專利名稱：固體潤滑材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種雖然首先適用但卻并非僅限于鐵路機車輪緣與鋼軌間使用的固體潤滑材料。
潤滑材料對于減緩各種形式的機械摩擦而言是必不可少的。常用的潤滑材料在形態(tài)上可有液態(tài)油狀、膏狀和固體等之分，并以其各自的性能和特點在不同的領(lǐng)域和/或應(yīng)用部位有各自的使用范圍。以鐵路的輪軌磨耗為例，列車中高速運轉(zhuǎn)的輪緣與鋼軌側(cè)面之間的摩擦及其損耗十分突出和有害。為減緩輪軌間的磨耗，延長使用壽命，在輪緣和軌頭內(nèi)側(cè)面間進(jìn)行潤滑是必須的。目前在輪緣潤滑中最常用的方式是，以具有控制電路、氣路、油路等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的涂油器或噴脂器將潤滑油脂涂布或噴射于輪緣部位處。由于列車運行中高速回轉(zhuǎn)的車輪產(chǎn)生的離心作用、空氣的紊亂流動以及運行中不可避免的顛簸，液體狀的機油不僅很難準(zhǔn)確地涂布或噴射到固定的位置上并形成連續(xù)的油膜，而且常會噴射、飛濺浸潤到輪軌的踏面上，降低了車輪的粘著系數(shù)而導(dǎo)致空轉(zhuǎn)。同時，這種方式的浪費大，而且污染其周圍的車體部件、道床、路基，特別是對空氣、土壤及地下水源等環(huán)境造成長久性的污染。
為解決這一問題，已有了一些有關(guān)機車輪緣固態(tài)潤滑材料的研究和報導(dǎo)。公開號為CN 1088964A的中國專利文獻(xiàn)介紹了一種將二硫化鉬、石墨粉、氮化硼粉狀物摻入聚四氟乙烯、聚酯樹脂和化氧樹脂中，在20-90℃條件下固化成型的固體型輪軌、輪緣潤滑劑。由其成型溫度可知，其實際用于固化的樹脂類材料是環(huán)氧樹脂。裝車試驗表明，因該固體潤滑劑的機械強度低而脆，經(jīng)不起沖擊、震動時極易碎裂，完全不具有實際應(yīng)用價值。公開號為CN 1077483A的中國專利文獻(xiàn)介紹了由80-85％石墨、3-5％二硫化鉬、10-15％石油焦或瀝青焦的混合物經(jīng)1300-2700℃焙燒成多孔性毛坯骨架，再浸滲銅合金或巴氏合金，或浸滲熱塑性聚四氟乙烯懸浮液和水玻璃，或浸滲改性酚醛樹脂后，成為可供不同季節(jié)使用的機車輪緣固體潤滑材料。但由其所述的加工方法又可以明顯看出，在其使用浸滲聚四氟乙烯的潤滑材料中，在400℃保溫塑化1小時的條件下，其中所浸滲的聚四氟乙烯已轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸镜臍怏w溢出而不復(fù)存在，即該潤滑材料中已完全沒有聚四氟乙烯成分了。此外，將其在地鐵作輪緣的實際潤滑試驗也顯示，由于同樣存在機械強度低和抗沖擊、抗剪、抗壓等方面性能不高等問題，因而該材料適用于以導(dǎo)電為主的受電弓與接觸網(wǎng)所組成的導(dǎo)電摩擦副對之間的導(dǎo)電潤滑材料。由于鐵路機車中車輛簧下部分與鋼軌的沖擊加速度高達(dá)18g左右，因此作為固體型的輪緣潤滑材料若不能同時具備優(yōu)異的潤滑性能和較高的機械強度，是很難具有實際使用價值的。
本發(fā)明的目的是針對上述情況，提供一種能同時具備優(yōu)異的潤滑性能和較高的機械強度的固體型輪緣潤滑材料，并經(jīng)試驗證明其具有可靠的實際使用價值。
本發(fā)明的固體潤滑材料，由按下列重量份的組分組成聚四氟乙烯38-66潤滑材料 27-51增強成分 8-5輔助成分 3-2.5，其中潤滑材料由按重量份為1/(1.5-2.5)的二硫化鉬/石墨組成；增強成分由按重量份為1/(2-4)的銅粉/玻璃纖維組成；輔助成分由按重量份為1/(1.5-2)/(1-1.5)的三氧化二銻/磷酸錳鐵/氧化鉛組成。
上述組成中的聚四氟乙烯在正常條件下無毒、無味、無臭，耐高低溫性能都好，能在-250℃～260℃的溫度范圍內(nèi)長期使用，且具有優(yōu)異的耐強酸、強堿、強氧化劑和有機溶劑的性能以及絕緣性能。其玻璃化溫度為327℃，400℃以上則分解出有毒氣體。它除因具有優(yōu)異的潤滑性能，有很低的動、靜摩擦系數(shù)，本身就是一種優(yōu)異的潤滑材料外，同時它還具有高強度的粘接性能，又是一種良好的熱固化劑，能與許多其它成分相結(jié)合，是本發(fā)明潤滑材料中的主要和重要的潤滑成分。經(jīng)試驗顯示，當(dāng)聚四氟乙烯在本發(fā)明產(chǎn)品中的用量比例低于30份時，產(chǎn)品難以預(yù)成型。在上述范圍內(nèi)，隨著聚四氟乙烯用量比例的增大，產(chǎn)品的機械強度也隨之增加。但當(dāng)其在產(chǎn)品中的用量比例高于55份后，成膜及潤滑性能即有下降趨勢。因此聚四氟乙烯用量的變化對產(chǎn)品的機械強度有直接和明顯的影響。
