本发明涉及自润滑轴承材料领域，具体涉及一种铜合金镶嵌固体润滑轴承用固体润滑剂及其制备方法。
背景技术：
《滑动轴承铜合金镶嵌固体润滑轴承GB/T23894-2009》所规定的铜合金镶嵌固体润滑轴承为以铸造铜合金为基体，在基体上开出排列有序、大小适当的孔穴，再镶嵌固体润滑剂。这种轴承有直套型、带挡边型、止推垫片和滑板等结构形式。
在铜合金上镶嵌固体润滑剂的方式综合了铜合金和固体润滑剂各自的特点，可以在难以形成油膜润滑或因条件限制不能添加润滑剂的场合使用。关键的，便是固体润滑剂的性能，其对轴承的摩擦系数、磨损、使用寿命及使用环境均有很大的影响。
目前，市场上的固体润滑剂一般以石墨、聚四氟乙烯为主要成分。以石墨为主要成分的固体润滑剂由于其强度、硬度及塑性很差，往往不适合高负荷的场合使用；而部分以聚四氟乙烯为主要成分的固体润滑剂中因含有铅有害于环境。此外，市场上现有的固体润滑剂大多以模压、烧结及辅以机械加工的方式获得，此种生产方法不适合大批量生产。
现有技术中，如专利申请号CN200380103807.8所述的专利文件中记载了一种以聚乙烯树脂、烃基蜡和三聚氰胺为主要成分的固体润滑剂，这种润滑剂能在高负荷条件下显示出较好的摩擦磨损性能，并解决了铅对环境有害的问题，并可以以注塑成型的方式大量生产。但是，这种润滑剂以熔点较低的聚乙烯树脂为粘结剂，其熔点一般为130℃左右，且混合了较多的烃基蜡，其熔点一般在90～140℃，均大大限制了固体润滑剂的产品的使用温度。另一专利申请号为CN200780038424.5的专利文件针对上述情况进行了改进，发明了一种具有海岛结构的固体润滑剂，以具有自润滑性的聚酰胺树脂强化了其连续相，即分散体系中分散其他物质的物质，以提高其耐温性。但是，在这种情况下仍是使用聚乙烯树脂作为结合材料，对固体润滑剂的耐热性改善有限。
综上可知，市场上的固体润滑剂不适合高负荷场合使用或因含有铅而污染环境，且加工方式也不易批量生产；而现有技术也因为材料使用问题存在着耐热性能差的不足。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种固体润滑剂，其适合在高负荷场合使用，可注塑成型且环保无污染；同时具有很好的耐热性，能够充分发挥降摩擦减磨作用。
本发明中的另一目的是提供一种固体润滑剂的制备方法，其操作简单，制备快捷，且能够批量化生产。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种固体润滑剂，包括：20～60体积％的聚酰胺树脂，10～25体积％的三聚氰胺，10～25体积％的聚四氟乙烯树脂，1～10体积％的聚酰亚胺树脂，1～10体积％的盐类化合物，0.5～5体积％的成膜剂和1～5体积％的高温成膜剂。
聚酰胺树脂具有较高熔点和较好自润滑性，在本发明中作为基材的同时起到粘结剂的作用；三聚氰胺和聚四氟乙烯树脂均作为润滑剂使用，使固体润滑剂具有更低的摩擦系数；聚酰亚胺树脂和高温成膜剂，均是耐高温的高分子材料，可促进高温下固体润滑膜的形成且保证整体润滑剂的稳定性；盐类化合物可在摩擦时残余摩擦化学反应，促进润滑膜的形成；成膜剂熔点较低，并可以通过注塑成型大量生产，此外保证其不超过5体积％，保证产品的耐温性能和高强度。
进一步地，聚酰胺树脂为聚十一内酰胺、聚十二内酰胺、聚己内酰胺、聚己二酰己二胺或聚己二酰丁二胺中的两种或两种以上。
进一步地，盐类化合物为硬脂酸锂、磷酸钙、氟化钙或硫酸钡中的一种或一种以上。
进一步地，成膜剂为聚乙烯树脂、蒙旦蜡、酰胺蜡或聚烯烃蜡中的一种或一种以上。
进一步地，高温成膜剂为聚醚醚酮或聚苯硫醚一种或两种。
本发明所制备得到的固体润滑剂，以高熔点、高强度的聚酰胺树脂为基材，并控制了低熔点组份的聚乙烯树脂和蜡的总含量不超过5％，能够保证所获得的固体润滑剂的强度较高、耐温性较好，并可以通过注塑成型大量生产；在固体润滑剂中加入了在高负荷条件下对润滑性有利的三聚氰胺、聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺树脂等成分，使固体润滑剂具有更低的摩擦系数，在高负荷条件下具有良好的耐磨性。
