[發明專利]一種減振耐磨復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910029473.3
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN101544078A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 駱志高;陳保磊;龐朝利
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B32B15/02
• 分類號: B32B15/02;B32B15/08;B32B5/16;C08L77/00;C08L81/02;C08K3/04;C08K3/30;B22F7/04;B32B37/24
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明提供了一種具有減振和耐磨特性的復合材料及該材料的制備方法。

背景技術

當前，航空航天、汽車、機械和建筑等行業飛速發展，對與之配套的軸套、滑板和滑道等部件提出越來越高的要求。在機械運行中，不可避免地會產生振動和摩擦且需要消除這些振動和摩擦。

在減小摩擦方面，一般是在接觸表面添加潤滑劑，如添加石墨、潤滑油和二硫化鉬等，這種方法在一定程度上能有效地減少摩擦，但是在機械運行過程中出現的不確定因素會導致潤滑劑的添加時間、頻次和位置難以控制，這就降低了潤滑效果。目前，自潤滑材料是由承載能力較小的高分子物質組成，便限制了材料在許多方面的運用。在減小振動方面，都是通過優化部件的結構來實現，由于某些部件的結構具有固定性，所以這種優化部件結構的方法適用范圍很有限。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的問題，提出了一種減振和耐磨性能均較好的復合材料。

本發明的第二個目的是提出該減振和耐磨性能均較好的復合材料的制備方法。

本發明的減振耐磨復合材料采用的技術方案是：由金屬基體和塑料層組成，金屬基體由鋼板和燒結在鋼板上的鐵銅顆粒層組成，塑料層固粘在鐵銅顆粒上，所述鐵銅顆粒層中的鑄鐵顆粒的粒度為140～180um、青銅顆粒的粒度180～250um；塑料層材料成份的質量百分比含量為：尼龍66為60～70％、聚苯硫醚為25～30％、碳纖維為7％、二硫化鉬為1％。

本發明的減振耐磨復合材料的制備方法采用的技術方案是依次采用如下步驟：

a)在鋼板上鋪上混合均勻的鐵銅顆粒形成鐵銅顆粒層，用油壓機冷壓成型形成金屬基體；

b)將金屬基體放入燒結爐內燒結，燒結時通氫氣，燒結溫度為990～1050℃，燒結壓力為5MPa，燒結時間為4.5～5.5小時，冷卻時間為3.5～4.5小時；

c)將燒結后的金屬基體進行酸洗和堿洗，并進行表面磷化處理，晾干后放入模壓成型模具中，整體加熱到120-140℃；

d)將按質量百分比配制好的塑料層粉料平鋪在模具內的金屬基體上，鋪層厚度為8～13mm，再加壓至3～5MPa，以10～20℃/min的速度升溫，待溫度升至230～260℃時保持10～30分鐘恒溫，然后加壓至5～15MPa，并升溫至290～300℃，再保持10～60分鐘恒溫，最后在保壓條件下冷卻，使模具溫度降到100℃以下脫模。

本發明將承載能力較強的金屬板與減振耐磨性能優越的塑料層結合，結合方式綜合運用物理和化學的方法，以達到結合緊密的效果。本發明復合材料具有良好的減振性、耐磨性、機械強度、耐熱性、抗化學性腐蝕以及對環境無污染等特點，能在苛刻條件下使用，減振效果為12％～21％，并在-60～250℃較寬的溫度范圍呈現低摩擦、耐磨損且不損傷對偶面，承載壓力為160MPa，在MM-200型環塊摩擦磨損試驗機測定，其轉速為200rpm、壓力為200N且大氣室溫下干摩擦時，本發明溫度為-60～250℃、摩擦系數為0.08～0.32、磨損率為0.8～3.5×10^-6mm³/N.m。本發明復合材料材料適用范圍廣，與原金屬軸瓦相比可延長摩擦副使用壽命3倍或3倍以上，其原因是：

1、本發明復合材料成份中采用的尼龍66，為韌性角狀半透明或乳白色結晶性樹脂，分子量一般為1.5-3萬。具有很高的機械強度，軟化點高、耐熱、摩擦系數低、耐磨損且具有自潤滑性、吸震性和消音性。耐油，耐弱酸，耐堿和一般溶劑。電絕緣性好，有自熄性，無毒無臭，耐候性好等。尼龍66有高阻尼性，可以將振動轉化成熱量而消耗，因此能起到減振消音作用。

2、本發明復合材料成份中采用的聚苯硫醚是一種綜合性能優異的耐高溫樹脂粘接劑，其突出優點為耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、不燃、無毒、機械性能和電性能十分優異，制品的尺寸穩定性好。聚苯硫醚是200℃以下幾乎不受化學藥品侵蝕，熱穩定性高且對金屬有高度附著性和融流性，邊緣效應小，涂層針孔較少，并與尼龍66有較好的熱力學相容性。故為進一步提高金屬與塑料的結合強度并減小尼龍66的吸水率，需要在尼龍66里加入一定量的聚苯硫醚。

3、本發明復合材料的塑料層成份中的碳纖維和二硫化鉬可降低塑料層的吸水率，使得復合材料摩擦性能進一步提升，具有更好機械性能，耐壓縮抗蠕變和良好的熱傳導性。

附圖說明

圖1為本發明復合材料的組成結構圖。

圖2為圖1中金屬基體1的組成結構圖。

圖3為圖1中A-A的半剖視圖。

圖4是圖1中B局部放大圖。