二硫化鉬和石墨是公知并已廣為使用的優(yōu)良潤滑成分，與聚四氟乙烯配合后能使?jié)櫥阅芨鼮樘岣摺Ｔ诖嘶A(chǔ)上添加銅粉(如青銅粉等)、玻璃纖維等所說的增強成分，證明能提高產(chǎn)品的抗沖擊、剪切、抗碎等機械強度以及導(dǎo)熱能力等方面的性能。試驗結(jié)果顯示，聚四氟乙烯與這些成分都具有良好的兼容性，使產(chǎn)品具有優(yōu)異的潤滑性能的同時，又能滿足用于機車輪緣所必需的理想的機械強度。
為保持產(chǎn)品的性能的穩(wěn)定可靠，制備時所用各原料成分以顆粒細(xì)度能通過孔徑為～0.07毫米(即200目)篩的粉末為好。
由于聚四氟乙烯即使在其結(jié)晶轉(zhuǎn)化點327℃以上的溫度時仍只能形成無晶質(zhì)不能流動的凝膠態(tài)，故制備時不宜采取熱塑性塑料的成型方法。制備本發(fā)明上述的固體潤滑材料時，可以將所說的各原料組分以常規(guī)的干法或濕法混合均勻，裝入型模腔中，在20-35MPa壓力下冷壓預(yù)成型，再置燒結(jié)爐中，于370℃-380℃溫度下燒結(jié)熱固化成型產(chǎn)品。
以下介紹的是作為本發(fā)明上述內(nèi)容的具體實施例，并以此對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。
各例的原料組成如下表<
各原料過孔徑為0.074毫米(即200目)篩，常規(guī)干法或濕法混合均勻后，裝入模腔，在28.5MPa壓力下常溫緩慢加壓，例如，可將陽模下降速度控制在30～50毫米/分鐘的范圍內(nèi)冷壓預(yù)成型。然后置熱風(fēng)循環(huán)燒結(jié)爐中，于370℃-380℃下燒結(jié)3.5～4.5小時熱固化后，冷卻至常溫即可。
所述各例產(chǎn)品的顏色均呈云灰色，有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)檢測值比重 2.2-2.5，抗沖擊強度～17.3kgcm/cm2，抗拉強度～158kg/cm2，抗彎強度～222kg/cm2，靜摩擦系數(shù)0.08-0.15。
將實施例1的產(chǎn)品在由Φ260毫米，厚度為32毫米，轉(zhuǎn)數(shù)為1450轉(zhuǎn)/分的模擬機車輪組成的設(shè)備上，把外形為32×20×70(毫米)的產(chǎn)品裝于盒體內(nèi)，由彈簧推進(jìn)并與模擬車輪滑動接觸，構(gòu)成機車輪緣的潤滑摩擦模擬裝置，進(jìn)行輪緣潤滑摩擦的模擬試驗，試驗數(shù)據(jù)和結(jié)果如下模擬速度71.1千米/小時，試驗里程5.12萬千米，彈簧對產(chǎn)品的頂推壓力4-4.5牛頓，產(chǎn)品在輪緣的成膜狀態(tài)黑褐色固潤膜，產(chǎn)品的消耗量10-15毫米/萬千米，運行10小時后產(chǎn)品塊中心的溫升8-12℃(環(huán)境溫度28℃)。
將本發(fā)明的上述實驗樣品裝在四臺機車上又進(jìn)行了近60萬千米的實際運行試驗，運行良好，潤滑減摩減磨的效果顯著，證實了其具有實際應(yīng)用的價值和應(yīng)用的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種固體潤滑材料，由按下列重量份的組分組成聚四氟乙烯 38-66潤滑材料27-51增強成分8-5輔助成分3-2.5，其中潤滑材料由按重量份為1/(1.5-2.5)的二硫化鉬/石墨組成；增強成分由按重量份為1/(2-4)的銅粉/玻璃纖維組成；輔助成分由按重量份為1/(1.5-2)/(1-1.5)的三氧化二銻/磷酸錳鐵/氧化鉛組成。
2.如權(quán)利要求1所述的固體潤滑材料，其特征在于所說的增強成分中的銅粉為青銅粉。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固體潤滑材料，其特征在于所說的各原料成分為能通過孔徑為～0.07毫米篩的粉末。
4.如權(quán)利要求1或2所述的固體潤滑材料，其特征在于所說的重量份組成為聚四氟乙烯 38.5潤滑材料 50.2增強成分 8.2輔助成分 3.1。
5.如權(quán)利要求1或2所述的固體潤滑材料，其特征在于所說的重量份組成為聚四氟乙烯 65.9潤滑材料 27.9增強成分 4.1輔助成分 2.1。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種固體潤滑材料,由按下列重量份的組分組成:聚四氟乙烯38—66,潤滑材料27—51,增強成分8—5,輔助成分3—2.5,其中:潤滑材料由按重量份為1/(1.5—2.5)的二硫化鉬/石墨組成;增強成分由按重量份為1/(2—4)的銅粉/玻璃纖維組成;輔助成分由按重量份為1/(1.5—2)/(1—1.5)的三氧化二銻/磷酸錳鐵/氧化鉛組成。
文檔編號C10M107/00GK1257909SQ9911743
公開日2000年6月28日 申請日期1999年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者肖育光 申請人:成都鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所