专利名称：固体润滑材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种虽然首先适用但却并非仅限于铁路机车轮缘与钢轨间使用的固体润滑材料。
润滑材料对于减缓各种形式的机械摩擦而言是必不可少的。常用的润滑材料在形态上可有液态油状、膏状和固体等之分，并以其各自的性能和特点在不同的领域和/或应用部位有各自的使用范围。以铁路的轮轨磨耗为例，列车中高速运转的轮缘与钢轨侧面之间的摩擦及其损耗十分突出和有害。为减缓轮轨间的磨耗，延长使用寿命，在轮缘和轨头内侧面间进行润滑是必须的。目前在轮缘润滑中最常用的方式是，以具有控制电路、气路、油路等结构复杂的涂油器或喷脂器将润滑油脂涂布或喷射于轮缘部位处。由于列车运行中高速回转的车轮产生的离心作用、空气的紊乱流动以及运行中不可避免的颠簸，液体状的机油不仅很难准确地涂布或喷射到固定的位置上并形成连续的油膜，而且常会喷射、飞溅浸润到轮轨的踏面上，降低了车轮的粘着系数而导致空转。同时，这种方式的浪费大，而且污染其周围的车体部件、道床、路基，特别是对空气、土壤及地下水源等环境造成长久性的污染。
为解决这一问题，已有了一些有关机车轮缘固态润滑材料的研究和报导。公开号为CN 1088964A的中国专利文献介绍了一种将二硫化钼、石墨粉、氮化硼粉状物掺入聚四氟乙烯、聚酯树脂和化氧树脂中，在20-90℃条件下固化成型的固体型轮轨、轮缘润滑剂。由其成型温度可知，其实际用于固化的树脂类材料是环氧树脂。装车试验表明，因该固体润滑剂的机械强度低而脆，经不起冲击、震动时极易碎裂，完全不具有实际应用价值。公开号为CN 1077483A的中国专利文献介绍了由80-85％石墨、3-5％二硫化钼、10-15％石油焦或沥青焦的混合物经1300-2700℃焙烧成多孔性毛坯骨架，再浸渗铜合金或巴氏合金，或浸渗热塑性聚四氟乙烯悬浮液和水玻璃，或浸渗改性酚醛树脂后，成为可供不同季节使用的机车轮缘固体润滑材料。但由其所述的加工方法又可以明显看出，在其使用浸渗聚四氟乙烯的润滑材料中，在400℃保温塑化1小时的条件下，其中所浸渗的聚四氟乙烯已转变为有毒的气体溢出而不复存在，即该润滑材料中已完全没有聚四氟乙烯成分了。此外，将其在地铁作轮缘的实际润滑试验也显示，由于同样存在机械强度低和抗冲击、抗剪、抗压等方面性能不高等问题，因而该材料适用于以导电为主的受电弓与接触网所组成的导电摩擦副对之间的导电润滑材料。由于铁路机车中车辆簧下部分与钢轨的冲击加速度高达18g左右，因此作为固体型的轮缘润滑材料若不能同时具备优异的润滑性能和较高的机械强度，是很难具有实际使用价值的。
本发明的目的是针对上述情况，提供一种能同时具备优异的润滑性能和较高的机械强度的固体型轮缘润滑材料，并经试验证明其具有可靠的实际使用价值。
本发明的固体润滑材料，由按下列重量份的组分组成聚四氟乙烯38-66润滑材料 27-51增强成分 8-5辅助成分 3-2.5，其中润滑材料由按重量份为1/(1.5-2.5)的二硫化钼/石墨组成；增强成分由按重量份为1/(2-4)的铜粉/玻璃纤维组成；辅助成分由按重量份为1/(1.5-2)/(1-1.5)的三氧化二锑/磷酸锰铁/氧化铅组成。
上述组成中的聚四氟乙烯在正常条件下无毒、无味、无臭，耐高低温性能都好，能在-250℃～260℃的温度范围内长期使用，且具有优异的耐强酸、强碱、强氧化剂和有机溶剂的性能以及绝缘性能。其玻璃化温度为327℃，400℃以上则分解出有毒气体。它除因具有优异的润滑性能，有很低的动、静摩擦系数，本身就是一种优异的润滑材料外，同时它还具有高强度的粘接性能，又是一种良好的热固化剂，能与许多其它成分相结合，是本发明润滑材料中的主要和重要的润滑成分。经试验显示，当聚四氟乙烯在本发明产品中的用量比例低于30份时，产品难以预成型。在上述范围内，随着聚四氟乙烯用量比例的增大，产品的机械强度也随之增加。但当其在产品中的用量比例高于55份后，成膜及润滑性能即有下降趋势。因此聚四氟乙烯用量的变化对产品的机械强度有直接和明显的影响。
