专利名称：改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承及其制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种滑动轴承，尤其是一种在滑动层面带有改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承及其制作方法。
背景技术：
20世纪70年代英国Glacier公司问世DU轴承，是有三层复合材料卷制而成的滑动轴承，在摩擦层衬里层采用聚四氟乙烯(PTFE)和铅(Pb)烧结的混合物，其特点是低摩擦、耐磨损、自润滑，DU轴承的出现替代了传统滑动轴承必须依赖加油润滑，是滑动轴承领域一次颠覆性的革命，大大降低了材料成本，改小了体积，降低了劳动成本和环境污染。DU产品一直延续至今还在用，但DU产品还是存在着很多不足之处，首先它含铅，其次摩擦性能、环境适用性能(耐高温)受到PTFE本身物理性能的限止，在较高的温度和较高的负载工况下难担重负。多年来业内对三层复合的滑动轴承创新的研究没有停止过，而研究的重点是放在无铅和提高摩擦磨损性能、高承载能力及耐高温上。如已授权的ZL 2009 10153447公开了一种“PEEK覆膜高性能滑动轴承及其制造方法”，具有高PV值，抗疲劳性能优良，耐高温，耐磨性能优越的性能，技术方案是它以钢板为基材，在基材的工作表面按现有技术烧结一层球形青铜粉层，制成多孔铜粉复合板材，其特征是在球形青铜粉层面上复合一层改性聚醚醚酮薄膜通过热压使接触面的熔融状态下互渗镶嵌结合制成改性聚醚醚酮复合板材，再对改性聚醚醚酮复合板材根据滑动轴承的规格按常规工艺进行裁料、卷制加工成滑动轴承。但该轴承还是存在很多不足①制造工艺过于复杂，要获得高性能滑动轴承第一步是控制好改性PEEK薄膜的生产工艺和质量，保证其性能达到设计要求；第二步是通过温度、压力保证PEEK薄膜和多孔铜粉复合板材的结合强度。所以制作成本大、产量低、 产品质量成品率较低、产品的一致性、稳定性还不够好。②性能上还有提升的空间，特别是玻璃转化温度只有143°C，不能适用在高温度300°C工况场合。
发明内容
本发明的主要目的是公开一种改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承及其制作方法。这一产品的成功问世是对传统DU产品新的重大改进和技术提升，不但去掉 DU轴承中有害物质——铅，同时也大幅度的提升了轴承的摩擦、磨损性能、承载能力和耐高温性能。对比PEEK覆膜高性能滑动轴承在价格上体现了低成本、高产出，在产品的质量上体现了一致性、稳定性，在性能上得到进一步改善，并且在应用领域上得到进一步的扩大。本发明耐磨层的主体材料是聚酰亚胺(PI)是一种耐热性高的高分子材料，分子量在10万以上，熔点为388°C，玻璃化转变温度为337°C，经填充改性后在-269°c +400°C 的大范围温度变化内能仍保护较好的物理机械性能，具有优异的电绝缘性、耐磨性、抗高温辐射性能。当聚酰亚胺(PI)树脂与石墨或聚四氟乙烯(PTFE)等材料填充后是一种高性能的自润滑材料。
本发明的改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承是通过如下技术方案来实现的它是在钢板的一个表面上烧结一层多孔球形青铜粉，其特征是在多孔球形青铜粉层上覆盖一层改性聚酰亚胺耐磨材料制成自润滑滑动轴承的板材，再按常规工艺将自润滑滑动轴承的板材制成轴套状的滑动轴承或轴瓦或止推垫片或滑板或摩擦盘片或球座结构件的制品。所述的改性聚酰亚胺耐磨材料的原料以重量百分比包括有聚四氟乙烯10 30%、二硫化钼5 12%、石墨5 12%和余量为聚酰亚胺。上述改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合滑动轴承的生产工艺，其特征包括有下列步骤(1)改性聚酰亚胺的糊状物制备A.配料按重量比聚四氟乙烯10 30%，颗径为3 6μπι、二硫化钼5 12%， 颗径为5 10 μ m、石墨5 12%，颗径为5 10 μ m和余量为固含量15 30%的聚酰亚胺溶液，余量值按溶液中的固含量计算。B.混合将上述配料中的聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨均勻混合成混合物；C.糊状物的制备在混合物中加入聚酰亚胺溶液一起搅拌均勻，制成改性聚酰亚胺的糊状物；(2)铜球粉烧结在钢板上均勻铺上球形青铜粉后按现有技术一起烧结成多孔铜粉复合板；(3)准备在使用前将制备好的改性聚酰亚胺的糊状物再次搅拌IOmin ；(4)涂覆在预热的多孔铜粉复合板面将制成的改性聚酰亚胺的糊状物采用刮、 刷、喷涂的工艺涂覆在多孔铜粉复合板的铜粉面上，糊状物的厚度一般0. 08 0. 15mm ；当需要糊状物的厚度达0. 30 0. 60mm时，采用将制成的改性聚酰亚胺糊状物经双螺杆挤出机挤出，连续涂敷在多孔铜粉复合板上并刮平；(5)改性聚酰亚胺烧结涂覆后的多孔铜粉复合板再经370 385°C氮气保护下无氧烧结，时间25 30min，制成改性聚酰亚胺复合板材；(6)精轧对干燥烧结后的改性聚酰亚胺复合板材在轧机上精轧，轧制到规定厚度尺寸，制成自润滑滑动轴承的板材；(7)裁料按轴承的规格，对自润滑滑动轴承的板材下料；(8)成形冲压、卷制、整形、车削加工成型，制成带有改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承。聚酰亚胺是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一，有不同牌号、分子量、改性填充物，1. 8MPa下热变形温度360°C，有的品种可长期承受290°C高温短时间承受490°C的高温，另外力学性能、耐疲劳性能、难燃性、尺寸稳定性、电性能都好，成型收缩率小。有优良的耐摩擦、磨耗性能，聚酰亚胺通过与PTFE 二硫化钼、石墨的固体润滑剂填充改性后，更提高了它的摩擦磨损性能，而钢板提供了轴承基体的机械强度，中间烧结的球形青铜粉层则提供改性聚酰亚胺耐磨材料与钢板间结合的媒介，同时由于铜合金层具有较高的热传导系数，因为可以很好转移轴承工作时产生的摩擦热量，该滑动轴承在于所述的多孔球形青铜粉层和以聚酰亚胺为主的摩擦层的配料中均无铅。按照上述结构和方法制造的改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承具有刚度好、强度高、耐高温、耐摩擦、无铅的优良性能，特别适用于重载荷、变载、高PV值的滑动轴承，如高压柱塞油泵、大排量高压齿轮油泵、叶片油泵、液压马达、涡旋压缩机、汽轮机、汽车发动机涨紧轮以及航天航空、军工等领域所用的自润滑滑动轴承，性能远优于传统的DU产品，对比PEEK覆膜高性能滑动轴承在抗压强度等技术指标都有显著提高，特别是在卷带自动化生产线与PEEK覆膜短条状板材生产相比其效率和制造成本有更明显的优势。
图1、改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承的板材剖面图；图2、是制作改性聚酰亚胺耐磨层三层复合自润滑滑动轴承的流程图。其中1.钢板；2.多孔球形青铜粉层；3.改性聚酰亚胺耐磨层。
具体实施例方式下面通过附图和具体实施方式
对本发明作进一步描述图1是带有改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承的板材剖面图。从图中可以看出，它是在钢板1的一个表面上烧结一层多孔球形青铜粉层2，在多孔球形青铜粉层2上覆盖一层改性聚酰亚胺耐磨材料层3，制成自润滑滑动轴承的板材，再按常规工艺将自润滑滑动轴承的板材制成轴套状的滑动轴承或轴瓦或止推垫片或滑板或摩擦盘片或球座结构件的制品。所述的改性聚酰亚胺耐磨材料的原料以重量百分比包括有聚四氟乙烯10 30%、二硫化钼5 12%、石墨5 12%和余量为聚酰亚胺。上述改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承的生产工艺如图2所示的流程图，它有下列步骤(1)改性聚酰亚胺的糊状物制备A.配料按重量比聚四氟乙烯10 30%，颗径为3 6μπι、二硫化钼5 12%， 颗径为5 10 μ m、石墨5 12%，颗径为5 10 μ m和余量为固含量15 %的聚酰亚胺溶液，余量值按溶液中的固含量计算；该聚酰亚胺溶液在市场上可直接购得。具体原料重量份按下表单位公斤
