Peek覆膜高性能滑動軸承及其製造方法

2023-05-20 01:11:41 1

專利名稱：：Peek覆膜高性能滑動軸承及其製造方法
技術領域：
：本發明是一種滑動軸承及其製造方法，尤其涉及一種高PV值、耐高溫、抗疲勞、耐磨性能優越的PEEK覆膜高性能滑動軸承及其製造方法。
背景技術：
：PEEK(聚醚醚酮)是一種高性能的樹脂材料，耐高溫性能十分突出，可在25(TC下長期使用，瞬間使用溫度可達30(TC，其剛性大、尺寸穩定性好、線脹舉數小；PEEK化學穩定性好，對酸、鹼及幾乎所有的有機溶劑都有很強的抗腐蝕能力；PEEK滑動摩擦磨損性能和抗疲勞衝擊性能優異，尤其是能在25(TC下保持高耐磨性和低摩擦因數及高承載能力。憑藉這些優異的綜合性能，業內普通採用PEEK作為減摩材料來製作高性能的滑動軸承。目前PEEK滑動軸承製造方法大體有如下兩種-第一種是以我公司前技術為代表的即專利號ZL200520014436.2"聚醚醚酮三層複合滑動軸承"，其製作方法是以鋼為基體，在基體的工作表面按現有技術燒結一層球形青銅球粉層，製成多孔銅粉複合板材，把改性PEEK粒子鋪在球形青銅球粉層面上，進爐加熱，待熔融狀後經軋機軋制，形成聚醚醚酮的三層滑動軸承複合板材，經裁剪、巻製成三層複合滑動軸承。'第二種是以專利申請號200610047340.5"耐高溫自潤滑軸承及製作方法"為代表的，其製作方法是以鋼為基體，在基體的工作表面按現有技術燒結一層球形青銅粉層，製成多孔銅粉複合板材，將多孔銅粉複合板材加熱到15020(TC，將改性PEEK粉料經雙螺杆擠出機擠出，並將所擠出的帶狀改性PEEK連續塗敷在多孔銅粉複合板材上軋制；經裁剪、巻製成耐高溫自潤滑軸承。以上兩種滑動軸承的生產存在以下不足1、第一種方法雖工藝簡單，但由於鋪撒PEEK粒子很難達到均勻，軋制中出現樹脂前後端溫度差，在界面熔融不充分，表面出現魚鱗片狀，造成樹脂強度降低，且難保證PEEK塑料層粒子間熔融軋制結合的性能保持連續一致性，以及樹脂在銅球粉孔隙中滲透性較差、結合力低，造成滑動軸承載能力、PV值和疲勞強度下降，同時也因工藝原因只能適用於小批量生產，不能形成規模化連續生產。2、第二種方法將擠出的帶狀改性PEEK連續塗敷在多孔銅粉複合板材上，存在先擠出的帶狀改性PEEK塗敷在多孔銅粉複合板材上，與在後擠出的帶狀改性PEEK塗敷在多孔銅粉複合板上時，前後兩次存在一個時間差，從而產生先後二次的溫度差，由於PEEK受工藝溫度變化，存在PEEK界面熔融不充分，相互間結合力差，造成軸承材料的密度、機械強度、承載能力、PV值、疲勞強度以及尺寸精度等都會帶來不一致性，使得整體性能下降。另外還會有較多的飛邊和廢料出現。
發明內容本發明的目的是為了克服現有技術所存在的上述缺陷，提供一種具有高PV值，抗疲勞性優良，耐高溫、耐磨性能優越的PEEK覆膜高性能滑動軸承及其製造方法。為了達到上述要求，本發明的技術方案是它以鋼板為基材，在基材的工作表面按現有技術燒結一層球形青銅粉層，製成多孔銅粉複合板材，其特徵是在萍形青銅粉層面上與一層改性聚醚醚酮薄膜通過熱壓使接觸面在熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材，再對改性聚醚醚酮複合板材根據滑動軸承的規格按常規工藝進行裁料、巻制加工成有一合縫的滑動軸承。