專利名稱：一種超高分子合金軸瓦及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金軸瓦及其制備方法，尤其涉及一種超高分子合金軸瓦及其制備方法。
背景技術(shù)：
機械制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的各類動、靜壓滑動軸承材料，要求與軸表面的摩擦系數(shù)小，軸頸的磨損少，且能承受足夠大的比壓。常用的有巴比合金、青銅、鑄鐵等。用于制造滑動軸承(軸瓦)的材料，通常附著于軸承座殼內(nèi)，起減摩作用，又稱軸瓦合金。最早的軸承合金是1839年美國人巴比特(I. Babbitt)發(fā)明的錫基軸承合金(Sn-7. 4Sb-3. 7Cu)，以及隨后研制成的鉛基合金，因此稱錫基和鉛基軸承合金為巴比特合 金(或巴士合金)。巴士合金呈白色，又常稱“白合金”(white metal)。巴士合金軸承材料，因其在金屬軸承材料中摩擦系數(shù)最低減磨性能最好，一直被廣泛應(yīng)用于機械制造領(lǐng)域，制造各類動、靜壓滑動軸承，巴士合金已發(fā)展到幾十個牌號，是各國廣為使用的軸承材料。但巴士合金材料在制造和使用過程中存在諸多缺陷一是高污染，因為巴士合金材料中含有大量的重金屬鉛，在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中都會對人及周圍環(huán)境造成污染，嚴重危害著人們的健康；二是可靠性差，因為金屬材料受到自身屬性限制，一旦發(fā)生熱粘著磨損，軸瓦很快失效，也就是通常說的燒瓦研軸，此時設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)只能停機維修，造成停產(chǎn)損失后果十分嚴重。尤其對于長期連續(xù)作業(yè)的機械設(shè)備(如各類大型水泵、電機、建材行業(yè)的磨機、水輪發(fā)電機的滑動軸瓦)而言，可靠性尤為重要，一旦停機損失不可估量。這一難題一直困擾機械行業(yè)，直到七十年代，由前蘇聯(lián)古比雪夫航空學(xué)院發(fā)明了金屬塑料推力軸承，其軸瓦材料采用純聚四氟乙烯與銅金屬絲墊復(fù)合而成。解決了水輪發(fā)電機組推力軸承燒瓦停機的難題。九十年代引入我國主要應(yīng)用于水輪發(fā)電機推力軸承。但由于純聚四氟乙烯表面層耐磨性能差壽命低、機械強度低、易冷流；銅合金價格高使得設(shè)備制造企業(yè)成本遠高于巴士合金軸瓦，這些缺陷使得其推廣應(yīng)用受到限制。尤其在巴士合金消耗量最大的徑向軸瓦上(如大型水泵、水泵電機、冶金建材行業(yè)的球磨機等)至今仍無法采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超高分子合金軸瓦及其制備方法，能夠提高合金軸瓦的耐磨性，并保證合金軸瓦的機械強度和彈性，且價格低廉，便于推廣應(yīng)用。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種超高分子合金軸瓦，包括鋼基體，其中，所述鋼基體上依次設(shè)置有鋅合金絲墊層和高分子耐磨層，所述鋅合金絲墊層通過釬焊層固定在鋼基體上。進一步地,所述鋅合金絲墊層厚度為5. O 5. 5mm,所述鋅合金絲墊層由多段呈螺旋狀的鋅合金彈簧管鋪設(shè)排列組成。進一步地，所述鋅合金絲墊層按重量百分比由以下組分組成鎳O. 3-0. 7%
