CN101413544A - 油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于油润滑或脂润滑工况条件的自润滑滑动轴承，它由金属基板、烧结于金属基板一面的球状多孔铜粉层和渗入并覆盖铜粉层的减摩耐磨材料层三层复合材料轧制而成，其中铜粉层的重量百分比组成为：8％的锡粉、3％的锌粉，其余为铜粉；减摩耐磨材料层的重量百分比组成为：35～50％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醚醚酮，10～15％的碳纤维，3～6％的二硫化钼，其余为四氟乙烯－全氟烷氧基乙烯基醚共聚物。该自润滑滑动轴承在油润滑和脂润滑条件下都有很好的耐摩擦磨损性能，尤其是在油润滑与脂润滑、油润滑与干摩擦或脂润滑与干摩擦交替的工况条件下，具有优异的耐摩擦磨损特性。

Description

油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承，特别涉及一种多层复合材料制成的滑动轴承，属于轴承技术领域。

背景技术

英国格拉西亚公司创制了无油润滑轴承中的三层复合轴承，简称DU。其产品以薄片状钢板为基体，中间烧结有球形多孔青铜粉层，表面铺轧以聚四氟乙烯即PTFE为主的配有铅的混合料，渗入、复盖上述铜粉层并烧结而成为减摩耐磨层。最后将上述三层复合板材按照轴的大小卷制成不同尺寸的轴套状的轴承。世界各地生产的DU类轴承，在国内名为SF-1类，已广泛应用于高、中负载、低转速等场合。但是由于工作时铅的粉末和气体逸出，因此在食品、药品等行业应用时受到排斥。

德国联合莫古尔威斯巴登有限公司申请的专利ZL99106284.1提出了滑移层即减摩耐磨层不必求助于铅或其化合物的方案。该层的基体物料PTFE或高熔点氟热塑性塑料与PTFE的混合物中，至少含有粉末状聚芳族酰胺，其体积占该层总量的10-50％。但是，该方案的青铜粉层中仍含有部分铅，并且制造时以甲苯和硝酸铝处理混合料，因此仍会造成污染。

通常使用三层复合自润滑材料制作的轴承多用于干摩擦工况，而对于预涂润滑脂或滴加润滑油的工况条件，效果往往很不理想。且轴套在使用过程中经常需要添加润滑脂或润滑油，给使用过程造成了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于油润滑或脂润滑工况条件下的自润滑滑动轴承，该自润滑滑动轴承在油润滑和脂润滑条件下都有很好的耐摩擦磨损性能，尤其是在油润滑与脂润滑、油润滑与干摩擦或脂润滑与干摩擦交替的工况条件下，具有优异的耐摩擦磨损特性。

本发明可通过以下技术方案予以实现。

一种油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，由三层复合材料轧制而成，所述三层复合材料包括金属基板、烧结于金属基板一面的球状多孔铜粉层和渗入并覆盖铜粉层的减摩耐磨材料层，其中所述减摩耐磨材料层的重量百分比组成为：35～50％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醚醚酮，10～15％的碳纤维，3～6％的二硫化钼，其余为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。

上述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，其中所述铜粉层的重量百分比组成为：8％的锡粉、3％的锌粉，其余为铜粉。

上述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，其中所述减摩耐磨材料层的重量百分比组成为：40％的聚四氟乙烯，10％的聚醚醚酮，10％的碳纤维，3％的二硫化钼，37％的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。

上述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，其中所述金属基板为低碳钢板。

上述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承的制造方法，包括以下步骤：

A、在金属基板上烧结铜粉层；

B、制作减摩耐磨层可铺展软体

a、配粉料，按重量百分比为35～50％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醚醚酮，10～15％的碳纤维，3～6％的二硫化钼，其余为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)的比例配料；

b、搅拌，将上述粉料混合搅拌三次，搅拌机转速200-400r/min，每次5-10分钟，使其成为混合物，然后三次过筛，筛目100以上；

c、制可铺展软体，将重量百分比为71％的固含量为60％的聚四氟乙烯乳液与重量百分比为29％的上述混合物混合，在转速为20-60r/min搅拌机内搅拌5-10分钟，温度15-25℃，

