CN108591269B - 一种挤出法制备自润滑层工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种属于滑动轴承领域的挤出法制备自润滑层工艺。与传统自润滑层制备工艺相比，本发明的挤出法制备自润滑层的工艺大大简化了工艺和步骤，同时制备的自润滑层具有高致密度，其厚度可达10毫米，可以提高耐磨及抗疲劳性能，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种属于滑动轴承领域的一种用挤出法制备自润滑层的新工艺。
背景技术
滑动轴承是在滑动摩擦下工作的轴承。对于高速、重载、高精度以及结构上需要剖分的场合，需采用滑动轴承。由三层复合材料卷制而成的滑动轴承自从上世纪70年代问世以来，在纺织、印刷、液压,汽车等行业得到广泛应用。该三层复合材料一般是由钢板、烧结铜粉、高分子材料三层复合，具有自润滑层组织。用来卷制滑动轴承的板材通常是用湿法工艺来生产的，比如发明专利CN 102977975 B所用工艺。
典型的传统湿法制备工艺步骤如下。
a)配料混合：将配料中的高分子材料（比如聚四氟乙烯、聚甲醛、聚苯酯、聚酰亚胺、尼龙等）和填充物包括无机固体自润滑材料（比如二硫化钼、石墨、玻璃纤维等）均匀混合成混合物。
b)湿混制备糊状料：在混合物中加入乳液（比如聚四氟乙烯乳液）或溶液（比如聚酰亚胺溶液）一起搅拌均匀，制成糊状料。
c)铺轧: 通过铺料机将细颗粒的糊状料均匀撒在球粉板（烧结有铜粉的钢基板）表面，通过辊轧机将细颗粒的糊状料均匀复合在球粉板铜粉烧结层的空隙中及表面，制成坯板。
d)烘干：将坯板在温度约250℃的环境下烘干，烘干时间约为30分钟，使坯板表面充分干燥。
e)烧结：在有氮气体保护的烧结炉中对烘干后的坯板烧结，烧结先后经过预热、加温、保温三个流程；烧结加热温度约390℃，总时间约1小时左右。
f)精轧：将烧结完成后的坯板轧制成品板材厚度要求。
传统湿法工艺制备的高分子材料自润滑层厚度有限，一般仅为0.01～0.03mm；其高分子自润滑层没有抗拉强度，延伸率为0。
传统湿法工艺制备的高分子材料自润滑层，需要通过铺料机将细颗粒的糊状料均匀撒在球粉板（烧结有铜粉的钢基板）表面，通过辊轧机将细颗粒的糊状料均匀复合在球粉板铜粉烧结层的空隙中及表面，制成坯板；还要烘干，再用氮气体保护烧结。其工序复杂，时间长，耗用电量大。
为达到较高的润滑材料致密度和较厚的润滑层，发明专利申请CN 104249154 A在烧结的铜合金层表面多次重复刮涂或浸涂润滑材料，期间重复抽真空；而发明专利申请CN105650120 A的自润滑层即高分子层由二个高分子层组成（第一和第二高分子层），在涂第一高分子层时也抽真空。虽然这两种方法能提高润滑材料致密度和增加润滑层厚度，其改善程度还是有限的，而且由于用了多次重复刮涂或浸涂以及抽真空步骤，其工艺成本大大增加，经济效率较低。
因此目前迫切需要有一种经济的方法来解决传统湿法工艺生产的润滑材料致密度不够高和润滑层不够厚的问题。
发明内容
本发明用一种经济的挤出法制备自润滑层的工艺来实现润滑材料高致密度和加厚润滑层目标。
本发明的工艺步骤如下。
a)配料准备：可以是粉末高分子材料和填充物混合料，也可以是改性高分子材料颗粒或片状粒。
b)带料加温：球粉带料一头连在放卷机，进入加热系统加热，另一头进入轧机，经过挤料口，等配料挤出来后由轧机带动进入复合。
c)挤出轧制复合： 配料进入挤出机，加热至半融熔状况下挤出成约0.05-10毫米厚的自润滑层膜，均匀地铺盖到球粉带料上，通过轧机时自润滑层膜下层会渗透入球粉间隙中，由此形成粘结层与表面润滑层。
d)精轧收卷：冷却后的复合带料，经过精轧机轧制使带料壁厚尺寸满足技术要求，在精轧后直接收卷。
配料中的高分子材料可以是聚四氟乙烯（PTFE）、可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）等中的一种或多种，配料中的填充物和无机固体自润滑材料可以是聚苯酯（POB）、玻璃纤维(GF)、碳纤维（CF）、芳纶（PPTA和PMIA）、二硫化钼（MoS2）、石墨（C）、氟化石墨（Fluorographite）、氮化硼(BN)等中的一种或多种。
球粉带料需要经过加热区，其加热方法可以是高频感应加热，中频感应加热，也可以是红外线辐射加热，或电阻丝加热。球粉带料控温在150℃-250℃。自润滑材料需要在挤出机内完成加温软化，温度一般约在280℃-350℃。挤出料可以是扁型的，也可以是单圆柱形的，多圆柱形的。在轧制复合过程中轧机轧辊需要温度控制，温度一般控制在约100℃-200℃。温度控制的方法可以是油循环控温、电热丝控温、外面红外线加热、加热带传递温度。轧制复合过程的速度在每分钟0.6米到10米， 最优在每分钟1米到3米。
用本挤出法制备的自润滑层厚度可以增加至10毫米，并可以根据使用寿命要求设置自润滑层厚度，其自润滑层的延伸率可以达到5%，满足翻边法兰轴承的制造避免耐磨层剥落。
用本挤出法制备的自润滑层，不需要烘干，也不需要氮气保护烧结，其中若含有未完全聚合高分子材料可直接在挤出机中完成聚合，分子量也得到充分保护。既节约成本，又提高产品性能。
