CN104387785B - 一种木质滑动轴承及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木质滑动轴承，它由以下成分的质量分数组成：为木质粉末80%～95%、纳米添加剂5%～20%。同时，本发明还公开了木质滑动轴承的制备工艺，包括以下步骤：制备芦苇秆粉末、制备纳米添加剂、原料混合、一次压坯制备。本发明要解决的技术问题是：针对现有滑动轴承制作技术存在的缺陷，提供一种以芦苇秆为基础原材料经温压成形制备用于轻纺机械的滑动轴承的工艺方法，即一种木质滑动轴承的配方及其制备工艺。
Description
技术领域
本发明属新材料及绿色制造关键技术领域，特别涉及一种以芦苇秆为基础原材料经温压成形制备用于轻纺机械的滑动轴承的工艺方法，尤其是一种木质滑动轴承的制备方法。
背景技术
滑动轴承的种类繁多，按材质可分为致密金属滑动轴承、烧结金属滑动轴承、橡胶滑动轴承、塑料滑动轴承、天然木质滑动轴承、人造木质滑动轴承等。致密金属滑动轴承需附设油杯或油毡等润滑油供给系统，不仅轴承构件体积大、加油烦琐，且易形成油污；烧结金属滑动轴承、橡胶滑动轴承、塑料滑动轴承虽然均有自润滑功能，无须供油系统，但其制备所需原材料和致密金属滑动轴承一样均依赖矿物资源；以铁梨木水润滑轴承为代表的天然木质滑动轴承虽然曾为船舶工程立下过汗马功劳，但因其材质各向异性也付出过惨疼代价；以层压胶木为代表的人造木质滑动轴承，试图替代天然铁梨木滑动轴承，但是层压胶木仍然存在各向异性，在作为船舶尾轴承使用时也付出了血的代价。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有滑动轴承制作技术存在的缺陷，提供一种以芦苇秆为基础原材料经温压成形制备用于轻纺机械的滑动轴承的工艺方法，即一种木质滑动轴承的配方及其制备工艺。
为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案：一种木质滑动轴承，其特征在于它由以下成分的质量分数组成：为木质粉末80%～95%、纳米添加剂5%～20%。
纳米添加剂由以下成分的质量分数组成：纳米高岭粘土70%～80%、纳米刚玉粉10%～20%、纳米氧化锌5%～10%。
纳米高岭粘土粒度≤500nm、纳米刚玉粉粒度≤300nm、纳米氧化锌粒度≤300nm。
所述的木质粉末采用芦苇秆粉末，芦苇秆粉末的粒度≤0.5mm、含水率≤15%。
一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：第一步、制备芦苇秆粉末：选择含水率为15%～18%的芦苇秆经切断、粉碎、双氧水处理、干燥四道工序获得的粒度≤0.5mm、含水率≤15%的木质粉末；
第二步、制备纳米添加剂：选用粒度≤500nm的纳米高岭粘土70%～80%、粒度≤300nm的纳米刚玉粉10%～20%、粒度≤300nm的纳米氧化锌5%～10%均匀混合制备得到纳米添加剂；
第三步、原料混合：将第一步得到的芦苇秆粉末和第二步得到的纳米添加剂分别按照质量分数为80%～95%、5%～20%进行均匀混合；
第四步、一次压坯制备：取第三步得到的均质混合粉，在拉下式专用成形模内实施一次温压成形获得一次压坯，一次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力50～100MPa、成形温度100～120℃、保温保压时间5～10min；
第五步、烧结坯制备：将一次压坯微波烧结3～5min得烧结坯。
第五步之后增加二次温压成形工序：将烧结坯在带有导向斜度的成形模内实施二次温压成形，二次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力250～300MPa、成形温度150～160℃、保温保压时间20～30min。
纳米高岭粘土主要作用为无机粘接剂，纳米刚玉粉主要作为颗粒强化因子，纳米氧化锌主要作为成形活化剂。
本发明的有益效果：通过上述方法制备的木质滑动轴承重量轻、抗磨损、性价比高，可作为固体润滑轴承或水润滑轴承替代烧结铜基滑动轴承、天然铁梨木滑动轴承用于中/轻载荷机电设备（如纺织机械、食品机械、医药机械、民用船舶等）。使用本发明创造生产的木质滑动轴承的材质各向同性，优于天然铁梨木滑动轴承，可部分替代烧结青铜滑动轴承用于轻纺机械。
具体实施方式
实施例1：