权利要求
1.改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承，它是在钢板的一个表面上烧结一层多孔球形青铜粉，其特征是在多孔球形青铜粉层上覆盖一层改性聚酰亚胺耐磨材料制成自润滑滑动轴承的板材，再按常规工艺将自润滑滑动轴承的板材制成轴套状的滑动轴承或轴瓦或止推垫片或滑板或摩擦盘片或球座结构件的制品。
2.根据权利要求1所述的带有改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承，其特征在于所述的改性聚酰亚胺耐磨材料的原料以重量百分比包括有聚四氟乙烯10 30%、 二硫化钼5 12%、石墨5 12%和余量为聚酰亚胺。
3.制造如权利要求1或2所述的带有改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承的生产工艺，其特征依次包括有下列步骤(1)改性聚酰亚胺的糊状物制备A.配料按重量比聚四氟乙烯10 30%，颗径为3 6 μ m、二硫化钼5 12 %，颗径为5 10 μ m、石墨5 12%，颗径为5 IOym和余量为固含量15 30%的聚酰亚胺溶液，余量值按溶液中的固含量计算。B.混合将上述配料中的聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨均勻混合成混合物；C.糊状物的制备在混合物中加入聚酰亚胺溶液一起搅拌均勻，制成改性聚酰亚胺的糊状物；(2)铜球粉烧结在钢板上均勻铺上球形青铜粉后按现有技术一起烧结成多孔铜粉复合板；(3)准备在使用前将制备好的改性聚酰亚胺的糊状物再次搅拌IOmin；(4)涂覆在预热的多孔铜粉复合板面将制成的改性聚酰亚胺的糊状物采用刮、刷、喷涂的工艺涂覆在多孔铜粉复合板的铜粉面上，糊状物的厚度一般0. 08 0. 15mm ；当需要糊状物的厚度达0. 30 0. 60mm时，采用将制成的改性聚酰亚胺糊状物经双螺杆挤出机挤出， 连续涂敷在多孔铜粉复合板上并刮平；(5)改性聚酰亚胺烧结涂覆后的多孔铜粉复合板再经370 385°C氮气保护下无氧烧结，时间25 30min，制成改性聚酰亚胺复合板材；(6)精轧对干燥烧结后的改性聚酰亚胺复合板材在轧机上精轧，轧制到规定厚度尺寸，制成自润滑滑动轴承的板材；(7)裁料按轴承的规格，对自润滑滑动轴承的板材下料；(8)成形冲压、卷制、整形、车削加工成型，制成带有改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承。
全文摘要
本发明公开了一种改性聚酰亚胺耐磨层的三层复合自润滑滑动轴承及其制作方法。它是在钢板的一个表面上烧结一层多孔球形青铜粉，其特征是在多孔球形青铜粉层上覆盖一层改性聚酰亚胺耐磨材料制成自润滑滑动轴承的板材，再按常规工艺将自润滑滑动轴承的板材制成轴套状的滑动轴承或轴瓦或止推垫片或滑板或摩擦盘片或球座结构件的制品。生产工艺改性聚酰亚胺的糊状物制备、铜球粉烧结、准备、涂覆、改性聚酰亚胺烧结、精轧、裁料、成形。该发明具有刚度好、强度高、耐高温、耐摩擦、无铅的优良性能，特别适用于重载荷、变载、高PV值的滑动轴承。
文档编号F16C33/20GK102345678SQ201110166149
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者孙志华, 陆忠泉 申请人:浙江长盛滑动轴承股份有限公司