固體潤滑劑的制作方法
【專利摘要】一種固體潤滑劑，該固體潤滑劑用于軸承并且包括至少百分之三十重量的石墨，粘合材料和無機潤滑納米顆粒。另外提供了一種填充有固體潤滑劑的軸承。
【專利說明】固體潤滑劑
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及軸承，更確切地說是涉及用于軸承的固體潤滑劑。
【背景技術】
[0002]不同種類的軸承、例如滾動軸承和普通軸承最需經(jīng)常得到潤滑，從而正常運行并且保證長使用壽命。使用油或脂來潤滑軸承是非常常見的。但是，由于不同的原因，有些情況下不適合使用油或脂。例如，在苛刻環(huán)境下，例如在高溫環(huán)境中，油和脂可能運行不正常。如果溫度過高，甚至會有油或脂蒸發(fā)的風險。而且，由于環(huán)境要求，有些情況下不適合使用油或脂。例如在食品和飲料行業(yè)中。
[0003]一種常用的固體潤滑劑是作為軸承的金屬板保持架的替代品的人造石墨。在運行過程中石墨保持架釋放石墨到滾道和滾動元件中。這種潤滑劑的一個缺點是低速度性能和縮減的軸承使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供一種解決現(xiàn)有技術至少一個缺點的固體潤滑劑。更確切地說，本發(fā)明的目的是提供一種固體潤滑劑，該固體潤滑劑耐熱、提供低的滾動和滑動摩擦、容許較高軸承速度并且提供長的軸承使用壽命。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過用于軸承的固體潤滑劑實現(xiàn)目標，所述固體潤滑劑包括30wt%的石墨、粘合材料，以及其中固體潤滑劑進一步包括無機潤滑納米顆粒。該合成物為軸承提供耐熱的固體潤滑劑，而且也提供軸承中滾動和/或滑動接觸表面的低摩擦和低磨損，從而使軸承可以高速運轉(zhuǎn)和/或延長軸承使用壽命。在運行過程中，固體潤滑劑與軸承的金屬表面相接觸，通過研磨形成固體潤滑劑膜。如果固體潤滑劑膜被移除，那么新的膜會由復合物的儲備形成。納米顆粒通過堪比數(shù)百萬微型滾動軸承的滾動的機制潤滑，由此大大減少摩擦和磨損。本發(fā)明的其它益處是:1)在任何溫度的低啟動轉(zhuǎn)矩，2)為了軸承的壽命，軸承被潤滑，3)潤滑劑損失最小，4)適合極慢速旋轉(zhuǎn)和振蕩應用，以及5)工人安全得到改善，與很多油和脂相比對環(huán)境友好。
[0006]在一實施方式中，納米顆粒具有80至160納米的平均尺寸。
[0007]在一實施方式中，納米顆粒具有80至90納米的平均尺寸。
[0008]在一實施方式中，納米顆粒具有80至100納米的平均尺寸。
[0009]在一實施方式中，納米顆粒具有80至110納米的平均尺寸。
[0010]在一實施方式中，納米顆粒具有80至120納米的平均尺寸。
[0011]在一實施方式中，納米顆粒具有80至130納米的平均尺寸。
[0012]在一實施方式中，納米顆粒具有80至140納米的平均尺寸。
[0013]在一實施方式中，納米顆粒具有80至150納米的平均尺寸。
[0014]在一實施方式中,潤滑納米顆粒是無機富勒烯狀(fullerene-like)的納米顆粒。
[0015]在一實施方式中，無機潤滑納米顆粒是金屬硫族化合物(dichalcogenide)。 在另一實施方式中，金屬硫族化合物具有化學式MX2，其中M是鑰、鎢或任何其它合適的金屬，X是硫、硒或任何其它合適的硫族元素(chalcogen )。
[0016]在一實施方式中，納米顆粒是納米球。
[0017]在一實施方式中，納米顆粒是納米管。
[0018]在一實施方式中，納米顆粒是納米球和納米管的組合。
[0019]在一實施方式中，無機潤滑納米顆粒是無機富勒烯狀的二硫化鎢納米球。
[0020]在一實施方式中，固體潤滑劑包括至少0.01wt%的無機潤滑納米顆粒。
[0021]在一實施方式中，固體潤滑劑還包括至少lwt%的二硫化鑰。
[0022]在一實施方式中，固體潤滑劑還包括具有大于等于1.8g/cm3的密度的高密度液體。當制造固體潤滑劑，也稱作化合物或石墨化合物時，高密度液體便于在固體石墨潤滑劑中插入納米顆粒。納米顆?？膳c高密度液體混合然后與固體石墨潤滑劑結(jié)合。
