專利名稱:滑動軸承的制作方法
本發(fā)明涉及到滑動軸承，尤其是，摩擦很小的，特別是靜摩擦(剝裂)很小的油潤滑軸承，例如用于Mcpherson型汽車減震器中的軸承。
由于在這種情況下，要求存在很小的摩擦，一般來說，只有在其滑動表面上含有高比例的聚四氟乙烯的軸承材料才能滿足要求，因為除了聚四氟乙烯以外，似乎還沒有其他材料能夠達到所要求的低摩擦。但是，聚四氟乙烯本身硬度很低，不耐磨，以及產(chǎn)生不令人滿意的高磨損率，所以，必須將硬質(zhì)材料加入到聚四氟乙烯軸承表面以減小磨損，從而達到令人滿意的軸承壽命。
在這些場合下常用的軸承是由具有多孔青銅燒結(jié)層的鋼軸瓦和填有聚四氟乙烯的軸承涂層組成。軸承涂層填充燒結(jié)空隙并在其上形成一薄層(大約25微米)。幾種已知的組合物包括填加按體積計為20%的以下任一種物質(zhì)的聚四氟乙烯鉛，二硫化鉬，石墨，青銅，等等。
在惡劣的條件下，常用的這些材料往往會出現(xiàn)腐蝕，在此過程中，在潤滑油中出現(xiàn)氣飽。這樣的惡劣條件可能出現(xiàn)在接觸面相對轉(zhuǎn)速很高的情況下，如出現(xiàn)在齒輪泵，航空燃料油泵以及汽車減震器中，在減震器中，滑桿相對于軸承表面的運動速度非常高(大于3米/秒)。在潤滑油本身的作用下，這種氣孔腐蝕導(dǎo)致了所填充的聚四氟乙烯相從燒結(jié)層中移出，而不會出現(xiàn)磨蝕。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有聚四氟乙烯填充層的滑動軸承，其中這種材料表現(xiàn)出比常用的材料更耐氣孔腐蝕。
本發(fā)明第二個目的在于提供這樣一種軸承，其具有比常用材料更好的潤滑耐磨損性能。
根據(jù)本發(fā)明提供的滑動軸承，其中包括金屬軸瓦，軸瓦上的燒結(jié)層和燒結(jié)層上的軸承涂層，該軸承涂層包括聚四氟乙烯和含有氫氧離子或羥基的氫氧化物添加劑，這種添加劑在正常的聚四氟乙烯處理條件下是化學穩(wěn)定的。
最佳的添加材料是晶態(tài)Al(OH)3，它是不同于通過用堿從鋁鹽水溶液中淀析出來的非晶態(tài)離子Al(OH)3。后者，即非晶態(tài)離子材料，在正常的聚四氟乙烯處理溫度下，可溶解在酸和堿中，并且還可大量脫水變成氧化鋁。晶態(tài)Al(OH)3不與酸和堿發(fā)生化學反應(yīng)，并且，在聚四氟乙烯基體燒結(jié)期間，失水很慢，在制成的材料中留下殘余的氫氧化物。
所有已知的聚四氟乙烯填料都產(chǎn)生反增強作用，即加入填料后的材料要比未填入填料的聚四氟乙烯的強度低。這是因為聚四氟乙烯和其他材料間的相互作用非常低。這種性質(zhì)和其剛性以及光滑的分子外形使得聚四氟乙烯特別不易潤濕或與大多數(shù)物質(zhì)結(jié)合。但是，對聚四氟乙烯周圍的氟原子外層，還存在一種化學相互作用，這是借助于氫鍵來進行的。在這種情況下，氫鍵可以在氟原子與氫原子之間形成，氫原子本身又與另一種電負性很高的原子，如氧或氮鍵合，該氫原子與Al(OH)3中羥基的氧鍵合。
本發(fā)明用作軸承材料的組合物不僅具有很高的抗氣孔腐蝕性，同時還可保持理想的摩擦性能，而且，其抗?jié)櫥p性能得到了很大的改進。
最好，軸瓦是鋼制的，燒結(jié)層為錫-青銅或鉛-青銅制的。氫氧化物最好是以精細分散的形式存在于聚四氟乙烯中，其粒度范圍在0.01～10微米之間，最佳為0.1～1微米之間。
氫氧化物可以以體積計為1～50%的量存在，最佳按體積計為10～30%，如為體積的20%。在18℃下，氫氧化物在水中的溶解度最佳為0.5克/100厘米3以下。水溶性的負作用可能與填充料混入聚四氟乙烯的方法相聯(lián)系，該混合是在聚四氟乙烯的水分散懸浮液中進行。