C、铺轧，将上述减摩耐磨层可铺展软体铺轧在铜粉层上，厚度为0.01-0.03mm；

D、烘干，在220～280℃下烘20-40分钟；

E、中轧，将烘干后的板材再轧一次，轧制量为0.01-0.03mm；

F、烧结，在氮气保护烧结炉中烧结，烧结温度360～380℃，烧结时间35-40分钟，氮气纯度99.9％以上；

G、终轧，将烧结后的板材，终轧至成品板材，至少轧下0.01mm；

H、落料卷制，按照轴承的大小落料，卷制成轴套。

聚醚醚酮(PEEK)具有卓越的性能，主要表现在：PEEK具有较高的玻璃化转变温度和熔点(334℃)，其负载热变型温度高达316℃，连续使用温度为260℃。PEEK对交变应力的优良耐疲劳是所有塑料中最出众的，可与合金材料媲美，且在所有塑料中具有出众的滑动特性。PEEK具有优异的耐化学药品性，能溶解或者破坏它的只有浓硫酸，它的耐腐蚀性与镍钢相近。它还是非常稳定的聚合物，不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准。PEEK的耐剥离性很好，可在较苛刻的条件下使用。

MoS₂即二硫化钼，为六方晶系的层状结构，极易从层与层之间劈开，所以具有良好的自润滑性能。MoS₂能较强地吸附在金属表面，即使在摩擦时也不易破坏，因此能承受较高的负荷，资料表明，2.5μm厚的MoS₂薄膜，能承受2800Mpa以上的压力，同时可经受40m/s的磨擦速度。此外，MoS₂除能被王水、浓流酸、沸腾浓盐酸、纯氧、高温氯和氢侵蚀外，在其他酸碱、药品、溶剂、水、石油产品及合成润滑剂中均不溶解，对环境气氛很稳定，一般条件下不与金属反应、不侵蚀橡胶材料。有时MoS₂可用石墨替代。

四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)具有优异的热温定性和较低的摩擦系数，耐化学试剂和溶剂与聚四氟乙烯基本相同，其表面自由能低于聚四氟乙烯，能够促进组合物的整体性能，不至于由于聚四氟乙烯与其他材料的不相溶而造成整体材料的性能下降。

本发明由于在制造原料中加入了具有较低摩擦系数和优异耐磨性能的聚醚醚酮和二硫化钼等添加物，同时加入了可促进组合物整体性能的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)，使制成的自润滑滑动轴承在油润滑和脂润滑条件下都有较好的耐摩擦磨损性能，尤其是在油润滑与脂润滑、油润滑与干摩擦或脂润滑与干摩擦交替的工况条件下，具有优异的耐摩擦磨损特性，摩擦系数和磨损量都很小。且轴套经过预涂脂装配后即可长期工作，而无需再注脂。同时由于在该自润滑滑动轴承的制造原料中不含铅及其化合物等有害物质，故可将它的应用扩展到食品、制药、水工、饮料、医用机械等领域。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的半剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本发明由三层复合材料轧制而成，所述三层复合材料包括低碳钢板3、烧结于钢板一面的球状多孔铜粉层2和渗入并覆盖铜粉层的减摩耐磨材料层1，铜粉层2的重量百分比组成为：8％的锡粉、3％的锌粉，其余为铜粉；减摩耐磨材料层1的重量百分比组成为：50％的聚四氟乙烯，12％的聚醚醚酮，15％的碳纤维，5％的二硫化钼，18％的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)。它的制造方法包括以下步骤：

A、在低碳钢板3上烧结铜粉层2；

B、制作减摩耐磨层可铺展软体

a、配粉料，按重量百分比为50％的聚四氟乙烯，12％的聚醚醚酮，15％的碳纤维，5％的二硫化钼，18％的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的比例配料；

b、搅拌，将上述粉料混合搅拌三次，搅拌机转速300r/min，每次8分钟，使其成为混合物，然后三次过筛，筛目100以上；

c、制可铺展软体，将重量百分比为71％的固含量为60％的聚四氟乙烯乳液与重量百分比为29％的上述混合物混合，在转速为40r/min的搅拌机内搅拌10分钟，温度20℃，

C、铺轧，将上述减摩耐磨层可铺展软体铺轧在铜粉层上，厚度为0.02mm；

D、烘干，在260℃下烘30分钟；

E、中轧，将烘干后的板材再轧一次，轧制量为0.02mm；

F、烧结，在氮气保护烧结炉中烧结，烧结温度360℃，烧结时间35分钟，氮气纯度99.9％以上；

G、终轧，将烧结后的板材，终轧至成品板材，轧下0.01mm；

H、落料卷制，按照轴承的大小落料，卷制成轴套。

实施例2：

本发明的减摩耐磨材料层1的重量百分比组成为：40％的聚四氟乙烯，10％的聚醚醚酮，10％的碳纤维，3％的二硫化钼，37％的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)，其余的材料结构和制造方法均与实施例1相同。

