專利名稱:復(fù)合自潤滑耐磨材料的制作方法
本發(fā)明屬于自潤滑耐磨材料的制造方法及其制品。主要適用于制作紡織、食品和印刷機械中在200℃左右高溫條件下工作的自潤滑襯套等。
七十年代以來，工業(yè)發(fā)達國家相繼開展了金屬-非金屬(以塑料為主)復(fù)合自潤滑材料的研究，尤其是聚四氟乙烯工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)以后，由于它在高低溫度條件下(-50～+200℃)具有十分優(yōu)越的耐蝕和減磨性能，受到人們的高度重視，但由于強度低，導(dǎo)熱性不好以及尺寸不穩(wěn)定等缺點，限制了它作為機械零件而被廣泛應(yīng)用。為了克服其缺點，發(fā)揮其優(yōu)點，在這基礎(chǔ)上發(fā)展了兩種新的復(fù)合自潤滑材料及制造方法一種是以金屬短纖維(或金屬粉末)模壓、燒結(jié)成所需的形狀的多孔坯件，然后用聚四氟乙烯及其它混合物浸透到坯件的孔隙中，再經(jīng)塑化處理，精整成所需規(guī)格、形狀和尺寸要求的自潤滑材料;另一種是以低碳鋼帶(厚度為0.5～5mm左右)作基背，并在基背上燒結(jié)一層孔隙率為20～35%的銅合金粉末層，然后用聚四氟乙烯及其它混合物填充這些孔隙，即可制成所謂的自潤滑鋼背材料。
目前，國外有關(guān)這方面的專利不少，如J52086-458、SU528319、GB2068-776、SU825-55504、US3431160等。其中SU528319為耐磨自潤滑聚合物材料，它由聚四氟乙烯、碳、石墨纖維、氮化硼和金屬銅粉組成。它的缺點是石墨纖維、氮化硼的價格較昂貴，成本高，不利于生產(chǎn)應(yīng)用。而US3431160專利是采用定模層壓法，即先將金屬網(wǎng)置于凹模內(nèi)，然后在其上面布篩混合料，接著加壓、燒結(jié)成制品。該制造方法的缺點是產(chǎn)品尺寸受到嚴格限制，生產(chǎn)效率低。同時，制造這類自潤滑耐磨材料的技術(shù)關(guān)鍵在于成分選擇適當后，如何把混合物充分填充到金屬網(wǎng)孔中，并與金屬網(wǎng)牢固地結(jié)合在一起。網(wǎng)目越小，填充的難度越大，以致于需要經(jīng)過某種特殊處理才能實現(xiàn)。國外制造這類主要聚四氟乙烯的材料，有的為了使混合物填充到網(wǎng)孔中，采用冰凍處理。冰凍處理需要非常嚴格的恒溫恒濕設(shè)備及特殊的加工裝置，投資大，周期長，工藝復(fù)雜，見效慢。
本發(fā)明的目的在于提供一種制造復(fù)合自潤滑耐磨材料的先進的新方法及其相應(yīng)的制品。該方法不僅工藝上先進，設(shè)備簡單，投資小，見效快;而且產(chǎn)品尺寸規(guī)格范圍大，靈活，生產(chǎn)效率高;其制品性能優(yōu)異。
本發(fā)明復(fù)合自潤滑耐磨材料以金屬網(wǎng)為骨架，由聚四氟乙烯、六氟丙烯、石墨和硅酸鹽混合料制成薄膜，并將此薄膜機械地復(fù)合在金屬網(wǎng)上，經(jīng)預(yù)熱處理后，進行軋制和塑化處理而成。
其具體制造方法如下將聚四氟乙烯乳液、六氟丙烯粉、石墨粉和硅酸鹽粉進行混合，充分攪拌12小時后加入凝固劑酒精，使之凝固成面團狀。
將面團狀的混合物在兩輥軋機上軋成0.5～1mm厚左右的薄膜，通過軋機將薄膜復(fù)合在金屬網(wǎng)上。
