一種自潤滑復合涂料、制備方法及使用該涂料的關節(jié)軸承及關節(jié)軸承的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自潤滑復合涂料、制備方法，自潤滑復合涂料包括以下原料：磷酸、氫氧化鋁、氧化鋅、表面活性劑、二硫化鉬、石墨；制備方法包括：1）將磷酸、氫氧化鋁、氧化鋅加入水中，攪拌后加熱，再加入表面活性劑制得無機粘結劑；2）將二硫化鉬和石墨粉碎、過篩網(wǎng)后，研磨得混合粉；3）混合粉加入無機粘結劑中，攪拌并稀釋，即得自潤滑復合涂料；同時本發(fā)明還公開了使用該自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承及關節(jié)軸承的制備方法。本發(fā)明的自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層，具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、自潤滑性及耐高溫性能；具有較低的摩擦系數(shù)、磨損量和摩擦溫度，能大大改善關節(jié)軸承的摩擦學性能。
【專利說明】—種自潤滑復合涂料、制備方法及使用該涂料的關節(jié)軸承及關節(jié)軸承的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于固體潤滑劑【技術領域】，具體涉及一種自潤滑復合涂料、制備方法及使用該涂料的關節(jié)軸承及關節(jié)軸承的制備方法。
【背景技術】
[0002]固體潤滑是以固體潤滑物質(如固體粉末、薄膜及復合材料等)來減少做相對運動的兩表面的摩擦與磨損，并保護該表面免于損傷。固體潤滑劑的材料有無機化合物如石墨、二硫化鑰、氮化硼等，有機化合物如臘、聚四氟乙烯、酹醒樹脂等，金屬如Pb、Sn、Zn等。固體潤滑劑的適用范圍較廣，從1000°C以上的白熱高溫到液體氫的深冷低溫，無論在嚴重腐蝕氣體環(huán)境中工作的化工機械，還是受到強輻射的宇航機械，都能進行有效的潤滑。
[0003]粘結固體潤滑劑法是一種新型表面粘涂技術，將膠粘劑與固體潤滑劑均勻混合制成涂料，利用涂覆或噴涂的方法將涂料均勻地涂刷或噴涂到基體表面上。這種方法可對摩擦副表面起到修復及預保護的作用，而且減摩、耐磨性能良好。但是，現(xiàn)有固體潤滑涂層的制備工藝復雜，并且成本較高，并且多以有機粘結型固體潤滑涂層的形式存在?，F(xiàn)有技術中，專利CN100572599C公開了一種二硫化鑰基潤滑涂層的制備方法，使用該涂層雖然具有一定的減摩耐磨效果，但是該種方法的固化工藝較為簡單，直接影響涂層的成膜效果及使用壽命，并且有機膠粘劑不溶于水，固體潤滑劑在高分子樹脂基體中的分散性較差，直接導致涂層的成膜效果，污染重，耐高溫性和耐腐蝕性差，不適合進行大批量生產。
【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種自潤滑復合涂料，形成的固體潤滑涂層具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、自潤滑性及耐高溫性能,且具有較低的成本。
[0005]本發(fā)明的第二個目的是提供一種自潤滑復合涂料的制備方法。
[0006]本發(fā)明的第三個目的是提供一種使用上述自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承。
[0007]本發(fā)明的第四個目的是提供一種使用上述自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承的制備方法。
[0008]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種自潤滑復合涂料，包括以下重量份數(shù)的原料:磷酸35~45份、氫氧化鋁8~12份、氧化鋅2~5份、表面活性劑1份、二硫化鑰23~35份、石墨2~31份。
[0009]所述表面活性劑為聚乙二醇型非離子表面活性劑。
[0010]所述聚乙二醇型非離子表面活性劑為聚乙二醇400雙月桂酸酯(PEG400DL)。
[0011]一種上述的自潤滑復合涂料的制備方法，包括下列步驟:
[0012]I)將35~45重量份的磷酸、8~12重量份的氫氧化鋁、2~5重量份的氧化鋅加入到100~150重量份的水中，攪拌15~20min后加熱,使氫氧化鋁、氧化鋅與磷酸充分反應，再加入I重量份的表面活性劑，制得無機粘結劑；[0013]2)將23~35重量份的二硫化鑰和2~31重量份的石墨粉碎、過篩網(wǎng)后，放入球磨罐中進行研磨使其混合均勻，得混合粉；
