294

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 18.06.80 (2I) 2987220/22-02 ($ f ) Я. Кд.

3 с присоединением заявки М

B 22 F 3/24

В 22F 3/36

В 22 F 3/16

Гееударетеопвй комитет

ИСР ие девам изобретений и открытий (23) Приоритет (@) ЙК 621.762. .8:621.762. . 864 (088. 8}

«опубликовано 30.05.82. Бюллетень ¹20

Дата опубликования описания 30 05 82

Г.Г. Стельмах, B. И. Козлов и Л. П. Сидоренко!

f т .... / с, (72) Авторы изобретения

Краматорский научно-исследовательский и пр ектнЖ„ ..; (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ

АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству пористых металлокерамических подшипников на основе железа.

Известен способ изготовления пористых металлокерамических подшипников скольжения на железной основе, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, пропитку маслом и калиброва,ние.

Эффект смачивання в таких подшиптниках достигается благодаря выделению из пор масла на рабочую поверхность подшипника. При этом образуется устойчивая масляная пленка, обеспечиваюшая ть работоспособность узда трения E1)Однако в пропессе эксплуатации порио- тых металлокерамических подшипников скольжения происходит постепенное сни20 жение свойств самосмазывания за счет потери проходимости пор и изменения свойств масла, находяшегося в порах подшипника.

Потеря порами свойств проходимости является результатом их закупорки продуктами износа в пропессе работы узла трения„ а также продуктами полимеризапии масла, находяшегося в порах подшипника, под воздействием кислорода и температуры в присутствии металла, вы-. полняюшего рОль катализатора процесса окисления, что приводит к низкой износостойкости подшипников.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу изготовления самосмазываюшего подшипника сколыкения является способ изготовления пористых подшипников, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, последующее сульфндирование, пропитку маслом и калибрование f2).

Недостатком известного способа является низкая износостойкость подшипниK9Så

Цапль изобретения - повышение износо- стойкости материала.

3 93129 для достиже щя поставленной цел5 в способе изготовления спеченных анти;ф Иацмнных материалов на железной основе, включающем приготовление шихты, прессование, спекание, химико-термическую обработку и пропитку маслом, химико-термическую обработку осуществляют путем фосфатирования в растворе фосфата марганца при 90-95оС, в течение 5-.10 мнн, а, перед ироииткой маслам проводят ва

1 куумирование.

В процессе эксплуатации пористых подшипников сколыкения на металлокерамической основе, изготовленных по известному способу, происходит постеиен- 15 ное ащвкение свойств самосмазывания за счет потери проходимости пор. Потеря проходимости пор обусловлена .их закупоркой продуктами полимериэации масла, находящегося в порах подшипника.

Поскольку масло находится в непосредственном контакте с металлической поверхностью пор, то каталитическне свойства металла способствуют образованию окислительных процессов, происходящих в 2 масле во время работы подшипника. При этом происходит полимеризаиия масла и проходимость пор ухудшается. В результате этого на рабочую поверхность подшипннка не поступает достаточное . колнчество смазкн для нормальной работы узла трения. Это приводит к износу и преждевременному выходу из строя цод- . шип ника.

В процессе фосфатирования на поЗЮ верхности пор металлокерамических подшипников образуется износостойкая пленка, состоящая нз фосфатов .металлов, устраняющая непосредственное контак46 тирование металла поверхности нор с находящимся в них маслом. Вследствие этого устраняется каталитическое действне метаата поверхности пор на окиолнтельные процессы, происходящие в масле при эксплуатации подшипника. Поэтому

45 уменьшается вероятность закупорки пор продуктами полимернзацни, в результате чего проходимость пор пористых металлокерамических подшипников сохраняется, что, в свою очередь, способствует улучшению свойств самосмазывания подшилников, а следовательно, повышается нх долговечность. Кроме того, фосфатная пленка способствует повышещпо износостойкости рабочей поверхности подшнпников.

Сиособ осуществляется слещующнм ооразом.

4 4

Приготавливают шихту, состоящую из железного порошка и легирующих элементов, производят ее прессованне до определенной пористости, после чего заготовки спекают в печах прн 10501150оС в течение 2-6 ч. После спекания пористые металлокерамические подшипники подвергают насьпценню фосфатным раствором. фосфатнрованне проводят в ванне с раствором, напрнмер, препарата КПФ-1, представляющегося собой концентрат, на основе монофосфатамарганца, при 90-95 С в течение 5lO мин.

