專利名稱：改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種滑動軸承，尤其是一種在滑動層面帶有改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承及其制作方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代英國Glacier公司問世DU軸承，是有三層復(fù)合材料卷制而成的滑動軸承，在摩擦層襯里層采用聚四氟乙烯(PTFE)和鉛(Pb)燒結(jié)的混合物，其特點是低摩擦、耐磨損、自潤滑，DU軸承的出現(xiàn)替代了傳統(tǒng)滑動軸承必須依賴加油潤滑，是滑動軸承領(lǐng)域一次顛覆性的革命，大大降低了材料成本，改小了體積，降低了勞動成本和環(huán)境污染。DU產(chǎn)品一直延續(xù)至今還在用，但DU產(chǎn)品還是存在著很多不足之處，首先它含鉛，其次摩擦性能、環(huán)境適用性能(耐高溫)受到PTFE本身物理性能的限止，在較高的溫度和較高的負(fù)載工況下難擔(dān)重負(fù)。多年來業(yè)內(nèi)對三層復(fù)合的滑動軸承創(chuàng)新的研究沒有停止過，而研究的重點是放在無鉛和提高摩擦磨損性能、高承載能力及耐高溫上。如已授權(quán)的ZL 2009 10153447公開了一種“PEEK覆膜高性能滑動軸承及其制造方法”，具有高PV值，抗疲勞性能優(yōu)良，耐高溫，耐磨性能優(yōu)越的性能，技術(shù)方案是它以鋼板為基材，在基材的工作表面按現(xiàn)有技術(shù)燒結(jié)一層球形青銅粉層，制成多孔銅粉復(fù)合板材，其特征是在球形青銅粉層面上復(fù)合一層改性聚醚醚酮薄膜通過熱壓使接觸面的熔融狀態(tài)下互滲鑲嵌結(jié)合制成改性聚醚醚酮復(fù)合板材，再對改性聚醚醚酮復(fù)合板材根據(jù)滑動軸承的規(guī)格按常規(guī)工藝進(jìn)行裁料、卷制加工成滑動軸承。但該軸承還是存在很多不足①制造工藝過于復(fù)雜，要獲得高性能滑動軸承第一步是控制好改性PEEK薄膜的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量，保證其性能達(dá)到設(shè)計要求；第二步是通過溫度、壓力保證PEEK薄膜和多孔銅粉復(fù)合板材的結(jié)合強(qiáng)度。所以制作成本大、產(chǎn)量低、 產(chǎn)品質(zhì)量成品率較低、產(chǎn)品的一致性、穩(wěn)定性還不夠好。②性能上還有提升的空間，特別是玻璃轉(zhuǎn)化溫度只有143°C，不能適用在高溫度300°C工況場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是公開一種改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承及其制作方法。這一產(chǎn)品的成功問世是對傳統(tǒng)DU產(chǎn)品新的重大改進(jìn)和技術(shù)提升，不但去掉 DU軸承中有害物質(zhì)——鉛，同時也大幅度的提升了軸承的摩擦、磨損性能、承載能力和耐高溫性能。對比PEEK覆膜高性能滑動軸承在價格上體現(xiàn)了低成本、高產(chǎn)出，在產(chǎn)品的質(zhì)量上體現(xiàn)了一致性、穩(wěn)定性，在性能上得到進(jìn)一步改善，并且在應(yīng)用領(lǐng)域上得到進(jìn)一步的擴(kuò)大。本發(fā)明耐磨層的主體材料是聚酰亞胺(PI)是一種耐熱性高的高分子材料，分子量在10萬以上，熔點為388°C，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為337°C，經(jīng)填充改性后在-269°c +400°C 的大范圍溫度變化內(nèi)能仍保護(hù)較好的物理機(jī)械性能，具有優(yōu)異的電絕緣性、耐磨性、抗高溫輻射性能。當(dāng)聚酰亞胺(PI)樹脂與石墨或聚四氟乙烯(PTFE)等材料填充后是一種高性能的自潤滑材料。
