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FR2486102A1 - Lead antifriction alloy - contg. cadmium zinc and/or silver with small addns. of other alloys, used in plain journal bearings - Google Patents

Lead antifriction alloy - contg. cadmium zinc and/or silver with small addns. of other alloys, used in plain journal bearings Download PDF

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FR2486102A1
FR2486102A1 FR8015085A FR8015085A FR2486102A1 FR 2486102 A1 FR2486102 A1 FR 2486102A1 FR 8015085 A FR8015085 A FR 8015085A FR 8015085 A FR8015085 A FR 8015085A FR 2486102 A1 FR2486102 A1 FR 2486102A1
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FR
France
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lead
alloys
antifriction alloy
alloy
rate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
FR8015085A
Other languages
French (fr)
Inventor
Stefan Balicki
Marian Malicki
Franciszek Szkoda
Zdzislaw Heydel
Stanislaw Dyszy
Anna Piekarska
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZAKLADY URZADZEN TECHNICZNYCH
Original Assignee
ZAKLADY URZADZEN TECHNICZNYCH
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Filing date
Publication date
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Publication of FR2486102A1 publication Critical patent/FR2486102A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C11/00Alloys based on lead

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

A Pb antifriction alloy has a matrix contg. (by wt.) 2.5-15.5% Cd, 0.25-2.5% Zn and/or Ag, and at least 77.0%Pb. The alloy may also contain 0.001-1.0% each of Nb, Ca, Ni, Ba, Co, Al; 0.001-2.5% each of Si, Te, Y, Mg; 0.001-0.75% each of V, Ti; 0.001-0.25% each of Li, Zr, Si, W, Hf, Mo, O, N. The total of these addns. is pref. not more than 2.5%. The alloy is partic. for use in adjustment of plain journal bearings, e.g. in low speed marine engines, gas compressors, railway wagons and ball mills. The alloys have good wear properties, corrosion resistance and mechanical properties, even when exposed to temps. up to 150 deg.C for short periods of time.

Description

L'invention a pour objet un alliage antifriction destiné plus particulièrement au réglage des coussinets de paliers lisses. The subject of the invention is an anti-friction alloy intended more particularly for the adjustment of plain bearing bearings.

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. Hitherto for the adjustment of plain bearing bushings operating under medium and high stress, for example such as that of low speed marine engines, ball mills, gas compressors, railway wagons, applied alloys based on, for example, tin SnSb11Cu6 (type T83) or lead PbSbSn10Cu (type t10), which because of the compositions used are relatively expensive.

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. The current constructions of these devices are more advanced and the demands on anti-friction materials are also increased, the alloys known until now and applied therefore prove to be insufficient. This results in the need to develop better alloys at a lower cost than those used to date or to make significant improvements.

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). The alloys useful for the increased requirements involved must provide for the transfer of pressures, of the order of 12 to 16 MPa (120 to 160 kG / cm) of long duration at the operating temperature of the bearing, that is to say from 70 to 1200C. These alloys must have suitable friction properties, corrosion resistance and mechanical properties even at a temperature up to 1580C (short-lived).

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%.
Such conditions are met by the alloys according to the invention, the main components of which are lead, cadmium, zinc, and / or the silver constituting the plastic matrix. As reinforcing elements of this matrix, most often calcium, nickel, tellurium, scandium, titanium, cobalt, hafnium, niobium, barium, yttrium, zirconium, magnesium are applied, of which the total rate by weight does not exceed 2.5%
The matrix and the reinforcing elements of the latter can be supplemented with elements which can be taken as impurities, for example tin, antimony, arsenic, whose total teux by weight is less than 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. The nominal composition by weight of the matrix is equal to: 2.5 to 15.5% of cadmium, from 0.25 to 2.5% of inc and / or of silver, and at least 77.0% of lead .

