一種幹摩擦自潤滑滑動軸承的製作方法
2023-09-22 16:47:50 2
專利名稱：：一種幹摩擦自潤滑滑動軸承的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種滑動軸承,特別涉及一種多層複合材料製成的滑動軸承，屬於軸承
技術領域：
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背景技術：
：無油潤滑軸承中的三層複合軸承由英國格拉西亞公司創製，簡稱DU。其產品以薄片狀鋼板為基體，中間燒結有球形多孔青銅粉層，表面鋪軋以聚四氟乙烯即PTFE為主的配有鉛的混合料，滲入、復蓋上述銅粉層並燒結而成為減摩耐磨層。最後將上述三層複合板材按照軸的大小巻製成不同尺寸的軸套狀的軸承。世界各地生產的DU類軸承，在國內為SF-1類，已廣泛應用於高、中負載、低轉速等場合。但是由於工作時鉛的粉末和氣體逸出，因此在食品、藥品等行業應用時受到排斥。專利號為ZL99106284.1的發明專利提出了滑移層即減摩耐磨層不必求助於鉛或其化合物的方案。該層的基體物料PTFE(聚四氟乙烯)或高熔點氟熱塑性塑料與PTFE的混合物中，至少含有粉末狀聚芳族醯胺，其體積佔該層總量的10-50%。但是，該方案的青銅粉層中仍含有部分鉛，並且製造時以甲苯和硝酸鋁處理混合料，因此仍會造成汙染。由美國達納公司遞交的公開號為CN1292852A的專利申請，公開了襯裡層即減摩耐磨層的新方案，以體積計含10-30%的顆粒狀離子氟化物、2-10%的原纖化芳族聚醯胺纖維和2-10%的可熔融加工的含氟聚合物以及其餘量的PTFE，有文獻表明，(l)氟化物是有毒物，如NaF;(2)原纖化纖維的混入需要特別設備外，還被懷疑有致癌的可能性。此外，無一例外，生產過程中不可缺少地使用甲苯和硝酸鋁；產品還使用低粘度液體潤滑，故亦被食品等行業所排斥。眾所周知，PTFE有很低的摩擦係數，一般情況下為0.04-0.05，在高負荷下磨擦係數為0.016。它呈層狀結構，其同一層的結合力較強，但層間結合力卻很弱，極易相對滑動。運動時，可在極短時間內在對偶表面形成轉移膜，所以PTFE摩擦係數很小。但是它在對偶材料上的粘著性較差，這是導致嚴重磨損的主要原因，因此在PTFE中添加何種物質可使軸承在幹摩擦工況條件下具有較小的摩擦係數同時又能提高軸承的耐磨損性能成為技術界普遍關心的問題。
發明內容本發明的目的在於提供一種適用於幹摩擦工況條件且無汙染的自潤滑滑動軸承，該自潤滑滑動軸承具有起始摩擦係數小，產熱少，形成轉移膜容易，對磨軸損傷小的優點。本發明可通過以下技術方案予以實現本發明一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，由三層複合材料軋制而成，所述三層複合材料包括金屬基板、燒結於金屬基板一面的球狀多孔銅粉層和滲入並覆蓋銅粉層的減摩耐磨材料層，其中所述減摩耐磨材料層的重量百分比組成為4060%的聚四氟乙烯，1015%的聚醯亞胺，36%的二硫化鉬，其餘為四氟乙烯-全氟垸氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。上述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承,其中所述銅粉層的重量百分比組成為8%的錫粉、3%的鋅粉，其餘為銅粉。上述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，其中所述減摩耐磨材料層的重量百分比組成為55%的聚四氟乙烯，12%的聚醯亞胺，5%的二硫化鉬，28%的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。上述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，其中所述金屬基板為低碳鋼板。上述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承的製造方法，包括以下步驟A、在金屬基板上燒結銅粉層；B、製作減摩耐磨層可鋪展軟體-a、配粉料，按重量百分比為4060%的聚四氟乙烯，1015%的聚醯亞胺，36%的二硫化鉬，其餘為四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)的比例配料；b、攪拌，將上述粉料混合攪拌三次，攪拌機轉速200-400r/min，每次5_10分鐘，使其成為混合物，然後三次過篩，篩目100以上；c、制可鋪展軟體，將重量百分比為71%的固含量為60%的聚四氟乙烯乳液與重量百分比為29%的上述混合物混合，在轉速為20-60r/min攪拌機內攪拌5-IO分鐘，溫度1525。C，C、鋪軋，將上述減摩耐磨層可鋪展軟體鋪軋在銅粉層上，厚度為0.01-0.03mm;D、烘乾，在220280。C下烘20-40分鐘；E、中軋，將烘乾後的板材再軋一次，軋制量為0.01-0.03mm;F、燒結，在氮氣保護燒結爐中燒結，燒結溫度360380°C，燒結時間35-40分鐘，氮氣純度99.9%以上；G、終軋，將燒結後的板材，終軋至成品板材，至少軋下0.01mm;H、落料巻制，按照軸承的大小落料，巻製成軸套。聚醯亞胺(PI)是指大分子主鏈中含有亞胺基團的一類雜環聚合物。PI的突出特性是耐熱溫度達到24CTC以上；均苯型PI的熱變形溫度高達360°C，可在26(TC下長期使用；PI屬難燃樹脂，其含氧指數達36;氣體阻隔性好，吸水率低。且其具有良好的力學性能，尤其是拉伸強度、耐蠕變性、耐磨性和耐摩擦性優良，並具有十分優良的電絕緣性能和尺寸穩定性。PI具有優良的耐油性和耐溶劑性，耐輻射性好，但不耐鹼類化學品的侵蝕。二硫化鉬(MoS2)，為六方晶系的層狀結構，極易從層與層之間劈開，所以具有良好的自潤滑性能。MoS2能較強地吸附在金屬表面，即使在摩擦時也不易破壞，因此能承受較高的負荷，資料表明，2.5um厚的MoS2薄膜，能承受2800Mpa以上的壓力，同時可經受40m/s的磨擦速度。此外，MoS2除能被王水、濃流酸、沸騰濃鹽酸、純氧、高溫氯和氫侵蝕外，在其他酸鹼、藥品、溶劑、水、石油產品及合成潤滑劑中均不溶解，對環境氣氛很穩定，一般條件下不與金屬反應、不侵蝕橡膠材料。有時MoS2可用石墨替代。四氟乙烯-全氟垸氧基乙烯基醚共聚物(PFA)具有優異的熱溫定性和較低的摩擦係數，耐化學試劑和溶劑與聚四氟乙烯基本相同，其表面自由能低於聚四氟乙烯，能夠促進組合物的整體性能，不至於由於聚四氟乙烯與其他材料的不相溶而造成整體材料的性能下降。本發明由於在製造原料中加入了聚醯亞胺和二硫化鉬等添加物，這些物質具有較低的摩擦係數和優異的耐磨性能，同時加入的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)又促進了組合物的整體性能，使得製得的自潤滑滑動軸承具有起始摩擦係數小，產熱少，形成轉移膜容易，對磨軸損傷小等優點。同時由於該幹摩擦自潤滑滑動軸承的製造原料中不含鉛及甲苯等有害物質，故本發明的應用可擴展到現有的無油潤滑軸承無法應用的食品、製藥、水工、飲料、醫用機械等領域，這是現有的無油潤滑軸承無法應用的領域。本發明的優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。圖l是本發明的半剖視圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。實施例1:如圖1所示，本發明由三層複合材料軋制而成，所述三層複合材料包括低碳鋼板3、燒結於鋼板一面的球狀多孔銅粉層2和滲入並覆蓋銅粉層的減摩耐磨材料層l,銅粉層2的重量百分比組成為8%的錫粉、3%的鋅粉，其餘為銅粉；減摩耐磨材料層1的重量百分比組成為40%的聚四氟乙烯，15%的聚醯亞胺，3%的二硫化鉬，42%的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。它的製造方法包括以下步驟A、在低碳鋼板1上燒結銅粉層2;B、製作減摩耐磨層1的可鋪展軟體a、配粉料，按重量百分比為40%的聚四氟乙烯，15%的聚醯亞胺，3%的二硫化鉬，42%的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的比例配料；b、攪拌，將上述粉料混合攪拌三次，攪拌機轉速200r/min，每次5分鐘，使其成為混合物，然後三次過篩，篩目100以上；c、制可鋪展軟體，將重量百分比為71%的固含量為60%的聚四氟乙烯乳液與重量百分比為29%的上述混合物混合，在轉速為20r/min攪拌機內攪拌5分鐘，溫度15。C;C、鋪軋，將上述減摩耐磨層可鋪展軟體鋪軋在銅粉層上，厚度為0.02nim;D、烘乾，在220。C下烘20分鐘；E、中軋，將烘乾後的板材再軋一次，軋制量為0.01mm;F、燒結，在氮氣保護燒結爐中燒結，燒結溫度36(TC，燒結時間35分鐘，氮氣純度99.9%以上；G、終軋，將燒結後的板材，終軋至成品板材，軋下0.01mm;H、落料巻制，按照軸承的大小落料，巻製成軸套。實施例2:本發明的減摩耐磨材料層l的重量百分比組成為55%的聚四氟乙烯，12%的聚醯亞胺，5%的二硫化鉬，28%的四氟乙烯-全氟垸氧基乙烯基醚共聚物(PFA)，其餘的材料結構和製造方法均與實施例1相同。實施例3:本發明的減摩耐磨材料層1的重量百分比組成為60%的聚四氟乙烯，10%的聚醯亞胺，6%的二硫化鉬，24%的四氟乙烯-全氟垸氧基乙烯基醚共聚物(PFA)，其餘的材料結構和製造方法均與實施例1相同。本發明的幹摩擦自潤滑滑動軸承定名為BK-1W，與國外知名廠家三層複合軸承DU、LFP進行性能對比，試驗結果如下潤滑方式為幹摩擦，摩擦磨損實驗儀器為HDM-10端面摩擦磨損實驗機，試驗速度為0.4m/s，初始試驗載荷為4Mpa，每10分鐘加載2Mpa，結果如下:tableseeoriginaldocumentpage10由上表可見，在相同的試驗條件下，本發明的最終溫度最低，平均磨損量最小。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍內。權利要求1、一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，由三層複合材料軋制而成，所述三層複合材料包括金屬基板、燒結於金屬基板一面的球狀多孔銅粉層和滲入並覆蓋銅粉層的減摩耐磨材料層，其特徵在於，所述減摩耐磨材料層的重量百分比組成為40～60％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醯亞胺，3～6％的二硫化鉬，其餘為四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物。2、如權利要求l所述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，其特徵在於，所述銅粉層的重量百分比組成為8%的錫粉、3%的鋅粉，其餘為銅粉。3、如權利要求l所述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，其特徵在於，所述減摩耐磨材料層的重量百分比組成為55%的聚四氟乙烯，12%的聚醯亞胺，5%的二硫化鉬，28%的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物。4、如權利要求l所述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，其特徵在於，所述金屬基板為低碳鋼板。5、如權利要求l所述的一種幹摩擦自潤滑滑動軸承的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟A、在金屬基板上燒結銅粉層；B、製作減摩耐磨層可鋪展軟體a、配粉料，按重量百分比為4060%的聚四氟乙烯，1015%的聚醯亞胺，36%的二硫化鉬，其餘為四氟乙烯-全氟垸氧基乙烯基醚共聚物的比例配料；b、攪拌，將上述粉料混合攪拌三次，攪拌機轉速200-400r/min，每次5-10分鐘，使其成為混合物，然後三次過篩，篩目100以上；c、制可鋪展軟體，將重量百分比為71%的固含量為60%的聚四氟乙烯乳液與重量百分比為29%的上述混合物混合，在轉速為20-60r/min攪拌機內攪拌5-IO分鐘，溫度1525。C;C、鋪軋，將上述減摩耐磨層可鋪展軟體鋪軋在銅粉層上，厚度為0.01-0.03mm;D、烘乾，在220280。C下烘20-40分鐘；E、中軋，將烘乾後的板材再軋一次，軋制量為0.01-0.03mm;F、燒結，在氮氣保護燒結爐中燒結，燒結溫度360380°C，燒結時間35-40分鐘，氮氣純度99.9%以上；G、終軋，將燒結後的板材，終軋至成品板材，至少軋下0.01nun;H、落料巻制，按照軸承的大小落料，巻製成軸套。全文摘要本發明公開了一種幹摩擦自潤滑滑動軸承，其由三層複合材料軋制而成，該三層複合材料包括金屬基板、燒結於金屬基板一面的球狀多孔銅粉層和滲入並覆蓋銅粉層的減摩耐磨材料層，其中銅粉層的重量百分比組成為8％的錫粉、3％的鋅粉，其餘為銅粉；減摩耐磨材料層的重量百分比組成為40～60％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醯亞胺，3～6％的二硫化鉬，其餘為四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。該幹摩擦自潤滑滑動軸承具有起始摩擦係數小，產熱少，形成轉移膜容易，對磨軸損傷小等優點，同時由於製造原料中不含鉛及甲苯等有害物質，故可將它的應用擴展到食品、製藥、水工、飲料、醫用機械等領域。文檔編號F16C33/04GK101413543SQ20081023558公開日2009年4月22日申請日期2008年12月1日優先權日2008年12月1日發明者王大力,鄧曉霖申請人:江蘇希西維軸承有限公司