一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料学领域，尤其设及一种轴承，具体来说是一种耐温金属基镶嵌固 体自润滑轴承及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属基镶嵌固体自润滑轴承由于无需在使用过程中加入润滑剂，而是依靠金属基 上镶嵌的固体润滑材料转移到摩擦副之间，形成润滑膜，实现自润滑。因而可W适应工作环 境苛刻、灰尘大、注润滑油和冷却困难的工作环境，其工作寿命比普通滑动轴承长，因此产 品已广泛应用在冶金连铸机、轴刚设备、矿山机械、船舶、汽轮机、水轮机、注塑机及设备生 产流水线中。目前，我国研制使用的金属基镶嵌固体自润滑轴承，其基体材料主要使用铜及 铜合金，其主要特点是摩擦系数比较低，但其承载能力不大；其镶嵌的固体润滑材料主要使 石墨和二硫化钢，其粘结剂大多为环氧树脂，由此粘结而成的固体润滑材料无法承受高温 下工作。即目前使用的金属基镶嵌固体自润滑轴承基本在承载的载荷大多在50MPa，工作温 度一般在200°CW下工作。因此，不适应在冶金等行业的高温和高载荷恶劣环境下工作。
[0003] 而冶金等行业所需的金属基镶嵌固体自润滑轴承基本要求是；金属基镶嵌自润滑 固体轴承使用的表面载荷达到90MPa;轴承使用的工作温度能够达到300°C。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种耐温金属基镶嵌固体自润滑 轴承及其制备方法，所述的该种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承及其制备方法解决现有技 术中的金属基镶嵌固体自润滑轴承不适应在高温和高载荷恶劣环境下工作的技术问题。
[0005] 本发明一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，W侣黄铜为轴承金属基体材料，在 所述的基体材料的外周还镶嵌有固体润滑材料，所述的固体润滑材料由聚四氣己締、鱗片 石墨粉和铜粉组成，在所述的固体润滑材料中，聚四氣己締的质量百分比为35%-90%，鱗片 石墨粉的质量百分比为5%-40%，和铜粉的质量百分比为5%-60%。
[0006] 进一步的，所述的聚四氣己締的颗粒直径为20-60ym。
[0007] 进一步的，所述的鱗片石墨粉的颗粒度为400~600目。
[0008] 进一步的，所述的铜粉的颗粒度为在300~500目，颗粒形状为球形。
[0009] 进一步的，所述的侣黄铜选自Z化化aeAleFegMns，在所述的侣黄铜中，化元素、化元 素、A1元素、Fe元素和Mn元素的质量比为62~64:24~26;2~4:5~7:2~4。
[0010] 本发明还提供了上述一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承的制备方法，包括如下 步骤： 1) 一个粗加工的步骤，按所需的轴承规格，选用诱铸件或锻压件，粗机加工到轴承要求 的粗加工尺寸范围； 2) -个钻孔的步骤，在粗加工的轴承基体上，按照需要镶嵌的固体润滑圆柱尺寸，钻通 孔或盲孔，孔的面接之和占轴承内壁面积的15-25%; 3) -个热处理的步骤，根据使用要求，进行调质或泽火处理，使轴承基体达到要求的硬 度； 4) 一个镶嵌固体润滑圆柱的步骤，将固体润滑圆柱镶嵌入轴承内外壁之间的通孔或盲 孔内，固体润滑圆柱的摩擦面积占轴承摩擦面积的15-25%; 5) -个精加工的步骤，磨削加工到轴承成品尺寸和表面粗趟度的要求。
[0011] 进一步的，所述的镶嵌固体润滑圆柱采用的材料通过如下的步骤制备： 1) 一个固体润滑材料混合后预成型的步骤，在室温下，将聚四氣己締树脂粉料与鱗片 石墨粉、铜粉烘干，然后按照重量比混合，混合均匀后加人模腔中，在压机上预压成密实的 圆椿形状的制品，保压时间为1~lOmin; 2) -个烧结的步骤，从压模中取出压件，放入烧结炉中于360~38(TC下进行加热烧结， 在烧结的过程中，先加热升温，升温速度为25~35 °C/h，至300~350 °C保温1~化，再升温 至360~380 °C保温2~化，使聚四氣己締由结晶态转变为非晶态，由分散的树脂颗粒通过扩 散烙融而黏结成密集、连续的整体； 3) -个冷却的步骤，在冷却的过程中，W18~25°C/h的冷却速度随炉冷却至室温，通 过降温冷却使非晶态聚四氣己締又变成结晶型，从而形成W聚四氣己締为基的固体润滑材 料。
[0012] 进一步的，在一个固体润滑材料混合后预成型的步骤中，成型压力取决于聚四 氣己締中填充的鱗片石墨粉和铜粉的含量比例，其中：鱗片石墨粉和铜粉的含量比例为 10%~20 %的成型压力为40MPa;含量比例为20 %~40 %的成型压力为60MPa;含量比例 大于40 %的成型压力为80MPa。
[0013]本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明是一种铜基、镶嵌W聚四氣 己締（PTF巧为基，添加一定颗粒度和含量的鱗片石墨（C)粉和纯铜（化)粉固体润滑材料的 金属基镶嵌固体自润滑轴承，其轴承表面载荷达到90MPaW上；工作温度能够达到300°C; 正常工作时摩擦系数为0. 20W下；pv值达到5. 0 (MPa?m/s)W上，并能有效吸附在金属 基上而实现自润滑。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1、镶嵌轴承的固体润滑材料 W聚四氣己締（PT阳）为基，添加（5- 40 ) %石墨粉+(5- 60 ) %纯铜粉的固体复合润 滑材料，如表1所示。