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.
The reinforcing elements will be advantageously added at the following rates: calcium 0.001 to 1.0% nickel 0.001 to 1.0 barium 0.001 to 1.0% cobalt 0.001 to 1.0% scandium 0.001 to 2.5% tellurium 0.001 to 2, 5% vanadium 0.001 to 0.75% titanium 0.001 to 0.75% aluminum 0.001 to 1.0% lithium 0.001 to 0.25% niobium 0.001 to 1.0% zirconium 0.001 to 0.25% yttrium 0.001 to 2.5 % magnesium 0.001 to 2.5% silicon 0.001 to 0.25% tungsten 0.001 to 0.25% hafnium 0.001 to 0.50% molybdenum 0.001 to 0.25% oxygen 0.0001 to 0.25% nitrogen 0.0001 to 0.25% boron 0.0001 to 0.25%
The alloy according to the invention undergoes a treatment by plastic deformation with a deformation rate of at least 10% advantageously from 15 to 60%, at a temperature of 20 to 1350C, then then an annealing at a temperature of 20 to 185 VS
The quantity of reinforcing elements used as well as the composition of the matrix depend on a concrete alloy applied, giving a wide possibility of construction of the alloy according to individual requirements while ensuring the costs, the protection of the environment and to the simplicity of the know-how to obtain this alloy.

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. The matrix alloys according to the invention, reinforced with suitable reinforcing elements, have high elasticity properties of the order of 35 to 55% compared to the alloys applied hitherto based on tin. They have sufficient plasticity and good technological characteristics.

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.
The range of possibilities of resistance of the matrix and the choice of reinforcing elements to the concrete application, give the possibility of reaching the following mechanical properties conventional elastic limit
(Rsn 0.02) 95 MPa (9.5 kG / mm2) conventional stretch limit
(Re0.2) 110 MPa (11.0 kG / mm2) separation resistance (Rm) 125 MPa t12.5 kG / mm2) linear elongation (A5) 5 to 8% resilience with notch (K) about 9.8 to 15.7 J / cm2
(1 to 1.6 kGm / cm2)
The loss of elasticity properties at the temperature of 1500C is very slight, not exceeding 35% of the value at room temperature, which can give the high stability of the alloy from the thermal point of view.

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. It should also be emphasized that the dry friction coefficient of the alloys obtained with such a matrix is exceptionally low, and they have a resistance to corrosion of fatty acids and alkalis equal to the tin-based alloy.

Durant le fonctionnement, dans ces alliages, on n'observe par de chagement de phase.  During operation, in these alloys, no phase change is observed.

Leurs applications apportent des effets économiques importants. Their applications bring significant economic effects.

