[发明专利]一种耐磨自润滑的PES/金属复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种耐磨自润滑的PES/金属复合材料及其制备方法。

背景技术

当前，随着航空航天工业、汽车工业、机械工业、食品和制药机械以

及各种传动件的发展，对各类轴套、滑板、滑道及摩擦部件的要求越来越高。在

机械运行中，经常采用降低摩擦系数和延长设备使用寿命的方法有以下几种：

1、在金属瓦与轴的接触面上涂一层润滑油做润滑剂的方法达到降低摩擦系数和延长设备的使用寿命的目的。但设备在高温高压的条件下，在有腐蚀性气体和液体的条件下，在医药、食品、纺织、印刷等忌用润滑油的设备上，金属瓦的使用受到限制，存在磨损快和使用时间短等不足之处。

2、采用金属材料作为底材并在金属底材上直接固体润滑剂膏体，这种材料虽然具有结构紧凑、结合牢固、耐温性高、抗极压性和延长摩擦副寿命的优点，但缺陷是制造复杂、摩擦系数不稳定、抗腐蚀性差且裸露的金属层容易划伤对磨面

3、采用把PTFE（聚四氟乙烯）覆盖在烧结了青铜丝网的钢板上或覆盖在烧结了青铜粉钢板上的SF-1材料，虽然其具有高械强度、耐热性和自润滑性等优点，但金属与塑料的结合性差且不耐冲击，塑料的蠕变特性会导致金属与塑料间的结合容易剥离，影响了其实际的使用寿命。SF-1材料主要靠铜间的空隙镶嵌和存储塑料润滑材料，首先需烧结多孔青铜中间层，且在烧结青铜多孔层时为防止青铜层的氧化，须进行气体保护；其次多采用浸渍法等方法将塑料层成分加入到空隙中，因此制备工艺繁琐、大大延长了材料制造周期。

发明内容

在本发明的第一个目的是克服上述现有技术的问题，提供一种以PES（聚醚砜）为主的混合塑料与金属牢固结合、耐冲击性好、机械强度高、摩擦系数低且耐磨性能好的PES/金属复合材料。

本发明的第二个目的是提供该耐磨自润滑的PES/金属复合材料的制备方法。

本发明PES/金属复合材料采用的技术方案是：由金属基体、PES喷涂层和PES塑料层组成，PES喷涂层利用PES的粘性和PES与金属良好的附着力即分子间作用力，通过分子的化学键将金属基体与PES塑料层结合在一起；PES塑料层镶嵌在由喷丸工艺形成的金属基体的凹坑中；PES塑料层材料成分按质量百分含量为；PES（聚醚砜）65～75%，PTFE（聚四氟乙烯）15～25%，LCP(液晶聚合物) 4～8%,石墨5～7%，二硫化钼1%。

本发明PES/金属复合材料的制备方法采用的技术方案是采用如下步骤：

a) 在金属基体上进行特定的喷丸加工：选用机械离心式喷丸机，铸钢丸硬度为40～50HRC，直径为0.5～1mm，喷丸速度为50～75m/s，时间为30～45秒；

b）去除金属基体表面的油污，灰尘和氧化物，并进行表面磷化处理；

c）按质量百分含量的配比，将PES塑料层混合均匀并干燥；

d）在金属基体表面粉末喷涂厚度在80～100μm的PES喷涂层；

e) 将步骤d）中的喷涂金属件放入热压模具的型腔内作为嵌件，再将步骤c）中的PES塑料层混料均匀平铺在PES喷涂层上，平铺的厚度为3～6mm，加压至4～6MPa，以15～20℃/min的速度升温，待温度升至330～340℃后保持恒温25～35分钟，然后加压至10～12MPa，并升温至370～380℃后保持恒温50～70分钟，最后在保压条件下冷却使模具温度将到130℃左右脱模。

本发明在金属基体和PES塑料层间添加一层PES喷涂层，进一步提高了金属与塑料的结合性能，具有良好的耐热性和抗冲击性，对环境无毒无污染，节能且噪音低，并在-50～200℃较宽的温度范围内呈现低摩擦、耐磨损、抗冲击且不损伤对偶面。在MM-200型环块摩擦磨损试验机测定时，转速为300rmp，压力为250N，大气室温下干摩擦，其承载压力为150MPa，使用温度为-50～200℃，摩擦系数为0.07～0.16，磨损率为0.7～2.5×10-6mm3/N.m。本发明复合材料适用范围广，与原金属瓦轴相比可延长摩擦副使用寿命3倍或3倍以上，其原因是：