一种复合滑动轴承及其制备方法技术

一种复合导轴承及其制备方法，泡沫铝经脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；沉积磺化石墨烯后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；耐磨塑料包括聚甲醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种；脱脂前的泡沫铝由纯铝和/或铝硅合金经过发泡后制得，其具有完全连通的孔系，孔隙率为60%～80%，孔径为2～4mm。本发明专利技术提出的技术方案，在泡沫铝与聚合物两相界面之间，通过电沉积法引入磺化石墨烯过渡层，有效地解决了泡沫铝与聚合物材料因热膨胀系数不同而导致的界面脱胶，界面热阻大等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合滑动轴承及其制备方法
本专利技术涉及新材料制品及自润滑轴承制备
，尤其是涉及一种复合滑动轴承；本专利技术还涉及一种复合滑动轴承的生产方法及其应用。
技术介绍
轴承是机械设备中的重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。其中滚动轴承已经标准化、系列化，与滑动轴承相比滚动轴承的径向尺寸、振动和噪声较大，价格也较高。目前市场上的无油润滑滑动轴承主要是铜合金加石墨，其结构是在铜合金上钻孔，在孔中填充石墨，轴承在工作过程中是通过孔中石墨实现其自润滑性能。由于铜和石墨都具有良好的导热性能，因此，该种轴承具有良好的热稳定性，能适用在较高温度工况下运行。但因为孔中石墨的不连续性，而且铜合金的硬度高于一般高分子材料，因此，该种轴承的自润滑性能比全塑料型要差，运转噪音较大，而且它对配幅零件的磨损也较大。随着机器向高速、精密、低噪声方向发展，对滑动轴承的要求也越来越高，尤其要求轴承具有良好的导热与散热性能，良好的热稳定性。因此，具有优良自润滑与热稳定性能的高分子复合材料及对复合滑动轴承的研究与应用成为热点之一。目前，改善高分子材料导热性的主要方法是在其中引入高导热填料，即所谓的填充型导热高分子材料，它依靠声子传热，导热系数取决于高分子材料基体和导热填料的协同作用。然而，由于填料的分布是随机的，所形成的导热网络并不连续，存在众多断点，且导热网络呈各向异性，而导热性能好坏取决于最短的导热网络，因此对提高材料导热性能作用有限。有空洞的金属被称为泡沫金属或发泡金属，如发泡铝、发泡镍、发泡铜等。泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，由于其具有特殊的疏松孔洞结构，密度小、质量轻、比表面积大、比力学性能高，具有许多独特的性能，如：良好的吸声、隔音、电磁屏蔽、阻尼、减震等性能。但单一的泡沫铝也存在性能上的缺陷，如强度、模量较低，而不能单独作为结构材料使用。聚合物，也称高分子材料，具有许多金属所不能比拟的特性，如高比强、低密度、耐腐蚀、具有自润滑性能和良好的加工性能。但它也有不足，如导热与耐热性差、导电性差。将泡沫铝和聚合物等材料结合起来，制备性能优异的泡沫铝/聚合物复合材料成为研究的热点。例如CN102501357A公开了一种聚合物/泡沫铝复合材料及其生产方法，将泡沫铝嵌入模具内；将聚合物或共混物通过注射成型方法制得聚合物/泡沫铝复合材料；将聚合物熔体充入泡沫铝的孔隙中，形成由泡沫铝和聚合物构成的复合材料。此外，还有通过渗压法制备硅橡胶、环氧树脂等热固性材料填充泡沫铝复合材料的报道。但现有技术制造该类复合材料时，因化学反应后会产生一定的气体，泡沫铝与聚合物材料的热膨胀系数差距较大等原因，一方面易使复合材料的界面脱胶，界面热阻增大，对导热性能改善效果减弱；另一方面，得到的产品并不致密，性能存在缺陷，故此工艺方法适用范围相对有限。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术解决的技术问题在于提供一种摩擦系数低、耐磨性好、自润滑性能优良、强度高、尺寸稳定性和热稳定性好的复合滑动轴承及其制备方法。为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种复合滑动轴承，经以下方法制得：泡沫铝依次通过脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；经上述步骤处理后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；脱脂前的泡沫铝为具有完全连通的孔系，孔隙率为60%～80%，孔径为2～4mm的泡沫铝。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承，所述磺化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化−剥离−还原制得的石墨烯，在石墨烯表面修饰磺酸基后制得的磺化石墨烯。作为优选的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承，所述磺化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化−剥离−还原制得的石墨烯，石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原后制得的磺化石墨烯。为了解决上述技术问题，另一方面，本专利技术提供一种复合滑动轴承制备方法，包括以下步骤：泡沫铝依次通过脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；沉积一层磺化石墨烯后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；所述耐磨塑料包括聚甲醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种；脱脂前的泡沫铝由纯铝和/或铝硅合金经过发泡后制得，其具有完全连通的孔系，孔隙率为60%～80%，孔径为2～4mm。