鎂0-0. 005%鐵0-0. 05%銅0-0. 05%鈦0-0. 05%鋁0-0. 05% 錳0-0. 05%鉛0-0. 003%鎘0-0. 003%鋅為余量。進一步地，所述超高分子合金軸瓦為呈圓弧型的徑向瓦或呈平面型的推力瓦，所述高分子耐磨層為聚四氟乙烯塑料層，所述聚四氟乙烯塑料層厚度為4. O 4. 5mm。進一步地，所述高分子耐磨層按重量百分比由以下組分組成聚酰亞胺5%_20% ；鈦酸鉀晶10%_30%;純聚四氟乙烯10%_50%;聚苯脂為余量。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的另一技術(shù)方案是提供一種上述超高分子合金軸瓦的制備方法，包括如下步驟a)將鋅合金繞成螺旋狀形成鋅合金絲墊層；b)在鋅合金絲墊層上鋪上高分子塑料粉料，壓制形成塑料瓦面；c)將塑料瓦面放入燒結(jié)爐內(nèi)進行燒結(jié)；d)將燒結(jié)好的塑料瓦面根據(jù)尺寸要求進行切割；e)將切割成型的瓦面清洗干凈后放入催化劑中浸泡，然后放入錫槽中掛錫；f)將加工好的鋼基體加熱，并與掛錫后的塑料瓦面釬焊在一起。進一步地，所述步驟b)中高分子塑料粉料按重量百分比由以下組分組成聚酰亞胺5%_20% ；鈦酸鉀晶10%_30%;純聚四氟乙烯 10%_50%;日本大金公司型號為PTFE MG7060的樹脂為余量。進一步地，所述高分子塑料粉料填充在鋅合金絲墊層中，所述高分子塑料粉料完全覆蓋鋅合金絲墊層并在其上形成厚度為4. O 4. 5mm的高分子耐磨層。進一步地，所述步驟c)中塑料瓦面的燒結(jié)過程如下將壓制好的塑料瓦面放入燒結(jié)爐內(nèi)，在350°C 380°C溫度下燒結(jié)4 6小時。進一步地，所述鋼基體表面涂有C06-1鐵紅醇酸底漆和C04-49醇酸磁漆。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的超高分子合金軸瓦及其制備方法，采用高耐磨高機械強度的高分子耐磨層作為表面摩擦層，克服了純聚四氟乙烯材料耐磨性能差壽命短的問題，采用價格較低的鋅合金絲墊代替銅合金絲墊，鋅合金絲墊價格僅為銅合金絲墊價格的三分之一，大幅度降低了成本，與目前市場巴士合金軸瓦成本相當，便于大范圍推廣應(yīng)用，且不含重金屬鉛，對環(huán)境無污染，與巴士合金軸相比，環(huán)保又可靠；此外，本發(fā)明通過進一步限定高分子耐磨層的組分，選用螺旋狀鋅合金形成鋅合金絲墊層，進一步提高合金軸瓦的耐磨性，并保證合金軸瓦的機械強度和彈性。


圖I為本發(fā)明超高分子合金推力瓦剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A處的局部放大圖；圖3為本發(fā)明超高分子合金徑向瓦剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明超高分子合金軸瓦制備流程示意圖。圖中I高分子耐磨層 2鋅合金絲墊層 3釬焊層4鋼基體
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。圖I為本發(fā)明超高分子合金推力瓦剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A處的局部放大圖；圖3為本發(fā)明超高分子合金徑向瓦剖面結(jié)構(gòu)示意圖請參見圖I、圖2和圖3，本發(fā)明提供的超高分子合金軸瓦包括鋼基體4，其中，鋼基體4上設(shè)有鋅合金絲墊層2，鋅合金絲墊層2通過釬焊層3固定在鋼基體4上，鋅合金絲墊層2上設(shè)有高分子耐磨層I。本發(fā)明提供的超高分子合金軸瓦，鋅合金絲墊層2厚度優(yōu)選為5. O 5. 5mm，鋅合金絲墊層2由多段呈螺旋狀的鋅合金彈簧管鋪設(shè)排列組成，從而保證足夠的機械強度和彈性。所述超高分子合金軸瓦為呈圓弧型的徑向瓦或平面型的推力瓦。圖I為本發(fā)明超高分子合金推力瓦剖面結(jié)構(gòu)示意圖，具有以下特征1)鋼基體4化學(xué)成分符合JB/ZQ4287-86規(guī)定，鍛后正火處理；2)鋼基體4鍛件不允許有夾層、折疊、裂紋、結(jié)疤、夾渣等缺陷；3)氣割成形后清除鐵渣、氧化物等，必要時砂輪修光；4)粗加工后進行去應(yīng)力處理；5)合金軸瓦表面的高分子耐磨層I內(nèi)不應(yīng)有夾渣、分層、裂紋和明顯氣孔，不允許有鋅合金絲墊層2顯露；6)合金軸瓦表面的高分子耐磨層I為整塊聚四氟乙烯塑料層，厚度為4. O 4. 