一种低出油速率微孔芯阀材料及其制备方法与流程

本发明属于轴承材料技术领域，具体涉及一种低出油速率微孔芯阀材料及其制备方法。

背景技术：

随着轴承组件寿命的不断延长，多孔保持架所含润滑油量不能满足需求，在组件内部设计了储存有定量润滑油的供油腔体，供油腔体中的润滑油通过过油通道向轴承需润滑部位输送。一般的，过油通道为圆孔，芯阀材料设置在过油通道内并与过油通道配合，芯阀材料具有圆柱状结构。芯阀材料要求出油速率极小，还应具备小孔径、低孔隙率、低渗透率和良好的可加工性，制作难度极大。

传统的芯阀材料多采用多孔夹布胶木材料，但该材料加工芯阀材料螺纹时易折断，废品率过高；此外，多孔夹布胶木材料的供油速率主要与截面积内的棉线数量、连续性及其取向性有关，且棉纤维易被酚醛树脂浸透导致“毛细管作用”功能缺失，材料的稳定性较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低出油速率微孔芯阀材料，从而解决现有芯阀材料存在的可加工性和稳定性较差的问题。

本发明的第二目的在于提供上述低出油速率微孔芯阀材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种低出油速率微孔芯阀材料，由以下重量百分比的原料制成：双醚酐型聚酰亚胺40-60％，均酐型聚酰亚胺20-50％，聚四氟乙烯10-20％。

本发明提供的低出油速率微孔芯阀材料，由双醚酐型聚酰亚胺、均酐型聚酰亚胺聚四氟乙烯按一定配比制成，在满足芯阀材料低孔隙率和低渗透率的基础上，拉伸强度高、硬度大，具有良好的可加工性。各原料选择合理、协同作用，芯阀材料的孔结构稳定且易于控制，提高了芯阀材料生产的批次稳定性。

双醚酐型聚酰亚胺、均酐型聚酰亚胺为聚酰亚胺的常规品种，可通过市售常规渠道获得。双醚酐型聚酰亚胺模塑粉(树脂粉)的密度为1.35-1.40g/cm³，玻璃化转变温度为325-335℃。均酐型聚酰亚胺模塑粉(树脂粉)的密度为1.33-1.36g/cm³，玻璃化转变温度为385-395℃。双醚酐型聚酰亚胺模塑粉、均酐型聚酰亚胺模塑粉的目数不小于400目。聚四氟乙烯模塑粉(树脂粉)的密度为2.15-2.20g/cm³，熔点为327℃。聚四氟乙烯模塑粉的目数不小于100目。

优选的，上述低出油速率微孔芯阀材料，由以下重量百分比的原料制成：双醚酐型聚酰亚胺40％，均酐型聚酰亚胺45％，聚四氟乙烯15％。采用上述配比制成的微孔芯阀材料，渗透率、可加工性能、拉伸强度等综合性能达到最佳。

上述低出油速率微孔芯阀材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种低出油速率微孔芯阀材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将双醚酐型聚酰亚胺模塑粉、均酐型聚酰亚胺模塑粉、聚四氟乙烯模塑粉混合均匀，得到成型料；

2)将成型料投入到成型模具中，然后压制到芯阀材料的设计体积位置，并在360～400℃进行保温保压成型，即得。

步骤1)中，双醚酐型聚酰亚胺模塑粉、均酐型聚酰亚胺模塑粉的目数不小于400目，聚四氟乙烯模塑粉的目数不小于100目。

步骤2)中，根据芯阀材料的设计孔隙率和设计体积计算成型料的投料量。优选的，所述成型模具包括内外设置的模具本体和限位套筒，所述模具本体包括外套和在成型时与外套配合的底座、冲头，外套、底座、冲头围成用于芯阀材料成型的模腔，限位套筒的上端具有在压制时与压机的压头挡止配合的限位面。由于芯阀材料的体积较小，常规成型模具会有压制力不均匀、操作不便的现象发生，采用上述压制模具进行芯阀材料的限位-热压成型，具有结构简单、模具的重复利用性好、压制均匀的优点。