一种木质滑动轴承，它由以下成分的质量分数组成：为芦苇秆粉末80%、纳米高岭粘土14%、纳米刚玉粉4%、纳米氧化锌2%。
以上所述的纳米高岭粘土粒度500nm、纳米刚玉粉粒度300nm、纳米氧化锌粒度300nm。
所述的芦苇秆粉末的粒度0.5mm、含水率15%。
一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：第一步、制备芦苇秆粉末：选择含水率为15%～18%的芦苇秆经切断、粉碎、双氧水处理、干燥四道工序获得的粒度0.5mm、含水率15%的木质粉末；
第二步、制备纳米添加剂：选用粒度500nm的纳米高岭粘土70%、粒度300nm的纳米刚玉粉20%、粒度300nm的纳米氧化锌10%均匀混合制备得到纳米添加剂；
第三步、原料混合：将第一步得到的芦苇秆粉末和第二步得到的纳米添加剂分别按照质量分数为80%、20%进行均匀混合；
第四步、一次压坯制备：取第三步得到的均质混合粉，在拉下式专用成形模内实施一次温压成形获得一次压坯，一次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力50MPa、成形温度100℃、保温保压时间5min；
第五步、烧结坯制备：将一次压坯微波烧结3min得烧结坯。
第五步之后增加二次温压成形工序：将烧结坯在带有导向斜度的成形模内实施二次温压成形，二次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力250MPa、成形温度150℃、保温保压时间20min。
实施例2：
一种木质滑动轴承，它由以下成分的质量分数组成：为芦苇秆粉末95%、纳米高岭粘土4%、纳米刚玉粉0.5%、纳米氧化锌0.5%。
纳米高岭粘土粒度400nm、纳米刚玉粉粒度200nm、纳米氧化锌粒度200nm。
所述的木质粉末采用芦苇秆粉末，芦苇秆粉末的粒度0.4mm、含水率14%。
一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：第一步、制备芦苇秆粉末：选择含水率为15%～18%的芦苇秆经切断、粉碎、双氧水处理、干燥四道工序获得的粒度0.4mm、含水率14%的木质粉末；
第二步、制备纳米添加剂：选用粒度400nm的纳米高岭粘土4%、粒度200nm的纳米刚玉粉0.5%、粒度200nm的纳米氧化锌0.5%均匀混合制备得到纳米添加剂；
第三步、原料混合：将第一步得到的芦苇秆粉末和第二步得到的纳米添加剂分别按照质量分数为95%、5%进行均匀混合；
第四步、一次压坯制备：取第三步得到的均质混合粉，在拉下式专用成形模内实施一次温压成形获得一次压坯，一次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力100MPa、成形温度120℃、保温保压时间10min；
第五步、烧结坯制备：将一次压坯微波烧结5min得烧结坯。
第五步之后增加二次温压成形工序：将烧结坯在带有导向斜度的成形模内实施二次温压成形，二次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力300MPa、成形温度160℃、保温保压时间30min。
实施例3：
一种木质滑动轴承，其特征在于它由以下成分的质量分数组成：为芦苇秆粉末90%、纳米高岭粘土8%、纳米刚玉粉1.5%、纳米氧化锌0.5%。
纳米高岭粘土粒度300nm、纳米刚玉粉粒度100nm、纳米氧化锌粒度100nm。
所述的木质粉末采用芦苇秆粉末，芦苇秆粉末的粒度0.35mm、含水率13%。
一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：第一步、制备芦苇秆粉末：选择含水率为15%～18%的芦苇秆经切断、粉碎、双氧水处理、干燥四道工序获得的粒度0.35mm、含水率13%的木质粉末；
第二步、制备纳米添加剂：选用粒度300nm的纳米高岭粘土80%、粒度100nm的纳米刚玉粉15%、粒度100nm的纳米氧化锌5%均匀混合制备得到纳米添加剂；
第三步、原料混合：将第一步得到的芦苇秆粉末和第二步得到的纳米添加剂分别按照质量分数为90%、10%进行均匀混合；
第四步、一次压坯制备：取第三步得到的均质混合粉，在拉下式专用成形模内实施一次温压成形获得一次压坯，一次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力70MPa、成形温度110℃、保温保压时间8min；
