CN1296466C - 水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固体润滑剂及其制备方法。水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，它包括聚四氟乙烯树脂，其特征是：所述的聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5-15份，铜粉20-50份，碳纤维5-17份，二硫化钼5-30份，聚酰亚胺5-10份。本发明将聚四氟乙烯树脂基复合材料制成固体润滑剂，镶嵌入铜合金基材，与钢组成摩擦副，在摩擦副表界面可形成不断补充的润滑转移膜，降低了摩擦副间的磨损率，延长了使用寿命。在含少量泥水，接触应力3421N/cm²，旋转速度2.1M/min下，本发明的摩擦系数为0.05-0.079，单位磨损率为0.325-0.78×10^-5μm/mN。

Description

水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种固体润滑剂及其制备方法，具体涉及一种以聚四氟乙烯为基体的固体润滑剂及其制备方法，可镶嵌于水轮发电机主叶片轮轴承套，起减摩润滑作用，适合于重载、低速、往复运动、泥水环境等特殊工况条件下工作的专用设备。

背景技术

水轮发电机组负荷重、体积大、使用条件恶劣，不能经常更换，故不能使用液体润滑材料。为减少磨损、降低摩擦及噪音，延长寿命，便于检修，避免水质污染，利于环保，必须在铜合金轴承套中镶嵌固体润滑剂，达到减摩润滑的目的。而现有的固体润滑剂的摩擦系数较大，耐磨性能较差，不适合于重载、低速、往复运动、泥水环境等特殊工况条件下工作的专用设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦系数小的水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，它包括聚四氟乙烯树脂，其特征是：所述的聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5-15份，铜粉20-50份，碳纤维5-17份，二硫化钼5-30份，聚酰亚胺5-10份。

水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂的制备方法，其特征是按下述步骤依次进行：

1).配料：在聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5-15份，铜粉20-50份，碳纤维5-17份，二硫化钼5-30份，聚酰亚胺5-10份，称取各种原料，混合均匀；

2).将步骤1)所得的混合料在冷压模内塑制成圆柱形，再烧结成型，冷压压力80-100Kg/cm²，烧结温度370-380℃，随炉冷却，得产品。将所制备的固体润滑剂镶嵌于水轮发电机主叶片轮轴承套中，与钢配副。

本发明将聚四氟乙烯树脂基复合材料优化配方所制成固体润滑剂，镶嵌入铜合金基材，与钢组成摩擦副，在摩擦副表界面可形成不断补充的润滑转移膜，降低了摩擦副间的磨损率，延长了使用寿命。固体润滑剂是典型的复合材料，复合材料可经设计，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现出色的综合性能。在摩擦速度为1.2m/s，载荷为60N下，硬度为5.01HV0.05/30-14.02HV0.05/30，抗压缩强度为23.48MPa-46.49Mpa。

本发明采用聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，其固体润滑剂镶嵌入铜合金轴承套中与钢对偶件配副，在含少量泥水，接触应力3421N/cm²，旋转速度2.1M/min下，本发明的摩擦系数为0.05-0.079，单位磨损率为0.325-0.78×10^-5μm/mN，与现有技术相比，摩擦系数小，在摩擦副表界面可形成不断补充的润滑转移膜，降低了摩擦副间的磨损率，延长了使用寿命，其效果显著。同时提出了配方优化体系，可根据使用要求，使用环境，使用条件等提供相应适宜的配方。

具体实施方式

固体润滑剂是复合体系，其指标考核项目较多(摩擦系数、磨损量、强度、硬度、热性能、摩擦表面化学变化等)，助剂与性能间的关系不确定，同时各助剂间存在较多的协同作用，因而该配方设计是一个典型的多因素、多水平、多指标配方实验。过去对于这种多样性和复杂性的配方体系均采用工作经验设计，带有一定的偶然性，目前，不少人仍采用正交设计法。为了考虑数据的均衡分散性和整齐可比性，从全面实验中选出部分点进行实验，使得这些点能反映实验范围内各因素和实验指标间的关系；同时利用有限的数据可获得更多的实验信息，采用均匀试验设计方法设计配方，试样进行摩擦磨损等试验，用样条函数对试验数据进行拟合，找出配方与摩擦性能间的关系，在拟合曲线上选取特殊试验点进行验证性试验，实际应用时可由拟合曲线确定各组分的用量，达到优化的目的。