該復(fù)合帶材經(jīng)干燥后在通常的加熱爐中在200～300℃溫度下進行預(yù)熱處理，保溫2小時，去掉易揮發(fā)物和改變混合料的分子團狀態(tài)，以便混合料能夠均勻地填充到金屬網(wǎng)孔中。
經(jīng)過預(yù)熱處理好的復(fù)合帶材在兩輥精軋機上進行軋制(軋機輥徑為120mm，總壓力為5噸)。其目的是使混合料填充滿金屬網(wǎng)孔。并達到所要求的規(guī)格尺寸和精度。預(yù)熱處理是該復(fù)合材料制造中的重要環(huán)節(jié)。
軋制好的復(fù)合帶材在350～370℃溫度下保溫1小時，進行塑化處理。塑化處理爐為帶式電阻爐;為了保證溫度均勻，分四段進行保溫指示和調(diào)節(jié)。
經(jīng)塑化處理好的復(fù)合帶材即為最終產(chǎn)品，可根據(jù)需要剪切成一定的規(guī)格尺寸。
采用上述制造方法所制取的復(fù)合自潤滑耐磨材料制品的化學(xué)成分組成(重量比)為聚四氟乙烯50～60%，六氟丙烯5～10%，石墨粉13～25%，硅酸鹽粉10～20%。為了混合均勻和保證操作條件的合理，以及避免粉末飛揚造成勞動條件惡化，采用乳液狀的聚四氟乙烯;六氟丙烯為粉末狀，其加入目的是為了改善塑化處理效果，增強混合料與金屬網(wǎng)的結(jié)合強度。石墨粉的粒度＜325目;硅酸鹽粉可采用硅酸鈣粉和硅酸鋁粉，其粒度＜300目。
根據(jù)使用時該復(fù)合帶材所接觸的介質(zhì)和〔PV〕值大小，金屬網(wǎng)可選用銅合金、不銹鋼、鎳等材質(zhì);金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔規(guī)格為50～250目。它作為復(fù)合材料的骨架和基背，具有強化和傳導(dǎo)熱的作用。
采用本發(fā)明制造的自潤滑耐磨帶材，其摩擦系數(shù)小于0.3，一般為0.1～0.15，〔PV〕值大于5Kg-M/cm2·S;尺寸規(guī)格為厚度0.3～0.8mm，寬度可達120mm，長度大于500mm。
由于本發(fā)明選用了廉價的且不含任何象鉛之類的有毒性原材料，使成本大大降低，且無污染。
在制造方法上與國外通常采用的干粉態(tài)模壓成型方法相比，由于本發(fā)明采用了濕態(tài)制膜，軋制成型的方法，不僅無粉塵，改善了勞動條件;且可連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高;產(chǎn)品尺寸規(guī)格不受限制，即尺寸規(guī)格范圍大，靈活，尺寸精度也高。
在制造過程中，為了把混合料充分地填充到金屬網(wǎng)中，本發(fā)明采用軋制前的預(yù)熱處理，得到了滿意的效果，不僅設(shè)備及工藝簡單，投資小，而且見效快，效果好。
本發(fā)明可在-50～+250℃溫度范圍下使用，可廣泛用于制作紡織、食品和印刷機械中在200℃左右高溫條件下工作的軸與軸套間相對運轉(zhuǎn)的自潤滑襯套。這種襯套使用壽命長，摩擦系數(shù)小，且更換十分方便，具有廣闊應(yīng)用前景。
實施例根據(jù)本發(fā)明所設(shè)定的自潤滑耐磨材料的化學(xué)成分范圍，配制了5組該制品的混合料，每一組的具體化學(xué)成分配比(重量比)列入表1。組份中的各粉末料均過300目篩。
表1 5個自潤滑耐磨材料制品的化學(xué)成分配比(重量%)
首先將5組原料中的聚四氟乙烯制成乳液狀，然后將各組的六氟丙烯粉、石墨粉和硅酸鹽粉分別加入相應(yīng)的聚四氟乙烯乳液中，充分攪拌12小時后，加入凝固劑酒精，制成5個面團狀的混合物。
