[發(fā)明專利]一種三層自潤滑耐磨滑動軸承材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010115451.1
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101788015A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李同生;劉沛;呂仁國
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: F16C33/18
• 分類號: F16C33/18
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三層自潤滑耐磨滑動軸承材料 及其制備方法。該復(fù)合材料可適用于航空、航天、機(jī)械、汽車等領(lǐng)域的自潤滑軸承上。

背景技術(shù)

20世紀(jì)60年代英國Glacier?Metal公司發(fā)明了一種三層復(fù)合自潤滑軸承，稱為DU軸承， 以鋼為襯底，上面燒結(jié)多孔錫青銅粉末，再將聚四氟乙烯復(fù)合材料覆蓋于其上，壓制后燒 結(jié)。這種產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自潤滑軸承中。由于聚四氟乙烯的耐磨性不好，這種產(chǎn)品在 承載能力有限，高載下表面很薄的聚四氟乙烯層和中間層很容易磨穿，從而嚴(yán)重影響到材 料的使用壽命。

芳綸織物(Kevlar、Nomex等)、碳纖維織物、玻璃纖維織物、聚四氟乙烯織物、聚對 苯撐苯并雙惡唑織物、金屬織物等由于其良好的熱性能、力學(xué)性能和摩擦性能，被廣泛的 應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械等領(lǐng)域的自潤滑耐磨部件-軸承上。這種自潤滑軸承往往采用上 述織物或其復(fù)合織物浸漬樹脂制備自潤滑層，然后通過膠粘劑粘結(jié)到金屬基材上。常用的 樹脂是酚醛樹脂和聚酰亞胺等，但是這種自潤滑軸承存在著摩擦系數(shù)大、耐溫性差、自潤 滑層和基材粘結(jié)不好等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種低摩擦系數(shù)、耐磨損、高承載、耐溫性 好、自潤滑層和基材粘結(jié)性好的滑動軸承材料及其制備方法，解決DU材料易磨損和織物復(fù) 合材料摩擦系數(shù)大、耐溫性差、自潤滑層與基材粘接不好的問題，實(shí)現(xiàn)軸承材料的長壽命、 低摩擦特性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明結(jié)合DU材料和織物復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，將自潤滑滑動軸承材料 設(shè)計(jì)為三層：底層為鋼板或其他金屬板；中間層為多孔燒結(jié)錫青銅粉末，孔內(nèi)含含氟聚合 物；表層為織物/含氟聚合物復(fù)合材料，從而實(shí)現(xiàn)軸承材料要求的長壽命、低摩擦特性。

本發(fā)明的目的可以通過以下工藝步驟和條件實(shí)現(xiàn)。

三層自潤滑耐磨滑動軸承材料的結(jié)構(gòu)為：

底層1為鋼板或其他金屬板；中間層2為多孔燒結(jié)錫青銅粉末，孔內(nèi)含含氟聚合物，厚 度0.1-1.5mm；表層3為織物/含氟聚合物復(fù)合材料，厚度0.1-1.0mm。

本發(fā)明所述的織物為芳綸織物(Kevlar、Nomex等)、碳纖維織物、玻璃纖維織物、聚 四氟乙烯織物、聚對苯撐苯并雙惡唑織物、金屬織物及其復(fù)合織物中的一種，編織方式為 平紋、斜紋或者緞紋等編織方法中的一種。織物可采用等離子處理、強(qiáng)酸強(qiáng)堿處理、陽極 氧化處理等方式進(jìn)行表面處理。

多孔錫青銅粉末其孔隙率為20-70％。

含氟聚合物為聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷氧 基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙 烯(PVF)、三氯氟乙烯(PCTFE)及其共聚物中的一種，或其中幾種的復(fù)合。

織物/含氟聚合物復(fù)合材料中含氟聚合物體積分?jǐn)?shù)為20-70％。

在所述織物/含氟聚合物復(fù)合材料中可以添加石墨、二硫化鉬等固體自潤滑材料，其 在表層中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-10％。也可以添加納米三氧化二鋁、納米氮化硅、納米蒙脫土、 納米二氧化硅、碳納米管、氧化鉻、氧化鉛、氧化鎘等納米材料或金屬氧化物材料，其在 表層中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-10％，還可以添加銅粉、銅合金粉末、鉛粉等金屬粉末材料，其在 表層中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-10％。

三層自潤滑耐磨滑動軸承材料的制備方法如下：

首先，配制好含氟聚合物乳液或其復(fù)合乳液，將各種填料按比例加入其中，充分?jǐn)嚢? 均勻。將處理好的織物浸漬于其中，取出干燥，重復(fù)幾次直至含氟聚合物體積分?jǐn)?shù)達(dá)到 20-70％，得到織物/含氟聚合物復(fù)合材料；

其次，在燒結(jié)于鋼板表面的錫青銅粉末上涂覆含氟聚合物乳液，干燥，反復(fù)幾次，直 到孔隙內(nèi)充滿含氟聚合物；

最后，將織物/含氟聚合物復(fù)合材料平放在上述充滿含氟聚合物的錫青銅粉末層表面， 加壓到5-50MPa，升溫到310-390℃，保溫30-60min后，保壓自然冷卻到室溫。

上述的三層自潤滑耐磨滑動軸承材料復(fù)合材料制備方法中，含氟聚合物乳液中含氟聚 合物體積分?jǐn)?shù)為20-60％。