軸承材料也可以與金屬鉛混合，但是，氫氧化物與鉛的混合量最好不應(yīng)超過體積的50%。
如上所描述的，本發(fā)明還擴展到軸承材料混合物的本身。
本發(fā)明可以用各種方法來實施，一些具體的實施方案在下列實驗結(jié)果中表明。
用傳統(tǒng)的方法制備填充聚四氟乙烯的模制件，并在2厘米/分鐘的拉伸速度下在Instron試驗機上進行試驗。平均結(jié)果由下表1給出。
表1填充料材料抗拉強度(模壓的)磅/吋2未加填料的聚四氟乙烯 3000～5000體積為20%的晶態(tài)Al(OH)34500體積為20%的玻璃纖維 1800～3000體積為20%的青銅 1500～2000
體積為20%的碳纖維 2000體積為20%粉末焦炭 2000體積為20%的云母 2900體積為20%的石墨 2300體積為20%MoS21800如上可以看出，填加20%Al(OH)3的聚四氟乙烯的抗拉強度高于其他已知填加混合物的抗拉強度，并且與未加填料的聚四氟乙烯的抗拉強度類似。
鋼軸瓦青銅燒結(jié)層通過傳統(tǒng)的方法充滿和涂上一層新的混合物，并用類似于傳統(tǒng)支承軸承材料試樣的試驗方法進行試驗。
實驗結(jié)果由表2表示，并把本發(fā)明軸承材料的潤滑抗磨損性能與傳統(tǒng)支承軸承材料的性能比較。
表2 20小時止推墊圈磨損試驗結(jié)果。
表3表示了本發(fā)明軸承材料的超聲氣孔腐蝕與傳統(tǒng)支承軸承材料的超聲氣孔腐蝕比較實驗結(jié)果。
表3 超聲氣孔腐蝕實驗結(jié)果
從表2和3中可以看出，在磨損和氣孔腐蝕的條件下，本發(fā)明材料的性能比已知材料的性能好。
權(quán)利要求
1.含有聚四氟乙烯的軸承材料，其特征在于該聚四氟乙烯與含有氫氧離子或羥基的氫氧化物添加劑完全混合，該添加劑在正常的聚四氟乙烯處理條件下是化學穩(wěn)定的。
2.根據(jù)權(quán)項1所要求的材料，其特征在于其氫氧化物為三氫氧化鋁〔Al(OH)3〕。
3.根據(jù)權(quán)項1或2所要求的材料，其特征在于它含有以體積計為1～50%的氫氧化物。
4.根據(jù)以上任一權(quán)項所要求的材料，其特征在于其氫氧化物是存在于聚四氟乙烯的精細分散形式中，其粒度范圍為0.01～10微米。
5.根據(jù)以上任一權(quán)項所要求的材料，其特征在于它還可以與金屬鉛混合。
6.滑動軸承，該軸承由金屬軸瓦，軸瓦上的燒結(jié)層和燒結(jié)層上的軸承涂層組成，其特征在于該軸承涂層是由以上任一權(quán)項所要求的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)項6所要求的軸承，其特征在于其軸瓦是鋼制的。
8.根據(jù)權(quán)項6或7所要求的軸承，其特征在于其燒結(jié)層是燒結(jié)青銅。
專利摘要
抗氣孔腐蝕和抗?jié)櫥p的滑動軸承是由鋼軸瓦，燒結(jié)青銅內(nèi)層和聚四氟乙烯襯里組成，其中，聚四氟乙烯填加有體積為1～50％的化學穩(wěn)定的氫氧化物，最佳為晶態(tài)Al(OH)
文檔編號F16C33/20GK86101638SQ86101638
公開日1986年12月3日 申請日期1986年3月14日
發(fā)明者格林德爾·約翰·戴維斯 申請人:艾普克公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan