CN115789075A - 一种聚醚醚酮基滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明适用于轴承技术领域，提供了一种聚醚醚酮基滑动轴承，包括：滑动层，所述滑动层为聚醚醚酮基复合改性材料；中间层，所述中间层为热塑性树脂，所述中间层贴设在所述滑动层的底部并与所述滑动层相连接；支撑层，所述支撑层为金属材料，所述支撑层贴设在所述中间层的底部并与所述中间层相连接；在轴承受到内外应力作用时，中间层会对应力产生缓冲作用并且在受应力作用时会发生塑性变形消耗其能量从而保护滑动层。

Description

一种聚醚醚酮基滑动轴承

技术领域

本发明属于轴承技术领域，尤其涉及一种聚醚醚酮基滑动轴承。

背景技术

滑动轴承是在滑动摩擦下工作的轴承，滑动轴承常用金属材料、高分子材料、金属与高分子复合材料制备而成。传统的金属与高分子复合材料主要由纲基层、青铜粉层与滑动层制备而成，其中滑动层材料是决定滑动轴承性能关键材料。聚醚醚酮(PEEK)作为一种高分子材料，其耐高温性能十分突出，可在280℃下长期工作，具有良好的尺寸稳定性及刚性，不溶于任何酸碱溶剂，具有优异的摩擦系数和承载能力，是高性能自润滑轴承滑动层首选材料。

公开号为CN2859065Y的中国发明专利，公开了一种聚醚醚酮三层复合滑动轴承，至少包括以碳钢或不锈钢、铜为金属基体，基体的工作表面上烧结有球形青铜粉层，在青铜粉层的上面再覆盖一层由聚醚醚酮和聚四氟乙烯为主的减摩、耐磨塑料层。上述专利制成的滑动轴承，其具有结构重量轻、体积小、抗冲击力强和承载能力大的特点。

但是上述专利有以下不足之处：

1、上述专利的制备方法成本较高，且PEEK材料具有较低的韧性，在加工或应用过程中存在受力开裂的可能。

发明内容

本发明提供一种聚醚醚酮基滑动轴承，旨在解决上述专利的制备方法成本较高，且PEEK材料具有较低的韧性，在加工或应用过程中存在受力开裂的可能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚醚醚酮基滑动轴承，包括：滑动层，所述滑动层为聚醚醚酮基复合改性材料；中间层，所述中间层为热塑性树脂，所述中间层贴设在所述滑动层的底部并与所述滑动层相连接；支撑层，所述支撑层为金属材料，所述支撑层贴设在所述中间层的底部并与所述中间层相连接。

优选的，所述中间层包括热塑性高分子树脂层；所述热塑性高分子树脂层的顶部贴设有粘贴层一，所述热塑性高分子树脂层的底部贴设有粘贴层二；所述滑动层和所述支撑层通过所述粘贴层一和所述粘贴层二与所述中间层相连接。

优选的，所述支撑层包括材料层一和位于所述材料层一顶部的材料层二，所述材料层二和所述材料层一相连接。

优选的，所述材料层二为多孔结构；所述材料层二的厚度为1-5mm；所述材料层二的孔隙率≥25％。

优选的，所述滑动层的厚度为1-10mm；所述滑动层为聚醚醚酮基改性高分子树脂。

优选的，所述中间层2的厚度为0.1-3mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在PEEK层与金属支撑层插入高韧的热塑性材料形成中间层，其具有以下特点：

1、在轴承受到内外应力作用时，中间层会对应力产生缓冲作用并且在受应力作用时会发生塑性变形消耗其能量从而保护滑动层；

2、中间层的增加降低了轴承的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中间层的结构示意图；

图3为本发明支撑层的结构示意图；

图中：

1、滑动层；2、中间层；3、支撑层；

21、热塑性高分子树脂层；22、粘贴层一；23、粘贴层二；

31、材料层一；32、材料层二。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，一种聚醚醚酮基滑动轴承，包括：滑动层1，滑动层1为聚醚醚酮基复合改性材料；中间层2，中间层2为热塑性树脂，中间层2贴设在滑动层1的底部并与滑动层1相连接；支撑层3，支撑层3为金属材料，支撑层3贴设在中间层2的底部并与中间层2相连接。

具体的，滑动层1为聚醚醚酮基复合改性材料，主要包括：基体树脂、耐磨相、增强相、无机填料。其中基体树脂为聚醚醚酮基高分子改性材料，硬度≥60HD。耐磨相具有良好的耐磨性及摩擦系数(摩擦系数≤0.1)如：聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MOS2)、聚酰亚胺(PI)、超高分子量聚乙烯中的一种及两种以上混合物；增强相为增强纤维如：芳纶纤维、芳纶纤维粉、碳纤维、碳纤维粉、玻璃纤维和玻璃纤维粉等一种及两种以上混合物，无机填料多可为球形、片形、针形及不规则形状粉体如：石墨、碳酸钙、氟化钙、滑石粉等，均匀地分散在基材中，粒径优先30nm-50μm。

中间层2为热塑性高韧材料如：聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)与高温尼龙(PA)等材料中的一种或两种以上混合物；中间层材料熔点≥260℃，分解温度≥340℃，熔融指数与PEEK层接近，保证了在相同温度下材料处于相似熔融状态，在压力作用下两者互相交联。

支撑层3为金属材料，金属没有特定材料，可以选自低碳钢、不锈钢、铝、铜或上述的合金物，支撑层3中的材料层二32为多孔结构，可以通过两种方式制备而成，一种通过表面刻蚀、加工、扎压制备多孔结构，另一种通过烧结铜粉、铜网、铝粉、铝网等金属多孔材料制备而成。

进一步的，中间层2包括热塑性高分子树脂层21；热塑性高分子树脂层21的顶部贴设有粘贴层一22，热塑性高分子树脂层21的底部贴设有粘贴层二23；滑动层1和支撑层3通过粘贴层一22和粘贴层二23与中间层2相连接。

进一步的，支撑层3包括材料层一31和位于材料层一31顶部的材料层二32，材料层二32和材料层一31相连接。

进一步的，材料层二32为多孔结构；材料层二32的厚度为1-5mm；材料层二32的孔隙率≥25％。

进一步的，滑动层1的厚度为1-10mm；滑动层1为聚醚醚酮基改性高分子树脂。

进一步的，中间层2的厚度为0.1-3mm。

为了便于测试关键参数对本发明的性能影响，部分材料种类与加工方式采用同一形式，但本发明所涉及的不限于以下形式：

材料说明：

金属基材：SPCC；

青铜多孔层：CuSn10，目数120-160，市售；

铜粉层厚度：2±0.05mm；

铜粉层孔隙率：30-50％；

滑动层层体系质量比——基体树脂：耐磨相：增强相：无机填料＝7.5：1：1：0.5；

润滑剂、增强剂粒径范围：10-15μm；

滑动层型材：2mm厚度膜

中间层型材：0.3mm厚度膜

材料磨损测试条件：

润滑条件：充分油润滑；

测试条件：载荷8MPa，速度0.5m/s，时间100h。

压缩弹性模量测试：压缩速率2mm/min

表1本发明的实施例

表2本发明的实施例性能对比

实施例	磨损量/mm	弹性模量/MPa
			实施例1	0.009	7856
实施例2	0.008	8452
			实施例3	0.009	8583
实施例4	0.010	8443
			实施例5	0.016	8619
实施例6	0.006	8601
			对比例	0.023	6762

本发明的工作原理为：选取滑动层1和中间层2，该滑动层1和中间层2可为板材、薄膜结构，根据所需产品厚度选择相应的结构。

(1)将中间层2中的粘贴层二23置于支撑层3的顶面，将滑动层1的底面置于中间层2中的粘贴层一22上，形成叠放组合物；

(2)将叠放组合物进行热压复合；

(3)在一定受压情况下对叠放物进行冷却处理；

(4)将冷却的三层复合板制备成轴承；

加压压力可为0.1-20MPa,优选5-10MPa；加热温度只需保证达到中间层与PEEK熔点且加热温度不超过450℃以上即可，优先温度为380-420℃；复合时间为10-1000s,优选60-600s。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种聚醚醚酮基滑动轴承，其特征在于，包括：

滑动层(1)，所述滑动层(1)为聚醚醚酮基复合改性材料；

中间层(2)，所述中间层(2)为热塑性树脂，所述中间层(2)贴设在所述滑动层(1)的底部并与所述滑动层(1)相连接；

支撑层(3)，所述支撑层(3)为金属材料，所述支撑层(3)贴设在所述中间层(2)的底部并与所述中间层(2)相连接。

2.如权利要求1所述的聚醚醚酮基滑动轴承，其特征在于：

所述中间层(2)包括热塑性高分子树脂层(21)；

所述热塑性高分子树脂层(21)的顶部贴设有粘贴层一(22)，所述热塑性高分子树脂层(21)的底部贴设有粘贴层二(23)；

所述滑动层(1)和所述支撑层(3)通过所述粘贴层一(22)和所述粘贴层二(23)与所述中间层(2)相连接。

3.如权利要求1所述的聚醚醚酮基滑动轴承，其特征在于：

所述支撑层(3)包括材料层一(31)和位于所述材料层一(31)顶部的材料层二(32)，所述材料层二(32)和所述材料层一(31)相连接。

4.如权利要求3所述的聚醚醚酮基滑动轴承，其特征在于：

所述材料层二(32)为多孔结构；

所述材料层二(32)的厚度为1-5mm；

所述材料层二(32)的孔隙率≥25％。

5.如权利要求1所述的聚醚醚酮基滑动轴承，其特征在于：

所述滑动层(1)的厚度为1-10mm；

所述滑动层(1)为聚醚醚酮基改性高分子树脂。

6.如权利要求1所述的聚醚醚酮基滑动轴承，其特征在于：

所述中间层(2)的厚度为0.1-3mm。

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