一种具有自润滑特性的轴承材料及其制备方法

文档序号:9272495阅读:426来源:国知局
一种具有自润滑特性的轴承材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种具有自润滑特性的轴承材料。
【背景技术】
[0002]随着各种加工产业机械不断向高性能化发展,动力传动传导条件变得越来越苛亥IJ,往往要求动力传动传导零部件满足特殊的条件,如轴承的表面磨擦及抗接触疲劳性能,辊轴在对金属进行轧制时表面的磨擦磨损问题等,影响着轴承材料的使用。普通液体润滑轴承因其摩擦特性所限,已不能适应特殊工况的要求。金属基固体自润滑作为固体润滑技术的发展,突破了油膜润滑极限,能适应多种特殊工况的要求,应用场合越来越多。如低速、高载荷、往复及摆动难以形成润滑油膜的场合,长期处于污染状况、而润滑油膜容易老化、室外作业环境恶劣加油润滑失效的场合,高温、低温状态下润滑效果难以发挥的场合。
[0003]金属基镶嵌型结构是在金属基体上预先设计、加工好一定面积比例的孔洞或沟槽,在其中嵌入固体润滑材料,经过特殊粘结及时效处理,将二者结合成为一个整体,兼有基体组元的机械性能和固体润滑剂的摩擦学特性,综合性能优异,适宜在各种特殊情况下工作,尤其可以避免复杂的油路的设计和减少维护的更换带来的损耗,与镀膜相比,前者的自润滑性好、摩擦小、使用寿命长,可靠度高,在特殊的工作条件下具有良好的载荷适应性,适用于多种运动形式。
[0004]专利一种薄壁镶嵌自润滑轴承及制造方法(公开号CN101532537A),其在250°C以下时采用聚四氟乙烯、铅粉和二硫化钼作为固体润滑剂,在250°C _400°C时采用鳞片石墨和二硫化钼作为固体润滑剂,通过过盈配合方式压入盲孔中。但其采用铅粉,会造成对环境的污染。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种能有效实现无油润滑,且不会对环境造成污染的轴承材料及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的,本发明提供了一种具有自润滑特性的轴承材料,该轴承材料表面设有润滑孔;润滑孔内镶嵌有固体自润滑体;固体自润滑体通过以下重量百分比的原料制备:鳞片石墨5%-8%、氧化石墨烯1%-3%、二硫化钼5%-8%、固体氧化物15%-20%,其余为聚四氟乙烯粉末。
[0007]上述固体自润滑体通过环氧树脂基复合粘结剂镶嵌到轴承材料表面的润滑孔中;环氧树脂基复合粘结剂包括以下重量百分比的组分:聚酰亚胺40%_45%、纳米氧化物8%_12%、石墨粉5%_8%,其余为环氧树脂。
[0008]其中,固体氧化物采用固体氧化铝或固体氧化锆;纳米氧化物采用纳米氧化铝或纳米氧化错,其平均粒径在20-50nm。
[0009]聚四氟乙稀的粒度为6(Γ80 μ m ;鳞片石墨的粒度为70_80 μ m。
[0010]润滑孔为轴承材料厚度的一半,制作成半通孔结构。
[0011]本发明还提供了上述轴承材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)固体自润滑体制备:取所述固体自润滑体的原料粉末混合均匀,干燥后,放入圆柱形模具中进行模压成型;对模压成型件进行空气烧结处理,从室温开始加热到250-300°C,保温30-50 min,再加热到380-420°C,保温5-8 h,然后降温到270_320°C,保温3-5 h,最后随炉冷却制得所述固体自润滑体;
(2)环氧树脂基复合粘结剂制备:按重量百分比取环氧树脂基复合粘结剂的各组分混合均匀,备用;
(3)固体自润滑体镶嵌:在轴承材料表面加工间隔排列的润滑孔;所述润滑孔直径与所述固体自润滑体的直径相匹配;将所述轴承材料在100-120°C预热,然后将所述步骤(2)中制备的环氧树脂基复合粘结剂加入所述润滑孔中,步骤(I)中制备的固体自润滑体通过环氧树脂基复合粘结剂镶嵌于润滑孔中,保温3-5分钟,然后进行快速空冷。
