專利名稱：自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承，特別是無(wú)油潤(rùn)滑軸承；也與高分子化合物的組合物有關(guān)。
背景技術(shù)：
無(wú)油潤(rùn)滑軸承中的三層復(fù)合軸承，由英國(guó)格拉西亞公司創(chuàng)制，簡(jiǎn)稱DU。該產(chǎn)品以薄片狀鋼板為基體，中間燒結(jié)有球形多孔青銅粉層，表面鋪軋以聚四氟乙烯即PTFE為主的配有鉛的混合料，滲入、復(fù)蓋上述銅粉層并燒結(jié)而成為減摩耐磨層。最后將上述三層復(fù)合板材按照軸的大小卷制成不同尺寸的軸套狀的軸承。世界各地生產(chǎn)的DU類軸承，在國(guó)內(nèi)為SF-1類，已廣泛應(yīng)用高、中負(fù)載、低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。但是由于工作時(shí)鉛的粉末和氣體逸出，因此在食品、藥品等行業(yè)受到排斥。
公開號(hào)CN1234476A由德國(guó)聯(lián)合莫古爾威斯巴登有限公司遞交的專利，提出了滑移層即減摩耐磨層不必求助于鉛或其化合物的方案。該層的基體物料PTFE或高熔點(diǎn)氟熱塑性塑料與PTFE混合物中，至少含有粉末狀聚芳族酰胺，其體積占該層總量的10-50％。但是，該方案的青銅粉層中仍含有15％以上的鉛，并且制造時(shí)以甲苯和硝酸鋁處理混合料，因此仍然有可能遭到污染而被排斥。
由美國(guó)達(dá)納公司遞交的公開號(hào)為CN1292852A的專利申請(qǐng)，則公開了襯里層即減摩耐磨層的新方案，以體積計(jì)含10-30％的顆粒狀離子氟化物、2-10％的原纖化芳族聚酰胺纖維和2-10％的可熔融加工的含氟聚合物以及其余量的PTFE。有文獻(xiàn)表明，(1)氟化物是有毒物，如NaF；(2)原纖化纖維的混入需要特別設(shè)備外，還被懷疑有致癌的可能性。此外，無(wú)一例外，生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少地使用甲苯和硝酸鋁；產(chǎn)品還使用低粘度液體潤(rùn)滑，亦被食品等行業(yè)所排斥。
眾所周知，PTFE有很低的磨擦系數(shù)，一般情況下為0.04-0.05，在高負(fù)荷下磨擦系數(shù)0.016。它呈層狀結(jié)構(gòu)。其同一層的結(jié)合力較強(qiáng)，但層間結(jié)合力卻很弱，極易相對(duì)滑動(dòng)。運(yùn)動(dòng)時(shí)，可在極短時(shí)間內(nèi)，在對(duì)偶表面形成轉(zhuǎn)移膜，所以PTFE摩擦系數(shù)很小。但是它在對(duì)偶材料上有較差的粘著性，即是導(dǎo)致嚴(yán)重磨損的主要原因。因此單獨(dú)使用PTFE的機(jī)會(huì)不多。技術(shù)界普遍關(guān)心的問題是添加何物可使新的軸承材料的磨擦系數(shù)仍很小，而耐磨性有極大地提高？EKONOL即聚對(duì)羥基苯甲酸苯酯，俗稱聚苯酯。它的晶體呈片狀，具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性和優(yōu)異的耐磨、耐壓縮蠕變性能，其耐磨性是PTFE的500倍。導(dǎo)熱系數(shù)比PTFE大3-5倍，特別的優(yōu)點(diǎn)是在幾乎所有有機(jī)溶劑中都不溶解。PI即聚酰亞胺具有相近似的特性，因此是它的替代材料。
PPS即聚苯硫醚是一種線性熱塑性高分子材料。它具有優(yōu)異的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性以及對(duì)金屬的高粘著強(qiáng)度。如果它加入到PTFE為主的材料中組成PTFE-PPS共混物時(shí)，只要配比合理，即可使PTFE的耐磨性能有較大的提高。但是，PPS先要作化學(xué)交聯(lián)?；瘜W(xué)交聯(lián)已是成熟技術(shù)，通常需要加入氧化鎂等促進(jìn)劑，交聯(lián)時(shí)間20分鐘。