本發(fā)明的改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的它是在鋼板的一個表面上燒結(jié)一層多孔球形青銅粉，其特征是在多孔球形青銅粉層上覆蓋一層改性聚酰亞胺耐磨材料制成自潤滑滑動軸承的板材，再按常規(guī)工藝將自潤滑滑動軸承的板材制成軸套狀的滑動軸承或軸瓦或止推墊片或滑板或摩擦盤片或球座結(jié)構(gòu)件的制品。所述的改性聚酰亞胺耐磨材料的原料以重量百分比包括有聚四氟乙烯10 30%、二硫化鉬5 12%、石墨5 12%和余量為聚酰亞胺。上述改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合滑動軸承的生產(chǎn)工藝，其特征包括有下列步驟(1)改性聚酰亞胺的糊狀物制備A.配料按重量比聚四氟乙烯10 30%，顆徑為3 6μπι、二硫化鉬5 12%， 顆徑為5 10 μ m、石墨5 12%，顆徑為5 10 μ m和余量為固含量15 30%的聚酰亞胺溶液，余量值按溶液中的固含量計算。B.混合將上述配料中的聚四氟乙烯、二硫化鉬、石墨均勻混合成混合物；C.糊狀物的制備在混合物中加入聚酰亞胺溶液一起攪拌均勻，制成改性聚酰亞胺的糊狀物；(2)銅球粉燒結(jié)在鋼板上均勻鋪上球形青銅粉后按現(xiàn)有技術(shù)一起燒結(jié)成多孔銅粉復(fù)合板；(3)準(zhǔn)備在使用前將制備好的改性聚酰亞胺的糊狀物再次攪拌IOmin ；(4)涂覆在預(yù)熱的多孔銅粉復(fù)合板面將制成的改性聚酰亞胺的糊狀物采用刮、 刷、噴涂的工藝涂覆在多孔銅粉復(fù)合板的銅粉面上，糊狀物的厚度一般0. 08 0. 15mm ；當(dāng)需要糊狀物的厚度達(dá)0. 30 0. 60mm時，采用將制成的改性聚酰亞胺糊狀物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出，連續(xù)涂敷在多孔銅粉復(fù)合板上并刮平；(5)改性聚酰亞胺燒結(jié)涂覆后的多孔銅粉復(fù)合板再經(jīng)370 385°C氮氣保護(hù)下無氧燒結(jié)，時間25 30min，制成改性聚酰亞胺復(fù)合板材；(6)精軋對干燥燒結(jié)后的改性聚酰亞胺復(fù)合板材在軋機(jī)上精軋，軋制到規(guī)定厚度尺寸，制成自潤滑滑動軸承的板材；(7)裁料按軸承的規(guī)格，對自潤滑滑動軸承的板材下料；(8)成形沖壓、卷制、整形、車削加工成型，制成帶有改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承。聚酰亞胺是目前工程塑料中耐熱性最好的品種之一，有不同牌號、分子量、改性填充物，1. 8MPa下熱變形溫度360°C，有的品種可長期承受290°C高溫短時間承受490°C的高溫，另外力學(xué)性能、耐疲勞性能、難燃性、尺寸穩(wěn)定性、電性能都好，成型收縮率小。有優(yōu)良的耐摩擦、磨耗性能，聚酰亞胺通過與PTFE 二硫化鉬、石墨的固體潤滑劑填充改性后，更提高了它的摩擦磨損性能，而鋼板提供了軸承基體的機(jī)械強(qiáng)度，中間燒結(jié)的球形青銅粉層則提供改性聚酰亞胺耐磨材料與鋼板間結(jié)合的媒介，同時由于銅合金層具有較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，因為可以很好轉(zhuǎn)移軸承工作時產(chǎn)生的摩擦熱量，該滑動軸承在于所述的多孔球形青銅粉層和以聚酰亞胺為主的摩擦層的配料中均無鉛。按照上述結(jié)構(gòu)和方法制造的改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承具有剛度好、強(qiáng)度高、耐高溫、耐摩擦、無鉛的優(yōu)良性能，特別適用于重載荷、變載、高PV值的滑動軸承，如高壓柱塞油泵、大排量高壓齒輪油泵、葉片油泵、液壓馬達(dá)、渦旋壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)漲緊輪以及航天航空、軍工等領(lǐng)域所用的自潤滑滑動軸承，性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的DU產(chǎn)品，對比PEEK覆膜高性能滑動軸承在抗壓強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)都有顯著提高，特別是在卷帶自動化生產(chǎn)線與PEEK覆膜短條狀板材生產(chǎn)相比其效率和制造成本有更明顯的優(yōu)勢。


圖1、改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承的板材剖面圖；圖2、是制作改性聚酰亞胺耐磨層三層復(fù)合自潤滑滑動軸承的流程圖。其中1.鋼板；2.多孔球形青銅粉層；3.改性聚酰亞胺耐磨層。
