CN109027006A - 一种复合滑动轴承及其制备方法 - Google Patents

一种复合滑动轴承及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109027006A
CN109027006A CN201810887542.3A CN201810887542A CN109027006A CN 109027006 A CN109027006 A CN 109027006A CN 201810887542 A CN201810887542 A CN 201810887542A CN 109027006 A CN109027006 A CN 109027006A
Authority
CN
China
Prior art keywords
foam metal
open cell
cell foam
sliding bearing
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810887542.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109027006B (zh
Inventor
龙春光
刘成河
董佩冉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Sanchang Pump Co.,Ltd.
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN201810887542.3A priority Critical patent/CN109027006B/zh
Publication of CN109027006A publication Critical patent/CN109027006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109027006B publication Critical patent/CN109027006B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/16—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of ketones with phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/121—Use of special materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/128—Porous bearings, e.g. bushes of sintered alloy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/20—Alloys based on aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/02—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers comprising fillers, fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/30—Fluoropolymers
    • F16C2208/32—Polytetrafluorethylene [PTFE]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/36—Polyarylene ether ketones [PAEK], e.g. PEK, PEEK
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/02—Shaping by casting
    • F16C2220/04—Shaping by casting by injection-moulding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

一种复合滑动轴承及其制备方法，包括通过电沉积方法在开孔泡沫金属的孔表面沉积一层功能化石墨烯；然后将开孔泡沫金属装入注塑模具中，采用注塑工艺将改性聚醚醚酮填充到开孔泡沫金属的孔内，冷却成型制备的内衬复合材料层；所述复合材料包括开孔泡沫金属，电沉积于所述开孔泡沫金属内孔表面的功能化石墨烯层，填充在所述开孔泡沫金属孔隙中的改性聚醚醚酮，改性聚醚醚酮由聚醚醚酮、聚四氟乙烯、玄武岩纤维、石墨、和抗氧剂混匀，挤出成型后制得；所述改性聚醚醚酮通过注塑成型工艺填充到开孔泡沫金属的孔内；电沉积采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在功能化石墨烯—水电沉积液中沉积2～5min。