与传统自润滑层制备工艺相比本发明的挤出法制备自润滑层，大大简化了工艺和步骤，节约了能耗，同时制备具有高致密度的功能，还可以加厚自润滑层。用其卷制而成的滑动轴承具有更好的耐磨及抗疲劳性能和延长使用寿命。
具体实施方式
下面采用实例来帮助阐述本发明，但本发明不受其限制。应理解为在阅读本发明内容之后，本领域技术人员对本发明的各种改动都在权利要求书限制范围内。
实施例1. 自润滑层带料制备。
a)配料准备：按重量百分比：聚四氟乙烯（PTFE） 5-30%，可溶性聚四氟乙烯（PFA）20-50%，聚苯酯(POB) 5-15％，聚酰亚胺（PI） 5-15%，二硫化钼（MoS2）1-15%，石墨（C）1-15%，均匀混合成配料。
b)带料加温：球粉带料一头连在放卷机，进入中频感应加热系统加热，球粉带料控温在150℃-250℃，带料另一头进入轧机，经过挤料口，等配料挤出来后由轧机带动进入复合。
c)挤出轧制复合: 自润滑材料配料进入挤出机，需要在挤出机内完成加温软化，加热至半融熔状况下（一般约在280℃-350℃）后挤出成约1-3毫米厚的扁型自润滑层膜，均匀地铺盖到球粉带料上，在轧制复合过程中轧机轧辊温度控制用油循环控温，温度控制在100℃-200℃，通过轧机时自润滑层膜下层会渗透入球粉间隙中，由此形成粘结层与表面润滑层。
d)精轧收卷：自然冷却后的复合带料，经过精轧机轧制使带料壁厚尺寸满足技术要求，在精轧后直接收卷。
附图，图1. 挤出法制备自润滑层工艺流程图。
Claims (8)
1.一种挤出法制备自润滑层的工艺，由以下步骤组成：a)配料准备：为高分子粉末材料和填充物包括无机固体自润滑材料的混合料，改性高分子材料颗粒或柱状粒中的一种；b)带料加温：球粉带料一头连在放卷机，进入加热系统加热，另一头进入轧机，经过挤料口，等配料挤出来后由轧机带动进入复合；c)挤出轧制复合：配料进入挤出机，加热至半融熔状况下挤出成0.05-10毫米厚的自润滑层膜，均匀地铺盖到球粉带料上，通过加热轧辊时轧辊压力将自润滑层渗透入球粉间隙中，由此形成粘结层与表面润滑层；d)精轧收卷：经热轧后的复合带料，通过精轧机轧制使带料壁厚尺寸满足技术要求，在精轧后直接收卷。
2.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤a)中配料中的高分子材料为聚四氟乙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚酰亚胺中的一种或多种，其中配料中的填充物和无机固体自润滑材料为聚苯酯、玻璃纤维、碳纤维、芳纶、二硫化钼、石墨、氟化石墨、氮化硼中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤b)中球粉带料需要经过加热区，其加热方法为高频感应加热、中频感应加热，红外线辐射加热，或电阻丝加热，球粉带料控温在150℃-250℃。
4.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤c)中自润滑材料需要在挤出机内完成加温软化，温度在280℃-350℃。
5.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤c)中挤出料为扁型，单圆柱形，多圆柱形中的一种。
6.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤c)轧制复合过程的轧机轧辊需要温度控制，温度控制在100℃-200℃，温度控制的方法为油循环控温、电热丝控温、外面红外线加热或加热带传递温度。
7.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤c)轧制复合过程的速度在每分钟0.6米到10米。
8.根据权利要求1所述一种挤出法制备自润滑层的工艺，其步骤c)挤出的自润滑层膜厚度在0.3-3毫米。
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Address after: No. 18 Hongwei North Road, Ganyao Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province, 314115 Patentee after: Shuangfei Oil Free Bearing Group Co.,Ltd. Patentee after: JIASHAN SHUANGFEI LUBRICATING MATERIALS CO.,LTD. Address before: No. 18 Hongwei North Road, Ganyao Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province, 314115 Patentee before: ZHEJIANG SF OILLESS BEARING Co.,Ltd. Patentee before: JIASHAN SHUANGFEI LUBRICATING MATERIALS CO.,LTD. |
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