[0015] 表1聚四氣己締（PTFE)为基的固体润滑材料摩擦系数y和PV值与温度关系
【主权项】
1. 一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，以铝黄铜为轴承金属基体材料，其特征在于： 在所述的基体材料的外周还镶嵌有固体润滑材料，所述的固体润滑材料由聚四氟乙烯、鳞 片石墨粉和铜粉组成，在所述的固体润滑材料中，聚四氟乙烯的质量百分比为35%-90%，鳞 片石墨粉的质量百分比为5%-40%，和铜粉的质量百分比为5%-60%。
2. 根据权利要求1所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，其特征在于：所述的 聚四氟乙稀的颗粒直径为20-60ym〇
3. 根据权利要求1所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，其特征在于：所述的 鳞片石墨粉的颗粒度为400~600目。
4. 根据权利要求1所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，其特征在于：所述的 铜粉的颗粒度为在300~500目，颗粒形状为球形。
5. 根据权利要求1所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，其特征在于：所述的 错黄铜选自ZCuZn25A16Fe3Mn3,在所述的错黄铜中，Cu元素、Zn元素、Al元素、Fe元素和 Mn元素的质量比为 62~64 :24~26 :2~4 :5~7 :2~4。
6. 权利要求1所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承的制备方法，其特征在于： 包括如下步骤： 一个粗加工的步骤，按所需的轴承规格，选用浇铸件或锻压件，粗机加工到轴承要求的 粗加工尺寸范围； 一个钻孔的步骤，在粗加工的轴承基体上，按照需要镶嵌的固体润滑圆柱尺寸，钻通孔 或盲孔，孔的面接之和占轴承内壁面积的15 - 25% ; 一个热处理的步骤，根据使用要求，进行调质或淬火处理，使轴承基体达到要求的硬 度； 一个镶嵌固体润滑圆柱的步骤，将固体润滑圆柱镶嵌入轴承内外壁之间的通孔或盲孔 内，固体润滑圆柱的摩擦面积占轴承摩擦面积的15 - 25% ; 一个精加工的步骤，磨削加工到轴承成品尺寸和表面粗糙度的要求。
7. 根据权利要求6所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承的制备方法，其特征在 于所述的镶嵌固体润滑圆柱采用的材料通过如下的步骤制备： 一个固体润滑材料混合后预成型的步骤，在室温下，将聚四氟乙烯树脂粉料与鳞片石 墨粉、铜粉烘干，然后按照重量比混合，混合均匀后加人模腔中，在压机上预压成密实的圆 棒形状的制品，保压时间为1~IOmin; 一个烧结的步骤，从压模中取出压件，放入烧结炉中于360~380 °C下进行加热烧结，在 烧结的过程中，先加热升温，升温速度为25~35 °C/h，至300~350 °C保温l~3h，再升温至 360~380 °C保温2~4h，使聚四氟乙烯由结晶态转变为非晶态，由分散的树脂颗粒通过扩散 熔融而黏结成密集、连续的整体； 一个冷却的步骤，在冷却的过程中，以18~25 °C/h的冷却速度随炉冷却至室温，通 过降温冷却使非晶态聚四氟乙烯又变成结晶型，从而形成以聚四氟乙烯为基的固体润滑材 料。
8. 根据权利要求7所述的一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承的制备方法，其特征在 于：在一个固体润滑材料混合后预成型的步骤中，成型压力取决于聚四氟乙烯中填充的鳞 片石墨粉和铜粉的含量比例，其中：鳞片石墨粉和铜粉的含量比例为10%~20 %的成型压 力为40MPa;含量比例为20 %~40 %的成型压力为60MPa;含量比例大于40 %的成型压力 为 80MPa。
【专利摘要】本发明一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承，以铝黄铜为轴承金属基体材料，在所述的基体材料的外周还镶嵌有固体润滑材料，所述的固体润滑材料由聚四氟乙烯、鳞片石墨粉和铜粉组成，在所述的固体润滑材料中，聚四氟乙烯的质量百分比为35%-90%，鳞片石墨粉的质量百分比为5%-40%，和铜粉的质量百分比为5%-60%。本发明还提供了上述一种耐温金属基镶嵌固体自润滑轴承的制备方法。本发明是的金属基镶嵌固体自润滑轴承，其轴承表面载荷达到90MPa以上；工作温度能够达到300℃；正常工作时摩擦系数为0.20以下；pv值达到5.0( MPa·m/s )以上，并能有效吸附在金属基上而实现自润滑。
【IPC分类】F16C33-16, F16C33-14, F16C33-10, F16C33-20
【公开号】CN104763749
【申请号】CN201510146374
【发明人】魏立群, 卢冬华, 戴志方, 肖壮, 徐军
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月31日