CN104149417A - 耐高温高负载自润滑的轴承表面结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温高负载自润滑的轴承表面结构及其制造方法，轴承表面结构为层状结构，由底层、中间层和表层自下而上叠加而成，所述底层为1.5～2.5mm厚的08F冷轧钢板，所述中间层为0.15～0.28mm厚的锡青铜粉，所述表层为0.02～0.05mm厚的改性聚四氟乙烯材料层；该制造方法使纯聚四氟乙烯变为改性聚四氟乙烯，使轴承表面结构能够适应干摩擦条件要求，工作温度能够承受300℃，摩擦系数为0.2，磨痕宽度小于4mm，比纯聚四氟乙烯的耐压性提高5-10倍，耐磨性提高1000倍，线性膨胀系数降低80%，导热性提高5倍；能够在轴承领域中广泛运用。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承表面结构及其制造方法，具体涉及一种耐高温高负载自润滑的轴承表面结构及其制造方法。
背景技术
干摩擦轴承是一类在运转过程中不需要从外部给轴承部补充润滑油的轴承。干摩擦轴承材料大体可分为三类：塑料类、金属类和陶瓷类。塑料类又分为单一塑料类和钢背-塑料复合材料两种类型的轴承。
塑料类轴承材料应用最多的是聚四氟乙烯系轴承。聚四氟乙烯的优点是，摩擦系数小和耐药品性优异，其不足之处是，热导性差、热膨胀系数大、耐磨性与抗蠕变性差。因此，为了改善聚四氟乙烯的特性和增高其稳定性，在聚四氟乙烯中添加了种种填充材料，将其衬以钢背，制成钢背-聚四氟乙烯复合材料。从而，从根本上改进了聚四氟乙烯的性能，组成了一种较为合理的干摩擦轴承材料。所以聚四氟乙烯填充改性，在摩擦材料制备过程中处于很重要的位置。
在聚四氟乙烯制品中，填充聚四氟乙烯制品是产量最大的一种。在国外，填充一般由聚四氟乙烯树脂生产厂家完成。而在我国由于聚四氟乙烯树脂生产技术落后于加工技术，聚四氟乙烯填充技术都是在加工厂家完成，通过在聚四氟乙烯树脂中添加无机物、金属类和高聚物类等填料，可以改善聚四氟乙烯的耐压性、耐磨性和冷却性。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种耐高温高负载自润滑的轴承表面结构及其制造方法，该制造方法使纯聚四氟乙烯变为改性聚四氟乙烯，使轴承表面结构能够适应干摩擦条件要求，工作温度能够承受300℃，摩擦系数为0. 2，磨痕宽度小于4mm，比纯聚四氟乙烯的耐压性提高5-10倍，耐磨性提高1000倍，线性膨胀系数降低80%，导热性提高5倍；能够在轴承领域中广泛运用。
为解决上述问题，本发明采用技术方案为：
耐高温高负载自润滑的轴承表面结构，轴承表面结构为层状结构，其特征在于，所述轴承表面结构由底层、中间层和表层自下而上叠加而成，所述底层为1.5～2.5mm厚的08F冷轧钢板，所述中间层为0.15～0.28mm厚的锡青铜粉，所述表层为0.02～0.05mm厚的改性聚四氟乙烯材料层，改性聚四氟乙烯材料的组分包括： 8～10质量份数的二硫化钼、35～45质量份数的聚苯酯，55～75质量份数的聚四氟乙烯。改性聚四氟乙烯层能够使轴承表面具有较佳的耐磨性，而冷轧钢板使轴承具有更加的线性膨胀系数和导热性，能够承受300摄氏度的高温而不会损坏，具有极大的使用范围。
优选的，底层为1.8～2.3mm厚的08F冷轧钢板，中间层为0.19～0.24mm厚的锡青铜粉，表层为0.03～0.04mm厚的改性聚四氟乙烯材料层。
优选的，通过大量的试验验证，优选出最佳的表面结构的厚度组合，具体为，底层为2.1mm厚的08F冷轧钢板，中间层为0.22mm厚的锡青铜粉，表层为0.035mm厚的改性聚四氟乙烯材料层。
一种耐高温高负载自润滑的轴承表面结构的制造方法，所述制造方法的步骤为：
（1）铺粉：使用140目分样筛将铜粉过筛进行分选，选出120～140目的铜粉；采用自动铺粉机将筛选出的铜粉均匀的铺在冷轧钢板的上表面；