步骤2)中，压制的速度为3-10mm/min。所述保温保压成型的压力为1200-1500kg/cm²。升温到360-400℃的时间为60-90min。在360-400℃保温的时间为30-60min。在以上成型参数下进行限位-热压成型，可使压制过程均匀、平稳进行，有利于优化芯阀材料的孔结构，进而优化芯阀材料的供油、出油性能。

本发明的低出油速率微孔芯阀材料具有小孔径、低孔隙率、较高拉伸强度、硬度大、低渗透率的特点，除用作芯阀材料外，还可用作轴承保持架材料，从而在满足材料易于加工性能的前提下，进一步优化轴承组件的供油、润滑性能。

附图说明

图1为本发明所采用的成型模具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。以下实施例中，双醚酐型聚酰亚胺模塑粉的型号为hi-p-100，密度为1.38g/cm³，玻璃化转变温度为330℃，购自长春高崎聚酰亚胺材料有限公司；均酐型聚酰亚胺模塑粉的型号为p84nt2，密度为1.36g/cm³，玻璃化转变温度为393℃，购自赢创公司；聚四氟乙烯模塑粉的型号为m-18f，密度为2.18g/cm³，熔点为327℃，购自大金公司。

实施例1

本实施例的低出油速率微孔芯阀材料，由以下重量百分比的原料制成：双醚酐型聚酰亚胺模塑粉40％，均酐型聚酰亚胺模塑粉45％，聚四氟乙烯模塑粉15％。

本实施例的低出油速率微孔芯阀材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将双醚酐型聚酰亚胺模塑粉、均酐型聚酰亚胺模塑粉、聚四氟乙烯模塑粉分别置于干燥箱中干燥处理，原料粉的厚度不超过30mm，三种原料的干燥温度分别为150℃、240℃、100℃，干燥2h后取出冷却至室温，双醚酐型聚酰亚胺模塑粉、均酐型聚酰亚胺模塑粉过400目筛分，聚四氟乙烯模塑粉过100目筛分，独立密封保存于干燥柜中备用。

2)按配比取原料并放入高速混合机内搅拌3次，每次搅拌的转速为1440r/min，搅拌时间为2h，使用四十倍显微镜观察混合后物料的色差，无明显色差时即为合格成型料，密封保存备用。

双醚酐型聚酰亚胺模塑粉呈灰褐色，均酐型聚酰亚胺模塑粉呈浅黄色，聚四氟乙烯模塑粉呈白色，混合均匀后物料呈浅黄色，通过四十倍显微镜可方便观察到混合后的物料是否呈均一、无明显色差的浅黄色。

3)将步骤2)得到的合格成型料投入到成型模具中，成型模具的结构示意图如图1所示，包括内外设置的模具本体1和限位套筒2，模具本体1包括外套10，和在成型时与外套10配合的底座11、冲头12，底座11位于外套内部的下端，底座11的外周面与外套10的内壁面滑动配合，冲头12位于外套的上端，冲头12的外周面与外套10的内壁面滑动配合，外套的内壁面、冲头的下表面以及底座的上表面围成用于芯阀材料13成型的模腔。限位套筒2的高度大于外套10的高度，限位套筒2的内径大于外套10的内径，在限位套筒2的内侧壁与套筒10的外侧壁之间形成横向间隔，限位套筒的上端面形成在压制时与压机的压头挡止配合的限位面14。

设定芯阀材料直径d＝3.0mm，高度h＝12.0mm，孔隙率为7％，可设定芯阀材料的设定体积的直径d′＝d+3mm＝6mm，高度h′＝h+4mm＝16mm，由合格成型料的理论密度，计算出该孔隙率下芯阀材料的密度，再结合芯阀材料的设定体积，计算合格成型料的投料量，具体为：合成成型料的理论密度为ρ＝1.45g/cm³，芯阀材料的密度为ρ′＝1.38g/cm³×(1-7％)＝1.35g/cm³，投料量为m＝π(d′/2)²×h′×ρ′＝0.63g。限位套筒的高度记为h限位，底座的高度记为h底座，冲头的高度记为h冲头，芯阀材料的高度记为h芯阀材料，控制h限位＝h底座+h冲头+h芯阀材料，压机的压头压制至限位套筒的限位面时，即达到芯阀材料的设定体积位置。

