專利名稱：鑲嵌式自潤滑復合材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種耐高溫抗極壓的鑲嵌式自潤滑復合材料及其制備方法。
由于特殊生產工藝的要求，大型工礦企業(yè)的某些關鍵設備須在極為惡劣的工況下運行，例如煉鋼的轉爐、電爐，有色冶煉的回轉窯、電爐、刮板鏈式運輸機，水泥制造的臥式回轉窯等。由于設備重，環(huán)境溫度高、粉塵多(有的空氣中還含有酸性腐蝕性氣體CO,SO2等)給設備的潤滑帶來很多問題。目前為止，國內上述企業(yè)大部分仍沿用傳統(tǒng)的油、脂潤滑，但事實上這些工況已超出了油、脂的使用范圍，極易發(fā)生軸承和其它摩擦部位的摩損，導致設備停運。為了保證生產的連續(xù)運行，除在設計上就要求安裝多臺設備輪修外，還投入了大量維修人員，備品備件和能源消耗嚴重。
本發(fā)明的目的在于為了解決冶金、建材、石油化工等行業(yè)大型機械在超重負荷、低速度、高溫、大粉塵量和腐蝕性介質下運行時的嚴重靡損問題，減少由此引起的能源和原材料損耗，提供了一種鑲嵌式自潤滑復合材料及其制備方法。
鑲嵌式自潤滑復合材料是一種耐高溫抗極壓固體潤滑材料。它的結構特征是金屬底材的摩擦面上的鉆孔或開槽，然后嵌放具有良好自潤滑性能的固體潤滑劑膏體。鑲嵌材料具有承載能力強，使用溫度高(常溫-300℃)，抗沖擊性能好，對粉塵、幅照等惡劣環(huán)境適應性強，耐磨壽命長等特點。可制成軸承、襯套、滑板(環(huán))、導板(軌)等零部件使用?？蛇x用的金屬底材有青銅，黃銅，鑄鐵等。它可以單獨使用，實現(xiàn)無油潤滑，也可以和油脂并用。鑲嵌材料代替油、脂潤滑、克服了后者油膜易于破裂，引起零部件迅速磨損的的弊病，尤其適用于重載、低速下間歇或連續(xù)運行的工況，能大幅度延長設備使用壽命，杜絕油、脂的泄漏。
本發(fā)明由金屬底材和嵌入金屬底材的固體潤滑劑膏體組成。
固體潤滑劑膏體以F44環(huán)氧樹脂為粘結劑，端羧基液體丁腈40為粘結劑改性劑，均苯四酸二酐和鄰苯二甲酸酐為固化劑，石墨、聚四氟乙烯、MoS2為固體潤滑劑，Sb2O3、Pb3O4為輔助固體潤滑劑。具體的配方(重量百分含量)F44環(huán)氧樹脂10.0～18.0端羧基液體丁腈 2.5～4.5均苯四酸二酐 2.2～4.5鄰苯二甲酸酐 1.6～3.0石墨粉(≤200目)10.0～16.0聚四氟乙烯(≤160目)10.0～16.0MoS2粉(≤200目) 6.0～10.6Sb2O3粉(≤200目) 3.0～5.8Pb3O4粉(≤200目) 3.0～6.4丙酮、丁酮、甲苯混合溶劑 26.0～48.0其中體積比為丙酮∶丁酮∶甲苯=1∶1∶1本發(fā)明鑲嵌式自潤滑復合材料的制備過程如下(1)粘結劑的化學改性將稱量好的F44環(huán)氧樹脂和端羧基液體丁腈40共溶于溶劑中，以三丁基膦作催化劑，加入量為F44環(huán)氧樹脂的3％。在80-120℃下反應3小時。(2)固化劑的溶解將均苯四酸二酐和鄰苯二甲酸酐共溶于溶劑中；(3)固體潤滑劑膏體的制備將改性后的環(huán)氧樹脂，固化劑溶液和所有固體填料混合、攪拌，充分混勻后在70℃下烘烤4小時。(4)金屬基體的鑲嵌將已鉆孔或開槽的金屬底材以溶劑充分洗凈，將上述固體潤滑劑膏嵌入金屬基體的孔或槽中。在180-190℃固化1.5-2.0小時，然后將摩擦面打磨平整。本發(fā)明鑲嵌式自潤滑復合材料的主要性能指標
摩擦試驗條件MM-200磨損試驗機上，比負荷3.92Mpa，轉速200轉/分(0.41m/s)，大氣室溫下干摩擦。技術特征(1)固體潤滑劑膏體配方采用了F44環(huán)氧樹脂和兩種固化劑鄰苯二甲酸酐和均苯四酸二酐，使嵌入膏體固化完全，并有良好的耐溫性(≤300℃)和高機械強度。其次對F44環(huán)氧樹脂進行了化學改性使固化后的嵌入物強度進一步提高，在摩擦過程中即能形成均勻轉移膜，又增強了嵌入物的抗沖擊抗振動性能，保證了鑲嵌材料在高負荷下運行的壽命。另外在配料中充分發(fā)揮了PTFE與Pb3O4,MoS2與金屬的摩擦化學效應，以及MoS2、石墨和SbO3之間的協(xié)同潤滑效應，增強了所形成轉移膜在金屬面上的附著強度，有利于降低摩擦磨損和延長材料的使用壽命。
(2)鑲嵌工藝與通常的粉料混合一壓制成圓柱一鑲嵌工藝不同，本發(fā)明將粘結劑，改性劑和固化驗室劑完全溶解后與固體料混合制成膏體，比前者混料均勻，固化充分。同時這種膏體可適用于孔、槽等部件的鑲嵌。