上述PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵依次包括有下列步驟A、燒結在基材上均勻鋪上球形青銅粉後按現有技術一起燒結成多孔銅粉複合板材；B、預熱將多孔銅粉複合板材置於30032(TC的環境下加熱23fflin;C、蓋膜在多孔銅粉複合板材的球形青銅粉層面上覆蓋改性聚醚醚酮薄膜；D、熱壓對覆蓋有改性聚醚醚酮薄膜的多孔銅粉複合板材同時加壓1520kg/cm2、加熱345355'C並保溫23min，使改性聚醚醚酮材料在與球形青銅粉層接觸面熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材；E、平軋對改性聚醚醚酮複合板材在軋機上校平、軋制到規定的厚度；F、裁料按軸承的規格下料；G、成型巻制加工成型，完成摩擦表面熔結有改性聚醚醚酮膜的鋼基滑動軸承的加工。還可以在步驟E平軋與F裁料之間設有在改性聚醚醚酮膜表面軋制有均勻分布的油穴的步驟。'上述改性聚醚醚酮薄膜的生產工藝依次是-A、配方造粒原料按體積百分比聚四氟乙烯1020%、碳纖維1015%、石墨58%、碳黑24%和餘量為聚醚醚酮；將所述的原料均勻混合，經造粒機加工出由所述原料製成的改性聚醚醚酮粒料；B、擠出片狀薄膜將改性聚醚醚酮粒料經擠出機連續擠出成片狀的改性聚醚醚酮；C、壓延對片狀的改性聚醚醚酮經壓延，形成厚度為0.20.4mm的改性聚醚醚酮薄膜；D、切廢邊:切除改性聚醚醚酮薄膜兩側的廢邊，使其成為寬度相同帶狀的改性聚醚醚酮薄膜；"-E、冷卻定型將改性聚醚醚酮薄膜浸入水中冷卻定型；F、收巻將定型後的帶狀改性聚醚醚酮薄膜收巻到巻筒上備用。通過多年試驗、摸索驚奇地發現，將改性PEEK樹脂製成薄膜後再用熱壓複合工藝複合到多孔銅粉複合板材上，卻獲得了意想不到的穩定而又優良的技術性能，在摩擦磨損性能和抗疲勞衝擊性能表現尤為突出。對於改性聚醚醚酮薄膜由於在生產過程中採用連續擠出，從而保證了材料的均勻性，強度、厚度、密度的連續一致性。按照上述結構和方法製造的PEEK覆膜高性能滑動軸承具有高剛性、高強度、耐高溫、耐摩擦、抗磨耗的優良性能，特別可適用於重載荷、變載、高PV值的高壓柱塞油泵、大排量齒輪油泵、葉片油泵、可變排量的壓縮機、液壓馬達、汽輪機、水輪發電機以及航天航空、軍工等領域所用的滑動軸承。圖1是PEEK覆膜高性能滑動軸承的主視圖；圖2是實施例在摩擦磨損性能試驗前的狀態圖；圖3是實施例在摩擦磨損性能試驗後的狀態圖；圖4是比較例1在摩擦磨損性能試驗前的狀態圖；圖5是比較例1在摩擦磨損性能試驗後的狀態圖；6圖6是比較例2在摩擦磨損性能試驗前的狀態圖；圖7是比較例2在摩擦磨損性能試驗後的狀態圖；圖8是實施例在抗疲勞衝擊性能試驗前的狀態圖；圖9是實施例在抗疲勞衝擊性能試驗後的狀態圖；圖10是比較例1在抗疲勞衝擊性能試驗前的狀態圖；圖11是比較例1在抗疲勞衝擊性能試驗後的狀態圖；圖12是比較例2在抗疲勞衝擊性能試驗前的狀態圖；、圖13是比較例2在抗疲勞衝擊性能試驗後的狀態圖；圖14是實施例材料斷面在電鏡放大200倍時的狀態圖；圖15是比較例1材料斷面在電鏡放大200倍時的狀態圖；圖16是比較例2材料斷面在電鏡放大200倍時的狀態圖。其中1、基材；2、球形青銅粉層；3、改性聚醚醚酮薄膜；4、合縫。具體實施方式下面通過附圖和具體實施方式對本發明作進一步描述。圖1是PEEK覆聘高性能滑動軸承的主視圖。從圖中看出，它以鋼板為棊材l，在基材l的工作表面按現有技術燒結一層球形青銅粉層2，製成多孔銅粉複合板材，在在球形青銅粉層2面上與一層改性聚醚醚酮薄膜3通過熱壓使接觸面在熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材，再對改性聚醚醚酮複合板材根據滑動軸承的規格按常規工藝進行裁料、巻制加工成有一合縫4的滑動軸承。PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵依次包括有下列步驟A、燒結在基材上均勻鋪上球形青銅粉後按現*技術一起燒結成多孔銅粉複合板材；B、預熱將多孔銅粉複合板材置於30032(TC的環境下加熱23min;C、蓋膜在多孔銅粉複合板材的球形青銅粉層面上覆蓋改性聚醚醚酮薄膜；D、熱壓對覆蓋有改性聚醚醚酮薄膜的多孔銅粉複合板材同時加壓1520kg/cm2、加熱345355'C並保溫23miri，使改性聚醚醚酮材料在與球形青銅粉層接觸面熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材；7E、平軋對改性聚醚醚酮複合板材在軋機上校平、軋制到規定的厚度；F、裁料按軸承的規格下料；G、成型巻制加工成型，完成摩擦表面熔結有改性聚醚醚酮膜的鋼基滑動軸承的加工。還可以在步驟E平軋與F裁料之間設有在改性聚醚醚酮膜表面軋制有均勻分布的油穴的步驟。上述改性聚醚醚酮薄膜的生產工藝依次是A、配方造粒原料按體積百分比聚四氟乙烯1020%、碳纖維1015t石墨58%、碳黑24%和餘量為聚醚醚酮；將所述的原料均勻混合，經造粒機加工出由所述原料製成的改性聚醚醚酮粒料；B、擠出片狀薄膜將改性聚醚醚酮粒料經擠出機連續擠出成片狀的改性聚醚醚酮；C、壓延對片狀的改性聚醚醚酮經壓延，形成厚度為0.20.4mm的改性聚醚醚酮薄膜；D、切廢邊:切除改性聚醚醚酮薄膜兩側的廢邊，使其成為寬度^目同帶狀的改性聚醚醚酮薄膜；E、冷卻定型將改性聚醚醚酮薄膜浸入水中冷卻定型；F、收巻將定型後的帶狀改性聚醚醚酮薄膜收巻到巻筒上備用。生產PEEK覆膜高性能滑動軸承的實施例1、製作改性PEEK薄膜a、配方混合按重量百分比聚四氟乙烯15%、碳纖維10%、石墨8%、碳黑3%，餘量為64%的聚醚醚酮一起均勻混合。b、造粒將混合物放入雙螺杆造料機加工出改性聚醚醚酮粒半鬥。.c、擠出片狀薄膜將改性聚醚醚酮粒料經單螺杆機擠出厚度0.5mm、寬度180mm的片狀改性聚醚醚酮。d、兩次壓延經兩次壓延至薄膜厚度0.25!。.。25，寬度210土5mm。e、切廢邊切除改性聚醚醚酮薄膜兩側的廢邊，成寬度200mm帶狀的改性聚醚醚酮薄膜。f、冷卻定型由流水線導向滾輪把改性聚醚醚酮薄膜浸入水池箱冷卻定型。g、牽引收巻將定型後的帶狀改性聚醚醚酮薄膜繞到巻筒上備用。2、PEEK覆膜高性能滑動軸承的製作，兩種軸承的尺寸039X035X30(高度)及O39XO35X20(高度)a、燒結取牌號SPCC基材鋼板厚度1.60".。5，在基材上均勻鋪上目數為-120+140的青銅粉，按現有技術在基材上燒結一層青銅球粉層，製成多孔銅粉複合板材，厚度達到1.90。，;b、預熱將多孔銅粉複合板材置於熱壓機內加熱到30(TC後保溫3niin;c、蓋膜在多孔銅粉複合板材的青銅粉層面上覆蓋PEEK薄膜；d、熱壓對覆蓋有改性聚醚醚酮薄膜的多孔銅粉複合板材同時加壓20kg/cm2、加熱350。C並保溫3min使PEEK材料在與球形青銅粉層接觸面熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成複合板材;e、收巻即將複合板材收巻到巻筒上；.f、平軋調整軋機間隙，對複合板材在軋機上校平、軋制，控制複合板材厚度在2.00:°:;g、裁料按^39XcD35X30(高度)及①39X(高度)二種軸承要求展開下料；i、成型巻制加工成型，尺寸檢測，完成摩擦表面熔結有改性聚醚醚酮膜的鋼基滑動軸承的加工。如果滑動軸承有要求在內壁有油穴，則在歩驟f平軋與g裁料之間還設有在聚醚醚酮薄膜表面軋制有均勻分布的油穴的步驟。上述b放巻預熱、c覆膜、d熱壓、e收巻均在自動流水線上完成的。以下是按本公司以前技術專利號ZL200520014436.2"聚醚fe酮三層複合滑動軸承"的配方製作而成同規格的聚醚醚酮三層複合滑動軸承，作為比較例1與本發明進行比較。比較例11、製作改性PEEK粒料。a、按重量百分比PTFE(聚四氟乙烯)15W，碳纖維10%,石墨8%，碳黑3%，餘量PEEK(聚醚醚酮)均勻混合。b、混合物經雙螺杆造料機加工出改性PEEK粒料。2、PEEK滑動軸承的製作。(要求無油穴，尺寸O39XO35X30(高度)及①39XO35X20(高度)二種軸承)。.a、燒結取牌號SPCC基材鋼板厚度1.60。.。.。5，經鍍銅處理採用青銅粉，目數-120+140，按現有技術在基材上燒結上一層青銅球粉層，即製成多孔銅球複合板材，厚度達到1.90°。.。3。b、鋪粒子在多孔銅球複合板材上用手均勻鋪上改性PEEK粒料。c、進爐加熱把鋪設好的多孔銅球複合板材進爐加熱，爐長15誦，速度533mra/min，爐溫360°C。d、軋制板材出爐口立即進軋機軋制，並立刻調頭再軋一遍，.,後馬上浸入冷水中冷卻。調軋機間隙使板材厚控制在2.00:=。e、裁料按①39X。35X30(高度)及。39X①35X20(高度)二種軸承要求展開下料。f、成型巻製成型，尺寸檢測，完成聚醚醚酮三層複合滑動軸承的製作。以下是實施例與比較例1及按申請號200610047340.5耐高溫自潤滑軸承及製作方法得到的稱比較例2的三種滑動軸承的技術性能比較。1、滑動軸承摩擦磨損性能試驗比較見表l測試條件浸油潤滑，速度V:5m/s，載荷P:23MPa，時間4h試樣尺寸均為039X035X20。表1滑動軸承摩擦磨損性能試驗比較tableseeoriginaldocumentpage10三種滑動軸承在摩擦磨損性能試驗前後的狀態見圖2-圖7。2、滑動軸承抗疲勞衝擊性能試驗比較見表2測試條件主軸轉速2500rpm，衝擊次數120次/min，載荷20MPa，時間i20h試樣尺寸均為039X035X30。表2滑動軸承抗疲勞衝擊性能試驗比較tableseeoriginaldocumentpage10三種滑動軸承在抗疲勞衝擊性能試驗前後的狀態見圖8-圖13。3、試件材料的壓縮變形試驗(變形量)比較表三種滑動軸承試驗載荷M0MPa試驗載荷200MPa試件條件實施例0咖0.OlOmm取實施例、比較例1、比較例2三塊板材，試樣尺寸均為15ramX15咖X2mm比較例10mm0.025咖比較例20mra0.030咖4、試件材料的超聲波失重試驗比較三種滑動軸承失重量試驗條件實施例1.9mg取實施例、比較例l、比較例2三塊板材，試件尺寸50mmX50mmX2mm。介質水；間距1.3mm;頻率19KHz;時間5min;作用面直^仝0'35mm比較例13.2mg比較例23.lmg注該試驗在超聲波失重試驗機上進行，觀察在此試驗條件下，試驗前後減摩材料脫離試件機體的重量，以檢驗減摩材料的結合力。5、材料斷面在電鏡放大觀察。實施例與比較例1、比較例2的材料斷面在EV0MA10電鏡放大圖中看出實施例電鏡放大200倍改性PEEK均勻一致與銅球粉結合良好見圖14比較例1電鏡放大200倍改性PEEK發現不均勻有冷流造成的空洞缺陷，改性PEEK與銅球粉結合存在填充不足的缺陷見圖15。比較例2電鏡放大200倍改性PEEK同樣發現冷流造成的空洞缺陷，改性PEEK與銅球粉結合存在填充不足的缺陷見圖16。根據上述對三種滑動軸承的四種性能測試和材料斷面放大觀察，可以得出，按照本發明製造的PEEK覆膜高性能滑動軸承(實施例)與現有的PEEK滑動軸承(比較例l、比較例2)不管在摩擦磨損性能、抗疲勞衝擊性能、抗壓縮變形性能、減摩材料的結合強度以及微觀組織均明顯優於現有的PEEK滑動軸承，具有顯著的技術進步。