Description

一种复合滑动轴承及其制备方法
技术领域
本发明涉及滑动轴承及新材料技术领域，尤其是涉及一种复合滑动轴承；本发明还涉及一种复合滑动轴承的制备方法。
背景技术
滑动轴承工作时产生滑动摩擦，其摩擦力的大小主要取决于轴承滑动面的材料特性。滑动轴承一般工作面具有自润滑功能。滑动轴承按材料组成可分为非金属滑动轴承和金属滑动轴承。
非金属滑动轴承主要以塑料轴承为主，塑料轴承一般采用性能优良的工程塑料制成。通过纤维、特种润滑剂、玻璃微珠等对工程塑料进行改性使之达到所需的性能。塑料轴承存在一些问题，如：与金属轴承比，塑料轴承承载能力相对较低，且散热性能较差等。
金属滑动轴承在二十一世纪初使用最多的就是三层复合轴承，这种轴承一般都是以碳钢板为基板，通过烧结技术在钢板上烧结一层球形铜粉，然后再在铜粉层上烧结一层聚合物润滑剂。这种金属轴承制备工艺较为复杂，且聚合物润滑层容易脱离，对轴承精度、承载能力、耐磨性能等都产生影响，容易使轴承整体性能下降。
CN107605948A 公开了一种复合滑动轴承及其制备方法，泡沫铝经脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；沉积磺化石墨烯后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；耐磨塑料包括聚甲醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种；脱脂前的泡沫铝由纯铝和/或铝硅合金经过发泡后制得，其具有完全连通的孔系，孔隙率为60%～80%，孔径为2～4mm。
在泡沫铝与聚合物两相界面之间，通过电沉积法引入磺化石墨烯过渡层，有效地解决了泡沫铝与聚合物材料因热膨胀系数不同而导致的界面脱胶，界面热阻大等技术问题。然而，现有复合滑动轴承的内衬复合材料在导热性、摩擦系数、磨损量、产品使用温度上仍有待提高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种导热性较好、摩擦系数较低、磨损量小、能有效降低轴承使用过程中发热的复合滑动轴承及其制备方法。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种复合滑动轴承，包括内衬复合材料层；所述复合材料包括开孔泡沫金属，电沉积于所述开孔泡沫金属内孔表面的功能化石墨烯层，填充在所述开孔泡沫金属孔隙中的改性聚醚醚酮；所述改性聚醚醚酮由质量份：60~70份聚醚醚酮、5~10份聚四氟乙烯、20~30份经偶联剂进行表面改性处理后的玄武岩纤维、5~10份石墨、和0.8～1.2份抗氧剂混匀，在360～390℃温度下挤出成型后制得；所述偶联剂为耐高温型苯基酰亚胺硅烷，用量为玄武岩纤维质量的0.2wt%～1.5wt%；所述改性聚醚醚酮在温度为350℃～390℃、注塑压力为80～120MPa条件下通过注塑成型工艺填充到所述开孔泡沫金属的孔内；所述功能化石墨烯为采用Hummers 法，由石墨经氧化——剥离——还原制得的功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基和羧基；所述电沉积采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在浓度为100mg～200mg/L、温度为20～40℃的功能化石墨烯—水电沉积液中沉积2～5min。
作为改进技术方案，本发明提供的复合滑动轴承注塑成型工艺中使用注塑模具，所述注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板，与所述动模板近定模一侧连接的定位套，一端穿过所述定位套与所述动模板近定模一侧连接的模芯，与所述定模连接的封胶套，当动模与定模闭合时，所述定位套、封胶套、定模与模芯之间形成容纳开孔泡沫金属的型腔，所述定位套近封胶套一端具有环形凸台，所述环形凸台的内壁面与封胶套的内壁面对齐；所述模芯与开孔泡沫金属之间的间隙为2～5mm。
作为优选技术方案，本发明提供的复合滑动轴承，所述泡沫金属通过发泡或钻孔制备，孔的类型为通孔，孔隙率为40%~50%。
作为优选技术方案，本发明提供的复合滑动轴承，泡沫金属为球体开孔型泡沫铝，孔径4~5mm，孔隙率为50%。
作为改进技术方案，本发明提供的复合滑动轴承，电沉积功能化石墨烯之前，所述开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用。
