[发明专利]自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及自润滑轴承的润滑技术领域，具体涉及一种自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料及其制备方法。

背景技术

在一些承受高温、高载荷、润滑困难或不能润滑等苛刻的工况条件下，自润滑轴承得到广泛的应用。由于生态环境、技术、经济等方面的原因，自润滑轴承技术是目前发展趋势。自润滑技术轴承突破了依靠油脂润滑的局限性，实现了无油润滑。铜基镶嵌型自润滑轴承以其低成本与良好的摩擦磨损特性，在机械设备中应用得越来越广泛。镶嵌式自润滑轴承具有结构简单、体积小、重量轻、成本低的特点。在滑动轴承中镶嵌的材料是一类实用性强、应用广泛且有良好发展前景的固体润滑材料，其在轴与轴承的相对转动中起到支撑与润滑作用。

传统的滑动轴承镶嵌材料主要为石墨润滑柱，其配方主要分两大类，一类主要包括石墨粉、沥青和沥青胶等，材料经过混捏、模压成型、高温焙烧，并进行高温石墨化及一系列的机械加工最终成型，此方法制备的固体润滑材料的润滑性能差、摩擦力大，抗磨性能差，且材料的利用率低。另一种石墨润滑柱主要以聚四氟乙烯为基体，添加一定量的石墨粉和纯铜粉，混合材料经压制、烧结、冷却最终成型，此方法制备的固体润滑材料的承载能力虽然得到了提高，但其润滑性能和抗磨性能仍旧较差。目前使用的镶嵌石墨润滑柱自润滑轴承的承载大多在50-90Mpa，工作温度一般在200-300℃以下，不适宜在冶金等行业的高温和高载荷条件下工作。

纳米材料具有比传统材料更加优良的抗磨润滑效果，充分发挥纳米材料的优势以及各种润滑材料之间的协同作用，可获得更加优异的润滑性能，复合固体润滑材料应用前景非常广阔。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术存在的缺点，提供一种改进的自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料及其制备方法，形成适合于在高温和高载环境下使用，具有突出润滑效果的复合固体润滑材料。

一种自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料，采用如下技术方案：

一种自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料，由如下组份按质量配比而成：聚四氟乙烯25％～55％，可膨胀石墨粉24％～40％，纳米二硫化钼粉9％～15％，纳米三氧化二铝6％～10％，三氧化二锑3％～5％、碳纳米管3％～5％。

上述成份配比得到的自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料，与现有技术相比，在高温下仍旧具有良好的摩擦磨损特性，润滑性能和使用寿命大大提高。

自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料的优选方案是：

聚四氟乙烯的颗粒直径为2～30μm。

可膨胀石墨粉的固定碳含量大于或等于98％，粒径500～1500目。

纳米二硫化钼粉的颗粒度为40～200nm，颗粒形态为球状或片状。

纳米三氧化二铝的颗粒度为30～300nm。

碳纳米管为单壁或多壁结构，其纯度大于或等于95％，外径为8～50nm，长度大于或等于3μm。

自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料的制备方法，采用如下技术方案：

自润滑轴承镶嵌式高温复合固体润滑材料的制备方法，按如下步骤进行：

a、材料混合：

室温下,将聚四氟乙烯、可膨胀石墨、纳米二硫化钼、纳米三氧化二铝、三氧化二锑和碳纳米管纳米，按比例混合后加入在球磨机上，转速250r/min条件下，球磨10～14h，将混合均匀后的粉末放入真空干燥箱，在80～100℃下干燥2～3h；

b、压制：

将干燥的混合粉末放入圆柱型模具中压制成圆柱体形状，保压时间为10～20s，模压成型压力30～40Mpa；

c、烧结：

压制成型的圆柱体放入真空烧结炉中进行真空烧结处理，升温速率20～60℃/h，当温度加热到280～320℃后保温1～3h，加热到380～400℃后保温4～6h，降温速率20～60℃/h，降温到280～320℃时,保温1～3h，然后随炉冷却到室温。

采用上述制备方法的本发明与现有技术相比，在高温下仍旧具有良好的摩擦磨损特性，润滑性能和使用寿命大大提高；在工作温度300℃左右可连续平稳运行，其摩擦系数低于0.1，使用寿命提高2倍以上；在400℃高温下，该材料仍可吸附在自润滑轴承金属基体上实现自润滑。

制备方法采用的优选方案是：