[0023]在一實施方式中，高密度液體是油。在一實施方式中，油是PFPE (全氟聚醚)油。在一實施方式中防銹添加劑混合在高密度液體中。在一實施方式中，油不是高密度油，例如礦物油。
[0024]在一實施方式中，固體潤滑劑是多孔結(jié)構，其中無機潤滑納米顆粒嵌入多孔結(jié)構中。
[0025]在固體潤滑劑的一實施方式中，粘合材料是熱固性聚合物。例如，熱固性聚合物可以是電木(苯酚甲醛樹脂)，但也可以是技術人員意識到的任何其它合適的熱固性塑料。
[0026]在固體潤滑劑的一實施方式中，它還包括增強纖維。例如，增強纖維可以是玻璃纖維或技術人員意識到的任何其它合適的增強纖維。
[0027]在一實施方式中，固體潤滑劑的組分的混合物注入到軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的至少部分空間中，然后被硬化直至凝固。在一實施方式中，固體潤滑劑的組分的混合物在注入到軸承中時處于半液體相。在一實施方式中，在軸承中潤滑劑固化以后，納米顆粒被注入到固體潤滑劑中。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過軸承實現(xiàn)目標，該軸承包括外環(huán)和內(nèi)環(huán)，并且其中至少內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的空間填充有根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的固體潤滑劑。應當指出的是，本發(fā)明第一方面的所有實施方式適用于本發(fā)明第二方面的所有實施方式，反之亦然。具有固體潤滑劑的軸承提供耐熱的被潤滑的軸承、提供內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的接觸表面的低摩擦和低磨損、與現(xiàn)有技術的軸承相比還延長了軸承的使用壽命。
[0029]在一實施方式中，固體潤滑劑中的納米顆粒具有巢狀球的結(jié)構，該結(jié)構通過堪比數(shù)百萬微型滾動軸承的滾動的機制潤滑，由此大大減少摩擦和磨損。在軸承運行期間，固體潤滑劑在軸承的滾道上和滾動元件上保持非常薄的膜從而避免金屬與金屬接觸。本發(fā)明的其它益處是:1)在任何溫度的低啟動轉(zhuǎn)矩，2)為了軸承的壽命，軸承被潤滑，3)潤滑損失最小，4)適合極慢速旋轉(zhuǎn)和振蕩應用，以及5)工人安全得到改善，與很多油和脂相比對環(huán)境友好。此外，當軸承完全由固體潤滑劑填充時，可以阻止污染物以及其它顆粒進入軸承。因此，固體潤滑劑可以起到軸承密封件的作用，該密封件密封軸承的軸向端面。
[0030]在軸承的一實施方式中，在外環(huán)的徑向內(nèi)周表面上外環(huán)具有內(nèi)滾道，在內(nèi)環(huán)的徑向外周表面上內(nèi)環(huán)具有外滾道。此外，多個滾動元件置于內(nèi)滾道和外滾道之間。
[0031]在一實施方式中，滾動軸承是球軸承或滾柱軸承。球軸承可以是深溝球軸承、自調(diào)心球軸承、角接觸球軸承、推力球軸承或任何其它球軸承。滾柱軸承可以是球形滾柱軸承、圓柱形滾柱軸承、錐形滾柱軸承、螺線管形滾柱軸承、推力滾柱軸承(例如推力球面滾柱軸承)或任何其它滾柱軸承。
[0032]在一實施方式中，具有多個滾動元件的軸承還包括用于使至少兩個相鄰的滾動元件分開的至少一個分隔元件。分隔元件可以是兩個相鄰的滾動元件(即球或滾柱)之間的分隔間隔器。眾所周知，間隔器在軸承中用于分隔滾動元件。在一實施方式中，間隔器在軸承中所有的滾動元件之間。在另一實施方式中，用于分隔滾動元件的分隔元件是保持架或定位器。
[0033]在具有至少一個分隔元件的滾動軸承的一實施方式中，固體潤滑劑至少部分附連于分隔元件。如果分隔元件是間隔器，那么固體潤滑劑可附連于間隔器。潤滑劑可包圍間隔器整體，但也可以只覆蓋間隔器的特定表面。在一實施方式中，固體潤滑劑至少部分附連于間隔器的表面，該表面意在與軸承的滾動元件和/或內(nèi)滾道和外滾道相接觸。例如，間隔器可以由金屬制成，例如鐵、銅或黃銅，但也可以是聚合物間隔器或任何其它合適的材料。如果分隔元件是保持架，那么固體潤滑劑可包圍保持器的全部表面，但也可以只覆蓋保持架周圍表面的特定部分。
[0034]在一實施方式中，固體潤滑劑至少部分地附連于保持架的表面，該表面預期是與軸承的滾動元件和/或內(nèi)滾道和外滾道相接觸。例如，保持架可以由金屬制成，例如鐵、銅或黃銅，但也可以是聚合物保持架或任何其它合適的材料。在一實施方式中，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的空間被完全填充，包圍滾動元件和分隔元件。圍繞滾動元件和滾道會形成狹窄的間隙，使得軸承部件能夠自由旋轉(zhuǎn)，而固體潤滑劑可連結(jié)于分隔元件。
[0035]在滾動軸承的一實施方式中，固體潤滑劑是分隔元件。固體潤滑劑可以塑造成不同設計的間隔器或保持架的形式。在這種情況下，不使用金屬或聚合物保持架或間隔器。由此固體潤滑劑潤滑軸承同時分隔軸承中的滾動元件。在一實施方式中，內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的空間被完全填充并且包圍滾動元件。圍繞滾動元件和滾道會形成狹窄的間隙，使得軸承部件能夠自由旋轉(zhuǎn)。固體潤滑劑可以模制到軸承中。
[0036]在一實施方式中，軸承是普通軸承。固體潤滑劑可置于軸承內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的空間中。在一實施方式中，內(nèi)環(huán)和外環(huán)的至少其中一個在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的接觸表面的圓周上具有凹槽，其中凹槽至少部分地填充有根據(jù)本發(fā)明所述的固體潤滑劑。溝槽可圍繞兩個環(huán)的圓周延伸。
[0037] 在一實施方式中，軸承是密封的軸承，其中密封件置于軸承的至少其中一個軸向端面，由此密封軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間。密封件可由聚合物制成，例如橡膠或任何其它合適的材料。此外，密封件可以很多方式設計，例如具有一個或多個密封唇的一部分式或兩部分式的密封件。
[0038]例如，具有固體潤滑劑的軸承在金屬工業(yè)(例如方坯軋輥或方坯連鑄機、冷床及輸送輥道、軋條機中的導輥、再加熱爐輥子)、工業(yè)烘爐(例如用于淬火爐和退火爐的鏈條軸承以及窯車車輪軸承)、食品和飲料行業(yè)(例如烤箱、熏制室傳送線、壓餅機、滅菌)、汽車和粉末涂料的烤漆流水線、造紙業(yè)(例如紙加工生產(chǎn)線)、真空和空間應用以及油氣產(chǎn)業(yè)(例如具有侵蝕性溶劑的應用)有良好的應用。但是當然也有軸承可以很好地發(fā)揮作用的很多其它合適的應用領域?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0039]結(jié)合附圖閱讀將會更好地理解以上內(nèi)容以及本發(fā)明優(yōu)選實施方式的詳細描述。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示意性示出優(yōu)選實施例。然而，應當理解的是本發(fā)明不限于示出的精確的布置和方法。在附圖中:
[0040]圖1是具有根據(jù)本發(fā)明所述的固體潤滑劑的滾動軸承的俯視平面圖。
[0041 ] 圖2是沿圖1中的A-A線的滾動軸承的橫截面。
【具體實施方式】
[0042]圖1公開了根據(jù)本發(fā)明所述的軸承I。軸承I包括外環(huán)2和同軸布置的內(nèi)環(huán)3，以及在之間的滾動元件4。此外，空間5中填充的是根據(jù)本發(fā)明所述的固體潤滑劑。整個空間5可以填充有固體潤滑劑，但也可以是空間5的部分填充有固體潤滑劑。固體潤滑劑也可以結(jié)合于保持架或者間隔器(圖中未示出)。軸承I可以是任何種類的球軸承或者滾柱軸承，例如深溝球軸承、角接觸球軸承、自調(diào)心球軸承等，或者球形滾子軸承、錐形滾柱軸承、圓柱形滾柱軸承、螺線管形滾柱軸承或任何其它類型的滾柱軸承。也可以是沒有滾動元件的普通軸承。在這種情況下，外環(huán)2和內(nèi)環(huán)3會彼此接觸并且能夠通過滑動相對地旋轉(zhuǎn)。
