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一种轴承用复合材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

一种用于制造高速轻载无油润滑轴承的复合材料，以聚四氟乙烯为基体材料，填充适量的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维等减摩增韧材料，通过合成、烧结而成。具有在微油或无油润滑条件下，与碳钢等高速运动部件摩擦系数小、摩擦磨损低等优点，可广泛用于制作水基液体润滑的滑动轴承，也可用于制作高速轻载的无油或微油滑动轴承，尤其适用于海洋作业工具、纺织机械、食品机械行业，同时还具有成本低廉，制作工艺简单的特点。

Description

一种轴承用复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种制造轴承用材料，尤其是指一种适用于制造高速轻载无油润滑轴承的复合材料及其制备方法和用途。 
背景技术
目前所使用的轴承，无论是滚动轴承还是滑动轴承，都需要液态润滑剂润滑，因此在机械设备中必须设有润滑油的供给系统。但是许多机器设备中润滑油的密封不够，或因密封部件在使用过程中产生机械磨损，例如高速缝纫机轴承长期使用后会出现漏油现象，污染布料及服装，故最好的解决办法是采用无油润滑的轴承。近年来，发明了自润滑轴承及其材料，虽然在使用过程中不用添加润滑油，仍然存在不少问题。CN2050904U号专利公告的一种自润滑轴承，采用机械方式达到自润滑目的，在两个运动付间设置一活动衬套，采用聚四氟乙烯作隔离带；但热涨系数大，高温时易起皱，冷却后不能收缩复原，使用寿命短。CN1040627A号专利申请公布的一种自润滑铁基耐磨合金，为一种含油轴承材料，在其制成轴衬、轴套的工艺过程中，需添充润滑油，这部分润滑油在轴承运转时，受热会溢出，冷却后再被吸入，因此材料必须留有一个充油空隙；故机械强度低，不适用于高转速的场合。近来日本发明了一种无油润滑轴承材料，含石墨的重量百分比为7%，因石墨含量高，其机械强度低，对偶件的磨损太大。CN101936340B号专利公开了一种纤维增强树脂基自流油复合滑动轴承及其制造方法，轴承包括内层与背衬，内层利用聚四氟乙烯为基体材料，由悬浮自润滑聚四氟乙烯树脂粉和石墨、二硫化钼、锡青铜粉、玻璃纤维、碳纤维四种材料中的至少一种混合制成自润滑聚四氟乙烯软带，背衬由无碱长纤维与环氧树脂等制成；由于对内层材质的配比并未公开，存在公开不充分的嫌疑。 
  
发明内容
本发明需解决的问题是提供一种适用于制造高速轻载无油润滑轴承的复合材料及该复合材料的制备方法和其用途。 
本发明需解决的问题是通过以下技术方案实现的： 
一种轴承用复合材料，它是由聚四氟乙烯为基体材料，填充适量的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维等减摩增韧材料，通过合成、烧结而成；该复合材料的配比以重量份数计为：聚四氟乙烯65～70，玻璃纤维5～8，石墨3～5，铜粉15～18，二硫化钼3～5，碳纤维3～5。其中，优选方案为：聚四氟乙烯65，玻璃纤维5，石墨5，铜粉17，二硫化钼3，碳纤维5。
所述轴承用复合材料的制备方法是，将干燥后的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维与PTFE 粉料在高速混合机中以每分钟3000转充分混合,每搅拌60秒自然冷却一次； 
过筛, 筛去在混合过程中团聚过大的粒子；
将混合好并已过筛的物料倒入模具压缩腔内, 震荡模具以使物料分布均匀后，将模具置于压力机上进行冷压成型, 初压30秒后降压放气一次，再在60MPa压力下保压10分钟，之后脱模清边；
将成型后的物料置于烧结炉中以380度温度烧结,保温120分钟，自然冷却后得到所述复合材料坯样。
所述轴承用复合材料是用于制造高速轻载无油润滑轴承。 
本发明利用所述的用于无油润滑高转速轴承的材料制造的轴承适用于各种行业，由于从根本上杜绝了漏油现象而尤为适用于高速缝纫机、食品机械行业以及以水基液体为传动介质的海洋作业工具、水力机械等。由于在轴承使用过程中无需润滑油润滑，且在机械设计中可省去润滑装置和润滑油脂的密封装置等附属装置，同时还具有成本低廉。制作工艺简单的特点。 
  
具体实施方式
一种适用于制造高速轻载无油润滑轴承的复合材料，用聚四氟乙烯为基体材料，填充适量的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维等增韧减摩材料，通过合成、烧结而成。本发明所使用材料的配方以重量份数计为：该复合材料的配比为：聚四氟乙烯65～70，玻璃纤维5～8，石墨3～5，铜粉15～18，二硫化钼3～5，碳纤维3～5。 
本发明使用俗称“塑料王”的聚四氟乙烯为基体材料，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高自润滑性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，其使用广泛，价格较低，基体材料占重量份数的（下同）65～70，有利于制作出高性价比材料；使用5～8份的玻璃纤维、15～18份的铜粉和3～5份的碳纤维的组合作为增韧增强材料；使用含量为3～5份的石墨、3～4份的二硫化钼组合作为减磨自润滑材料。 
本发明所使用的材料中聚四氟乙烯PTFE粉末表观密度0.47g/ml,平均粒径38μm；工业用石墨和二硫化钼粒度为115～200目；玻璃纤维及碳纤维的单丝直径3-10μm；采用超微细高纯球型铜粉，铜粉纯度达到 99.94%以上，粒度18000目。将干燥后的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维与聚四氟乙烯PTFE粉料在高速混合机中充分混合、过筛, 筛去在混合过程中团聚过大的粒子,将混合的物料倒入模具压缩腔内, 置于压力机上在60MPa压力下进行冷压成型, 然后在空气中于380度下烧结成型, 自然冷却后得到PTFE复合材料坯样。所得到的PTFE复合材料坯件表面光滑、无裂纹、无明显变形。 
下面结合实施例对本发明作进一步详述。 
实施例1。 
以重量份数计，聚四氟乙烯65，玻璃纤维5，石墨5，铜粉17，二硫化钼3，碳纤维5。 
实施例2。 
聚四氟乙烯66，玻璃纤维5.5，石墨3.5，铜粉17.5，二硫化钼3.5，碳纤维4.5。 
实施例3。 
聚四氟乙烯67，玻璃纤维6.0，石墨4.0，铜粉17.0，二硫化钼4.0，碳纤维4.0 。 
实施例4。 
聚四氟乙烯68，玻璃纤维7.0，石墨3.0，铜粉16.0，二硫化钼4.5，碳纤维3.5。 
实施例5。 
聚四氟乙烯69，玻璃纤维8.0，石墨3.0，铜粉16.0，二硫化钼3，碳纤维3.0。 
实施例6。 
聚四氟乙烯70，玻璃纤维7.5，石墨4.5，铜粉15.0，二硫化钼3.5，碳纤维3.5。 
试验表明，上述实施例配伍所得材料在水中与钢材的滑动摩擦系数少于0.05, 可用于制作小型水压作业工具冲击活塞两端滑动轴承。 

Claims (5)

1.一种轴承用复合材料，以聚四氟乙烯为基体材料，填充起减摩增韧作用的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维材料，通过合成、烧结而成；
该复合材料的配比以重量份数计为：聚四氟乙烯65～70，玻璃纤维5～8，石墨3～5，铜粉15～18，二硫化钼3～5，碳纤维3～5。
2.根据权利要求1所述的轴承用复合材料，其特征在于，该复合材料的配比以重量份数计为：聚四氟乙烯65，玻璃纤维5，石墨5，铜粉17，二硫化钼3，碳纤维5。
3. 根据权利要求1或2所述的轴承用复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯PTFE粉末表观密度0.47克/每毫升, 平均粒径32微米；所述工业用石墨和二硫化钼的粒度为115～200目；所述玻璃纤维及碳纤维的单丝直径3～10微米，长径比为6:1；所述超微细高纯球型铜粉纯度为99.94%以上，粒度为18000目。
4. 根据权利要求1或2所述轴承用复合材料的制备方法，其特征在于，将干燥后的玻璃纤维、铜粉、石墨、二硫化钼及碳纤维与PTFE 粉料在高速混合机中以每分钟3000转充分混合,每搅拌60秒自然冷却一次；
过筛, 筛去在混合过程中团聚过大的粒子；
将混合好并已过筛的物料倒入模具压缩腔内, 震荡模具以使物料分布均匀，将模具置于压力机上进行冷压成型, 初压30秒后降压放气一次，再在60MPa压力下保压10分钟，之后脱模清边；
将成型后的物料置于烧结炉中以380度温度烧结,保温120分钟，自然冷却后得到所述复合材料坯样。
5. 根据权利要求1或2所述的轴承用复合材料，其特征在于，该复合材料用于制造高速轻载无油润滑轴承。
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