为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种复合滑动轴承制备方法，包括以下步骤：通过电沉积方法在开孔泡沫金属的孔表面沉积一层功能化石墨烯；然后将开孔泡沫金属装入注塑模具中，采用注塑工艺将改性聚醚醚酮填充到开孔泡沫金属的孔内，冷却成型；所述改性聚醚醚酮由质量份：60~70份聚醚醚酮、5~10份聚四氟乙烯、20~30份经偶联剂进行表面改性处理后的玄武岩纤维、5~10份石墨、和0.8～1.2份抗氧剂混匀，在360～390℃温度下挤出成型后制得，所述偶联剂为耐高温型苯基酰亚胺硅烷，用量为玄武岩纤维质量的0.2wt%～1.5wt%；所述功能化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化——剥离——还原制得的功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基和羧基；所述电沉积采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在浓度为100mg～200mg/L、温度为20～40℃的功能化石墨烯—水电沉积液中沉积2～5min；所述改性聚醚醚酮在温度为350℃～390℃、注塑压力为80～120MPa条件下通过注塑成型工艺填充到所述开孔泡沫金属的孔内。
作为优选技术方案，本发明提供的复合滑动轴承制备方法，电沉积功能化石墨烯之前，所述开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用。
作为优选技术方案，本发明提供的复合滑动轴承制备方法，注塑成型工艺过程中使用注塑模具，所述注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板，与所述动模板近定模一侧连接的定位套，一端穿过所述定位套与所述动模板近定模一侧连接的模芯，与所述定模连接的封胶套，当动模与定模闭合时，所述定位套、封胶套、定模与模芯之间形成容纳开孔泡沫金属的型腔，所述定位套近封胶套一端具有环形凸台，所述环形凸台的内壁面与封胶套的内壁面对齐；所述模芯与开孔泡沫金属之间的间隙为2～5mm。
作为优选技术方案，本发明提供的复合滑动轴承制备方法，泡沫金属通过发泡或钻孔制备，孔的类型为通孔，泡沫金属孔隙率为40%~50%。
作为优选技术方案，本发明提供的复合滑动轴承制备方法，泡沫金属为球体开孔型泡沫铝，孔径4~5mm，孔隙率为50%。
在不冲突的情况下，上述改进和优选方案可单独或组合实施。
本发明提供的技术方案，采用功能化石墨烯对泡沫铝表面进行处理，在泡沫铝与聚合物两相界面之间，通过电沉积法引入磺化石墨烯过渡层，有效地解决了泡沫铝与聚合物材料因热膨胀系数不同导致界面结合不良、增大界面热阻的技术问题，从而提高了复合滑动轴承的内衬复合材料的导热性能；本发明提供的改性聚醚醚酮，在摩擦学方面具有优异的性能。因采用改进的材料及制备工艺，本发明提供的复合滑动轴承的内衬复合材料，有效解决了复合滑动轴承内衬复合材料层导热性较差、摩擦系数偏高、磨损量偏大、制成轴承后使用温度偏低等问题，在物理强度、导热系数、极限PV值、摩擦学性能方面均得到大幅提高，导热系数达12 W.m-1.K-1，是聚醚醚酮材料的40倍以上。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是实施例中的注塑模具的结构原理示意图。
具体实施方式
实施例1：按以下步骤生产复合滑动轴承的内衬复合材料：
S1：将开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用；
S2：采用Hummers 法，将石墨经氧化——剥离——还原制得功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基（—SO3H）和羧基（—COOH）；
S3：将步骤S2制得的功能化石墨烯分散在去离子水中，配制成浓度为150mg/L、温度为30℃的功能化石墨烯—水电沉积液，将步骤S2制得的开孔泡沫金属置于配制的功能化石墨烯—水电沉积液中，采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在该电沉积液中沉积3.5min；
S4：制备改性聚醚醚酮，将聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨和玄武岩纤维在120℃烘箱中烘干4h。原料烘干后，将20份玄武岩纤维采用1份耐高温型苯基酰亚胺硅烷偶联剂进行处理，将质量份：65份聚醚醚酮、7.5份聚四氟乙烯、7.5份石墨、前述经偶联剂处理后的玄武岩纤维、和1份抗氧剂机械混合3min，混匀后在380℃温度下共混挤出造粒，制得改性聚醚醚酮颗粒，在120℃温度下烘干备用；
S5：将步骤S2处理后的开孔泡沫金属置入注塑模具中，采用注塑成型工艺填充改性聚醚醚酮，如图1所示，注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板1，与动模板1近定模一侧连接的定位套2，一端穿过定位套2与动模板1近定模一侧连接的模芯3，与定模连接的封胶套4，当动模与定模闭合时，定位套2、封胶套4、定模与模芯3之间形成容纳开孔泡沫金属5的型腔，定位套2近封胶套4一端具有环形凸台7，环形凸台7的内壁面与封胶套4的内壁面对齐；模芯3与开孔泡沫金属之间的间隙6为2～5mm。将经步骤S2处理后的开孔泡沫金属装入封胶套4内，合模后，将模具加热到120℃-150℃，然后将注塑温度设置为350℃～380℃，注塑压力为80～120MPa进行注塑；
注塑后获得的轴承内衬复合材料毛坯在100℃温度下保持2h，作退火处理，以消除加工内应力。退火处理后的毛坯通过机械加工得到滑动轴承内衬复合材料。
实施例2：按以下步骤生产复合滑动轴承的内衬复合材料：
S1：将开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用；
S2：采用Hummers 法，将石墨经氧化——剥离——还原制得功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基（—SO3H）和羧基（—COOH）；
S3：将步骤S2制得的功能化石墨烯分散在去离子水中，配制成浓度为100mgmg/L、温度为40℃的功能化石墨烯—水电沉积液，将步骤S2制得的开孔泡沫金属置于配制的功能化石墨烯—水电沉积液中，采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在该电沉积液中沉积5min；
S4：制备改性聚醚醚酮，将聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨和玄武岩纤维在120℃烘箱中烘干4h。原料烘干后，将30份玄武岩纤维采用1.2份耐高温型苯基酰亚胺硅烷偶联剂进行处理，将质量份：60份聚醚醚酮、5份聚四氟乙烯、10份石墨、前述经偶联剂处理后的玄武岩纤维、和0.8份抗氧剂机械混合3min，混匀后在360℃温度下共混挤出造粒，制得改性聚醚醚酮颗粒，在120℃温度下烘干备用；
S5：将步骤S2处理后的开孔泡沫金属置入注塑模具中，采用注塑成型工艺填充改性聚醚醚酮，如图1所示，注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板1，与动模板1近定模一侧连接的定位套2，一端穿过定位套2与动模板1近定模一侧连接的模芯3，与定模连接的封胶套4，当动模与定模闭合时，定位套2、封胶套4、定模与模芯3之间形成容纳开孔泡沫金属5的型腔，定位套2近封胶套4一端具有环形凸台7，环形凸台7的内壁面与封胶套4的内壁面对齐；模芯3与开孔泡沫金属之间的间隙6为2～5mm。将经步骤S2处理后的开孔泡沫金属装入封胶套4内，合模后，将模具加热到120℃-150℃，然后将注塑温度设置为350℃～380℃，注塑压力为80～120MPa进行注塑；
注塑后获得的轴承内衬复合材料毛坯在100℃温度下保持2h，作退火处理，以消除加工内应力。退火处理后的毛坯通过机械加工得到滑动轴承内衬复合材料。
实施例3：按以下步骤生产复合滑动轴承的内衬复合材料：
S1：将开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用；
S2：采用Hummers 法，将石墨经氧化——剥离——还原制得功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基（—SO3H）和羧基（—COOH）；
S3：将步骤S2制得的功能化石墨烯分散在去离子水中，配制成浓度为200mg/L、温度为20℃的功能化石墨烯—水电沉积液，将步骤S2制得的开孔泡沫金属置于配制的功能化石墨烯—水电沉积液中，采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在该电沉积液中沉积2min；
S4：制备改性聚醚醚酮，将聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨和玄武岩纤维在120℃烘箱中烘干4h。原料烘干后，将25份玄武岩纤维采用0.8份耐高温型苯基酰亚胺硅烷偶联剂进行处理，将质量份：70份聚醚醚酮、10份聚四氟乙烯、5份石墨、前述经偶联剂处理后的玄武岩纤维、和1.2份抗氧剂机械混合3min，混匀后在390℃温度下共混挤出造粒，制得改性聚醚醚酮颗粒，在120℃温度下烘干备用；
S5：将步骤S2处理后的开孔泡沫金属置入注塑模具中，采用注塑成型工艺填充改性聚醚醚酮，如图1所示，注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板1，与动模板1近定模一侧连接的定位套2，一端穿过定位套2与动模板1近定模一侧连接的模芯3，与定模连接的封胶套4，当动模与定模闭合时，定位套2、封胶套4、定模与模芯3之间形成容纳开孔泡沫金属5的型腔，定位套2近封胶套4一端具有环形凸台7，环形凸台7的内壁面与封胶套4的内壁面对齐；模芯3与开孔泡沫金属之间的间隙6为2～5mm。将经步骤S2处理后的开孔泡沫金属装入封胶套4内，合模后，将模具加热到120℃-150℃，然后将注塑温度设置为350℃～380℃，注塑压力为80～120MPa进行注塑；
注塑后获得的轴承内衬复合材料毛坯在100℃温度下保持2h，作退火处理，以消除加工内应力。退火处理后的毛坯通过机械加工得到滑动轴承内衬复合材料。
对比实施例1：以实施例3为基础，在步骤S1后，省略步骤S2和S3的工艺过程，按步骤S4及以后步骤制备复合滑动轴承的内衬复合材料。
对比实施例2：在实施例3的基础上，将步骤S4中使用的改性聚醚醚酮替换为聚醚醚酮，其余步骤和生产工艺与实施例3相同，制备复合滑动轴承的内衬复合材料。
对比实施例3：以实施例3为基础，在步骤S1后，省略步骤S2和S3的工艺过程，在步骤S4中将改性聚醚醚酮替换为聚醚醚酮，其余步骤和生产工艺与实施例3相同，制备复合滑动轴承的内衬复合材料。
本发明中抗氧剂可使用抗氧剂1010、抗氧剂168等。
以上实施例和对比实施例获得的复合滑动轴承的内衬复合材料，性能指标检测如下：
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
密度g/cm3 1.665 1.837 1.751 1.475 1.975 1.394
缺口冲击强度KJ/m2 10.5 9.1 11.5 8.6 8.2 6.8
抗压强度MPa 315 328 342 285 237 211
导热系数 W.m-1.K-1 12.3 12.9 12.7 7.6 9.5 4.6
极限PV值MPa·m/s 7.34 8.57 7.85 6.82 5.65 3.96
摩擦系数 0.214 0.221 0.219 0.39 0.36 0.45
磨损量（mg） 6.1 5.2 5.4 17.5 11.3 26.5
本发明中，密度按GB1033—1998塑料密度和相对密度试验方法中的浸渍法进行测试；缺口冲击强度按GB/T1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第1部分规定的方法进行测试；抗压强度按GB/T 1041-2008 塑料 压缩性能的测定规定的方法进行测试；导热系数按GB/T11205-2009中规定的测定方法进行测试；极限PV值按GB7948-87 塑料轴承极限PV试验方法进行测试；摩擦系数和磨损量在销盘式摩擦磨损试验机上按GB/T 10006-1988 塑料和薄片摩擦系数测定方法。
测试结果说明，采用功能化石墨烯对泡沫铝表面进行处理后，对改善界面结合，提高复合滑动轴承内衬复合材料的导热性能作用明显；本发明提供的改性聚醚醚酮，在摩擦学方面具有优异的性能；本发明提供的复合滑动轴承内衬复合材料，有效解决了复合滑动轴承内衬复合材料层导热性较差、摩擦系数偏高、磨损量偏大、制成轴承使用温度偏低等问题，在物理强度、导热系数、极限PV值、摩擦学性能方面均得到大幅提高，导热系数达12W.m-1.K-1，是聚醚醚酮材料的40倍以上。
极限PV值是指轴承材料比压P与滑动速度v的乘积PV的极限许可值，是滑动轴承设计和使用的重要参数，代表轴承材料的承载能力。它与轴承材料的强度、硬度、导热与散热性能等密切相关。
泡沫铝在浓度为100mg～200mg/L、温度为20～40℃的功能化石墨烯—水电沉积液中沉积2～5min，其表面能获得均匀的功能化石墨烯层，其厚度等性能符合要求，得到的产品性能更优异。
注塑模具的定位套2近封胶套4一端具有环形凸台7，环形凸台7的内壁面与封胶套4的内壁面对齐。注塑成型后的产品两端分别位于定位套2和封胶套4内，在脱模定位套2与封胶套4分离时，能拉动成型后的产品从定位套2和封胶套4内脱落，即使有一端与定位套2或封胶套4粘接在一块，多数情况下，也因为在脱模过程中，已受到过拉力更易松动和脱落，有一端露出定位套2或封胶套4，也使得产品更易于取出。模芯3与开孔泡沫金属之间的间隙6为2～5mm，使成型后的粗产品预留了加工余量。
可选地，上述实施例中，泡沫金属通过发泡或钻孔制备，孔的类型为通孔，泡沫金属孔隙率为40%~50%。
可选地，上述实施例中，泡沫金属为球体开孔型泡沫铝，孔径4~5mm，孔隙率为50%。
显然，本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合滑动轴承，包括内衬复合材料层；所述复合材料包括开孔泡沫金属，电沉积于所述开孔泡沫金属内孔表面的功能化石墨烯层，填充在所述开孔泡沫金属孔隙中的改性聚醚醚酮，其特征在于，所述改性聚醚醚酮由质量份：60~70份聚醚醚酮、5~10份聚四氟乙烯、20~30份经偶联剂进行表面改性处理后的玄武岩纤维、5~10份石墨、和0.8～1.2份抗氧剂混匀，在360～390℃温度下挤出成型后制得；所述偶联剂为耐高温型苯基酰亚胺硅烷，用量为玄武岩纤维质量的0.2wt%～1.5wt%；所述改性聚醚醚酮在温度为350℃～390℃、注塑压力为80～120MPa条件下通过注塑成型工艺填充到所述开孔泡沫金属的孔内；所述功能化石墨烯为采用Hummers 法，由石墨经氧化——剥离——还原制得的功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基和羧基；所述电沉积采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在浓度为100mg～200mg/L、温度为20～40℃的功能化石墨烯—水电沉积液中沉积2～5min。
2.根据权利要求1所述的复合滑动轴承，其特征在于，注塑成型工艺中使用注塑模具，所述注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板（1），与所述动模板（1）近定模一侧连接的定位套（2），一端穿过所述定位套（2）与所述动模板（1）近定模一侧连接的模芯（3），与所述定模连接的封胶套（4），当动模与定模闭合时，所述定位套（2）、封胶套（4）、定模与模芯（3）之间形成容纳开孔泡沫金属（5）的型腔，所述定位套（2）近封胶套（4）一端具有环形凸台（7），所述环形凸台（7）的内壁面与封胶套（4）的内壁面对齐；所述模芯（3）与开孔泡沫金属之间的间隙（6）为2～5mm。
3.根据权利要求1所述的复合滑动轴承，其特征在于，所述泡沫金属通过发泡或钻孔制备，孔的类型为通孔，孔隙率为40%~50%。
4.根据权利要求1所述的复合滑动轴承，其特征在于，泡沫金属为球体开孔型泡沫铝，孔径4~5mm，孔隙率为50%。
5.根据权利要求1所述的复合滑动轴承，其特征在于，电沉积功能化石墨烯之前，所述开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用。
6.一种复合滑动轴承制备方法，包括以下步骤：通过电沉积方法在开孔泡沫金属的孔表面沉积一层功能化石墨烯；然后将开孔泡沫金属装入注塑模具中，采用注塑工艺将改性聚醚醚酮填充到开孔泡沫金属的孔内，冷却成型；其特征在于，所述改性聚醚醚酮由质量份：60~70份聚醚醚酮、5~10份聚四氟乙烯、20~30份经偶联剂进行表面改性处理后的玄武岩纤维、5~10份石墨、和0.8～1.2份抗氧剂混匀，在360～390℃温度下挤出成型后制得，所述偶联剂为耐高温型苯基酰亚胺硅烷，用量为玄武岩纤维质量的0.2wt%～1.5wt%；所述功能化石墨烯为采用Hummers 法，由石墨经氧化——剥离——还原制得的功能化石墨烯，还原时石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原，在石墨烯表面引入磺酸基和羧基；所述电沉积采用直流电源，石墨电极接正极，开孔泡沫金属接负极，在浓度为100mg～200mg/L、温度为20～40℃的功能化石墨烯—水电沉积液中沉积2～5min；所述改性聚醚醚酮在温度为350℃～390℃、注塑压力为80～120MPa条件下通过注塑成型工艺填充到所述开孔泡沫金属的孔内。
7.根据权利要求6所述的复合滑动轴承制备方法，其特征在于，电沉积功能化石墨烯之前，所述开孔泡沫金属置于5wt%NaOH水溶液中浸洗3min，取出后再置于去离子水中洗涤3min，然后取出置于120℃烘箱中烘干后备用。
8.根据权利要求6所述的复合滑动轴承制备方法，其特征在于，注塑成型工艺过程中使用注塑模具，所述注塑模具包括动模和定模，与动模连接的动模板（1），与所述动模板（1）近定模一侧连接的定位套（2），一端穿过所述定位套（2）与所述动模板（1）近定模一侧连接的模芯（3），与所述定模连接的封胶套（4），当动模与定模闭合时，所述定位套（2）、封胶套（4）、定模与模芯（3）之间形成容纳开孔泡沫金属（5）的型腔，所述定位套（2）近封胶套（4）一端具有环形凸台（7），所述环形凸台（7）的内壁面与封胶套（4）的内壁面对齐；所述模芯（3）与开孔泡沫金属之间的间隙（6）为2～5mm。
9.根据权利要求6所述的复合滑动轴承制备方法，其特征在于，泡沫金属通过发泡或钻孔制备，孔的类型为通孔，泡沫金属孔隙率为40%~50%。
10.根据权利要求6所述的复合滑动轴承制备方法，其特征在于，泡沫金属为球体开孔型泡沫铝，孔径4~5mm，孔隙率为50%。
CN201810887542.3A 2018-08-06 2018-08-06 一种复合滑动轴承及其制备方法 Active CN109027006B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810887542.3A CN109027006B (zh) 2018-08-06 2018-08-06 一种复合滑动轴承及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810887542.3A CN109027006B (zh) 2018-08-06 2018-08-06 一种复合滑动轴承及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109027006A true CN109027006A (zh) 2018-12-18
CN109027006B CN109027006B (zh) 2020-06-05

