專利名稱：高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方及其復(fù)合板材的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種耐磨材料的配方，以及用此配方生產(chǎn)的采用鋼板、銅粉、耐磨材料三層復(fù)合而成的高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝。
背景技術(shù)：
在上世紀(jì)70年代，用鋼板、銅粉、塑料三層復(fù)合無油潤滑材料的板材制作成滑動軸承，在紡織、印刷、液壓等行業(yè)應(yīng)用。在后來的實(shí)踐中，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷也越來越多，生產(chǎn)企業(yè)都各自改良配方和制造軸承工藝。三層復(fù)合材料中表面耐磨層最成熟的配方是45%的聚四氟乙烯(PTFE)加55%的鉛(Pb)，產(chǎn)品性能良好，在市場維持較長時間，并逐步進(jìn)入汽車、電器和航空領(lǐng)域。當(dāng)時的產(chǎn)品命名為SF-IX三層復(fù)合軸承。鉛是一種重金屬材料，其本身有較好的減摩性能，可以在無油的條件下潤滑，并且該材料比重高，在制品中有增強(qiáng)密度的作用，所以，做成三層復(fù)合無油潤滑材料后有較強(qiáng)的抗疲勞性能，尤其在液壓行業(yè)使用，更顯得質(zhì)量穩(wěn)定，能充分滿足使用要求。隨著社會的進(jìn)步，人們對環(huán)保的要求越來越高，產(chǎn)品中由于所含的鉛是有毒物質(zhì)，所以，這種材料在汽車、食品、制藥、家電、健身、辦公、飲料等機(jī)械制造業(yè)中的使用受到排斥或限制，生產(chǎn)企業(yè)都著重研究用新材料來取代鉛。現(xiàn)在，一般的替代鉛的方法是加入聚苯硫醚粉體10% -15% ;聚苯脂粉體10% -15%;芳綸纖維15% -20%，二硫化鑰7% -8%，產(chǎn)品的名稱為SF-1W。因?yàn)檫@些材料都是高分子材料，并大多是塑料，在取代鉛的過程中，摩擦因數(shù)可以達(dá)到原來的技術(shù)要求，但抗疲勞性能卻大大降低，而且其產(chǎn)品隨溫度的變化而性能也較不穩(wěn)定。因此，尋找一種能替代鉛，并且承載能力強(qiáng)，溫差穩(wěn)定性好，又無毒的材料是當(dāng)前復(fù)合軸承材料亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決完全取代鉛，不僅達(dá)到環(huán)保要求，更要使產(chǎn)品性能超過原來的PTFE45%加Pb55%的配方，提供一種耐高壓能力和抗疲勞能力、耐沖擊能力和減摩性能好的高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方，并且用此配方生產(chǎn)出鋼板、銅粉、以塑料為主耐磨層的三層復(fù)合而成的高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材，為制作無油潤滑軸承提供原材料。高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方按重量百分比計為聚酰亞胺(Pi)6_12%、芳綸纖維(Kevlar) 6-12 %，聚苯酯(Ekonol) 3-6 %、二硫化鑰(MoS2) 6-12 %、錫青銅(CuSnlO)6-12%，其余為聚四氟乙烯(PTFE)。應(yīng)用高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方生產(chǎn)高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝流程如下A、選用牌號為SPCC或ST12的鋼卷帶或鋼板作為材料基板，在基板上鍍銅；B、在鍍銅的基板上燒結(jié)無鉛球形青銅粉厚度為0. 20 0. 