由本配方和鑲嵌工藝制成的鑲嵌材料具有優(yōu)異的耐高溫性，抗極壓性，適用范圍廣，可延長摩擦副的使用壽命3倍或3倍以上。
實施例實施例1稱取F44環(huán)氧樹脂17份，端羧基液體丁腈40 4.3份，均苯四酸二酐4.4份，鄰苯二甲酸酐2.8份，石墨15份，聚四氟乙烯15份，MoS29份，Sb2O35份，Pb3O45.8份，溶劑40份。先將F44環(huán)氧樹脂，端基液體丁腈40溶于溶劑，在三丁基膦催化F進行預聚。將此預聚體和溶解好的均苯四酸二酐，鄰苯二甲酸酐溶液、所有固體料混合并充分混勻，將此混合物在70℃烘烤4小時，制成膏體。將膏體嵌入已洗凈的ZQSn6-6-3錫青銅瓦的孔中，再在180℃烘2小時使膏體固化。固化后將摩擦面靡平，清洗。以此制成的錫青銅鑲嵌材料軸瓦安裝于某水泥廠1000噸大型回轉窯的托輪上，顯示良好耐溫(70-140℃)，抗極壓性能，將青銅瓦的使用壽命延長至原來的3倍。
實施例2稱取F44環(huán)氧樹脂12份，端羧基液體丁腈40 3份，均苯四酸二酐3份，鄰苯二甲酸酐1.8份，石墨12份，聚四氟乙烯12份，MoS27份；Sb2O33份，Pb3O43份，溶劑26份。采用與實施例1中相同的制備工藝制成ZQSn6-6-3錫青銅鑲嵌材料軸瓦和軸套，安裝于某化工廠的20噸蒸煮釜上，運行情況表明此鑲嵌材料具有低的摩擦磨損，耐腐蝕的優(yōu)良性能，將軸瓦(套)的使用壽命延長至3倍，并杜絕了用油潤滑時的油泄漏問題。
實例3稱取F44環(huán)氧樹脂14份，端羧基液體丁腈40 3.5份，均苯四酸二酐2.4份，鄰苯二甲酸酐1.8份，石墨12份，聚四氟乙烯11份，MoS29分，Sb2O345份，Pb3O45份，溶劑35份。以與實施例1相同的制備工藝制成ZQSn6-6-3錫青銅鑲嵌材料軸瓦，應用于某有色冶煉廠20噸電爐承重軸上。經長期干摩擦下的運轉考驗，表明鑲嵌材料軸瓦潤滑良好，耐磨壽命長，抗高溫和大粉塵量環(huán)境能力強。
權利要求
1．一種鑲嵌式自潤滑復合材料，其特征是由金屬底材和嵌入金屬底材的固體潤滑劑膏體組成，固體潤滑劑膏體可在底材的孔，槽中其它形式凹部鑲嵌。
2．如權利要求書中所述的鑲嵌式自潤滑復合材料，其特征在于固體潤劑膏體的配方(重量百分含量)為F44環(huán)氧樹脂 10.0～18.0端羧基液體丁腈2.5～4.5均苯四酸二酐 2.2～4.5鄰苯二甲酸酐 1.6～3.0石墨粉10.0～16.0聚四氟乙烯10.0～16.0MoS2粉 6.0～10.6Sb2O3粉 3.0～5.8Pb3O4粉 3.0～6.4丙酮、丁酮、甲苯混合溶劑 26.0～48.0其中體積比為丙酮∶丁酮∶甲苯=1∶1∶1
3．如權利要求書1中所述的鑲嵌式自潤滑復合材料，其特征在于金屬底材材為青銅，黃銅，鑄鐵，不銹鋼或碳素鋼。
4．如權利要求書1中所述的鑲嵌式自潤滑復合材料，其制備方法包括(1)粘結劑的化學改性將F44環(huán)氧樹脂和端羧基液體丁腈40共溶于溶劑中，以三丁基膦作催化劑，加入量為F44環(huán)氧樹脂的3％，在80-120℃下反應3小時，獲得預聚體；(2)固化劑的溶解將均苯四酸二酐和鄰苯二甲酸酐共溶于溶劑中；(3)固體潤滑劑膏體的制備將改性后的環(huán)氧樹脂預聚體，固化劑溶液和所有固體真料混合、攪拌，充分混勻后在70℃下烘烤4小時；(4)金屬基體的鑲嵌在清洗后的金屬基體的孔或槽中鑲嵌固體潤滑劑膏體，在180～190℃固化1.5-2小時，然后將摩擦而打磨平整。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可在室溫～300℃下使用,抗極壓性能優(yōu)異的鑲嵌式自潤滑復合材料,它由金屬底材、嵌入金屬底材的固體潤滑劑膏體組成。其特點在于固體潤滑劑膏體可在底材的孔、槽或其它形式凹部鑲嵌;對固體潤滑劑膏體中的粘結劑進行了化學改性,采用了兩種固化劑,并經固液充分混合,固體后的固體潤滑劑強度高,轉移性能好。鑲嵌式自潤滑復合材料適用于超重負荷、低速度,大粉塵量和腐蝕性介質等下摩擦副的潤滑。在建材、有色鋼鐵冶煉鋼、石油化工、建筑等行業(yè)的大型機械上應用,可明顯地降低摩擦和磨損,大幅度延長設備的使用壽命。
文檔編號C08J5/12GK1220285SQ9812234
公開日1999年6月23日 申請日期1998年11月11日 優(yōu)先權日1998年11月11日
發(fā)明者高金堂, 毛紹蘭 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所