Антифрикционный сплав на основе олова
ANTIFRICTION ALLOY ON TIN BASIS

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобилестроении, морском транспорте и в других отраслях промышленности для повышения антифрикционных свойств в трущихся узлах скольжения.
Известны сплавы баббиты Б83 и Б88, содержащие соответственно олово, сурьму, медь и олово, сурьму, медь, кадмий, никель (ГОСТ 1320-74).
Недостатками вышеуказанных баббитов являются ограниченность применения данных сплавов при высоких ударных нагрузках, невозможность получения бездефектной структуры сплавов и низкая коррозионная стойкость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является антифрикционный сплав с компонентами олово, сурьма и медь (патент RU №2456486, F16C 33/12, 2012).
Недостатком известного сплава является низкая коррозийная стойкость по отношению к минеральным маслам и органическим кислотам дизельного топлива при повышенной температуре, т.к. сурьма и медь, входящие в состав сплава, имеют склонность к коррозии в органических кислотах. Кроме того, ограниченность применения при высоких ударных нагрузках.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение абразивной и коррозийной стойкости антифрикционного сплава на основе олова в агрессивных средах, снижение коэффициента трения, повышение твердости, износостойкости и термической стабильности материала при одновременном повышении пластичности материала.
Технический результат достигается тем, что антифрикционный сплав на основе олова, содержащий сурьму и медь, дополнительно содержит цинк, кадмий, свинец, серебро и индий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сурьма
8-15
медь
2,5-6,5
цинк
1-2,5
свинец
0,5-2,0
кадмий
2-2,5
серебро
1,5-2,0
индий
0,1-1,0
олово
остальное
Антифрикционный сплав на основе олова получают следующим образом.
Исходное количество меди 2,5-6,5 мас.% помещают в огнеупорный тигель вакуумной индукционной печи, расплавляют и поддерживают температуру 1085°С. В расплав меди добавляют порошкообразное серебро (с размером не более 30-40 мкм), масса которого составляет 1,5-2 мас.%. Затем вводят порошкообразный цинк (с размерами не более 20-25 мкм), масса которого составляет 1-2,5 мас.%. После чего в расплав последовательно вводят порошкообразную сурьму с размером частиц не более 20-25 мкм в количестве 8-15 мас.%, порошкообразный кадмий с размером частиц не более 10-15 мкм в количестве 2,0-2,5 мас.%, порошкообразный свинец с размером частиц 50-60 мкм в количестве 0,5-2,0 мас.%, порошкообразное олово с размером частиц 10-15 мкм в количестве 70.5-84,9 мас.%. Затем расплав охлаждают до температуры 750°С и вводят порошкообразный индий с размером частиц 10-15 мкм в количестве 0,1-1,0 мас.%. Полученный сплав выдерживают при температуре 300°С в течение 10-15 минут и используют в качестве антифрикционного сплава на основе олова на подшипниках скольжения дизелей, автомобилей, экскаваторов, прокатных станков и т.п.
Оловянная основа антифрикционного сплава - вязкая, несклонная к усталостным разрушениям. Наличие в составе сплава меди увеличивает его усталостную прочность. Наличие в составе сплава сурьмы делает его более стойким к эрозии, более твердым.
Введение в состав сплава цинка в вышеуказанном диапазоне повышает его коррозионную стойкость за счет наличия образованных химических соединений (цинк + олово).
Введение в состав сплава кадмия в вышеуказанном диапазоне приводит к повышению ударной прочности сплава за счет образования химических соединений кадмия с сурьмой и медью.
Введение в состав сплава свинца в вышеуказанном диапазоне приводит к наличию на поверхности сплава микроучастков с пониженной твердостью, которые в процессе эксплуатации образуют твердую смазку.
Введение в состав сплава серебра в вышеуказанном диапазоне обеспечивает повышение предела прочности и предела текучести сплава за счет образования прочных интерметаллических соединений.
Введение в состав сплава индия в вышеуказанном диапазоне обеспечивает в процессе эксплуатации низкий коэффициент трения сплава за счет выравнивания неровностей поверхностей.
В таблице 1 приведены составы сплавов и эксплуатационные характеристики.
В таблице 2 приведены сравнительные показатели эксплуатационных и прочностных характеристик антифрикционных сплавов на основе олова.
Предлагаемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики антифрикционного сплава на основе олова, повысить его абразивную и коррозийную стойкость в агрессивных средах за счет снижения коэффициента трения, повышения твердости, износостойкости, теплопроводности и термической стабильности материала при одновременном повышении пластичности материала.