Microstructure and tribological properties of tin bronze-graphite composites made by stir casting

Microestructura y propiedades tribológicas de materiales compuestos de estaño, bronce y grafito fabricados mediante fundición por agitación

El artículo presenta los resultados de los estudios sobre la producción de materiales compuestos a base de cobre para cojinetes de deslizamiento. Los materiales estudiados abarcaban materiales compuestos a base de bronce de estaño con adición de fases lubricantes en forma de grafito. Los materiales compuestos se prepararon mediante fusión y fundición con agitación simultánea. El titanio se introdujo en la matriz metálica para mejorar la humectabilidad de las partículas de grafito. El valor medio más bajo del coeficiente de fricción se alcanzó con el compuesto CuSn10/grafito de 45 μm que contenía un 0,4 % de Ti. También se alcanzaron bajos coeficientes de fricción y desgaste del par de fricción con otros composites examinados en matriz CuSn10.

INTRODUCCIÓN

La eliminación de elementos y sustancias perjudiciales para el ser humano y el medio ambiente es una de las actividades básicas de la estrategia de desarrollo sostenible. Las normativas pertinentes, cada vez más restrictivas [1 - 3], abordan la aplicación de sustancias tóxicas, entre las que se incluye el uso del plomo en la economía, ampliamente considerado. Con respecto a los materiales metálicos a base de cobre, implica la necesidad de eliminar el plomo de los materiales antifricción, que se utilizan habitualmente en las aleaciones clásicas de cobre destinadas a cojinetes y elementos deslizantes [4]. Esto implica la necesidad de desarrollar nuevos materiales y productos para los elementos antifricción, por lo que en muchos países ya hace tiempo que se realizan estudios al respecto.

Los materiales compuestos para cojinetes de deslizamiento suelen fabricarse mediante métodos pulvimetalúrgicos [5 - 9]. También se aplican las técnicas clásicas de la metalurgia, basadas en la mezcla de metal líquido y la adición simultánea de las partículas de las fases no metálicas, seguidas de la colada centrífuga [5, 6, 10 - 14].

En el ámbito de este artículo se incluyeron los materiales compuestos de matriz metálica producidos mediante la mezcla de aditivos sólidos con metal líquido (colada por agitación). El objetivo era determinar las posibilidades de uso de este método para la producción de materiales compuestos de bronce y grafito para elementos deslizantes.

MATERIALES Y MÉTODOS

La matriz de los materiales compuestos fue en forma de aleaciones CuSn10 y CuSn10P. Los metales puros (Cu, Sn) y la aleación preliminar CuP14,7 se utilizaron como materia prima en el proceso de fusión de la aleación CuSn10P. La fusión se llevó a cabo en un horno de crisol de inducción bajo una cubierta de carbón vegetal y, a continuación, el material se fundió en lingoteras calentadas con un diámetro de 35 mm.