本发明的另一目的是通过这样的技术方案实现的，一种固体润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，均匀混合：将各组分按比例通过混合机或球磨机混合均匀；
S2，挤出造粒：将混合物加入挤出机，在一定温度下挤出造粒，粒子尺寸为0.5～3mm；其中，挤出温度需保证所选取的聚酰胺树脂中熔点最低的一种充分熔融；
S3，注塑成型：在注塑机中注塑成型得到所需形状的固体润滑剂；其中注塑温度需保证所选取的聚酰胺树脂中熔点最高的一种充分熔融。
S1中按照比例进行混合，保证所有物质之间的均匀性，有助于固体润滑膜的形成；S2中，挤出温度需保证所选取的聚酰胺树脂中熔点最低的一种充分熔融；S3中注塑温度需保证所选取的聚酰胺树脂中熔点最高的一种充分熔融，保证注塑的完整。此外，本发明中使用的均是仪器，且整个过程操作简单，制备快捷，且能够批量化生产。
进一步地，挤出机为双螺杆挤出机，降低生产成本的同时可以提高生产效率。
进一步地，混合机为高速混合机，保证混合更加均匀，且混合效率更高。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：固体润滑剂适合在高负荷场合使用，可注塑成型且环保无污染；同时具有很好的耐热性，能够充分发挥降摩减磨作用；其制备方法操作简单，制备快捷，且能够批量化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明中列举了17个实施例对不同体积配比的物质形成的固体润滑剂，在一定条件下进行的摩擦磨损测试，具体如下：
实施例中的摩擦磨损测试方法：将所获得的固体润滑剂镶嵌到铜合金基材上制成端面试验样品，采用MPX-2000A型端面摩擦磨损试验机按表1条件进行试验。其中，铜合金基材为GB/T23894-2009中所规定的轴承基体铜合金ZCuZn25Al6Fe3Mn3，固体润滑剂的镶嵌面积比例为30％。
表1试验条件
实施例1～9
按表2中的配比配料，将配合好的原材料加入高速混合机中充分混合。将混合好的料在双螺杆挤出机中基础造粒，挤出温度200℃，粒子大小0.5～3mm。将挤出的粒子加入注塑机中，注塑成直径6mm、长6mm的圆柱形固体润滑剂。将制备好的固体润滑剂镶嵌到ZCuZn25Al6Fe3Mn3铜合金板材上，做成30mm×30mm×5mm的滑板。按表1试验条件进行试验，获得的摩擦系数和磨损量在表2中列出。
实施例10～17
按表3中的配比配料，将配合好的原材料加入高速混合机中充分混合。将混合好的料在双螺杆挤出机中基础造粒，挤出温度200℃，粒子大小不超过0.5～3mm。将挤出的粒子加入注塑机中，注塑成直径6mm、长6mm的圆柱形固体润滑剂。将制备好的固体润滑剂镶嵌到ZCuZn25Al6Fe3Mn3铜合金板材上，做成30mm×30mm×5mm的滑板。按表1试验条件进行试验，获得的摩擦系数和磨损量在表3中列出。
表2实施例1～9成分及性能表(成分单位：％)
表3实施例10～17成分及性能表(成分单位：％)
表2和表3中，PA11为聚十一内酰胺，PA12为聚十二内酰胺，PA6为聚己内酰胺，PA46为聚己二酰丁二胺，PA66为聚己二酰己二胺。三聚氰胺
实施例18
一种固体润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，均匀混合：将各组分按比例通过混合机或球磨机混合均匀；
S2，挤出造粒：将混合物加入挤出机，在一定温度下挤出造粒，粒子尺寸为0.5～3mm；其中，挤出温度需保证所选取的聚酰胺树脂中熔点最低的一种充分熔融；
S3，注塑成型：在注塑机中注塑成型得到所需形状的固体润滑剂；其中注塑温度需保证所选取的聚酰胺树脂中熔点最高的一种充分熔融。
由表1、表2和表3可知，不同的对偶材在不同的环境条件下，按照实施例1～17中所述的量，并镶嵌依照实施例18中的制备方法制备的固体润滑剂后进行的摩擦磨损测试，可见摩擦系数为0.04～0.10，磨损量2～20μm，能够充分发挥降摩减磨作用，且可注塑成型，在高负荷场合使用，还具有很好的耐热性。此外，其制备方法操作简单，制备快捷，且能够批量化生产。