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.
Examples of alloy compositions 1. Cd 4.5 to 5.5% 2. Cd 2.5 to 3.0%
Zn 0.5 to 1.0% Zn 0.3 to 0.5%
Te 1.0 to 1.5% Ni 0.15 to 0.25
Ca 0.2 to 0.35% Ca 0.10 to 0.15
A # 0.02 to 0.10% Ti 0.02 to 0.05
Pb min 92.0% Al 0.01 to 0.05%
Pb minimum 96,% 3. Cd 13 to 15.0% 4. Cd 13 to 15.0%
Zn 0.5 to 0.75% Zn 0.7 to 1.0%
Ca 0.15 to 0.30% Te 1.0 to 1.35%
Ti 0.3 to 0.5% Mn 0.2 to 0.35%
Ni 0.15 to 0.25% Al 0.1 to 0.20
Minimum Pb 83.0% Minimum Pb 83.0%
Al 0.05 to 0.10% 5. Cd 2.5 to 3.3% 6. Cd 8 to 10%
Zn 0.25 to 0.5% Zn 1.5 to 2.5%
Te 1.0 to 1.5% Ba 0.3 to 0.65
Ba 0.2 to 0.5% Ni 0.2 to 0.35%
Al 0.02 to 0.05% Al 0.02 to 0.10%
Minimum Pb 94.0% Minimum Pb 86.4% 7. Cd 13 to 15% 8.Cd 13 to 15%
Zn 2.0 to 2.5% Zn 0.5 to 1.0%
Sc 0.5 to 1.0% Ca 0.25 to 0.4%
Ni 0.15 to 0.30% Co 0.2 to 0.4%
Al 0.02 to 0.05% A 0.05 to 0.15
Pb miniumum 81.0% Pb minimum 83.5% 9. Cd 8 to 10% 10. Cd 13 to 15%
Ag 0.5 to 1.0% Zn 2.2 to 2.5%
Zr 0.02 to 0.10% Ni 0.15 to 0.3%
Zn 0.1 to 0.3% Al 0.05 to 0.15%
Li 0.01 to 0.05% Pb minimum 82.5%
Minimum bp 88.4% 11. Cd 14.0 to 15.5% 12. Cd 14 to 15.5%
Ag 0.5 to 0.8% Ag 0.5 to 0.8%
Zr 0.02 to 0.10% Zr 0.02 to 0.10%
Zn 1.0 to 2.0% Zn 1.0 to 2.0%
Sc 0.05 to 0.2% Mo 0.05 to 0.20%
Minimum bp 81.5% Minimum bp 81.5% 13. Cd 14.0 to is, s% 14. Cd 14.0 to 15.5%
Ag 0.5-0.7% Ag 0.50-0.8%
Zr 0.02 to 0.10% Zr 0.01 to 0.15%
Li 0.01 to 0.10% Pb minimum 83.4%
Minimum bp 83.6% 15. Cd 13 to 15% 16. Cd 14.0 to 15.5%
Zn 2.0 to 2.5% Zn 2.0 to 2.5%
Te 0.10 to 0.3% Nb 0.15 to 0.40%
B 0.005 to 0.05% Al 0.05 to 0.15%
Al 0.05 to 0.10% Pb minimum 82.3%
Minimum share 82.3%
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described, as well as their combinations, if these are carried out according to the spirit and implemented in the context of protection as claimed.

Claims (5)

R E V E N D I C A T I 0 N SR 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.  1. Lead antifriction alloy characterized in that the matrix is composed by weight of cadmium at the rate of 2.5% to 15.5%, of zinc and / or silver at the rate of 0.25% to 2.5% and lead at the minimum rate of 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% 2. Lead antifriction alloy according to claim 1 characterized in that its matrix is reinforced by elements at the weight rates, indicated such as niobium 0.001 to 1.0% calcium 0.001 to 1, C% nickel 0.001 to 1.0% barium 0.001 to 1.0% cobalt 0.001 to 1.0% aluminum 0.001 to 1.0% scandium 0.001 to 2.5% tellurium 0.001 to 2.5% yttrium 0.001 to 2.5% magnesium 0.001 to 2.5% vanadium 0.001 to 0.75% titanium 0.001 to 0.75% lithium 0.001 to 0.25% zirconium 0.001 to 0.25% silicon 0.001 to 0.25% tungsten 0.001 to 0.25% hafnium 0.001 to 0.50% molybdenum 0.001 to 0.25% oxygen 0.0001 to 0.25% nitrogen 0.0001 to 0.25% boron 0.0001 to 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  3. Lead antifriction alloy according to any one of claims 1 or 2 characterized in that the total rate of additions of elements mentioned in claim 2 does not exceed, by weight 2.5% of the alloy 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. 4. A lead antifriction alloy according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the total rate of addition elements such as tin, antimony and arsenic is less, by weight, than 0, 05% of the alloy. 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.  5. Lead antifriction alloy according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at a temperature of 20 to 1350C, it undergoes plastic shaping with a deformation rate of at least 10%, advantageously from 15 to 60 % then it is annealed at a temperature of 20 to 1850C.
FR8015085A 1980-07-07 1980-07-07 Lead antifriction alloy - contg. cadmium zinc and/or silver with small addns. of other alloys, used in plain journal bearings Withdrawn FR2486102A1 (en)

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