（2）镀铜：采用含酒石酸钾钠的氰化物镀铜工艺，对上步铺粉后的冷轧钢板进行镀铜作业；镀铜工艺的pH值1.25，温度50～60℃，阴极电流密度3.5A/dm2，镀层厚度为0.01～0.015mm；将铜粉均匀的镀在冷轧钢板上表面，保持镀铜层的均匀性。在实际操作中，根据轴承表面锡青铜粉层厚度的需要，可以进行镀层厚度的调整，或者进行多次镀铜，是镀铜层的厚度符合产品中锡青铜粉层厚度的设计要求。
（3）烧结铜粉：将上步镀铜后的冷轧钢板放入网带烧结炉内烧结铜粉；烧结温度为900±5℃；烧结过程中向网带烧结炉内通入惰性气体和还原气体的混合气体，在还原气氛下烧结铜粉；
（4）涂料：使用涂布机将改性聚四氟乙烯材料均匀涂布在上步烧结操作后的冷轧钢板的上表面；
（5）烧结改性聚四氟乙烯：将上涂料后的冷轧钢板放入真空烧结炉内烧结改性聚四氟乙烯层；烧结前将真空烧结炉抽真空，然后通入氮气至气压为0.2MPa，在惰性气体保护下进行烧结，烧结温度为390±5℃，保温240分钟；
（6）轧制：采用加温轧机对上步所得冷轧钢板进行精密轧制，将轧辊表面温度控制在200±5℃，精密轧制厚度控制在±0.01mm；轧制后得到所述耐高温高负载自润滑的轴承表面结构。
优选的，步骤（4）中所使用的改性聚四氟乙烯材料，由以下组分在常温下混合制备而得： 8～9质量份数的二硫化钼、38～42质量份数的聚苯酯，58～68质量份数的聚四氟乙烯。
优选的，步骤（4）中所使用的改性聚四氟乙烯材料，由以下组分在常温下混合制备而得： 8.5质量份数的二硫化钼、40质量份数的聚苯酯，62质量份数的聚四氟乙烯。
本发明的优点和有益效果为：
本发明耐高温高负载自润滑轴承材料制备方法使纯聚四氟乙烯变为改性聚四氟乙烯，改性聚四氟乙烯材料耐高温，承载性能好，工作温度达300℃，适应干摩擦条件要求，摩擦系数0.2，磨痕宽度小于4mm，比纯聚四氟乙烯耐压性提高5-10倍，耐磨性提高1000倍，线性膨胀系数降低80%，导热性提高5倍，适于广泛运用。
本发明的制备方法操作简便，工艺条件不高，能够大规模的推广应用，提高轴承的使用性能。
具体实施方式
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例1
本发明采用技术方案为耐高温高负载自润滑的轴承表面结构，轴承表面结构为层状结构，轴承表面结构由底层、中间层和表层自下而上叠加而成，底层为2.1mm厚的08F冷轧钢板，中间层为0.22mm厚的锡青铜粉，表层为0.035mm厚的改性聚四氟乙烯材料层。改性聚四氟乙烯材料的组分包括：8.5质量份数的二硫化钼、40质量份数的聚苯酯，62质量份数的聚四氟乙烯。
实施例2
耐高温高负载自润滑的轴承表面结构，轴承表面结构为层状结构，轴承表面结构由底层、中间层和表层自下而上叠加而成，底层为1.5mm厚的08F冷轧钢板，所述中间层为0.15mm厚的锡青铜粉，所述表层为0.02mm厚的改性聚四氟乙烯材料层，改性聚四氟乙烯材料的组分包括： 8质量份数的二硫化钼、45质量份数的聚苯酯，55质量份数的聚四氟乙烯。
实施例3
耐高温高负载自润滑的轴承表面结构，轴承表面结构为层状结构，轴承表面结构由底层、中间层和表层自下而上叠加而成，底层为2.5mm厚的08F冷轧钢板，所述中间层为0.28mm厚的锡青铜粉，所述表层为0.05mm厚的改性聚四氟乙烯材料层，改性聚四氟乙烯材料的组分包括： 10质量份数的二硫化钼、35质量份数的聚苯酯， 75质量份数的聚四氟乙烯。
实施例4
一种耐高温高负载自润滑的轴承表面结构的制造方法，该制造方法的步骤为：
（1）铺粉：使用140目分样筛将铜粉过筛进行分选，选出120～140目的铜粉；采用自动铺粉机将筛选出的铜粉均匀的铺在冷轧钢板的上表面；
（2）镀铜：采用含酒石酸钾钠的氰化物镀铜工艺，对上步铺粉后的冷轧钢板进行镀铜作业；镀铜工艺的pH值1.25，温度50～60℃，阴极电流密度3.5A/dm2；镀层厚度为0.01～0.015mm；
（3）烧结铜粉：将上步镀铜后的冷轧钢板放入网带烧结炉内烧结铜粉；烧结温度为900±5℃；烧结过程中向网带烧结炉内通入惰性气体和还原气体的混合气体，在还原气氛下烧结铜粉；
（4）涂料：使用涂布机将改性聚四氟乙烯材料均匀涂布在上步烧结操作后的冷轧钢板的上表面；