[0012]其中,固体自润滑体采用半嵌入式结构,嵌入深度为所述轴承材料厚度的一半,且固体自润滑体嵌入后高出所述轴承材料当固体自润滑体嵌入完成后,进行切肩磨平。
[0013]具体步骤如下:
(I)固体自润滑体的制备。
[0014]①粉料的制备。以粒度范围在6(Γ80 μ m的聚四氟乙稀(PTFE)粉末为基体,加入70-80 μ m的鳞片石墨(5-8%),氧化石墨烯(1-3%),二硫化钼(5-8%)和固体氧化物(15-20%),其余为基体。粉末混合体在以1500-2000 r/min进行机械搅拌,混合均匀。
[0015]②模压成型。将混合均匀后粉末在80-100°C下干燥1-3 h。然后将干燥后的粉末放入直径为6-8_ (优选7_)的圆柱型模具中进行模压成型,压力在25-35 Mpa,保压时间为1s0
[0016]③烧结成型。对模压成型件进行空气中烧结处理,从室温开始加热到250-300°C,保温30-50 min,加热到380-420 °C左右,保温5-8 h,降温到270-320 °〇时,保温3_5h,然后随炉冷却。
[0017](2)固体自润滑体与半嵌入基体结构之间的粘合。
[0018]将环氧树脂基复合粘结剂按照以下配比进行混合:40-45%的聚酰亚胺,8-12%的20-50nm大小的纳米氧化物及5_8%的石墨粉,其余为环氧树脂,而后将环氧树脂基复合粘结剂以500-800 r/min的速度进行机械搅拌,混合均匀。其中石墨粉用于增加胶粘剂的耐磨性和导热性,使得摩擦过程中摩擦易于热传导到金属基材上,减小固体润滑剂的热膨胀;纳米氧化物用于提高粘结剂的强度和硬度。
[0019]在轴承材料表面加工间隔排列的润滑孔(半通孔结构),在100-120°C预热,将之前配好的环氧树脂复合粘结剂加入到预热轴承材料的润滑孔中,烧制好的固体自润滑体通过复合胶黏剂镶嵌到润滑孔中,保温3-5分钟,而后进行快速空冷,嵌入的固体自润滑体高出轴承材料基体表面l_2mm ;镶嵌完成后,进行切削磨平。
[0020]本发明相比现有技术具有以下优点:
(I)本发明固体自润滑体通过加入一定含量的氧化石墨烯不仅有助于降低摩擦系数,而且该氧化石墨烯具有较高的缺陷浓度,易于在成型过程中与其他材料之间成键,减少了成型后固体自润滑体的孔隙率;且在胶黏剂设计过程中加入纳米氧化物,能够使固体自润滑体与基体之间能够保持较高的承载强度和粘结力。
[0021](2)本发明固体自润滑体采用半嵌入式的结构镶嵌于轴承材料表面,不仅适合于轴承在接触摩擦时无油摩擦状况,也可以解决金属轧制过程中辊轴表面的高磨耗问题,可实现既无油润滑,又可以保持基体的强度。固体自润滑体在运行过程中能形成转移膜,起到保护对磨轴的作用,无咬轴现象,提高了摩擦件的耐磨性能。且半嵌入式结构可使一些苛刻条件下的接触件之间的设计简化,成本大幅度降低本,实用性很强。
[0022](3)本发明适用于无法加油或很难加油的场所,可在使用时不保养或少保养。
【附图说明】
[0023]图1为本发明固体自润滑体采用的氧化石墨烯的拉曼光谱;
图2为本发明轴承材料的结构示意图;
图3为图2中轴承材料的纵截面图;
图4为本发明效果实施例一的磨损照片;
图5为本发明轴承材料与基体材料在不同摩擦时间下的磨损量对比图。
[0024]图中,1-轴承材料,2-润滑孔,3-固体自润滑体。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明实施例一
本发明具有自润滑特性的轴承材料制备:
(I)纳米氧化铝增强的聚四氟乙稀基固体自润滑体的制备。
[0026]①粉料的制备。以粒度范围在6(Γ80μ m的聚四氟乙稀(PTFE)粉末为基体,加入70-80 μ m的鳞片石墨7%,氧化石墨烯1%,二硫化钼6%和固体氧化铝20%,其余为基体。粉末混合体在以2000 r/min进行机械搅拌,混合均匀。如图1所示,氧化石墨烯具有较高的缺陷浓度,易于在成型过程中与其他材料之间成键,减少了成
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1