二硫化钼和石墨是公知并已广为使用的优良润滑成分，与聚四氟乙烯配合后能使润滑性能更为提高。在此基础上添加铜粉(如青铜粉等)、玻璃纤维等所说的增强成分，证明能提高产品的抗冲击、剪切、抗碎等机械强度以及导热能力等方面的性能。试验结果显示，聚四氟乙烯与这些成分都具有良好的兼容性，使产品具有优异的润滑性能的同时，又能满足用于机车轮缘所必需的理想的机械强度。
为保持产品的性能的稳定可靠，制备时所用各原料成分以颗粒细度能通过孔径为～0.07毫米(即200目)筛的粉末为好。
由于聚四氟乙烯即使在其结晶转化点327℃以上的温度时仍只能形成无晶质不能流动的凝胶态，故制备时不宜采取热塑性塑料的成型方法。制备本发明上述的固体润滑材料时，可以将所说的各原料组分以常规的干法或湿法混合均匀，装入型模腔中，在20-35MPa压力下冷压预成型，再置烧结炉中，于370℃-380℃温度下烧结热固化成型产品。
以下介绍的是作为本发明上述内容的具体实施例，并以此对本发明的上述内容作进一步的说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。
各例的原料组成如下表<
各原料过孔径为0.074毫米(即200目)筛，常规干法或湿法混合均匀后，装入模腔，在28.5MPa压力下常温缓慢加压，例如，可将阳模下降速度控制在30～50毫米/分钟的范围内冷压预成型。然后置热风循环烧结炉中，于370℃-380℃下烧结3.5～4.5小时热固化后，冷却至常温即可。
所述各例产品的颜色均呈云灰色，有关的技术指标检测值比重 2.2-2.5，抗冲击强度～17.3kgcm/cm2，抗拉强度～158kg/cm2，抗弯强度～222kg/cm2，静摩擦系数0.08-0.15。
将实施例1的产品在由Φ260毫米，厚度为32毫米，转数为1450转/分的模拟机车轮组成的设备上，把外形为32×20×70(毫米)的产品装于盒体内，由弹簧推进并与模拟车轮滑动接触，构成机车轮缘的润滑摩擦模拟装置，进行轮缘润滑摩擦的模拟试验，试验数据和结果如下模拟速度71.1千米/小时，试验里程5.12万千米，弹簧对产品的顶推压力4-4.5牛顿，产品在轮缘的成膜状态黑褐色固润膜，产品的消耗量10-15毫米/万千米，运行10小时后产品块中心的温升8-12℃(环境温度28℃)。
将本发明的上述实验样品装在四台机车上又进行了近60万千米的实际运行试验，运行良好，润滑减摩减磨的效果显著，证实了其具有实际应用的价值和应用的可靠性。
权利要求
1.一种固体润滑材料，由按下列重量份的组分组成聚四氟乙烯 38-66润滑材料27-51增强成分8-5辅助成分3-2.5，其中润滑材料由按重量份为1/(1.5-2.5)的二硫化钼/石墨组成；增强成分由按重量份为1/(2-4)的铜粉/玻璃纤维组成；辅助成分由按重量份为1/(1.5-2)/(1-1.5)的三氧化二锑/磷酸锰铁/氧化铅组成。
2.如权利要求1所述的固体润滑材料，其特征在于所说的增强成分中的铜粉为青铜粉。
3.如权利要求1或2所述的固体润滑材料，其特征在于所说的各原料成分为能通过孔径为～0.07毫米筛的粉末。
4.如权利要求1或2所述的固体润滑材料，其特征在于所说的重量份组成为聚四氟乙烯 38.5润滑材料 50.2增强成分 8.2辅助成分 3.1。
5.如权利要求1或2所述的固体润滑材料，其特征在于所说的重量份组成为聚四氟乙烯 65.9润滑材料 27.9增强成分 4.1辅助成分 2.1。
全文摘要
本发明涉及的是一种固体润滑材料,由按下列重量份的组分组成:聚四氟乙烯38—66,润滑材料27—51,增强成分8—5,辅助成分3—2.5,其中:润滑材料由按重量份为1/(1.5—2.5)的二硫化钼/石墨组成;增强成分由按重量份为1/(2—4)的铜粉/玻璃纤维组成;辅助成分由按重量份为1/(1.5—2)/(1—1.5)的三氧化二锑/磷酸锰铁/氧化铅组成。
文档编号C10M107/00GK1257909SQ9911743
公开日2000年6月28日 申请日期1999年12月9日 优先权日1999年12月9日
发明者肖育光 申请人:成都铁路局科学技术研究所