[0043]圖2表示軸承I沿圖1中的A-A線的橫截面。軸承I包括外環(huán)2、內(nèi)環(huán)3、滾動元件4 (在本例中滾動元件是球)和保持架6 (在圖1中未示出)。此外，外環(huán)2具有內(nèi)滾道21，內(nèi)環(huán)3具有外滾道31。球4至少在裝載區(qū)域與內(nèi)滾道21和外滾道31接觸，從而使得內(nèi)環(huán)2和外環(huán)3可以相對彼此旋轉(zhuǎn)。在圖中還表示了空間5，該空間可由根據(jù)本發(fā)明所述的固體潤滑劑部分地或全部地填充。保持架6可被固體潤滑劑部分覆蓋，但也可以完全圍住保持架6。另外，保持架6可完全由固體潤滑劑制成。保持架6可由金屬制成，例如鐵、銅或黃銅，但它也可由聚合物制成。根據(jù)軸承類型和滾子形狀等，保持架6可以有很多不同種的形狀和設計。當空間5完全由固體`潤滑劑填充時，軸承I的軸向端面可由潤滑劑密封，由此減少污染物和其它顆粒進入軸承I的風險。分隔元件6也可以是間隔器，該間隔器是使至少兩個相鄰滾動元件分開的分隔元件。間隔器可以由金屬制成，例如鐵、銅或者黃銅，但也可由聚合材料制成。另外，間隔器可以完全由根據(jù)本發(fā)明所述的固體潤滑劑制成。
[0044]本領域技術人員可領會的是，可以對上述實施方式進行改變而不脫離其廣泛的發(fā)明構思。因此，可以理解的是，本發(fā)明不限于所公開的特定實施方式，而是意在包括如所附權利要求中大致限定的本發(fā)明本質(zhì)和范圍內(nèi)的修改。
【權利要求】
1.一種用于軸承的固體潤滑劑，該潤滑劑包括: 至少30wt%的石墨； 粘合材料；和 無機潤滑納米顆粒。
2.根據(jù)權利要求1所述的固體潤滑劑，其中所述固體潤滑劑還包括至少1?〖％的二硫化鑰。
3.根據(jù)權利要求1所述的固體潤滑劑，其中所述無機潤滑納米顆粒具有80至160納米的平均尺寸。
4.根據(jù)權利要求1所述的固體潤滑劑，其中所述無機潤滑納米顆粒是金屬硫族化合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的固體潤滑劑，其中所述固體潤滑劑還包括具有大于等于1.8g/cm3密度的高密度液體。
6.根據(jù)權利要求5所述的固體潤滑劑，其中所述高密度液體是油。
7.根據(jù)權利要求1所述的固體潤滑劑，其中所述固體潤滑劑具有多孔結(jié)構，并且其中所述無機潤滑納米顆粒嵌入多孔結(jié)構中。
8.根據(jù)權利要求5所述的固體潤滑劑，其中防銹添加劑混合在高密度液體中。`
9.一種軸承包括: 外環(huán)； 內(nèi)環(huán)，所述內(nèi)環(huán)設置在外環(huán)中從而限定空間；以及 固體潤滑劑，所述固體潤滑劑設置在所述空間中并且包括至少30wt%的石墨、粘合材料和無機潤滑納米顆粒。
10.根據(jù)權利要求9所述的軸承，其中: 在外環(huán)的徑向內(nèi)周表面上，外環(huán)具有內(nèi)滾道； 在內(nèi)環(huán)的徑向外周表面上，內(nèi)環(huán)具有外滾道；并且 其中多個滾動元件置于內(nèi)滾道和外滾道之間。
11.根據(jù)權利要求10所述的軸承還包括用于使至少兩個相鄰滾動元件分隔的至少一個分隔兀件。
12.根據(jù)權利要求11所述的軸承，其中所述固體潤滑劑至少部分附連于分隔元件。
13.根據(jù)權利要求11所述的軸承，其中所述固體潤滑劑是分隔元件。
【文檔編號】C10M103/02GK103492539SQ201280012004
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年2月6日 優(yōu)先權日:2011年2月8日
【發(fā)明者】E.克維雷爾 申請人:特殊技術合伙公司