将成型模具放入可编程热压机中，控制压制到芯阀材料的设定体积位置(即限位套筒的上端面)的速度为5mm/min，压制的压力达到1200kg/cm²，在该压力下启动加热程序，使温度在60min后达到360℃，保压保温50min后程序结束，待成型模具的温度低于220℃时脱模即得到低出油速率微孔芯阀材料。

实施例2

本实施例的低出油速率微孔芯阀材料，规格与实施例1相同，由以下重量百分比的原料制成：双醚酐型聚酰亚胺模塑粉40％，均酐型聚酰亚胺模塑粉40％，聚四氟乙烯模塑粉20％。

本实施例的低出油速率微孔芯阀材料的制备方法，制备步骤可参考实施例1，区别仅在于步骤3)中。

设定芯阀材料直径d＝3.0mm，高度h＝12.0mm，孔隙率为6％，可设定芯阀材料的设定体积的直径d′＝d+3mm＝6mm，高度h′＝h+4mm＝16mm，由合格成型料的理论密度，计算出该孔隙率下芯阀材料的密度，再结合芯阀材料的设定体积，计算合格成型料的投料量，具体为：合成成型料的理论密度为ρ＝1.48g/cm³，芯阀材料的密度为ρ′＝1.38g/cm³×(1-6％)＝1.30g/cm³，投料量为m＝π(d′/2)²×h′×ρ′＝0.65g。限位套筒的高度记为h限位，底座的高度记为h底座，冲头的高度记为h冲头，芯阀材料的高度记为h芯阀材料，控制h限位＝h底座+h冲头+h芯阀材料，压机的压头压制至限位套筒的限位面时，即达到芯阀材料的设定体积位置。

将成型模具放入可编程热压机中，控制压制到芯阀材料的设定体积位置(即限位套筒的上端面)的速度为3mm/min，压制的压力达到1200kg/cm²，在该压力下启动加热程序，使温度在60min后达到380℃，保压保温60min后程序结束，待成型模具的温度低于220℃时脱模即得到低出油速率微孔芯阀材料。

实施例3

本实施例的低出油速率微孔芯阀材料，规格与实施例1相同，由以下重量百分比的原料制成：双醚酐型聚酰亚胺模塑粉45％，均酐型聚酰亚胺模塑粉50％，聚四氟乙烯模塑粉5％。

本实施例的低出油速率微孔芯阀材料的制备方法，制备步骤可参考实施例1，区别仅在于步骤3)中。

设定芯阀材料直径d＝3.0mm，高度h＝12.0mm，孔隙率为9％，可设定芯阀材料的设定体积的直径d′＝d+3mm＝6mm，高度h′＝h+4mm＝16mm，由合格成型料的理论密度，计算出该孔隙率下芯阀材料的密度，再结合芯阀材料的设定体积，计算合格成型料的投料量，具体为：合成成型料的理论密度为ρ＝1.40g/cm³，芯阀材料的密度为ρ′＝1.40g/cm³×(1-9％)＝1.27g/cm³，投料量为m＝π(d′/2)²×h′×ρ′＝0.60g。限位套筒的高度记为h限位，底座的高度记为h底座，冲头的高度记为h冲头，芯阀材料的高度记为h芯阀材料，控制h限位＝h底座+h冲头+h芯阀材料，压机的压头压制至限位套筒的限位面时，即达到芯阀材料的设定体积位置。

将成型模具放入可编程热压机中，控制压制到芯阀材料的设定体积位置(即限位套筒的上端面)的速度为7mm/min，压制的压力达到1200kg/cm²，在该压力下启动加热程序，使温度在60min后达到370℃，保压保温50min后程序结束，待成型模具的温度低于220℃时脱模即得到低出油速率微孔芯阀材料。

试验例

本试验例检测各实施例的低出油速率微孔芯阀材料的各项性能指标，具体检测结果如表1所示。

表1各实施例的低出油速率微孔芯阀材料的性能指标

由表1的检测结果可知，实施例1-3的低出油速率微孔芯阀材料均具有小孔径、低孔隙率、较高拉伸强度、硬度大、低渗透率的特点，可加工性能好，出油速率≤0.30mg/天，满足用户轴承组件用芯阀材料对出油速率的需求。