第五步、烧结坯制备：将一次压坯微波烧结4min得烧结坯。
第五步之后增加二次温压成形工序：将烧结坯在带有导向斜度的成形模内实施二次温压成形，二次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力280MPa、成形温度155℃、保温保压时间25min。
实施例4：
一种木质滑动轴承，其特征在于它由以下成分的质量分数组成：为木质粉末90%、纳米高岭粘土7.5%、纳米刚玉粉1.8%、纳米氧化锌0.7%。
纳米高岭粘土粒度450nm、纳米刚玉粉粒度250nm、纳米氧化锌粒度250nm。
所述的木质粉末采用芦苇秆粉末，芦苇秆粉末的粒度0.4mm、含水率15%。
一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：第一步、制备芦苇秆粉末：选择含水率为15%～18%的芦苇秆经切断、粉碎、双氧水处理、干燥四道工序获得的粒度0.4mm、含水率15%的木质粉末；
第二步、制备纳米添加剂：选用粒度450nm的纳米高岭粘土75%、粒度250nm的纳米刚玉粉18%、粒度250nm的纳米氧化锌7%均匀混合制备得到纳米添加剂；
第三步、原料混合：将第一步得到的芦苇秆粉末和第二步得到的纳米添加剂分别按照质量分数为90%、10%进行均匀混合；
第四步、一次压坯制备：取第三步得到的均质混合粉，在拉下式专用成形模内实施一次温压成形获得一次压坯，一次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力70MPa、成形温度115℃、保温保压时间7min；
第五步、烧结坯制备：将一次压坯微波烧结4min得烧结坯。
第五步之后增加二次温压成形工序：将烧结坯在带有导向斜度的成形模内实施二次温压成形，二次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力275MPa、成形温度155℃、保温保压时间27min。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种木质滑动轴承，其特征在于它由以下成分的质量分数组成：为木质粉末80%～95%、纳米添加剂5%～20%，所述纳米添加剂由以下成分的质量分数组成：纳米高岭粘土70%～80%、纳米刚玉粉10%～20%、纳米氧化锌5%～10%。
2.根据权利要求1所述的一种木质滑动轴承，其特征在于纳米高岭粘土粒度≤500nm、纳米刚玉粉粒度≤300nm、纳米氧化锌粒度≤300nm。
3.根据权利要求1所述的一种木质滑动轴承，其特征在于所述的木质粉末采用芦苇秆粉末，芦苇秆粉末的粒度≤0.5mm、含水率≤15%。
4.一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：第一步、制备芦苇秆粉末：选择含水率为15%～18%的芦苇秆经切断、粉碎、双氧水处理、干燥四道工序获得的粒度≤0.5mm、含水率≤15%的木质粉末；
第二步、制备纳米添加剂：选用粒度≤500nm的纳米高岭粘土70%～80%、粒度≤300nm的纳米刚玉粉10%～20%、粒度≤300nm的纳米氧化锌5%～10%均匀混合制备得到纳米添加剂；
第三步、原料混合：将第一步得到的芦苇秆粉末和第二步得到的纳米添加剂分别按照质量分数为80%～95%、5%～20%进行均匀混合；
第四步、一次压坯制备：取第三步得到的均质混合粉，在拉下式专用成形模内实施一次温压成形获得一次压坯，一次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力50～100MPa、成形温度100～120℃、保温保压时间5～10min；
第五步、烧结坯制备：将一次压坯微波烧结3～5min得烧结坯。
5.根据权利要求4所述的一种木质滑动轴承的制备方法，其特征在于第五步之后增加二次温压成形工序：将烧结坯在带有导向斜度的成形模内实施二次温压成形，二次温压成形的主要工艺参数包括：成形压力250～300MPa、成形温度150～160℃、保温保压时间20～30min。
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