[0014]3)將步驟2)所得混合粉加入到步驟I)所得無機粘結劑中，攪拌使其混合均勻，加入300~400重量份的水進行稀釋并攪拌均勻，即得自潤滑復合涂料。
[0015]步驟I)中所述加熱的溫度為80~100°C，加熱時間為20~30min。
[0016]步驟2)中所述篩網(wǎng)為800~1000目。
[0017]一種使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承，所述關節(jié)軸承內圈外表面上涂覆有自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層，所述固體潤滑涂層的厚度為20~30 μ m。
[0018]一種上述的關節(jié)軸承的制備方法，包括下列步驟:
[0019]a)前處理:將關節(jié)軸承內圈外表面進行除油、除銹處理后，自然晾干，再進行磷化處理；
[0020]b)將經(jīng)過前處理的關節(jié)軸承加熱，加熱溫度為90~100°C，將含有自潤滑復合涂料的混合液均勻涂覆在關節(jié)軸承內圈外表面上，室溫下表干，后進行固化形成固體潤滑涂層，即得。
[0021]步驟b)中所述涂覆的方法為:用噴槍將含有自潤滑復合涂料的混合液在壓縮空氣的條件下進行噴涂，噴槍壓力為0.2MPa，空氣使用量為280~370L/min，涂料噴出量為140 ~160ml/min,噴涂 距離為 200 ~300mm。
[0022]步驟b)中所述固化的溫度為125~175°C，固化時間為30~90min。
[0023]本發(fā)明的自潤滑復合涂料，其中，聚乙二醇非離子表面活性劑具有潤濕性和良好的粘結性，從而使無機粘結劑的潤濕性和粘結性大大提高。石墨是一種黑色光澤性的固體，性滑膩，研磨成極細的粉末用作潤滑劑，對金屬表面的吸著力強，能有效填補軸承或齒輪表面的微細凹痕，使機件運轉時平穩(wěn)而少雜音，且減低磨耗；石墨粉可耐高溫，在空氣中使用時，溫度高至400°C也沒有氧化現(xiàn)象，在600°C下仍能有效潤滑機件，在惰性氣體中可耐到10000C的高溫。二硫化鑰是一種無機礦物，其所含的硫份對于金屬表面具有良好的吸附特性，其粉體能有效填蓋機件的微小凹陷部分，有利于已磨損或變形的機件的潤滑；在350°c高溫下，無明顯的氧化現(xiàn)象，在真空或惰性氣體中可耐600°C的高溫；
[0024]本發(fā)明的自潤滑復合涂料，采用氫氧化鋁、氧化鋅與磷酸生成無機粘結劑，使二硫化鑰和石墨的混合粉牢固粘接在摩擦表面形成的固體潤滑涂層，具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、自潤滑性及耐高溫性能。使用該自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承，在內圈外表面上形成固體潤滑涂層，相對于鋼/鋼摩擦副，具有較低的摩擦系數(shù)、磨損量和摩擦溫度，大大改善關節(jié)軸承的摩擦學性能。本發(fā)明的使用該自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承的制備方法操作簡單、成本較低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產。
【具體實施方式】
[0025]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0026]實施例1
[0027]本實施例的自潤滑復合涂料，包括以下重量份數(shù)的原料:磷酸35份、氫氧化鋁8份、氧化鋅2份、聚乙二醇400雙月桂酸酯1份、二硫化鑰23份、石墨31份。
[0028]本實施例的自潤滑復合涂料的制備方法，包括下列步驟:[0029]I)將35重量份的磷酸、8重量份的氫氧化鋁、2重量份的氧化鋅加入到100重量份的水中，攪拌17min后加熱，加熱溫度為80°C，加熱時間為30min，使氫氧化鋁、氧化鋅與磷酸充分反應，再加入I重量份的聚乙二醇400雙月桂酸酯，制得無機粘結劑；
[0030]2)將23重量份的二硫化鑰和31重量份的石墨粉碎、過1000目的篩網(wǎng)后，放入球磨罐中進行研磨使其混合均勻，得混合粉；