35mm,無鉛球形青銅粉的球徑為70 120 iim，燒結(jié)爐采用隧道式氫氮混合氣氛保護(hù)爐，氫氣為30 35%，氮?dú)鉃?5 70%，要求露點(diǎn)不低于_60°C，燒結(jié)溫度在890 910°C，時間為15 30分鐘；C、按重量百分比聚酰亞胺(Pi)6-12%、芳綸纖維(Kevlar)6_12%，聚苯酯(Ekonol) 3-6 %、二硫化鑰(MoS2)6-12%、錫青銅(CuSnlO)6-12 %，其余為聚四氟乙烯(PTFE)，的配方要求配置高性能環(huán)保無油潤滑耐磨層的粉料D高速混料，將配比好的聚酰亞胺、芳綸纖維、聚苯酯、二硫化鑰、錫青銅粉料一起加入混料機(jī)進(jìn)行攪拌三次，每次2 4分鐘，每次結(jié)束進(jìn)行篩分將集聚的粉料搗碎，保證攪拌均勻，成混合的粉料；E濕混，在將含固量為彡56%的聚四氟乙烯乳液、混合的粉料倒入攪拌機(jī)容器，力口入5 10%的乙醇后進(jìn)行攪拌，時間為3 6min制成細(xì)顆粒的糊狀料；
D、鋪軋，通過鋪料機(jī)將細(xì)顆粒的糊狀料均勻撒在燒結(jié)有無鉛球形青銅粉的材料基板表面，通過輥軋機(jī)將細(xì)顆粒的糊狀料均勻復(fù)合在無鉛銅粉燒結(jié)層的空隙中及表面，塑料層厚度為0. 015 0. 035mm,制成還板；E、烘干，將坯板在溫度220 250°C的環(huán)境下烘干，烘干時間為20_35分鐘，使坯板表面充分干燥；F、燒結(jié)，在有氮?dú)怏w保護(hù)的燒結(jié)爐中對烘干后的坯板燒結(jié)，燒結(jié)先后經(jīng)過預(yù)熱、力口溫、保溫三個流程；燒結(jié)加熱溫度380-390°C，總時間45-75min，其中燒結(jié)預(yù)熱溫度的時間為6 9min ;爐膛采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體防止材料在燒結(jié)時發(fā)生氧化，其純度為99. 95%以上，露點(diǎn)不低于_60°C ；G、精軋，將燒結(jié)完成后的坯板軋制成品板材要求。所述的無鉛球形青銅粉牌號為CuSn8Zn3或CuSnlO。所述的鋼卷帶的寬度為130 250mm，長度800米左右。所述的鋼板寬度為130 300mm ;厚度為0. 35 2. 75mm ;板材長度300 1200mm。所述基板上鍍銅，鍍銅層的厚度為3 8 ii m。在上述配方中聚四氟乙烯，簡稱PTFE，其有優(yōu)良的摩擦性能，摩擦因數(shù)是塑料中最小的一種，其缺點(diǎn)是，材料流動性差，粉碎料超細(xì)度原料不能用單體直接粘附在銅粉層中，必須要填充料、添加劑，因此單獨(dú)使用聚四氟乙烯只是在模壓的情況下才可以，如四氟棒就是單體PTFE組成的，可以做成零件使用在輕載的場合，但不適應(yīng)作為零件批量生產(chǎn)。聚苯脂,簡稱Ekonol,英文名ArolnatiC Polyester,與其它工程塑料相比,最大特點(diǎn)是減摩性能好，耐溫較高，并有很好的耐磨性，其缺點(diǎn)是粘附力不強(qiáng)，比例過高會影響結(jié)合力。聚酰亞胺，簡稱PI，其本身有很好的耐摩性，而且有很強(qiáng)的粘附力，同時還可以增加塑料硬度，提高抗腐蝕、抗疲勞、耐磨損、耐沖擊等性能，與PTFE結(jié)合使用會增加結(jié)合強(qiáng)度，達(dá)到耐摩效果。芳纟侖纖維,商品名為kevlar (美國杜邦公司生產(chǎn))，英文名Aramid Fibre,是一種高性能的有機(jī)纖維，該材料的優(yōu)點(diǎn)是具有傳媒作用，可以把不同特性的材料通過纖維組織串連起來。其本身強(qiáng)度是大大優(yōu)于尼龍，滌綸、碳纖維。芳綸纖維具有良好的抗沖擊和疲勞性能、良好的介電性、化學(xué)穩(wěn)定性、低膨脹、低導(dǎo)熱、不燃、不熔等特點(diǎn)。芳綸纖維填充在PTFE中可大大增強(qiáng)軸承的力學(xué)性能、承載能力和摩擦磨損性能。
二硫化鑰，簡稱MoS2，屬于六方晶系的層狀結(jié)構(gòu)，極易從層與層之間滑移，該材料有轉(zhuǎn)移功能，可以提高對磨軸的潤滑性能，還能與液壓油相配，提高潤滑性能，它能較強(qiáng)地吸附在金屬表面，即使在摩擦?xí)r也不易破壞，因此能承受較高的負(fù)荷。資料表明，2. 5iim厚的MoS2薄膜，能承受2800MPa以上的壓力，同時經(jīng)受40m/s的摩擦速度。加入后明顯改善摩擦磨損作用，并減少軸承的起始磨損。錫青銅粉(CuSnlO)，是一種金屬元素，在金屬元素中，除鉛外，錫青銅是最好的減摩耐磨材料，它可以制成單獨(dú)的滑動軸承，在油潤滑條件下作為機(jī)床零件使用，有很好的減磨性和耐磨性。該材料由于金屬特性可以提高材料的抗壓強(qiáng)度，提高耐磨性能，彌補(bǔ)無鉛所帶來的密度、強(qiáng)度損失。1、高性能環(huán)保無油潤滑材料的耐磨層配方及比例為新融合材料，特別是聚酰亞胺及錫青銅粉的加入，提高了產(chǎn)品抗疲勞強(qiáng)度，提高了耐磨層與中間燒結(jié)銅粉的結(jié)合力。2、糊狀料中的液體含量減少，從以前的20%下降到10%，一般的材料配比中，因液體含量較高，在坯料烘干時由于液體揮發(fā)，塑料內(nèi)部的空隙率較高，為使塑料更加致密，采用的方式是增大產(chǎn)品的軋下量及多次軋制，而本發(fā)明中糊狀料的液體含量降低，烘干后的塑料內(nèi)部致密性好，不必經(jīng)過反復(fù)軋制，在實(shí)際生產(chǎn)中已減少烘干后的中軋工序，并且產(chǎn)品的軋下量由以前的0. Imm下降至0. 055mm，其好處是可以提高板材的平整度，提高生產(chǎn)工效，減少工序報廢。根據(jù)上述配方所制成的高性能環(huán)保無油潤滑材料，其最主要的是高分子材料和金屬粉末的配合比例合適，它具有各原料的個體及相互融合后的互補(bǔ)特性，較好地發(fā)揮了原料的集約優(yōu)勢，在摩擦、磨損性能，抗腐蝕、抗疲勞、耐沖擊性能，抗壓強(qiáng)度、承載能力、熱穩(wěn)定性等物理性能方面優(yōu)于含鉛無油軸承中的表面耐磨層，達(dá)到高性能環(huán)保無油潤滑的效果。高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作技術(shù)，其材料結(jié)構(gòu)以優(yōu)質(zhì)低碳鋼為基體，通過表面鍍銅后燒結(jié)球形銅粉，采用特殊工藝使其在燒結(jié)后形成多孔狀基板，便于復(fù)合的耐磨層能夠滲透到空隙滿足塑料與基板的結(jié)合要求。其結(jié)構(gòu)為高性能環(huán)保無油潤滑耐磨層，與無鉛錫青銅粉燒結(jié)層和鋼背層三層復(fù)合而成的板材，用此板料可加工成圓柱形軸套、帶法蘭形軸套、墊片等多種型式的滑動軸承,材料成分符合ROHS指令的要求。本發(fā)明克服了無油潤滑軸承因高分子材料取代鉛后，導(dǎo)致承載壓力下降，產(chǎn)品抗疲勞性能下降等問題。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方按重量計為
權(quán)利要求
1.高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方，其特征是按重量百分比計為聚酰亞胺6-12%、芳綸纖維6-12 %，聚苯酯3-6 %、二硫化鑰6-12 %、錫青銅6-12 %，其余為聚四氟乙烯。
2.應(yīng)用高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方生產(chǎn)高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝，其特征流程如下 A、選用牌號為SPCC或ST12的鋼卷帶或鋼板作為材料基板，在基板上鍍銅； B、在鍍銅的基板上燒結(jié)無鉛球形青銅粉厚度為O.20 O. 35mm，無鉛球形青銅粉的球徑為70 120 μ m，燒結(jié)爐采用隧道式氫氮混合氣氛保護(hù)爐，氫氣為30 35 %，氮?dú)鉃?5 70%，要求露點(diǎn)不低于_60°C，燒結(jié)溫度在890 910°C，時間為15 30分鐘； C、按重量百分比聚酰亞胺6-12%、芳綸纖維6-12 %，聚苯酯3-6 %、二硫化鑰6_12 %、錫青銅6-12%，其余為聚四氟乙烯，的配方要求配置高性能環(huán)保無油潤滑耐磨層的粉料 D高速混料，將配比好的聚酰亞胺、芳綸纖維、聚苯酯、二硫化鑰、錫青銅粉料一起加入混料機(jī)進(jìn)行攪拌三次，每次2 4分鐘，每次結(jié)束進(jìn)行篩分將集聚的粉料搗碎，保證攪拌均勻，成混合的粉料； E濕混，在將含固量為> 56%的聚四氟乙烯乳液、混合的粉料倒入攪拌機(jī)容器，加入5 10%的乙醇后進(jìn)行攪拌，時間為3 6min制成細(xì)顆粒的糊狀料； D、鋪軋，通過鋪料機(jī)將細(xì)顆粒的糊狀料均勻撒在燒結(jié)有無鉛球形青銅粉的材料基板表面，通過輥軋機(jī)將細(xì)顆粒的糊狀料均勻復(fù)合在無鉛銅粉燒結(jié)層的空隙中及表面，塑料層厚度為O. 015 O. 035mm,制成還板； E、烘干，將坯板在溫度220 250°C的環(huán)境下烘干，烘干時間為20-35分鐘，使坯板表面充分干燥； F、燒結(jié)，在有氮?dú)怏w保護(hù)的燒結(jié)爐中對烘干后的坯板燒結(jié)，燒結(jié)先后經(jīng)過預(yù)熱、加溫、保溫三個流程；燒結(jié)加熱溫度380-390°C，總時間45-75min，其中燒結(jié)預(yù)熱溫度的時間為6 9min ;爐膛采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體防止材料在燒結(jié)時發(fā)生氧化，其純度為99. 95%以上，露點(diǎn)不低于_60°C ； G、精軋，將燒結(jié)完成后的坯板軋制成品板材要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝，其特征是所述的無鉛球形青銅粉牌號為CuSn8Zn3或CuSnlO。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝，其特征是所述的鋼卷帶的寬度為130 250mm，長度800米左右。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝，其特征是所述的鋼板寬度為130 300mm ;厚度為O. 35 2. 75mm ;板材長度300 1200mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高性能環(huán)保無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝，其特征是所述基板上鍍銅，鍍銅層的厚度為3 8 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能環(huán)保無油潤滑材料的配方及其復(fù)合板材的制作工藝。其配方按重量百分比計為聚酰亞胺6-12％、芳綸纖維6-12％，聚苯酯3-6％、二硫化鉬6-12％、錫青銅6-12％，其余為聚四氟乙烯。無油潤滑復(fù)合板材的制作工藝流程基板上鍍銅、基板上燒結(jié)無鉛球形青銅粉、配粉料、高速混料、濕混、鋪軋、烘干、燒結(jié)、精軋制成品板材。該發(fā)明將各原料的個體及相互融合后的互補(bǔ)特性，較好地發(fā)揮了原料的集約優(yōu)勢，在摩擦、磨損性能，抗腐蝕、抗疲勞、耐沖擊性能，抗壓強(qiáng)度、承載能力、熱穩(wěn)定性等物理性能方面優(yōu)于含鉛無油軸承中的表面耐磨層，達(dá)到高性能環(huán)保無油潤滑的效果。
文檔編號C10N50/08GK102977975SQ201210336360
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者周引春, 沈持正 申請人:浙江雙飛無油軸承股份有限公司, 嘉善雙飛潤滑材料有限公司