CN110229596A - 一种轴承耐腐蚀防护涂层及其制备方法 - Google Patents

一种轴承耐腐蚀防护涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种轴承耐腐蚀防护涂层及其制备方法，属于防护涂料领域。本发明涉及的防护涂层由以下重量份组分组成：20‑30份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂，5‑20份硅烷偶联剂，60‑70份混合溶剂，5‑20份树脂促进剂，混合溶剂为二甲基乙酰胺与环丁砜按照体积比为DMAC：环丁砜＝8：2混合而成，将上述成分搅拌后涂在除油除锈处理的轴承上烘干即得到防锈涂层。本发明采用涂膜覆盖的方式对轴承表面进行防护性涂装，降低轴承滚珠与轴承托架之间的摩擦力，从而减少两者间相互运动时产生的剪切力对两者造成的相互磨损，达到延长轴承使用寿命的目的；同时通过涂膜对轴承表面的保护从而减少空气或工作介质对轴承本身的腐蚀，延长轴承的使用寿命。

Description

一种轴承耐腐蚀防护涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于防护涂料领域，具体涉及一种轴承耐腐蚀防护涂层及其制备方法。
背景技术
目前轴承的生产一般采用轴承钢进行制作，滚珠与托架之间采取滚动摩擦的方式尽行运转，这种方式决定了滚珠在运动的时候与托架之间存在较强的剪切力，另外滚珠在托架中运动也存在一定的摩擦力，这两种力的存在是影响滚珠与托架磨损的主要因素。目前常用的减少轴承摩擦增加轴承寿命的通用方法是采用润滑脂润滑的方式，这种方式比较简单易行。但是这种方式也有一定的缺点，如果缺润滑脂的时候轴承的磨损程度将会出现几何级的增加。目前有在轴承表面进行聚四氟乙烯处理的方式，使其接触面具有自润滑效果。但是由于聚四氟乙烯材料本身表面强度较低，易遭到破坏，所以虽然能够解决自润滑的问题，但是耐久性仍然无法解决。
另外随着社会的进步，工业设备的不断升级，设备的应用范围不断扩大，对设备的应用环境提出了更高的要求，作为设备中常用的运转连接部件---轴承，也必须适应设备本身的应用环境要求。这就对轴承本身的防护要求提出很高的要求，而对轴承的防护升级无外乎从三个方面着手：其一、是提升轴承本身的材质使轴承本身能够耐受腐蚀以及化学介质，这是最根本的解决方式，但是这种方式对制作轴承的材料提出了很高的要求，轴承的生产成本将会直线提高；其二、是在设备设计生产过程中增加轴承的保护装置，这也会增加设备的制造成本；其三、是在现有轴承的制造技术基础上，进行轴承表面的防护升级改造，增加防护层，会稍微增加轴承的生产成本。通过比较我们不难看出，目前阶段最可行的方式显然是第三种方式。虽然这种方式是最简单可行的方式但是它对涂层的表面强度及耐腐蚀和耐磨性都提出了很高的要求，同样的对构成涂层的原料性能的要求也随之提高。因为涂层的厚度不能太高以至于影响轴承本身的公差要求。这就要求涂层厚度需要控制在10微米以下。
发明内容
针对上述问题本发明提供一种轴承耐腐蚀防护涂层，该涂层可以提高轴承本身的使用寿命和工况适应性。
本发明解决技术问题采用的轴承耐腐蚀防护涂层由以下重量份原料组成：20-30份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂(长春应化所)，5-20份硅烷偶联剂(碧泉新材料S803A)，60-70份混合溶剂，5-20份树脂促进剂(品宁偶联剂公司PN-701)。
进一步的，混合溶剂为DMAC(二甲基乙酰胺)与环丁砜按照体积比为DMAC：环丁砜＝8：2混合而成。
本发明涉及的轴承耐腐蚀防护涂层通过以下步骤制备：
1.将20-30份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到60-70份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；
2.将5-20份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；
3.将5-20份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到涂料备用；
4.将需要涂装的轴承进行除油、除锈处理。将其放入质量分数为3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入质量分数为3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；
5.将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；
6.将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；
7.将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
原理：涂料主树脂的选择：树脂的的选择要求能够有较强的耐介质性能、有自润滑性、强度耐磨性好并具有较高的温度适应性。通过比较我们选择特种热塑性树脂酚酞聚芳醚腈酮(pekcn)作为主树脂。首先，因为是热塑性树脂强度高，性能稳定；其次，该树脂耐化学介质性较强，仅溶于非质子极性溶剂和卤代烃；第三，该树脂玻璃化温度较高在230度左右，耐温性能好；最后，耐磨性能好，有自润滑性能。
助剂的选择：1、硅烷类的偶联剂作为附着力增进剂；2、树脂促进剂加强偶联剂与主树脂的结合。
有益效果：本发明采用涂膜覆盖的方式对轴承表面进行防护性涂装，主要目的之一是降低轴承滚珠与轴承托架之间的摩擦力，从而减少两者间相互运动时产生的剪切力对两者造成的相互磨损，达到延长轴承使用寿命的目的；其二、是通过涂膜对轴承表面的保护从而减少空气或工作介质对轴承本身的腐蚀，延长轴承的使用寿命；其三、通过涂膜本身的自润滑效果，补足油润滑过程中由于缺油或无油状态时对轴承的伤害；最后，可以在现有轴承工艺的基础上，提高轴承的应用范围，大大节约了成本。因此通过本发明涂层的使用不但可以扩大现有轴承的应用范围，而且可以极大的延长轴承的使用范围，具有很好的社会效益。
本发明利用可溶性的热塑性的树脂酚酞聚芳醚腈酮制备的轴承防护涂料，在不改变轴承原有材料及工艺的情况下大大提高了轴承的耐腐蚀性和使用寿命。涂有涂层的轴承的耐腐蚀性提高3-4倍；其使用寿命将提高20-25％左右社会效益十分明显。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将20份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到60份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；将15份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；将5份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到涂料备用；将需要涂装的轴承进行除油、除锈处理；将其放入3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
实施例2
将30份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到70份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；将20份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；将15份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到产品；将需要涂装的轴承进行除油、除锈处理；将其放入3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
实施例3
将25份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到67份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；将8份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；将5份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到产品；将需要涂装的轴承进行除油、除锈处理；将其放入3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
实施例4
将20份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到68份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；将6份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；将18份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到产品；将轴承T-40轴流风机的轴承上(型号NU2238M)进行除油、除锈处理；将其放入3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
实施例5
将20份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到63份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；将6份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；将13份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到产品；将车间冷却传送带用轴承(型号608ZZ)进行除油、除锈处理；将其放入3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
实施例6
将25份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到68份混合溶剂中搅拌，直至溶液呈澄清状态；将7份硅烷偶联剂加入上述澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；将8份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到产品；将船用吊装设备深沟轴承(型号6304-2RZ/Z2)进行除油、除锈处理；将其放入3％的稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干；再将其放入3％碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干；然后放入乙醇液中备用；将放入乙醇液中的轴承取出后烘干；将配置好的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂的方法涂在轴承表面；将涂装好的轴承在80-180度烘箱中烘1-3个小时，轴承表面涂层为防护涂层。
对比例1
T-40轴流风机的轴承(型号NU2238M)表面不涂任何物质。
对比例2
车间冷却传送带用轴承(型号608ZZ)表面不涂任何物质。
对比例3
船用吊装设备深沟轴承(型号6304-2RZ/Z2)表面不涂任何物质。
对比例4
使用和实施例3相同的轴承，表面不涂任何物质。
实施例4和对比例1对比工作三个月，比较两者轴承的磨损量，实施例4的磨损量小于对比例1的磨损量15％左右。
实施例5和对比例2连续工作72小时比较噪音，对比例2的轴承噪音明显大于实施例5轴承噪音。
实施例6和对比例3对比工作三个月，实施例6轴承表面有轻微浮锈，对比例3样品大面积锈蚀。
表1产品漆膜性能指标
表2涂装轴承性能比较
轴承环和滚珠在经过涂装后会在经过处理的表面上形成一层薄膜，膜厚在3-10微米之间，这层薄膜会填补金属表面轻微的凹凸，从而形成光滑的涂层接触面，这层涂膜的存在，在降低了滚珠和轴承环间摩擦力的同时，也解决了普通轴承表面耐腐蚀的问题。如有需要也可在配方中引入5％-10％的二硫化钼纳米材料进行共混。则成品的耐磨性则更佳。而本发明研发的出发点也是由于轴承企业对轴承表面防腐的要求而展开的。该种涂料已经提供样品给轴承公司进行测试。但对工业化流水涂装还有进一步改进空间。
上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (5)

1.一种轴承耐腐蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1.将20-30份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂加入到60-70份混合溶剂中搅拌至澄清；
S2.将5-20份硅烷偶联剂加入到S1澄清液中继续搅拌至均匀得到A组分；
S3.将5-20份树脂促进剂加入到A组分中搅拌均匀得到涂料备用；
S4.将需要涂装的轴承放入稀盐酸中浸泡片刻后取出擦干，再将其放入碳酸氢钠溶液中浸泡后直接用清水进行清洗擦干，最后放入乙醇液中备用；
S5.将乙醇液中的轴承取出后烘干；
S6.将步骤S3中的涂料采用擦涂、浸涂或喷涂中的一种方法涂在轴承表面；
S7.将涂装好的轴承在烘箱中烘干，轴承表面涂层为防护涂层。
2.根据权利要求1所述的一种轴承耐腐蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中混合溶液由DMAC(二甲基乙酰胺)与环丁砜按照体积比为DMAC：环丁砜＝8：2混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种轴承耐腐蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中稀盐酸和碳酸氢钠溶液的浓度质量分数均为3％。
4.根据权利要求1所述的一种轴承耐腐蚀防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤S7中的烘干温度为80-180℃，烘干时间为1-3小时。
5.一种轴承耐腐蚀防护涂层，其特征在于，该涂层由以下重量份原料组成：20-30份无定形酚酞聚芳醚腈酮树脂，5-20份硅烷偶联剂，60-70份混合溶剂，5-20份树脂促进剂。
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