Толщина фосфатной пленки (4-8 мкм) вполне достаточна для изоляции металлической поверхности пор при окислительных процессах масла. Прн температуре раствора менее 90оС происходит ухудшение защитных свойств пленки и удлиненне времени ее образования. В резуль тате процесса гидролиза, входящих в состав препарата фосфатов марганца и железа> образуются нерастворимые фосфаты марганца и железа, крнсталлиэующиеся на поверхности фосфатируемого металла пор в виде пленки. Реакция протекает по схеме: .2Мэ(Ч О4 Ф 6Н РО +2МэНРО4 +He Яф

Одновременно происходит процесс взаимодействия обрабатываемого металла поверхности пор со свободной фосфорной кислотой

+2НярО4 H<+F(4) q;

F e(H+O4) q+Fe =H +2FeHPO4, 2РеИРО4+Ре=H +Fe)РО4} .

На поверхности металла пор кристал« лизуются РеНРО4. и Fe (РО4)rZ ° . Таким ооразом, в процессе фосфатирования на поверхности пор металлокерамического подшипннка образуется нзносо- . стойкая пленка, состоящая иэ фосфатов железа и марганца и устраняющая непосредственное контактирование металла поверхности пор с находящимся в ннх маслом. Вследствие этого снижается каталитнческое действие металла поверхности пор при окнслительных процессах, происходяшнх в масле при эксплуатацнн подшипника, и, как результат этого, сннжается закупорка пор продуктами полимеризацин масла. Для сохранения структуры пористости тела самосмазывающего подшипннка из последнего после процесса фосфатирования проводят отсос фосфатного раствора с помощью вакуума. Осуществ» ляют это путем помещения подшипника, например на 5-7 мин в вакуум-камеру, В результате разности давлений между

5 931 294 4 находящимся в порах подшипника остач- по сравнению с металлокерамическими ка раствора и разрежением в камере подшипниками, изготовленными по из» происходит удаление остатков фосфатного вестному способу. раствора из пор и сохраняется структура В табл. 1 представлены оптимальиыв пор подшипника. После этого пористые g режимы, позволяющие полу ить необхометаллокерамические цодшипники.прони- димую толщину Износостойкой пленки на тывают маслом. поверхности подшипника

Пропитка маслом проводится путем Данные по износостойкости подшипник нагрева изделия в масляной ванне с ков, полученных известным и предлагаепродолжительностью 40-90 мин при 19 мым способом представлены в табл. 2.

120 130 С с последукяцим . охлажде- Из данных, представленных в табл. 2,. нием s масле до 18-20ОС. видно, чтЬ срок службы подшипников,, Нанесение на поверхность металла изготовленных по предлагаемому сйосо фосфатных пленок позволяет повысить бу, в 2,5-3 раза выше, чем по извест износостойкость подшипника в 2-3 раза и ному.

Таблица 1

Неравномерная темного нвета

Равномерная мелк окристаллическая

Равномерная мелкокристаллическая

Таблица 2

931294

0,083

0,922

0,314

580

1486

Составитель С. Багрова

Редактор И. Тыкей Техред Л. Пекарь Корректор Е. Рошко

Заказ 3601/9 Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ изготовления спеченных антифрикционных материалов на железной ос- >5

- нове, включающий приготовление шихты, прессование, спекание, химико-термическую обработку и пропитку маслом, о тличающийсятем, что,спелью

Ъ повышения износостойкости, химико-термическую обработку осуществляют путем фосфатирования в растворе фосфата мар. ианна при 90»95 С, в течение 5-10 мин, а перед пропиткой маслом проводят вакуумирование, 25

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермаков С.С., Вязников Н. Ф.

Металлокерамические детали в машиностроении. "Машиностроение . Л., 1975, с. 159.

2. Благнн В.И., Жуков П. Ф. и др.

Физико-механические свойства сульфидирова нного спекаемого железо-медноуглеродистого сплава. "Порошковая металлургия», 1961, № 2, с. 61-68.