Family

ID=64649849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810887542.3A Active CN109027006B (zh) 2018-08-06 2018-08-06 一种复合滑动轴承及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109027006B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117810A (zh) * 2019-06-10 2019-08-13 广西师范大学 一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法
CN110922716A (zh) * 2019-12-11 2020-03-27 长沙理工大学 一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN111941712A (zh) * 2020-07-15 2020-11-17 大连精一工业科技有限公司 聚醚醚酮高性能滑动轴承的制造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06123314A (ja) * 1992-08-26 1994-05-06 Mitsubishi Materials Corp 焼結含油軸受
JPH08291823A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Asmo Co Ltd 焼結含油軸受及び回転軸
CN101672325A (zh) * 2009-10-09 2010-03-17 浙江长盛滑动轴承有限公司 Peek覆膜高性能滑动轴承及其制造方法
JP2011080525A (ja) * 2009-10-07 2011-04-21 Oiles Corp 複層摺動部材
CN102518671A (zh) * 2011-12-06 2012-06-27 常熟市碧溪新城特种机械厂 航空轴承及其制备方法
WO2012147781A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 千住金属工業株式会社 摺動部材
CN107061500A (zh) * 2017-04-26 2017-08-18 黑龙江圣邦投资咨询有限公司 一种自润滑轴承衬套
CN107605948A (zh) * 2017-11-14 2018-01-19 长沙精达高分子材料有限公司 一种复合滑动轴承及其制备方法
CN108119549A (zh) * 2017-12-26 2018-06-05 浙江长盛塑料轴承技术有限公司 复合自润滑轴承的制造工艺

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06123314A (ja) * 1992-08-26 1994-05-06 Mitsubishi Materials Corp 焼結含油軸受
JPH08291823A (ja) * 1995-04-20 1996-11-05 Asmo Co Ltd 焼結含油軸受及び回転軸
JP2011080525A (ja) * 2009-10-07 2011-04-21 Oiles Corp 複層摺動部材
CN101672325A (zh) * 2009-10-09 2010-03-17 浙江长盛滑动轴承有限公司 Peek覆膜高性能滑动轴承及其制造方法
WO2012147781A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 千住金属工業株式会社 摺動部材
CN102518671A (zh) * 2011-12-06 2012-06-27 常熟市碧溪新城特种机械厂 航空轴承及其制备方法
CN107061500A (zh) * 2017-04-26 2017-08-18 黑龙江圣邦投资咨询有限公司 一种自润滑轴承衬套
CN107605948A (zh) * 2017-11-14 2018-01-19 长沙精达高分子材料有限公司 一种复合滑动轴承及其制备方法
CN108119549A (zh) * 2017-12-26 2018-06-05 浙江长盛塑料轴承技术有限公司 复合自润滑轴承的制造工艺

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117810A (zh) * 2019-06-10 2019-08-13 广西师范大学 一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法
CN110117810B (zh) * 2019-06-10 2021-03-30 广西师范大学 一种电泳制备改性氧化石墨烯铝复合导热材料的方法
CN110922716A (zh) * 2019-12-11 2020-03-27 长沙理工大学 一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN110922716B (zh) * 2019-12-11 2022-07-01 长沙理工大学 一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN111941712A (zh) * 2020-07-15 2020-11-17 大连精一工业科技有限公司 聚醚醚酮高性能滑动轴承的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109027006B (zh) 2020-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109027006A (zh) 一种复合滑动轴承及其制备方法
CN110922716B (zh) 一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN109627679A (zh) 一种高导电聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN107605948B (zh) 一种复合滑动轴承及其制备方法
CN103275448A (zh) 一种改性填料离子增强型聚四氟乙烯复合材料的制备方法
CN106523514A (zh) 耐高温高分子自润滑轴承及其制备方法
Ning et al. Study on mechanical and tribological properties of ternary fluororubber filled with four needles of zinc oxide
CN109608607A (zh) 一种高性能聚氨酯弹性体材料及其制备方法
CN102785428A (zh) 一种耐磨损自润滑pps—金属复合材料及其制备方法
CN106751443B (zh) 金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料及制备方法和应用
Xue et al. Thermomechanical and tribological properties of polyimide and polyethersulfone blends reinforced with expanded graphite particles at various elevated temperatures
CN107177145B (zh) 填充改性聚四氟乙烯材料及其应用和制备方法
Lv et al. An investigation of the microstructure and tribological behavior of polyether ether ketone composites fabricated by extrusion‐based additive manufacturing
CN108164924A (zh) 一种适用于海水边界润滑工况的聚合物复合材料及其制备方法
CN113683861A (zh) 一种高耐磨性和高导热性复合材料及其制备方法和用途
CN111500014B (zh) 一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN109401012A (zh) 一种石墨烯微片/高密度聚乙烯复合材料及其制备方法
CN110265685A (zh) 一种全钒液流电池用改性双极板制备方法
CN113024993B (zh) 一种聚醚醚酮复合材料及其制备方法与应用
CN113897006B (zh) 动密封材料及其制备方法和密封元件
CN113337130B (zh) 一种含有杂化纳米填料的隔离网络复合材料、其制备方法及其用途
Zheng et al. Preparation and properties of FeS/iron-based self-lubricating materials by chemical nickel plating-mechanical alloying
Wu et al. Carbon fibre reinforced bisphenol-A type SPEEK composite for water lubricated superlubricity
CN108129826A (zh) 可替代金属的聚醚酮酮复合材料及其制备方法
CN113881478A (zh) 改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210409

Address after: Room 2329, building 1, Hongxing Building, no.517, Section 2, Xiangfu East Road, Yuhua District, Changsha City, Hunan Province, 410116

Patentee after: CHANGSHA SANCHANG PUMP CO.,LTD.

Address before: 410114 Hunan province Changsha Wanjiali road two No. 960

Patentee before: CHANGSHA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right
CP03 Change of name, title or address

Address after: 410000 room 2329, building 1, Hongxing Building, No. 517, Section 2, Xiangfu East Road, Yuhua District, Changsha City, Hunan Province

Patentee after: Hunan Sanchang Pump Co.,Ltd.

Address before: Room 2329, building 1, Hongxing Building, no.517, Section 2, Xiangfu East Road, Yuhua District, Changsha City, Hunan Province, 410116

Patentee before: CHANGSHA SANCHANG PUMP CO.,LTD.

CP03 Change of name, title or address