（5）烧结改性聚四氟乙烯：将上涂料后的冷轧钢板放入真空烧结炉内烧结改性聚四氟乙烯层；烧结前将真空烧结炉抽真空，然后通入氮气至气压为0.2MPa，在惰性气体保护下进行烧结，烧结温度为390±5℃，保温240分钟；
（6）轧制：采用加温轧机对上步所得冷轧钢板进行精密轧制，将轧辊表面温度控制在200±5℃，精密轧制厚度控制在±0.01mm；轧制后得到所述耐高温高负载自润滑的轴承表面结构。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.耐高温高负载自润滑的轴承表面结构，轴承表面结构为层状结构，其特征在于，所述轴承表面结构由底层、中间层和表层自下而上叠加而成，所述底层为1.5～2.5mm厚的08F冷轧钢板，所述中间层为0.15～0.28mm厚的锡青铜粉，所述表层为0.02～0.05mm厚的改性聚四氟乙烯材料层，改性聚四氟乙烯材料的组分包括： 8～10质量份数的二硫化钼、35～45质量份数的聚苯酯，55～75质量份数的聚四氟乙烯。
2.如权利要求1所述的轴承表面结构，其特征在于，底层为1.8～2.3mm厚的08F冷轧钢板，中间层为0.19～0.24mm厚的锡青铜粉，表层为0.03～0.04mm厚的改性聚四氟乙烯材料层。
3.如权利要求2所述的轴承表面结构，其特征在于，底层为2.1mm厚的08F冷轧钢板，中间层为0.22mm厚的锡青铜粉，表层为0.035mm厚的改性聚四氟乙烯材料层。
4.如权利要求1至3任一所述的轴承表面结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法的步骤为：
（1）铺粉：使用140目分样筛将铜粉过筛进行分选，选出120～140目的铜粉；采用自动铺粉机将筛选出的铜粉均匀的铺在冷轧钢板的上表面；
（2）镀铜：采用含酒石酸钾钠的氰化物镀铜工艺，对上步铺粉后的冷轧钢板进行镀铜作业；镀铜工艺的pH值1.25，温度50～60℃，阴极电流密度3.5A/dm2，镀层厚度为0.01～0.015mm；
（3）烧结铜粉：将上步镀铜后的冷轧钢板放入网带烧结炉内烧结铜粉；烧结温度为900±5℃；烧结过程中向网带烧结炉内通入惰性气体和还原气体的混合气体，在还原气氛下烧结铜粉；
（4）涂料：使用涂布机将改性聚四氟乙烯材料均匀涂布在上步烧结操作后的冷轧钢板的上表面；
（5）烧结改性聚四氟乙烯：将上涂料后的冷轧钢板放入真空烧结炉内烧结改性聚四氟乙烯层；烧结前将真空烧结炉抽真空，然后通入氮气至气压为0.2MPa，在惰性气体保护下进行烧结，烧结温度为390±5℃，保温240分钟；
（6）轧制：采用加温轧机对上步所得冷轧钢板进行精密轧制，将轧辊表面温度控制在200±5℃，精密轧制厚度控制在±0.01mm；轧制后得到所述耐高温高负载自润滑的轴承表面结构。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，步骤（4）中所使用的改性聚四氟乙烯材料，由以下组分在常温下混合制备而得： 8～9质量份数的二硫化钼、38～42质量份数的聚苯酯，58～68质量份数的聚四氟乙烯。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，步骤（4）中所使用的改性聚四氟乙烯材料，由以下组分在常温下混合制备而得： 8.5质量份数的二硫化钼、40质量份数的聚苯酯，62质量份数的聚四氟乙烯。
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| CN101130614A (zh) * | 2006-08-22 | 2008-02-27 | 沈阳气体压缩机股份有限公司 | 一种塑料合金及其制造方法 |
| CN102941706A (zh) * | 2012-11-21 | 2013-02-27 | 吴江市明阳新材料科技有限公司 | 一种环保耐磨自润滑轴承材料板制备方法 |
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