將面團狀的混合物在兩輥軋機上軋成不同厚度的薄膜(見表2)，并經(jīng)軋機將薄膜復(fù)合在不同的金屬網(wǎng)(見表2)上。
復(fù)合帶材干燥后在通常的箱式熱處理爐中在200～300℃溫度范圍內(nèi)的不同溫度下(見表2)進行預(yù)熱處理，保溫2小時。
經(jīng)過預(yù)熱處理的復(fù)合帶材在兩輥精軋機上進行軋制，其軋輥輥徑為120mm，總的軋制壓力為5噸，最終軋成不同厚度的制品(見表2)。
表5 5個自潤滑耐磨材料制品在制造過程中的有關(guān)參數(shù)
軋制好的復(fù)合帶材在350～370℃溫度范圍內(nèi)的不同溫度下(見表2)保溫1小時，進行塑化處理。最后得到一定尺寸規(guī)格的制品。
將制品在MG-200型摩擦試驗機上測量摩擦系數(shù)，其測試條件及摩擦系數(shù)值列入表3。
表3 5個自潤滑耐磨材料制品的摩擦系數(shù)值及測試條件
權(quán)利要求
1.一種以金屬網(wǎng)為骨架的，以聚四氟乙烯等組成的混合料為填充料的復(fù)合自潤滑耐磨材料的制造方法，其特征在于先將混合料制成面團狀，將面團狀混合料在軋機上軋制成薄膜，并通過軋機，使薄膜復(fù)合在金屬網(wǎng)上，待復(fù)合帶材干燥后進行預(yù)熱處理，經(jīng)預(yù)熱處理的復(fù)合帶材在兩輥精軋機上軋制成所需厚度的薄帶，該薄帶經(jīng)塑化處理后得到最終成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的制造方法，其特征在于復(fù)合帶材在軋制前的預(yù)熱處理溫度為200～300℃，保溫時間2小時。
3.一種以金屬網(wǎng)為骨架的，以聚四氟乙烯為主要組份的混合料的復(fù)合自潤滑耐磨材料，其特征在于混合料的化學(xué)組成包括聚四氟乙烯50～60%，六氟丙烯粉5～10%，石墨粉13～25%，硅酸鹽粉10～20%;金屬網(wǎng)可選擇不銹鋼、青銅和鎳質(zhì)金屬網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的自潤滑耐磨材料，其特征在于硅酸鹽粉可采用硅酸鈣粉和硅酸鋁粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的自潤滑耐磨材料，其特征在于金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔規(guī)格為50～250目。
專利摘要
本發(fā)明系固體自潤滑耐磨材料的制造方法及其制品。其制品是以金屬網(wǎng)作骨架，以聚四氟乙烯、六氟丙烯、石墨和硅酸鹽組成的混合料為填充料的復(fù)合材料。其制造方法是先將混合料制成面團狀，并在軋機上軋成薄膜，再通過軋機，將薄膜復(fù)合在金屬網(wǎng)上，經(jīng)預(yù)熱處理后，最終軋制和塑化處理成成品。該方法可連續(xù)生產(chǎn)，效率高，成品尺寸規(guī)格范圍大，尺寸精度高，摩擦系數(shù)小。主要適用于-50～+250℃溫度范圍內(nèi)工作的軸與軸套間相對運轉(zhuǎn)的自潤滑襯套等。
文檔編號B32B15/02GK86105028SQ86105028
公開日1987年5月6日 申請日期1986年8月14日
發(fā)明者李雨葆, 肖漢城, 朱雪琴 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan