Brevet FR2486102A1 — publié le 19820108

L'invention a pour objet un alliage antifriction destiné plus particulièrement au réglage des coussinets de paliers lisses. Jusqu'à présent pour le réglage des coussinets de paliers lisses fonctionnant sous moyenne et forte sollicitation , par exemple telle que celle de moteurs marins à faible vitesse, de broyeurs à boulets, de compresseurs de gaz, de wagons de chemin de fer, on a appliqué des alliages à base, par exemple, d'étain SnSb11Cu6 (type T83) ou de plomb PbSbSn10Cu (type t10), qui du fait des compositions utilisées sont relativement chers. Les constructions actuelles de ces dispositifs sont plus poussées et les exigences envers les matériaux antifrictions sont aussi accrues, les alliages connus jusqu'à présent et appliqués s'avèrent donc insuffisants. Il en découle le besoin d'élaborer de meilleurs alliages à meilleur marché par rapport à ceux mis à profit jusqu'à présent ou d'y apporter des perfectionnements importants. Les alliages utiles aux exigences accrues impliquées devront prévoir le transfert de pressions, de l'ordre de 12 à 16 MPa (120 à 160 kG/cm) de longue durée à la température de fonctionnement du palier, c'està-dire de 70 à 1200C. Ces alliages devront présenter des propriétés convenables de frottement, de résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques mème à une température atteignant 1580C (de courte durée). De telles conditions sont remplies par les alliages selon l'invention, dont les principaux composants sont le plomb, le cadmium, le zinc, et/ou l'argent constituant la matrice plastique. Comme éléments de renforcement de cette matrice, le plus souvent on applique le calcium, le nickel, le tellure, le scandium, le titane, le cobalt, le hafnium, le niobium, le baryum, l'yttrium, le zirconium, le magnésium, dont le taux total en poids ntexcie pas 2,5 % La matrice et les éléments de renforcement de cette dernière peuvent être complétés d'éléments qui peuvent être pris comme impuretés, par exemple l'étain, l'antimoine, l'arsenic, dont le teux total en poids est inférieur à 0,05%. La composition nominale en poids de la matrice est égale à : 2,5 à 15,5% de cadmiun, de 0,25 à 2,5% de inc et /ou d'argent, et au minium 77,0% de plomb. Les éléments de renforcement seront ajoutés avantageusement aux taux suivants: calcium 0,001 à 1,0% nickel 0,001 à 1,0 baryum 0,001 à 1,0% cobalt 0,001 à 1,0% scandium 0,001 à 2,5% tellure 0,001 à 2,5% vanadium 0,001 à 0,75% titane 0,001 à 0,75% aluminium 0,001 à 1,0% lithium 0,001 à 0,25% niobium 0,001 à 1,0% zirconium 0,001 à 0,25% yttrium 0,001 à 2,5% magnésium 0,001 à 2,5% silicium 0,001 à 0,25% tungstène 0,001 à 0,25% hafnium 0,001 à 0,50% molybdène 0,001 à 0,25% oxygène 0,0001 à 0,25% azote 0,0001 à 0,25% bore 0,0001 à 0,25% L'alliage selon l'invention subit un traitement par déformation plastique avec un taux de déformation d'au moins 10% avantageusement de 15 à 60%, à une température de 20 à 1350C, puis ensuite un recuit à une température de 20 à 185 C La quantité d'éléments de renforcement utilisés ainsi que la composition de la matrice sont fonction d'un alliage concret appliqué, donnant une large possiblité de construction de l'alliage selon les exigences individuelles tout en veillant aux frais, à la protection du milieu et à la simplicité du savoir faire pour obtenir cet alliage. Les alliages à matrice selon l'invention, renforcés par des éléments convenables de renforcement, présentent de hautes propriétés d'élasticité de l'ordre de 35 à 55% par rapport aux alliages appliqués jusqu'à présent à base d'étain. Ils présentent une plasticité suffisante et de bonnes caractéristiques technologiques. La gamme des possibilités de résistance de la matrice et le choix d'éléments de renforcement à l'application concrète, donnent la possibilité d'atteindre les propriétés mécaniques suivantes limite d'élasticité conventionnelle ( Rsn 0,02 ) 95 MPa (9,5 kG/mm2) limite d'étirement