CN86105028A - 复合自润滑耐磨材料 - Google Patents

Abstract

本发明系固体自润滑耐磨材料的制造方法及其制品。其制品是以金属网作骨架，以聚四氟乙烯、六氟丙烯、石墨和硅酸盐组成的混合料为填充料的复合材料。其制造方法是先将混合料制成面团状，并在轧机上轧成薄膜，再通过轧机，将薄膜复合在金属网上，经预热处理后，最终轧制和塑化处理成成品。该方法可连续生产，效率高，成品尺寸规格范围大，尺寸精度高，摩擦系数小。主要适用于-50～+250℃温度范围内工作的轴与轴套间相对运转的自润滑衬套等。

Description

本发明属于自润滑耐磨材料的制造方法及其制品。主要适用于制作纺织、食品和印刷机械中在200℃左右高温条件下工作的自润滑衬套等。

七十年代以来，工业发达国家相继开展了金属-非金属（以塑料为主）复合自润滑材料的研究，尤其是聚四氟乙烯工业化规模生产以后，由于它在高低温度条件下（-50～+200℃）具有十分优越的耐蚀和减磨性能，受到人们的高度重视，但由于强度低，导热性不好以及尺寸不稳定等缺点，限制了它作为机械零件而被广泛应用。为了克服其缺点，发挥其优点，在这基础上发展了两种新的复合自润滑材料及制造方法：一种是以金属短纤维（或金属粉末）模压、烧结成所需的形状的多孔坯件，然后用聚四氟乙烯及其它混合物浸透到坯件的孔隙中，再经塑化处理，精整成所需规格、形状和尺寸要求的自润滑材料;另一种是以低碳钢带（厚度为0.5～5mm左右）作基背，并在基背上烧结一层孔隙率为20～35%的铜合金粉末层，然后用聚四氟乙烯及其它混合物填充这些孔隙，即可制成所谓的自润滑钢背材料。

目前，国外有关这方面的专利不少，如J52086-458、SU528319、GB2068-776、SU825-55504、US3431160等。其中SU528319为耐磨自润滑聚合物材料，它由聚四氟乙烯、碳、石墨纤维、氮化硼和金属铜粉组成。它的缺点是石墨纤维、氮化硼的价格较昂贵，成本高，不利于生产应用。而US3431160专利是采用定模层压法，即先将金属网置于凹模内，然后在其上面布筛混合料，接着加压、烧结成制品。该制造方法的缺点是产品尺寸受到严格限制，生产效率低。同时，制造这类自润滑耐磨材料的技术关键在于成分选择适当后，如何把混合物充分填充到金属网孔中，并与金属网牢固地结合在一起。网目越小，填充的难度越大，以致于需要经过某种特殊处理才能实现。国外制造这类主要聚四氟乙烯的材料，有的为了使混合物填充到网孔中，采用冰冻处理。冰冻处理需要非常严格的恒温恒湿设备及特殊的加工装置，投资大，周期长，工艺复杂，见效慢。

本发明的目的在于提供一种制造复合自润滑耐磨材料的先进的新方法及其相应的制品。该方法不仅工艺上先进，设备简单，投资小，见效快;而且产品尺寸规格范围大，灵活，生产效率高;其制品性能优异。

本发明复合自润滑耐磨材料以金属网为骨架，由聚四氟乙烯、六氟丙烯、石墨和硅酸盐混合料制成薄膜，并将此薄膜机械地复合在金属网上，经预热处理后，进行轧制和塑化处理而成。

其具体制造方法如下：

将聚四氟乙烯乳液、六氟丙烯粉、石墨粉和硅酸盐粉进行混合，充分搅拌12小时后加入凝固剂酒精，使之凝固成面团状。

将面团状的混合物在两辊轧机上轧成0.5～1mm厚左右的薄膜，通过轧机将薄膜复合在金属网上。

该复合带材经干燥后在通常的加热炉中在200～300℃温度下进行预热处理，保温2小时，去掉易挥发物和改变混合料的分子团状态，以便混合料能够均匀地填充到金属网孔中。

经过预热处理好的复合带材在两辊精轧机上进行轧制（轧机辊径为120mm，总压力为5吨）。其目的是使混合料填充满金属网孔。并达到所要求的规格尺寸和精度。预热处理是该复合材料制造中的重要环节。