泡沫铝依次通过脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理，优选的工艺为：对泡沫铝进行脱脂后，先在3wt%～8wt%的NaOH水溶液中碱洗4～6分钟，再在3wt%～8wt%的HCI水溶液中酸洗4～6分钟，然后用水冲洗使泡沫铝的冲洗液呈中性，置于80～100℃的温度下烘干；用泡沫铝重量1wt%～3wt%的硅烷偶联剂水解液进行表面处理；再在80～100℃温度下烘干。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承制备方法，所述在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯制备过程包括采用直流电源，石墨电极接正极，工件接负极，在浓度为100mg～300mg/L、温度为20～40℃的石墨烯磺化石墨烯-水分散液中沉积2～5min。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承制备方法，所述磺化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化−剥离−还原制得的石墨烯，在石墨烯表面修饰磺酸基后制得的磺化石墨烯。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承制备方法，所述磺化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化−剥离−还原制得的石墨烯，石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原后制得的磺化石墨烯。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承制备方法，还包括将经沉积磺化石墨烯处理后的泡沫铝在真空、300～400℃的温度下退火处理3~5h。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承制备方法，所述注塑工艺条件为：料筒温度190℃，模具温度100℃，注射压力70～110MPa，注射速率90%，注射时间30秒，保压压力90MPa，保压时间30秒。作为进一步改进的技术方案，本专利技术提供的复合滑动轴承制备方法，所述冷却成型过程包括在50～80℃温度下，保温2～3h，然后自然冷却至室温。本专利技术提供的复合滑动轴承，采用的材料为泡沫铝/聚合物三维互穿复合材料，材料密度为1.0～1.5g/cm3，无缺口抗冲击强度为130～190KJ/m2，抗压强度为16～22MPa，导热系数为2.1～2.4W/(m·K)-1，性能优异。本专利技术带来的有益效果：本专利技术提出的技术方案，在泡沫铝与聚合物两相界面之间，通过电沉积法引入磺化石墨烯过渡层，有效地解决了泡沫铝与聚合物材料因热膨胀系数不同而导致的界面脱胶，界面热阻大等技术问题，从而获得结构完整、性能优良的泡沫铝/聚合物三维互穿复合滑动轴承。相对现有的方法制备的泡沫铝/聚合物三维互穿复合材料，该方法制备的产品，其内部含有磺化石墨烯过渡层，铝塑界面结合良好，无结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合滑动轴承，其特征在于，经以下方法制得：泡沫铝依次通过脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；经上述步骤处理后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；脱脂前的泡沫铝为具有完全连通的孔系，孔隙率为60%～80%，孔径为2～4mm的泡沫铝。

【技术特征摘要】
1.一种复合滑动轴承，其特征在于，经以下方法制得：泡沫铝依次通过脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；经上述步骤处理后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；脱脂前的泡沫铝为具有完全连通的孔系，孔隙率为60%～80%，孔径为2～4mm的泡沫铝。2.根据权利要求1所述的复合滑动轴承，其特征在于，所述磺化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化−剥离−还原制得的石墨烯，在石墨烯表面修饰磺酸基后制得的磺化石墨烯。3.根据权利要求1所述的复合滑动轴承，其特征在于，所述磺化石墨烯为采用Hummers法，由石墨经氧化−剥离−还原制得的石墨烯，石墨烯经硼氢化钠进行预还原后，进行磺酸化处理，再采用肼进行二次还原后制得的磺化石墨烯。4.一种复合滑动轴承制备方法，其特征在于，包括以下步骤：泡沫铝依次通过脱脂、碱洗和酸洗后，采用硅烷偶联剂进行表面处理；经上步骤处理后的泡沫铝通过电沉积方法在泡沫铝的孔表面沉积一层磺化石墨烯；沉积一层磺化石墨烯后的泡沫铝装入注塑模具中，将耐磨塑料采用注塑工艺注塑，冷却成型；所述耐磨塑料包括聚甲醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种；脱脂前的泡沫铝由纯铝和/或铝硅合金经过发泡后制得，其具有完全连通的孔系，孔隙率为60...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙春光，龙娜，董佩冉，
申请(专利权)人：长沙精达高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43