[0031]3)將步驟2)所得混合粉加入到步驟I)所得無機粘結劑中，攪拌使其混合均勻，加入350重量份的水進行稀釋并攪拌均勻，即得自潤滑復合涂料。
[0032]本實施例的使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承，所述關節(jié)軸承內圈外表面上涂覆有自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層，所述固體潤滑涂層的厚度為20 μ m。
[0033]本實施例的使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承的制備方法，包括下列步驟:
[0034]a)前處理:將關節(jié)軸承內圈外表面進行除油、除銹處理后，自然晾干，再進行磷化處理；
[0035]b)將經(jīng)過前處理的關節(jié)軸承加熱，加熱溫度為95°C，用噴槍將含有自潤滑復合涂料的混合液在壓縮空氣的條件下均勻噴涂在關節(jié)軸承內圈外表面上，噴槍壓力為0.2MPa，空氣使用量為280L/min，涂料噴出量為150ml/min，噴涂距離為300mm，室溫下表干，后進行固化，固化的溫度為175°C，固化時間為30min，形成固體潤滑涂層，即得。
[0036]實施例2
[0037]本實施例的自潤滑復合涂料，包括以下重量份數(shù)的原料:磷酸40份、氫氧化鋁10份、氧化鋅4份、聚乙二醇400雙月桂酸酯1份、二硫化鑰30份、石墨15份。
[0038]本實施例的自潤滑復合涂料的制備方法，包括下列步驟:`[0039]I)將40重量份的磷酸、10重量份的氫氧化鋁、4重量份的氧化鋅加入到125重量份的水中，攪拌20min后加熱，加熱溫度為100°C，加熱時間為20min，使氫氧化鋁、氧化鋅與磷酸充分反應，再加入I重量份的聚乙二醇400雙月桂酸酯，制得無機粘結劑；
[0040]2)將30重量份的二硫化鑰和15重量份的石墨粉碎、過800目的篩網(wǎng)后，放入球磨罐中進行研磨使其混合均勻，得混合粉；
[0041]3)將步驟2)所得混合粉加入到步驟I)所得無機粘結劑中，攪拌使其混合均勻，加入400重量份的水進行稀釋并攪拌均勻，即得自潤滑復合涂料。
[0042]本實施例的使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承，所述關節(jié)軸承內圈外表面上涂覆有自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層，所述固體潤滑涂層的厚度為25 μ m。
[0043]本實施例的使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承的制備方法，包括下列步驟:
[0044]a)前處理:將關節(jié)軸承內圈外表面進行除油、除銹處理后，自然晾干，再進行磷化處理；
[0045]b)將經(jīng)過前處理的關節(jié)軸承加熱，加熱溫度為100°C，用噴槍將含有自潤滑復合涂料的混合液在壓縮空氣的條件下均勻噴涂在關節(jié)軸承內圈外表面上，噴槍壓力為0.2MPa，空氣使用量為330L/min，涂料噴出量為160ml/min，噴涂距離為200mm，室溫下表干，后進行固化，固化的溫度為150°C，固化時間為60min，形成固體潤滑涂層，即得。
[0046]實施例3
[0047]本實施例的自潤滑復合涂料，包括以下重量份數(shù)的原料:磷酸45份、氫氧化鋁12份、氧化鋅5份、聚乙二醇400雙月桂酸酯1份、二硫化鑰35份、石墨2份。[0048]本實施例的自潤滑復合涂料的制備方法，包括下列步驟:
[0049]I)將45重量份的磷酸、12重量份的氫氧化鋁、5重量份的氧化鋅加入到150重量份的水中，攪拌15min后加熱,加熱溫度為90°C,加熱時間為25min,使氫氧化招、氧化鋅與磷酸充分反應，再加入I重量份的聚乙二醇400雙月桂酸酯，制得無機粘結劑；
[0050]2)將35重量份的二硫化鑰和2重量份的石墨粉碎、過1000目的篩網(wǎng)后，放入球磨罐中進行研磨使其混合均勻，得混合粉；
[0051]3)將步驟2)所得混合粉加入到步驟I)所得無機粘結劑中，攪拌使其混合均勻，加入300重量份的水進行稀釋并攪拌均勻，即得自潤滑復合涂料。
[0052]本實施例的使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承，所述關節(jié)軸承內圈外表面上涂覆有自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層，所述固體潤滑涂層的厚度為30 μ m。