5mm ;7)高分子耐磨層I與鋅合金絲墊層2、鋅合金絲墊層2與鋼基體4牢固結(jié)合，不允許有分層、開焊和脫殼現(xiàn)象；8)鋅合金絲墊層2不超出鋼基體4 ;9)每套12件推力瓦，每件設(shè)有鉬熱電阻溫度計用孔；10)在鋼基體4左右兩側(cè)允許打起號孔；11) 一組12塊尺寸需一致，尺寸90_，允許誤差O. 03_。圖3為本發(fā)明超高分子合金徑向瓦剖面結(jié)構(gòu)示意圖，具體特征如下1)鋼基體2鑄件為圓弧形，在加工前要進行燜火處理；2)不加工的鋼基體4鑄件表面要徹底除凈型砂，經(jīng)過汽油擦洗后，涂一層C06-1鐵紅醇酸底漆，再涂一層C04-49紅色醇酸磁漆。圖4為本發(fā)明超高分子合金軸瓦制備流程示意圖。請參見圖4，本發(fā)明提供的超高分子合金軸瓦的制備方法，包括如下步驟S301 :形成鋅合金絲墊層2，將鋅合金繞成螺旋狀，拉開并剪成長度一致的彈簧，均勻地鋪在模具內(nèi)；S302 :將高分子塑料粉料用篩網(wǎng)篩干凈，按比例混勻，均勻地鋪在已鋪好絲墊的模具內(nèi)，按工藝要求的壓力壓制形成塑料瓦面；所述高分子塑料粉料填充在鋅合金絲墊層2中，所述高分子塑料粉料完全覆蓋鋅合金絲墊層2并在其上形成厚度為4. O 4. 5mm的高分子耐磨層I ;S303 :將壓制好的塑料瓦面放入燒結(jié)爐內(nèi)，在350°C 380°C溫度下燒結(jié)4 6小時；S304 :按圖紙要求的尺寸將塑料瓦面切割成型；S305 :將切割成型的塑料瓦面清洗干凈后放入催化劑中浸泡，然后放入錫槽中掛錫；S306 :將加工好的鋼基體4加熱，并與掛錫后的塑料瓦面釬焊在一起，釬焊應(yīng)牢固無間隙。最后將已釬焊好的塑料瓦按圖紙精磨至要求尺寸；將磨好的塑料瓦清理干凈、去銹，涂上防銹油，用塑料薄膜包好，放入包裝箱內(nèi)。 下面以不同的鋅合金絲墊層和高分子耐磨層材料分別進行說明。實施例I本發(fā)明的鋅合金絲墊層按重量百分比由以下組分組成鎳O. 3% ;鋅99. 7%。本發(fā)明采用高分子塑料合金替代巴士合金。對高分子塑料的研究已成為國內(nèi)多家科研院所及單位的重要課題，如中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點實驗室；華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；廣東工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院；沈陽黎明航空發(fā)動機有限責(zé)任公司等，對此類材料都有深入研究，并在摩擦學(xué)領(lǐng)域各類學(xué)報及刊物上發(fā)表其成果。本發(fā)明依據(jù)這些成果的原理和手段結(jié)合實際工況需要，利用MM-200型摩擦磨損實驗機和工況模擬試驗機，篩選出符合要求的高分子合金成分。高分子合金表面耐磨層的主要成分直接采用日本大金公司生產(chǎn)的PTFE (聚苯脂)MG7060高耐磨自潤滑樹脂為主體(其性能見表1，技術(shù)指標見表2)，其他成分分別為重量百分比為5%的聚酰亞胺，以增加轉(zhuǎn)移膜與對偶的結(jié)合強度；重量百分比為15%的鈦酸鉀晶，利用其很強的異相成核能力提高合金的結(jié)晶度和結(jié)晶的完整性，進一步增強合金的機械強度和耐磨性能；重量百分比為10%的純聚四氟乙烯，用來彌補其他合金成分帶來摩擦因數(shù)的損失。
權(quán)利要求
1.一種超高分子合金軸瓦，包括鋼基體(4)，其特征在于，所述鋼基體(4)上依次設(shè)置有鋅合金絲墊層(2 )和高分子耐磨層(I)，所述鋅合金絲墊層(2 )通過釬焊層(3 )固定在鋼基體(4)上。