首先将各种原材料的用量限制在一定范围内，然后选取2-3种原材料为主要变化因素，采用均匀试验设计方法设计配方，试样进行摩擦磨损等试验，用样条函数对试验数据进行拟合，找出配方与摩擦性能间的关系，然后在拟合曲线上选取特殊试验点进行验证性试验，实际应用时可由拟合曲线确定各组分的用量，达到优化的目的。

实施例1：

水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，它由聚四氟乙烯树脂、二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺组成，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨10份，铜粉30份，碳纤维20份，二硫化钼30份，聚酰亚胺10份。

其制备方法为：1).称取上述各种原料，混合均匀；2).将步骤1)所得的混合料在冷压模内塑制成圆柱形，再烧结成型.冷压压力80Kg/cm²，烧结温度374℃，随炉冷却，得产品镶嵌入水轮发电机轴承套。

制备的固体润滑剂镶嵌入铜合金轴承套中与钢对偶件配副，在含少量泥水，接触应力：3421N/cm²，旋转速度2.1M/min的条件下，其摩擦系数为0.05，单位磨损率为0.325×10^-5μm/mN。

实施例2：

水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨8.3份，铜粉33.3份，碳纤维17份，二硫化钼25份，聚酰亚胺8.3份。

如上所述的水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂的制备方法，按下述步骤依次进行：

1).配料：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨8.3份，铜粉33.3份，碳纤维17份，二硫化钼25份，聚酰亚胺8.3份。

2).将步骤1)所得的混合料在冷压模内塑制成圆柱形，再烧结成型.冷压压力70Kg/cm²，烧结温度372℃，随炉冷却，得产品镶嵌入水轮发电机轴承套。

制备的固体润滑剂镶嵌入铜合金轴承套中与钢对偶件配副，在含少量泥水，接触应力：3421N/cm²，旋转速度2.1M/min的条件下，其摩擦系数为0.075，单位磨损率为0.78×10^-5μm/mN。

实施例3：

水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨15份，铜粉50份，碳纤维10份，二硫化钼5份，聚酰亚胺5份。

如上所述的水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂的制备方法，按下述步骤依次进行：

1).配料：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨15份，铜粉50份，碳纤维10份，二硫化钼5份，聚酰亚胺5份。

2).将步骤1)所得的混合料在冷压模内塑制成圆柱形，再烧结成型.冷压压力80Kg/cm²，烧结温度375℃，随炉冷却，得产品镶嵌入水轮发电机轴承套。

制备的固体润滑剂镶嵌入铜合金轴承套中与钢对偶件配副，在含少量泥水，接触应力：3421N/cm²，旋转速度2.1M/min的条件下，其摩擦系数为0.079，单位磨损率为0.56×10^-5μm/mN。

实施例4：

水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5份，铜粉40份，碳纤维5份，二硫化钼5份，聚酰亚胺5份。

如上所述的水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂的制备方法，按下述步骤依次进行：

1).配料：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5份，铜粉40份，碳纤维5份，二硫化钼5份，聚酰亚胺5份。

2).将步骤1)所得的混合料在冷压模内塑制成圆柱形，再烧结成型.冷压压力60Kg/cm²，烧结温度370℃，随炉冷却，得产品镶嵌入水轮发电机轴承套。

制备的固体润滑剂镶嵌入铜合金轴承套中与钢对偶件配副，在含少量泥水，接触应力：3421N/cm²，旋转速度2.1M/min的条件下，其摩擦系数为0.058，单位磨损率为0.47×10^-5μm/mN。

Claims (2)

1.水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂，它包括聚四氟乙烯树脂，其特征是：所述的聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5-15份，铜粉20-50份，碳纤维5-17份，二硫化钼5-30份，聚酰亚胺5-10份。

2.如权利要求1所述的水轮发电机镶嵌轴承套用固体润滑剂的制备方法，其特征是按下述步骤依次进行：

1).配料：在聚四氟乙烯树脂中加入二硫化钼、石墨、铜粉、碳纤维和聚酰亚胺，各组份所占重量份数为：聚四氟乙烯树脂为100份，石墨5-15份，铜粉20-50份，碳纤维5-17份，二硫化钼5-30份，聚酰亚胺5-10份，称取各种原料，混合均匀；

2).将步骤1)所得的混合料在冷压模内塑制成圆柱形，再烧结成型，冷压压力80-100Kg/cm²，烧结温度370-380℃，随炉冷却，得产品。