M0S2即二硫化鉬，屬于六方晶系的層狀結(jié)構(gòu)，極易從層與層之間劈開，所以具有良好的自潤(rùn)滑性能。M0S2能較強(qiáng)地吸附在金屬表面，即使在摩擦?xí)r也不易破壞，因此能承受較高的負(fù)荷，資料表明，2.5μm厚的M0S2薄膜，能承受2800Mpa以上的壓力，同時(shí)經(jīng)受40m/s的磨擦速度。此外，M0S2除能被王水、濃流酸、沸騰濃鹽酸、純氧、高溫氯和氫侵蝕外，在其他酸堿、藥品、溶劑、水、石油產(chǎn)品及合成潤(rùn)滑劑中均不溶解，對(duì)環(huán)境氣氛是穩(wěn)定的，一般條件下不與金屬反應(yīng)、不侵蝕橡膠材料。有時(shí)M0S2可用石墨替代。
PPS在使用時(shí)往往需要經(jīng)過(guò)化學(xué)交聯(lián)，為已有技術(shù)。制作PTFE乳液亦被視為已有技術(shù)。它由氣相四氟乙烯在水溶液中反應(yīng)，生成PTFE和水，再加乳化劑制得。目前PTFE乳液已可在市場(chǎng)購(gòu)得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承，它工作時(shí)無(wú)油潤(rùn)滑，同時(shí)不含鉛，可擴(kuò)展到食品、制藥、水工、飲料、醫(yī)用機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用。本發(fā)明的另一個(gè)目的是尋找出上述軸承的制造方法。
公開新的技術(shù)方案如下一種自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承，包括金屬基板、燒結(jié)于基板一面的球狀多孔銅粉層和滲入并且覆蓋銅粉層的減摩耐磨材料層，最后卷制成軸套狀，其特征在于所述銅粉不含鉛及其鉛的化合物和其它有害物質(zhì)；所述減摩耐磨材料的組分以重量計(jì)為，聚四氟乙烯30-35％，聚對(duì)羥基苯甲酸苯酯30-35％，二硫化鉬6-10％，其余為聚苯硫醚。
制造所述軸承的方法是A、在金屬基板上燒結(jié)無(wú)鉛銅粉層；B、制作減摩耐磨層可鋪展軟體①PPS化學(xué)交聯(lián)；②配粉料，按前述重量比例配粉料；③攪拌，將粉料混合攪拌三次，每次5-10分鐘，成為混合物，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速2000-4000r/min，三次過(guò)篩，篩目100以上；④制聚四氟乙烯乳液；⑤制可鋪展軟體，將比例為80克含固量60％的聚四氟乙烯乳液和100克混合物混合，在轉(zhuǎn)速為20-60r/min攪拌機(jī)內(nèi)攪拌5-10分鐘；溫度為15-25℃；C、鋪軋，將軟體鋪軋?jiān)阢~粉層上，厚度以不露銅粉為適宜，最佳厚度為0.01-0.03mm；D、烘干，以220-280℃烘20-30分鐘，以乳液中水份完全揮發(fā)為準(zhǔn)；E、中軋，烘干后的板材再軋一次，軋制量為0.01-0.03mm，以增加密度和結(jié)合力；F、燒結(jié)，在氮?dú)怏w保護(hù)燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)溫度370-390℃，時(shí)間36-45分鐘，氮?dú)饧兌?9.9％以上，不同燒結(jié)爐的流量以不氧化為最小流量；E、終軋，將燒結(jié)后的板材，終軋至成品板材要求，最少軋下0.01mm以上；H、落料卷制，按照軸承大小落料，卷制成軸套狀。
按照上述方法制成的自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承，暫時(shí)命名為CSB-50，在已有專利技術(shù)無(wú)產(chǎn)品的情況下，以現(xiàn)在市場(chǎng)三層復(fù)合軸承SF-1產(chǎn)品為對(duì)照，進(jìn)行摩擦、磨損試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)表如下A、試驗(yàn)設(shè)備MMD-10端面磨損試驗(yàn)機(jī)，工況條件①干摩擦；②速度V＝0.2m/s；③壓力P＝8N/mm2；④試驗(yàn)時(shí)間180min。