轧制好的复合带材在350～370℃温度下保温1小时，进行塑化处理。塑化处理炉为带式电阻炉;为了保证温度均匀，分四段进行保温指示和调节。

经塑化处理好的复合带材即为最终产品，可根据需要剪切成一定的规格尺寸。

采用上述制造方法所制取的复合自润滑耐磨材料制品的化学成分组成（重量比）为：聚四氟乙烯50～60%，六氟丙烯5～10%，石墨粉13～25%，硅酸盐粉10～20%。为了混合均匀和保证操作条件的合理，以及避免粉末飞扬造成劳动条件恶化，采用乳液状的聚四氟乙烯;六氟丙烯为粉末状，其加入目的是为了改善塑化处理效果，增强混合料与金属网的结合强度。石墨粉的粒度＜325目;硅酸盐粉可采用硅酸钙粉和硅酸铝粉，其粒度＜300目。

根据使用时该复合带材所接触的介质和〔PV〕值大小，金属网可选用铜合金、不锈钢、镍等材质;金属网的网孔规格为50～250目。它作为复合材料的骨架和基背，具有强化和传导热的作用。

采用本发明制造的自润滑耐磨带材，其摩擦系数小于0.3，一般为0.1～0.15，〔PV〕值大于5Kg-M/cm²·S;尺寸规格为厚度0.3～0.8mm，宽度可达120mm，长度大于500mm。

由于本发明选用了廉价的且不含任何象铅之类的有毒性原材料，使成本大大降低，且无污染。

在制造方法上与国外通常采用的干粉态模压成型方法相比，由于本发明采用了湿态制膜，轧制成型的方法，不仅无粉尘，改善了劳动条件;且可连续化生产，生产效率高;产品尺寸规格不受限制，即尺寸规格范围大，灵活，尺寸精度也高。

在制造过程中，为了把混合料充分地填充到金属网中，本发明采用轧制前的预热处理，得到了满意的效果，不仅设备及工艺简单，投资小，而且见效快，效果好。

本发明可在-50～+250℃温度范围下使用，可广泛用于制作纺织、食品和印刷机械中在200℃左右高温条件下工作的轴与轴套间相对运转的自润滑衬套。这种衬套使用寿命长，摩擦系数小，且更换十分方便，具有广阔应用前景。

实施例

根据本发明所设定的自润滑耐磨材料的化学成分范围，配制了5组该制品的混合料，每一组的具体化学成分配比（重量比）列入表1。组份中的各粉末料均过300目筛。

表1    5个自润滑耐磨材料制品的化学成分配比（重量%）

首先将5组原料中的聚四氟乙烯制成乳液状，然后将各组的六氟丙烯粉、石墨粉和硅酸盐粉分别加入相应的聚四氟乙烯乳液中，充分搅拌12小时后，加入凝固剂酒精，制成5个面团状的混合物。

将面团状的混合物在两辊轧机上轧成不同厚度的薄膜（见表2），并经轧机将薄膜复合在不同的金属网（见表2）上。

复合带材干燥后在通常的箱式热处理炉中在200～300℃温度范围内的不同温度下（见表2）进行预热处理，保温2小时。

经过预热处理的复合带材在两辊精轧机上进行轧制，其轧辊辊径为120mm，总的轧制压力为5吨，最终轧成不同厚度的制品（见表2）。

表5    5个自润滑耐磨材料制品在制造过程中的有关参数

轧制好的复合带材在350～370℃温度范围内的不同温度下（见表2）保温1小时，进行塑化处理。最后得到一定尺寸规格的制品。

将制品在MG-200型摩擦试验机上测量摩擦系数，其测试条件及摩擦系数值列入表3。

表3    5个自润滑耐磨材料制品的摩擦系数值及测试条件

Claims (5)

1、一种以金属网为骨架的，以聚四氟乙烯等组成的混合料为填充料的复合自润滑耐磨材料的制造方法，其特征在于先将混合料制成面团状，将面团状混合料在轧机上轧制成薄膜，并通过轧机，使薄膜复合在金属网上，待复合带材干燥后进行预热处理，经预热处理的复合带材在两辊精轧机上轧制成所需厚度的薄带，该薄带经塑化处理后得到最终成品。

2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于复合带材在轧制前的预热处理温度为200～300℃，保温时间2小时。

3、一种以金属网为骨架的，以聚四氟乙烯为主要组份的混合料的复合自润滑耐磨材料，其特征在于混合料的化学组成包括聚四氟乙烯50～60%，六氟丙烯粉5～10%，石墨粉13～25%，硅酸盐粉10～20%;金属网可选择不锈钢、青铜和镍质金属网。

4、根据权利要求3所述的自润滑耐磨材料，其特征在于硅酸盐粉可采用硅酸钙粉和硅酸铝粉。

5、根据权利要求3所述的自润滑耐磨材料，其特征在于金属网的网孔规格为50～250目。