具體實施例方式下面通過附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1是帶有改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承的板材剖面圖。從圖中可以看出，它是在鋼板1的一個表面上燒結(jié)一層多孔球形青銅粉層2，在多孔球形青銅粉層2上覆蓋一層改性聚酰亞胺耐磨材料層3，制成自潤滑滑動軸承的板材，再按常規(guī)工藝將自潤滑滑動軸承的板材制成軸套狀的滑動軸承或軸瓦或止推墊片或滑板或摩擦盤片或球座結(jié)構(gòu)件的制品。所述的改性聚酰亞胺耐磨材料的原料以重量百分比包括有聚四氟乙烯10 30%、二硫化鉬5 12%、石墨5 12%和余量為聚酰亞胺。上述改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承的生產(chǎn)工藝如圖2所示的流程圖，它有下列步驟(1)改性聚酰亞胺的糊狀物制備A.配料按重量比聚四氟乙烯10 30%，顆徑為3 6μπι、二硫化鉬5 12%， 顆徑為5 10 μ m、石墨5 12%，顆徑為5 10 μ m和余量為固含量15 %的聚酰亞胺溶液，余量值按溶液中的固含量計算；該聚酰亞胺溶液在市場上可直接購得。具體原料重量份按下表單位公斤
權(quán)利要求
1.改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承，它是在鋼板的一個表面上燒結(jié)一層多孔球形青銅粉，其特征是在多孔球形青銅粉層上覆蓋一層改性聚酰亞胺耐磨材料制成自潤滑滑動軸承的板材，再按常規(guī)工藝將自潤滑滑動軸承的板材制成軸套狀的滑動軸承或軸瓦或止推墊片或滑板或摩擦盤片或球座結(jié)構(gòu)件的制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承，其特征在于所述的改性聚酰亞胺耐磨材料的原料以重量百分比包括有聚四氟乙烯10 30%、 二硫化鉬5 12%、石墨5 12%和余量為聚酰亞胺。
3.制造如權(quán)利要求1或2所述的帶有改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承的生產(chǎn)工藝，其特征依次包括有下列步驟(1)改性聚酰亞胺的糊狀物制備A.配料按重量比聚四氟乙烯10 30%，顆徑為3 6 μ m、二硫化鉬5 12 %，顆徑為5 10 μ m、石墨5 12%，顆徑為5 IOym和余量為固含量15 30%的聚酰亞胺溶液，余量值按溶液中的固含量計算。B.混合將上述配料中的聚四氟乙烯、二硫化鉬、石墨均勻混合成混合物；C.糊狀物的制備在混合物中加入聚酰亞胺溶液一起攪拌均勻，制成改性聚酰亞胺的糊狀物；(2)銅球粉燒結(jié)在鋼板上均勻鋪上球形青銅粉后按現(xiàn)有技術(shù)一起燒結(jié)成多孔銅粉復(fù)合板；(3)準(zhǔn)備在使用前將制備好的改性聚酰亞胺的糊狀物再次攪拌IOmin；(4)涂覆在預(yù)熱的多孔銅粉復(fù)合板面將制成的改性聚酰亞胺的糊狀物采用刮、刷、噴涂的工藝涂覆在多孔銅粉復(fù)合板的銅粉面上，糊狀物的厚度一般0. 08 0. 15mm ；當(dāng)需要糊狀物的厚度達(dá)0. 30 0. 60mm時，采用將制成的改性聚酰亞胺糊狀物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出， 連續(xù)涂敷在多孔銅粉復(fù)合板上并刮平；(5)改性聚酰亞胺燒結(jié)涂覆后的多孔銅粉復(fù)合板再經(jīng)370 385°C氮氣保護(hù)下無氧燒結(jié)，時間25 30min，制成改性聚酰亞胺復(fù)合板材；(6)精軋對干燥燒結(jié)后的改性聚酰亞胺復(fù)合板材在軋機(jī)上精軋，軋制到規(guī)定厚度尺寸，制成自潤滑滑動軸承的板材；(7)裁料按軸承的規(guī)格，對自潤滑滑動軸承的板材下料；(8)成形沖壓、卷制、整形、車削加工成型，制成帶有改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性聚酰亞胺耐磨層的三層復(fù)合自潤滑滑動軸承及其制作方法。它是在鋼板的一個表面上燒結(jié)一層多孔球形青銅粉，其特征是在多孔球形青銅粉層上覆蓋一層改性聚酰亞胺耐磨材料制成自潤滑滑動軸承的板材，再按常規(guī)工藝將自潤滑滑動軸承的板材制成軸套狀的滑動軸承或軸瓦或止推墊片或滑板或摩擦盤片或球座結(jié)構(gòu)件的制品。生產(chǎn)工藝改性聚酰亞胺的糊狀物制備、銅球粉燒結(jié)、準(zhǔn)備、涂覆、改性聚酰亞胺燒結(jié)、精軋、裁料、成形。該發(fā)明具有剛度好、強(qiáng)度高、耐高溫、耐摩擦、無鉛的優(yōu)良性能，特別適用于重載荷、變載、高PV值的滑動軸承。
文檔編號F16C33/20GK102345678SQ201110166149
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者孫志華, 陸忠泉 申請人:浙江長盛滑動軸承股份有限公司