權利要求1、PEEK覆膜高性能滑動軸承，它以鋼板為基材，在基材的工作表面按現有技術燒結一層球形青銅粉層，製成多孔銅粉複合板材，其特徵是在球形青銅粉層面上與一層改性聚醚醚酮薄膜通過熱壓使接觸面在熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材，再對改性聚醚醚酮複合板材根據滑動軸承的規格按常規工藝進行裁料、卷制加工成有一合縫的滑動軸承。2、一種如權利要求1所述的PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵依次包括有下列步驟A、燒結在基材上均勻鋪上球形青銅粉後按現有技術一起燒結成多孔銅粉複合板材；B、預熱將多孔銅粉複合板材置於300320。C的環境下加熱23min;C、蓋膜在多孔銅粉複合板材的球形青銅粉層面上覆蓋改性聚醚醚酮薄膜；D、熱壓對覆蓋有改性聚醚醚酮薄膜的多孔銅粉複合板材同時加壓1520kg/cm2、加熱345355'C並保溫23min，使改性聚醚醚酮材料在與球形青銅粉層接觸面熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材；E、平軋對改性聚醚醚酮複合板材在軋機上校平、軋制到規定的厚度;.F、裁料按軸承的規格下料；G、成型巻制加工成型，完成摩擦表面熔結有改性聚醚醚酮膜的鋼基滑動軸承的加工。3、一種如權利要求1所述的PEEK覆膜高性能滑動軸承或是如權利要求2所述的PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵在於其中所述的改性聚醚醚酮薄膜的生產工藝依次是A、配方造粒原料按體積百分比聚四氟乙烯1020%、碳纖維1015%、石墨58%、碳黑2錢和餘量為聚醚醚酮；將所述的原料均勻混合，經造粒機加工出由所述原料製成的改性聚醚醚酮粒料；B、擠出片狀薄膜將改性聚醚醚酮粒料經擠出機連續擠出成片狀的改性聚醚醚酮；C、壓延對片狀的改性聚醚醚酮經壓延，形成厚度為0.20.4mm的改性聚醚醚酮薄膜；D、切廢邊:切除改性聚醚醚酮薄膜兩側的廢邊，使其成為寬度相同帶狀的改性聚醚醚酮薄膜；E、冷卻定型將改性聚醚醚酮薄膜浸入水中冷卻定型；F、收巻將定型後的帶狀改性聚醚醚酮薄膜收巻到巻筒上備用，4、根據權利要求2所述的PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵是在步驟E平軋與F裁料之間還設有在改性聚醚醚酮薄膜表面軋制有均勻分布的油穴的步驟。5、根據權利要求2所述的PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵是其中步驟B預熱、C覆膜和D熱壓是在自動流水線上完成的。6、根據權利要求2所述的PEEK覆膜高性能滑動軸承的生產工藝，其特徵是在步驟D熱壓與E平軋之間還設有收巻的步驟，即將改性聚醚醚酮複合板材收巻到巻筒上。全文摘要本發明公開了一種PEEK覆膜高性能滑動軸承及其製造方法。旨在提供一種具有高PV值，抗疲勞性優良，耐高溫、耐磨性能優越的PEEK覆膜高性能滑動軸承及其製造方法。它以鋼板為基材，在基材的工作表面按現有技術燒結一層球形青銅粉層，製成多孔銅粉複合板材，其特徵是在球形青銅粉層面上與一層改性聚醚醚酮薄膜通過熱壓使接觸面在熔融狀態下互滲鑲嵌結合，製成改性聚醚醚酮複合板材，再對改性聚醚醚酮複合板材根據滑動軸承的規格按常規工藝進行裁料、卷制加工成有一合縫的滑動軸承。適用於高壓柱塞油泵、大排量齒輪油泵、葉片油泵、可變排量的壓縮機、液壓馬達、汽輪機、水輪發電機以及航天航空、軍工等領域所用的滑動軸承。文檔編號F16C17/00GK101672325SQ20091015344公開日2010年3月17日申請日期2009年10月9日優先權日2009年10月9日發明者孫志華申請人:浙江長盛滑動軸承有限公司