2.如權(quán)利要求I所述的超高分子合金軸瓦，其特征在于，所述鋅合金絲墊層(2)厚度為5. O 5. 5mm，所述鋅合金絲墊層(2)由多段呈螺旋狀的鋅合金彈簧管鋪設(shè)排列組成。
3.如權(quán)利要求I或2所述的超高分子合金軸瓦，其特征在于，所述鋅合金絲墊層按重量百分比由以下組分組成鎳 O. 3-0. 7%鎂 0-0. 005%鐵 0-0. 05%銅 0-0. 05%鈦 0-0. 05%招 0-0. 05%猛 0-0. 05%鉛 0-0. 003%鎘 0-0. 003% 鋅為余量。
4.如權(quán)利要求I所述的超高分子合金軸瓦，其特征在于，所述超高分子合金軸瓦為呈圓弧型的徑向瓦或呈平面型的推力瓦，所述高分子耐磨層(I)為聚四氟乙烯塑料層，所述聚四氟乙烯塑料層厚度為4. O 4. 5mm。
5.如權(quán)利要求I所述的超高分子合金軸瓦，其特征在于，所述高分子耐磨層(I)按重量百分比主要由以下組分組成 聚酰亞胺5%-20% ； 鈦酸鉀晶10%-30% ； 純聚四氟乙烯10%-50% ； 聚苯脂為余量。
6.一種如權(quán)利要求I所述的超高分子合金軸瓦的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a)將鋅合金繞成螺旋狀形成鋅合金絲墊層； b)在鋅合金絲墊層上鋪上高分子塑料粉料，壓制形成塑料瓦面； c)將塑料瓦面放入燒結(jié)爐內(nèi)進行燒結(jié)； d)將燒結(jié)好的塑料瓦面根據(jù)尺寸要求進行切割； e)將切割成型的瓦面清洗干凈后放入催化劑中浸泡，然后放入錫槽中掛錫； f)將加工好的鋼基體加熱，并與掛錫后的塑料瓦面釬焊在一起。
7.如權(quán)利要求6所述的超高分子合金軸瓦的制備方法，其特征在于，所述步驟b)中高分子塑料粉料按重量百分比由以下組分組成 聚酰亞胺5%-20% ； 鈦酸鉀晶10%-30% ； 純聚四氟乙烯10%-50% ；日本大金公司生產(chǎn)的PTFE MG7060的樹脂為余量。
8.如權(quán)利要求7所述的超高分子合金軸瓦的制備方法，其特征在于，所述高分子塑料粉料填充在鋅合金絲墊層中，所述高分子塑料粉料完全覆蓋鋅合金絲墊層并在其上形成厚度為4. O 4. 5mm的高分子耐磨層。
9.如權(quán)利要求6所述的超高分子合金軸瓦的制備方法，其特征在于，所述步驟c)中塑料瓦面的燒結(jié)過程如下將壓制好的塑料瓦面放入燒結(jié)爐內(nèi)，在350°C 380°C溫度下燒結(jié)4 6小時。
10.如權(quán)利要求6所述的超高分子合金軸瓦的制備方法，其特征在于，所述鋼基體表面涂有C06-1鐵紅醇酸底漆和C04-49醇酸磁漆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高分子合金軸瓦及其制備方法，所述超高分子合金軸瓦包括鋼基體，其中，所述鋼基體上設(shè)有鋅合金絲墊層，所述鋅合金絲墊層通過釬焊層固定在鋼基體上，所述鋅合金絲墊層上設(shè)有高分子耐磨層。本發(fā)明提供的超高分子合金軸瓦及其制備方法，采用高耐磨高機械強度的高分子耐磨層作為表面摩擦層，解決了高分子材料耐磨性能差壽命低的問題，采用價格較低的鋅合金絲墊代替銅合金絲墊，大幅度降低了成本，與目前市場巴士合金軸瓦成本相當，便于大范圍推廣應(yīng)用。此外，本發(fā)明通過進一步限定高分子耐磨層的組分，選用螺旋狀鋅合金形成鋅合金絲墊層，進一步提高合金軸瓦的耐磨性，并保證合金軸瓦的機械強度和彈性。
文檔編號C22C18/00GK102777499SQ20121021403
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者包海生, 虞儒強 申請人:上海華龍高新科技有限公司