[0053]本實施例的使用上述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承的制備方法，包括下列步驟:
[0054]a)前處理:將關節(jié)軸承內圈外表面進行除油、除銹處理后，自然晾干，再進行磷化處理；
[0055]b)將經(jīng)過前處理的關節(jié)軸承加熱，加熱溫度為90°C，用噴槍將含有自潤滑復合涂料的混合液在壓縮空氣的條件下均勻噴涂在關節(jié)軸承內圈外表面上，噴槍壓力為0.2MPa，空氣使用量為370L/min，涂料噴出量為140ml/min，噴涂距離為250mm，室溫下表干，后進行固化，固化的溫度為125°C，固化時間為90min，形成固體潤滑涂層，即得。
[0056]實驗例I
[0057]本實驗例對實施例1·~3所得的使用自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承進行摩擦磨損試驗，檢驗自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層的摩擦學性能，結果如表1所示。其中，對比例為鋼/鋼摩擦副。
[0058]表1實施例1~3的固體潤滑涂層的摩擦學性能檢測結果
[0059]
【權利要求】
1.一種自潤滑復合涂料，其特征在于:包括以下重量份數(shù)的原料:磷酸35~45份、氫氧化鋁8~12份、氧化鋅2~5份、表面活性劑1份、二硫化鑰23~35份、石墨2~31份。
2.根據(jù)權利要求1所述的自潤滑復合涂料，其特征在于:所述表面活性劑為聚乙二醇型非離子表面活性劑。
3.根據(jù)權利要求2所述的自潤滑復合涂料，其特征在于:所述聚乙二醇型非離子表面活性劑為聚乙二醇400雙月桂酸酯。
4.一種如權利要求1所述的自潤滑復合涂料的制備方法，其特征在于:包括下列步驟: 1)將35~45重量份的磷酸、8~12重量份的氫氧化鋁、2~5重量份的氧化鋅加入到100~150重量份的水中，攪拌15~20min后加熱,使氫氧化鋁、氧化鋅與磷酸充分反應,再加入1重量份的表面活性劑，制得無機粘結劑； 2)將23~35重量份的二硫化鑰和2~31重量份的石墨粉碎、過篩網(wǎng)后，放入球磨罐中進行研磨使其混合均勻，得混合粉； 3)將步驟2)所得混合粉加入到步驟1)所得無機粘結劑中，攪拌使其混合均勻，加入300~400重量份的水進行稀釋并攪拌均勻，即得自潤滑復合涂料。
5.根據(jù)權利要求4所述的自潤滑復合涂料的制備方法，其特征在于:步驟1)中所述加熱的溫度為80~100°C，加熱時間為20~30min。
6.根據(jù)權利要求4所述的自潤滑復合涂料的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述篩網(wǎng)為800~1000目。
7.一種使用如權利要求1所述的自潤滑復合涂料的關節(jié)軸承，其特征在于:所述關節(jié)軸承內圈外表面上涂覆有自潤滑復合涂料形成的固體潤滑涂層，所述固體潤滑涂層的厚度為 20 ~30 μ m。
8.—種如權利要求7所述的關節(jié)軸承的制備方法，其特征在于:包括下列步驟: a)前處理:將關節(jié)軸承內圈外表面進行除油、除銹處理后，自然晾干，再進行磷化處理； b)將經(jīng)過前處理的關節(jié)軸承加熱，加熱溫度為90~100°C，將含有自潤滑復合涂料的混合液均勻涂覆在關節(jié)軸承內圈外表面上，室溫下表干，后進行固化形成固體潤滑涂層，即得。
9.根據(jù)權利要求8所述的關節(jié)軸承的制備方法，其特征在于:步驟b)中所述涂覆的方法為:用噴槍將含有自潤滑復合涂料的混合液在壓縮空氣的條件下進行噴涂，噴槍壓力為.0.2MPa，空氣使用量為280~370L/min，涂料噴出量為140~160ml/min，噴涂距離為200~300mmo
10.根據(jù)權利要求8所述的關節(jié)軸承的制備方法，其特征在于:步驟b)中所述固化的溫度為125~175°C，固化時間為30~90min。
【文檔編號】C09D1/00GK103627222SQ201310172628
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權日:2013年5月10日
【發(fā)明者】邱明, 呂桂森, 李迎春, 陳龍, 賈晨輝 申請人:河南科技大學