conventionnelle ( Re0,2) 110 MPa (11,0 kG/mm2) résistance de séparation (Rm) 125 MPa t12,5 kG/mm2) allongement linéaire (A5) 5 à 8% résilience avec entaille (K ) environ 9,8 à 15,7 J/cm2 ( 1 à 1,6 kGm/cm2) La perte de propriétés d'élasticité à la température de 1500C est très legère , n'excédant pas 35% de la valeur à la température ambiante, ce qui pouve la haute stabilité de l'alliage du point de vue thermique. Il faut aussi souligner que le coefficient de frottement à sec des alliages obtenus avec une telle matrice est exceptionnellement faible, et ils présentent une résistance à la corrosion des acides gras et des alcalis égale à l'alliage à base d'étain. Durant le fonctionnement, dans ces alliages, on n'observe par de chagement de phase. Leurs applications apportent des effets économiques importants. Exemples de compositions d'alliages 1. Cd 4,5 à 5,5% 2. Cd 2,5 à 3,0% Zn 0,5 à 1,0% Zn 0,3 à 0,5% Te 1,0 à 1,5% Ni 0,15 à 0,25 Ca 0,2 à 0,35% Ca 0,10 à 0,15 A# 0,02 à 0,10% Ti 0,02 à 0,05 Pb min 92,0% Al 0,01 à 0,05% Pb minium 96,% 3. Cd 13 à 15,0% 4. Cd 13 à 15,0% Zn 0,5 à 0,75% Zn 0,7 à 1,0% Ca 0,15 à 0,30% Te 1,0 à 1,35% Ti 0,3 à 0,5% Mn 0,2 à 0,35% Ni 0,15 à 0,25% Al 0,1 à 0,20 Pb minimum 83,0% Pb minimum 83,0% Al 0,05 à 0,10% 5. Cd 2,5 à 3,3% 6. Cd 8 à 10% Zn 0,25 à 0,5% Zn 1,5 à 2,5% Te 1,0 à 1,5% Ba 0,3 à 0,65 Ba 0,2 à 0,5% Ni 0,2 à 0,35% Al 0,02 à 0,05% Al 0,02 à 0,10% Pb minimum 94,0% Pb minimum 86,4% 7. Cd 13 à 15% 8.Cd 13 à 15% Zn 2,0 à 2,5% Zn 0,5 à 1,0% Sc 0,5 à 1,0% Ca 0,25 à 0,4% Ni 0,15 à 0,30% Co 0,2 à 0,4% Al 0,02 à 0,05% A 0,05 à 0,15 Pb miniumum 81,0% Pb minimum 83,5% 9. Cd 8 à 10% 10. Cd 13 à 15% Ag 0,5 à 1,0% Zn 2,2 à 2,5% Zr 0,02 à 0,10% Ni 0,15 à 0,3% Zn 0,1 à 0,3% Al 0,05 à 0,15% Li 0,01 à 0,05% Pb minimum 82,5% Pb minimum 88,4% 11. Cd 14,0 à 15,5% 12. Cd 14 à 15,5% Ag 0,5 à 0,8% Ag 0,5 à 0,8% Zr 0,02 à 0,10% Zr 0,02 à 0,10% Zn 1,0 à 2,0% Zn 1,0 à 2,0% Sc 0,05 à 0,2% Mo 0,05 à 0,20% Pb minimum 81,5% Pb minimum 81,5% 13. Cd 14,0 à is,s% 14. Cd 14,0 à 15,5% Ag 0,5 à 0,7% Ag 0,50 à 0,8% Zr 0,02 à 0,10% Zr 0,01 à 0,15% Li 0,01 à 0,10% Pb minimum 83,4% Pb minimum 83,6% 15. Cd 13 à 15% 16. Cd 14,0 à 15,5% Zn 2,0 à 2,5% Zn 2,0 à 2,5% Te 0,10 à 0,3% Nb 0,15 à 0,40% B 0,005 à 0,05% Al 0,05 à 0,15% Al 0,05 à 0,10% Pb minimum 82,3% Pb minimum 82,3% Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui ntont été donnés qulà titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Aliage antifriction plombique caractérisé en ce que la matrice est composée en poids de cadmium au taux de 2,5% à 15,5%, de zinc et/ou d'argent au taux de 0,25% à 2,5% et de plomb au taux minimal de 77,00. 2. Alliage antifriction plombique selon la revendication 1 caractérisé en ce que sa matrice est renforcée par des éléments aux taux en poids, indiqués tels que niobium 0,001 à 1,0% calcium 0,001 à 1,C% nickel 0,001 à 1,0% baryum 0,001 à 1,0% cobalt 0,001 à 1,0% aluminium 0,001 à 1,0% scandium 0,001 à 2,5% tellure 0,001 à 2,5% yttrium 0,001 à 2,5% magnésium 0,001 à 2,5% vanadium 0,001 à 0,75% titane 0,001 à 0,75% lithium 0,001 à 0,25% zirconium 0,001 à 0,25% silicium 0,001 à 0,25% tungstène 0,001 à 0,25% hafnium 0,001 à 0,50% molybdène 0,001 à 0,25% oxygène 0,0001à 0,25% azote 0,0001 à 0,25% bore 0,0001 à 0,25% 3. Alliage antifriction plombique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le taux total des additions d'éléments cités dans la revendication 2 n'excède pas, en poids 2,5% de l'alliage 4. Alliage antifriction plombique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le taux total d'éléments d'addition tels que l'étain, l'antimoine et l'arsenic est inférieur, en poids, à 0,05% de l'alliage. 5. Alliage antifriction plombique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à une température de 20 à 1350C, il subit un faconnage plastique avec un taux de déformation d'au moins 10%,avantageusement de 15à 60% puis ensuite il est recuit à une température de 20 à 1850C.