实施例3：

本发明的减摩耐磨材料层1的重量百分比组成为：35％的聚四氟乙烯，15％的聚醚醚酮，10％的碳纤维，6％的二硫化钼，34％的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)，其余的材料结构和制造方法均与实施例1相同。

本发明定名为BK-1D，与国外知名厂家三层复合轴承DU、LFP进行性能对比，摩擦磨损实验仪器为：HDM-10端面摩擦磨损实验机，试验结果如下：

当润滑方式为脂润滑时，试验速度为0.8m/s，试验载荷为27Mpa，结果如下：

 

型号	试验时间(min)	最终温度(℃)	平均磨损量(mm)	平均摩擦系数
					BK-1D	121	120	0.020	0.008
DU	106	180	0.031	0.019
					LFP	36	180	0.017	0.020

当润滑方式为油润滑时，试验速度为0.8m/s，试验载荷为14Mpa，结果如下：

 

型号

试验时间(min)

最终温度(℃)

平均磨损量(mm)

平均摩擦系数

 

BK-1D	121	160	0.017	0.016
					DU	60	180	0.020	0.018
LFP	90	180	0.036	0.015

脂润滑与油润滑交替条件下，试验速度为0.8m/s，试验载荷为27Mpa结果如下：

 

型号	试验时间(min)	最终温度(℃)	平均磨损量(mm)	平均摩擦系数
					BK-1D	121	150	0.018	0.009
DU	110	180	0.027	0.014
					LFP	154	180	0.021	0.012

脂润滑与干摩擦交替条件下，试验速度为0.8m/s，试验载荷为27Mpa，结果如下：

 

型号	试验时间(min)	最终温度(℃)	平均磨损量(mm)	平均摩擦系数
					BK-1D	121	172	0.021	0.011
DU	75	180	0.025	0.017
					LFP	84	180	0.023	0.014

油润滑与干摩擦交替条件下，试验速度为0.8m/s，试验载荷为14Mpa，结果如下：

 

型号	试验时间(min)	最终温度(℃)	平均磨损量(mm)	平均摩擦系数
					BK-1D	121	160	0.018	0.017

 

DU	78	180	0.022	0.021
					LFP	95	180	0.031	0.019

由上表可见，在相同的各种试验条件下，本发明的平均磨损量最小、平均摩擦系数最低。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1、一种油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，由三层复合材料轧制而成，所述三层复合材料包括金属基板、烧结于金属基板一面的球状多孔铜粉层和渗入并覆盖铜粉层的减摩耐磨材料层，其特征在于，所述减摩耐磨材料层的重量百分比组成为：35～50％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醚醚酮，10～15％的碳纤维，3～6％的二硫化钼，其余为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物。

2、如权利要求1所述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，其特征在于，所述铜粉层的重量百分比组成为：8％的锡粉、3％的锌粉，其余为铜粉。

3、如权利要求1所述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，其特征在于，所述减摩耐磨材料层的重量百分比组成为：40％的聚四氟乙烯，10％的聚醚醚酮，10％的碳纤维，3％的二硫化钼，37％的四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物。

4、如权利要求1所述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承，其特征在于，所述金属基板为低碳钢板。

5、如权利要求1所述的油润滑或脂润滑的自润滑滑动轴承的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在金属基板上烧结铜粉层；

B、制作减摩耐磨层可铺展软体：

a、配粉料，按重量百分比为35～50％的聚四氟乙烯，10～15％的聚醚醚酮，10～15％的碳纤维，3～6％的二硫化钼，其余为四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的比例配料；

b、搅拌，将上述粉料混合搅拌三次，搅拌机转速200-400r/min，每次5-10分钟，使其成为混合物，然后三次过筛，筛目100以上；

c、制可铺展软体，将重量百分比为71％的固含量为60％的聚四氟乙烯乳液与重量百分比为29％的上述混合物混合，在转速为20-60r/min的搅拌机内搅拌5-10分钟，温度15～25℃；

C、铺轧，将上述减摩耐磨层可铺展软体铺轧在铜粉层上，厚度为0.01-0.03mm；

D、烘干，在220～280℃下烘20-40分钟；

E、中轧，将烘干后的板材再轧一次，轧制量为0.01-0.03mm；

F、烧结，在氮气保护烧结炉中烧结，烧结温度360～380℃，烧结时间35-40分钟，氮气纯度99.9％以上；

G、终轧，将烧结后的板材，终轧至成品板材，至少轧下0.01mm；

H、落料卷制，按照轴承的大小落料，卷制成轴套。