Бронзовый порошок ПР-БрОЦС-5-5-5: состав, фракции и применение в порошковой металлургии
ПР-БрОЦС-5-5-5 — распыленный бронзовый порошок на основе оловянно-цинково-свинцовой бронзы, выпускаемый по ГОСТ 19114-84. Марка расшифровывается как: 5 % олова, 5 % цинка, 5 % свинца, остальное — медь. Порошок получают газовым или водным распылением расплава с последующим отжигом и классификацией по фракциям. Материал предназначен для изготовления антифрикционных деталей методами порошковой металлургии, а также для напыления и припойных паст.
Технические характеристики и гранулометрия
Частицы имеют осколочную или дендритную форму в зависимости от метода распыления. Насыпная плотность составляет 3,5–4,8 г/см, текучесть — не более 35 с для фракции –160 мкм. Содержание кислорода не превышает 0,5 %, что обеспечивает восстановительную атмосферу при спекании без дополнительного раскисления.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля меди | основа, 84–86 % | ГОСТ 19114-84 | матрица сплава | баланс с Sn, Zn, Pb |
| Олово (Sn) | 4,0–6,0 % | титрование | твердость, антифрикционность | упрочняющий элемент |
| Цинк (Zn) | 4,0–6,0 % | атомно-абсорбционный | жаропрочность, литейные свойства | частично замещает Sn |
| Свинец (Pb) | 4,0–6,0 % | гравиметрия | смазывающая способность | выделяется как мягкая фаза |
| Кислород | 0,5 % | восстановительное плавление | спекаемость | требует защитной атмосферы |
| Насыпная плотность | 3,5–4,8 г/см | ГОСТ 19440 | заполнение пресс-формы | зависит от фракции |
| Текучесть | 35 с | воронка Холла | производительность прессования | для фракции –160 мкм |
Фракционный состав и маркировка
Порошок ПР-БрОЦС-5-5-5 поставляется в узких фракционных классах, что критично для стабильности процесса прессования и спекания:
- –40 мкм — для изготовления тонкостенных втулок и фильтрующих элементов;
- –63 мкм — для сепараторов подшипников скольжения и деталей приборов;
- –100 мкм — для вкладышей узлов трения общего назначения;
- –160 мкм — для крупногабаритных антифрикционных деталей и напыления;
- –250 мкм — для плазменного напыления и припойных паст.
Применение в узлах трения и оборудовании
Спеченные изделия из ПР-БрОЦС-5-5-5 эксплуатируются в подшипниках скольжения, работающих при окружных скоростях до 3 м/с и нагрузках до 10 МПа. Основные области:
- втулки скольжения электродвигателей, редукторов и насосного оборудования;
- сепараторы и вкладыши подшипников прокатных станов;
- детали торцевых уплотнений центробежных насосов химической промышленности;
- антифрикционные вставки в шарнирах и направляющих станков;
- пористые фильтры для очистки агрессивных сред и масел;
- припойные пасты для пайки медных и латунных соединений.
Спекание проводят при 780–850 C в атмосфере диссоциированного аммиака или водорода. Пористость регулируется давлением прессования (200–600 МПа) и для подшипниковых втулок составляет 15–25 %, что обеспечивает пропитку маслом и самосмазываемость. Свинец в составе образует мягкие включения, снижающие коэффициент трения до 0,06–0,10 при граничной смазке.
Технологические особенности
При работе с ПР-БрОЦС-5-5-5 учитывают склонность свинца к ликвации при перегреве расплава, поэтому порошок контролируют на равномерность распределения Pb по объему частицы. Для горячего изостатического прессования применяют фракцию –100 мкм с насыпной плотностью не ниже 4,2 г/см. В процессах холодного напыления (cold spray) используют узкую фракцию 15–45 мкм для восстановления бронзовых поверхностей без оплавления.
Вопросы и ответы
Чем отличается ПР-БрОЦС-5-5-5 от литой бронзы того же состава?
Порошковая технология обеспечивает равномерную пористость и точный химический состав без зональной ликвации. Спеченные детали имеют стабильную структуру и не требуют механической обработки по посадочным поверхностям.
Какая атмосфера необходима при спекании?
Восстановительная или инертная: диссоциированный аммиак, водород, азотно-водородная смесь. Присутствие кислорода недопустимо из-за окисления олова и свинца.
Для каких нагрузок применимы подшипники из этого порошка?
Удельное давление до 10 МПа при скорости скольжения до 3 м/с. При превышении параметров требуется принудительная смазка или переход на более твердые сплавы.
Можно ли использовать порошок для газотермического напыления?
Да, фракция –160 мкм и –250 мкм применяется в плазменном и газопламенном напылении для восстановления бронзовых вкладышей и уплотнительных поверхностей.