B、試驗(yàn)設(shè)備同上，工況條件①油潤(rùn)滑；②速度V＝0.4m/s；③壓力P＝8N/mm2；④試驗(yàn)時(shí)間180min。

C、試驗(yàn)設(shè)備同上，工況條件①油潤(rùn)滑；②速度V＝1.5m/s；③壓力P＝4.5N/mm2；④試驗(yàn)時(shí)間180min。

D、試驗(yàn)設(shè)備MPV-20B磨擦試驗(yàn)機(jī)，工況條件①干摩擦；②速度V＝0.5m/s；③試驗(yàn)時(shí)間120min。逐級(jí)加載。

E、試驗(yàn)設(shè)備YB-90(90°搖擺試驗(yàn))，試驗(yàn)條件V＝1.0m/min，壓力P＝24.5N/mm2，試驗(yàn)時(shí)間50小時(shí)。

從表中可以看出本發(fā)明產(chǎn)品的摩擦系數(shù)接近SF-1，但PV值、最終磨損量及最終溫度等參數(shù)明顯優(yōu)于SF-1，特別是銅粉層和減摩耐磨層不含鉛和有害纖維，同時(shí)可以免用低粘度潤(rùn)滑液，因此應(yīng)用行業(yè)可以擴(kuò)展到食品、飲料、水工、醫(yī)藥、家電、辦公機(jī)械等涉及人類生命安全及健康的機(jī)械行業(yè)和要求無(wú)鉛的化工機(jī)械行業(yè)。


附圖為本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施時(shí)，如說(shuō)明書發(fā)明方案所述，其中優(yōu)選數(shù)據(jù)如下材料配方按重量比聚四氟乙烯32-34％；聚對(duì)羥基苯甲酸苯酯32-34％；二硫化鉬7-8％；其余為聚苯硫醚。
烘干溫度250-280℃，烘20-30分鐘，視乳液中的水份完全發(fā)揮為最佳點(diǎn)。
燒結(jié)時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)燒結(jié)爐中進(jìn)行，燒結(jié)溫度375-385℃，燒結(jié)時(shí)間40分鐘，氮?dú)饧兌?9.9％以上。針對(duì)不同燒結(jié)爐，其氮?dú)饬髁?、壓力亦不同。以鋼基板不氧化為最佳?br> 實(shí)施時(shí)，以PI即聚酰亞胺替代EKONOL或/和石墨取代M0S2，其效果相仿。
當(dāng)然落料卷制后，還要進(jìn)行整形、倒角，最后包裝入庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承，包括金屬基板、燒結(jié)于基板一面的球狀多孔銅粉層和滲入并且覆蓋銅粉層的減摩耐磨材料層，最后卷制成軸套狀，其特征在于所述銅粉不含鉛及其鉛的化合物和其它有害物質(zhì)；所述減摩耐磨材料的組分以重量計(jì)為，聚四氟乙烯30-35％，聚對(duì)羥基苯甲酸苯酯30-35％，二硫化鉬6-10％，其余為聚苯硫醚。
2.如權(quán)利要求1所述自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承的制造方法，其特征在于A、在金屬基板上燒結(jié)無(wú)鉛銅粉層；B、制作減摩耐磨層可鋪展軟體①PPS化學(xué)交聯(lián)；②配粉料，按權(quán)利要求1重量比配料；③攪拌，將粉料混合攪拌三次，每次5-10分鐘，成為混合物，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速2000-4000r/min，三次過(guò)篩，篩目100以上；④制造聚四氟乙烯乳液；⑤制可鋪展軟體，將比例為80克含固量60％的聚四氟乙烯乳液與100克混合物混合，在轉(zhuǎn)速為20-60r/min攪拌機(jī)內(nèi)攪拌5-10分鐘；溫度15-25℃；C、鋪軋，將軟體鋪軋?jiān)阢~粉層上，厚度以不露銅粉為適宜，最佳厚度為0.01-0.03mm；D、烘干，以220-280℃烘20-30分鐘；E、中軋，烘干后的板材再軋一次，軋制量0.01-0.03mm；F、燒結(jié)，在氮?dú)怏w保護(hù)燒結(jié)爐燒結(jié)，燒結(jié)溫度370-390℃，時(shí)間36-45分鐘，氮?dú)饧兌?9.9％以上；E、終軋，將燒結(jié)后的板材，終軋至成品板材要求，最少軋下0.01mm以上；H、落料卷制，按照軸承大小落料，卷制成軸套狀。
全文摘要
一種自潤(rùn)滑無(wú)鉛軸承包括金屬基板、無(wú)鉛銅粉層和減摩耐磨層，最后卷制成軸套狀。同時(shí)公開了它的制造方法。本發(fā)明克服了自潤(rùn)滑軸承因含鉛和致癌可疑纖維而不能在食品、水工、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用的缺點(diǎn)。其制造方法中最主要的是減摩耐磨層材料為PTFE、EKONOL、PPS、M
文檔編號(hào)F16C33/14GK1488865SQ02147618
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者孫志華 申請(qǐng)人:嘉善長(zhǎng)盛滑動(dòng)軸承有限公司