Изобретение относится к металлургии сплавов на основе свинца, предназначенных для изготовления подшипникового слоя (литого, спечённого, накатного) в многослойных тонкостенных подшипниках скольжения, малонагруженных коренных и шатунных подшипников, вкладышей, упорных подшипников для двигателей внутреннего сгорания, например дизельных.
Наиболее близким, т.е. аналогом предложенному сплаву являются подшипниковый сплав на основе свинца, содержащий, мас. %:
Олова 14-18
Медь 6-10
Свинец Остальное [1]
и анодный сплав на основе свинца, содержащий, мас. %:
Висмут 28-34
Олова 18-26
Кальций 0,1-0,2
Свинец Остальное [2].
Эти сплавы являются аналогом заявляемого сплава по химическому составу и содержании олова и свинца, а также областей их применения.
Прототипом заявляемого сплава является свинцовый баббит БТ PbSb15Sn10 по ГОСТу 1320 – 74, содержащий, мас. %
Сурма 14-16
Олова 9-11
Свинец Остальное.
Данный сплав обладает недостаточным уровнем коррозионный стойкости в агрессивных средах, что ограничивает области его использования.
Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости данного баббита, при сохранении усталостной прочности.
Для достижения поставленной цели известный свинцовый баббит БТ PbSb15Sn10, содержащий сурьму и олова, легируется дополнительно одним металлом из группы щелочных металлов (лития, натрия и калия), при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Сурьма 14-16
Олова 9-11
Один металл из группы
литий, натрий, калий 0,01 – 1,0
Свинец Остальное.
Из предложенного сплава изготавливают антифрикционный слой в многослойном подшипнике скольжения. Слой преимущественно наносят электрохимическим способом толщиной 0,002-0,05 мм.
Для опробования предложенного сплава приготавливают композиции, химический состав которых приведён в таблице.
Примеры получения сплавов
Свинцовый баббит c щелочными металлами (литий, натрий, калий) получали в шахтной лабораторной печи СШОЛ при температуре 450 – 500 °С путём плавки свинца марки С1 (99,985 % 
) (ГОСТ 3778-77), олова марки ОВЧ-000 (99,999 % 
) (ГОСТ 860-75), сурьмы металлической марки Су00 (99,9 % 
) (ГОСТ 1089-82), лития марки ЛЭ-1 (99,9 % Li) (ГОСТ 8774-75), калия марки KМ (98,0 % K) (ГОСТ 10588-75) и металлического натрия чистотой 99,8%Na (ГОСТ 3273-75). Далее из расплава в металлический кокиль отливали цилиндрические образцы диаметром 8 мм и длиной 120 мм, для исследования коррозионно-электрохимических свойств. Торцевая часть образцов служила рабочим электродом для исследования электрохимических свойств. Состав полученных сплавов контролировался взвешиванием шихты и полученных сплавов.
Исследования электрохимических свойств сплавов проводили на потенциостате ПИ-50.1-1 в потенциостатическом методом в потенциодинамическом режиме при скорости развертки потенциала 2 мВ/с, с помощью программатора ПР-8 и самозаписа ЛКД-4. Температура раствора поддерживалась постоянно 20°С, с помощью термостата МЛШ-8. Электродом сравнения служил хлоридсеребряный, а вспомогательным - платиновый.
Исследование коррозионно-электрохимичес-ких свойств свинцового баббита БТ PbSb15Sn10 с щелочными металлами проводилось в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9.017-74, в среде 3%-ного NaCl как заменителя морской среды.
Результаты исследования коррозионно-элек-трохимических свойств сплавов, в среде 3%-ного NaCl обобщены в таблице.
Таблица
Коррозионно-электрохимические характеристики свинцового баббита БТ PbSb15Sn10
с литием, натрием и калием, в среде электролита 3,0 %- ного NaCl
|
Содержание лития, натрия и калия в баббите,
мас. %
|
Электрохимические потенциалы, В (х.с.э.)
|
Скорость коррозии
|
|
-Есв.кор.
|
-Екор.
|
-Еп.о.
|
-Ерп.
|
iкор.,
А/м2
|
К•103, г/м2·час
|
|
БТ PbSb15Sn10
|
0.850
|
1.100
|
0.650
|
0.700
|
0.90
|
34.78
|
|
0.01Li
|
0.840
|
1.090
|
0.642
|
0.691
|
0.88
|
34.01
|
|
0.1Li
|
0.828
|
1.078
|
0.633
|
0.680
|
0.86
|
33.24
|
|
0.5Li
|
0.815
|
1.067
|
0.622
|
0.672
|
0.84
|
32.46
|
|
1.0Li
|
0.804
|
1.056
|
0.611
|
0.665
|
0.82
|
31.70
|
|
0.01Na
|
0.822
|
1.070
|
0.620
|
0.670
|
0.87
|
33.62
|
|
0.1Na
|
0.811
|
1.061
|
0.610
|
0.660
|
0.85
|
32.85
|
|
0.5Na
|
0.801
|
1.052
|
0.601
|
0.651
|
0.83
|
32.07
|
|
1.0Na
|
0.790
|
1.041
|
0.591
|
0.642
|
0.81
|
31.30
|
|
0.01K
|
0.780
|
1.050
|
0.595
|
0.651
|
0.85
|
32.85
|
|
0.1K
|
0.768
|
1.038
|
0.584
|
0.640
|
0.83
|
32.08
|
|
0.5K
|
0.755
|
1.027
|
0.575
|
0.629
|
0.81
|
31.30
|
|
1.0K
|
0.741
|
1.016
|
0.563
|
0.618
|
0.79
|
30.53
|
Из приведённых в таблице электрохимических характеристик и скорости коррозии свинцового баббита БТ PbSb15Sn10 с литием, натрием и калием следует, что добавки щелочных металлов в пределах 0,01÷1,0 мас. % способствуют смешению в область положительных значений потенциалов свободной коррозии (Есв.кор.), питингообразования (Еп.о.) и репассивации (Ерп.) сплавов, результатом чего является снижение скорости коррозии и плотности тока коррозии сплавов на 10-15%.
Механизм действия щелочных металлов на рост коррозионной стойкости исходного баббита БТ PbSb15Sn10 заключается в сдвиге всех электрохимических потенциалов сплавов в область положительных значений и снижении плотности тока коррозии.
Анодные поляризационные кривые баббита, содержащего щелочных металлов, располагаются левее, чем у исходного сплава, т.е. в область меньших значений плотности тока коррозии и более положительных значений электрохимических потенциалов.
Повышение на 10% коррозионной устойчивости свинцового баббита БТ PbSb15Sn10 легированием щелочными металлами позволяет на столько же уменьшить металлоёмкость изготавливаемых изде-лий. При стоймости 1 тонны свинца 2400$ США 10%-е снижение металлоёмкости изготавливаемых из его сплавов изделий при объеме производства 1000 тонн в год составляет: $240∙1000=$240000
