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.
Баббит имеет гетерогенную структуру, основу которой составляют мягкие, пластичные металлы – свинец и олово. Также при изготовлении используются дополнительные легирующие вещества, от которых зависят свойства сплава: никель, кадмий, медь, сурьма, кальций. Благодаря комбинированию разных составляющих получают высококачественный баббит для подшипников. Тонкий слой сплава наносят на стенки детали путем напыления или заливания. За счет пластичной основы и твердых вкраплений баббит обеспечивает равномерной и эффективной прирабатываемостьи подшипника, незначительное изнашивание, оптимальное скольжение механизмов.
Свинцовый баббит - основным компонентом является свинец, также используются другие элементы: сурьма, олово, медь (в зависимости от марки сплава). Такие баббиты хорошо переносят высокие температуры. При этом они обладают сниженными антифрикционными возможностями, поэтому подходят для подшипников не сильно нагруженного типа.
Аналогом предложенному сплаву является 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 по химическому составу и содержанию олова и свинца, а также областей их применения являются аналогом заявляемого сплава.
Прототипом заявляемого сплава является свинцовый баббит БТ PbSb15Sn10 по ГОСТу 1320 – 74, содержащий, мас. %:
Сурьма 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 сплава (баббита), при сохранении усталостной прочности.
Для достижения поставленной цели известный свинцовый баббит БТ PbSb15Sn10, содержащий сурьму и олова, легируется дополнительно одним металлом из группы редкоземельных металлов - лантан, церий и неодим, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Сурьма 14-16
Олова 9-11
Один металл из группы
лантан, церий, неодим 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.
Структура баббита состоит из мелких твердых металлических кристаллов, рассеянных в более мягком металле, и, по своей сути, является композитным материалом с металлической матрицей. По мере износа подшипника более мягкий металл истирается, создавая мягкую смазку между выступающими твёрдыми кристаллами, которые и образуют фактическую поверхность скольжения.
Добавки церия, лантана и неодима к свинцу образуют промежуточные фазы, находящиеся в эвтектическом равновесии друг с другом и исходными компонентами (редкоземельными металлами). Эти элементы в пределах растворимости в свинце (до 1,4 мас.%) повышают анодной устойчивости свинца. Дальнейший рост концентрации церия, лантана и празеодима вызывают кристаллизации интерметаллидов LaPb3, CePb3 и PrPb3, которые в процессе работы изготовленных изделий избирательно растворяются и вызывают усиление коррозионных процессов, особенно в начальный период поляризации.
Баббиты на основе свинца — марки Б16, БН, БСб, БКА, БК2, БК2Ш (зарубежные марки SAE13, SAE14, ASTM7, SAE15, ASTM15) — обладают более высокой рабочей температурой, чем баббиты на основе олова. Баббиты на основе свинца применяются для подшипников дизельных двигателей, прокатных станов.
Сурьма, содержащаяся в сплаве в указанном количестве, образует кристаллы β-твердого раствора, имеющие форму куба и обеспечивающие повышенную твердость.
Свинцовый баббит c редкоземельными металлами (лантан, церий, неодим) 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), лантана марки ЛаМ-1 (99,9 % La) (ТУ 48-4-218-72), церия марки ЦеЭ-0 (99,9 % Ce) (ТУ 48-4-529-90) и неодима НО-Е (5N) (99,9 % Nd) (ТУ 48-4-523-89). 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 импульсном потенциостате ПИ-50-1.1 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-электрохимических свойств свинцового баббита БТ (PbSb15Sn10) с редкоземельными металлами проводилось в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9.017-74, в среде водного раствора 3%-ного NaCl как заменителя морской среды. Результаты исследования обобщены в таблице.
Из приведённых в таблице электрохимических характеристик и скорости коррозии свинцового баббита БТ (PbSb15Sn10) с лантаном, церием и неодимом следует, что добавки редкоземельных 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%.
Механизм действия редкоземельных 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 и скорости их коррозии.
