一种POK三层复合自润滑材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种POK三层复合自润滑材料及其制备工艺，包括金属基板层、球形铜粉层及POK材料层；所述金属基板层上通过粉末冶金的方法烧结一层球形铜粉层，再在上面复合一层POK材料层；所述金属基板层为铁基、铁铜烧结基、铜基中的一种或者其他适用于本发明专利技术且现有的材料；所述球形铜粉层为球形锡青铜粉；所述POK材料层为POK塑料。本发明专利技术采用POK作为自润滑层，与传统三层复合自润滑材料常采用的改性PA66、POM等相比，其耐磨、耐冲击性、韧性及自润滑性能优异，具有较高的热变形温度，可长期在高温环境下使用，同时具有绿色环保、生产成本低的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种POK三层复合自润滑材料及其制备工艺
本专利技术涉及滑动轴承领域，具体是一种POK三层复合自润滑材料及其制备工艺。
技术介绍
新型自润滑复合材料是随着近代科学技术发展而产生的一门新材料学科，由于它在特殊环境下具有优异的性能,因而发展迅速,应用广泛。自润滑材料一般分为金属基自润滑材料、非金属基自润滑材料和陶瓷自润滑材料。其制备方法通常为粉末冶金法和铸造法；此外,等离子喷涂、表面技术也被应用于自润滑复合材料的制备。其中金属基自润滑复合材料是以具有较高强度的合金作为基体,以固体润滑剂作为分散相,通过一定工艺制备而成的具有一定强度的复合材料。目前已开发的金属基自润滑复合材料,如在铁基、镍基高温合金中添加适量的硫或硒及银基和铜基自润滑材料,都已得到一定程度的应用。其中三层复合自润滑材料通常是包括以改性PTFE、改性PA66、改性POM等为高分子材料层的自润滑材料，仍普遍存在韧性差、耐磨性差等问题，这主要是由高分子材料基材所决定的性能，通过改性其性能的改善比较有限。表面经铺设高分子材料的板材需进行烧结，一般采用网带烧结炉，并热轧成型。一般烧结后的材料高分子层与球粉板的温度基本相同，在轧制过程中可能存在金属基板温度与高分子层温度不匹配的现象，导致轧制成型后的产品性能受到较大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种POK三层复合自润滑材料及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种POK三层复合自润滑材料，包括金属基板层、球形铜粉层及POK材料层；所述金属基板层上通过粉末冶金的方法烧结一层球形铜粉层，再在上面复合一层POK材料层；所述金属基板层为铁基、铁铜烧结基、铜基中的一种或者其他适用于本专利技术且现有的材料；所述球形铜粉层为球形锡青铜粉；所述POK材料层为POK塑料。进一步的，所述POK材料层为POK塑料为基体的改性材料，当POK材料为以POK塑料为基体的改性材料时，其中的改性添加剂可以是聚苯酯、玻璃纤维、碳纤维、芳纶等填充物，也可以是二硫化钼、石墨等无机固体自润滑材料，还可以是抗冲击改性剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、成核剂以及热稳定剂等一系列改性助剂；进一步的，所述当POK材料为以POK塑料为基体的改性材料时；改性配方：POK：60-100％；PTFE：0-20％，PTFE抗酸抗碱，抗各种溶剂，且耐高温，摩擦系数极低，主要改善材料的减摩性，降低摩擦因素，提高材料的使用温度，PTFE的加入可以使POK在自润滑材料的应用过程中发生本质区别，在耐磨的基础上减磨，并提高其正常工作的温度范围；碳纤维：0-20％，碳纤维主要改善材料的耐磨性，降低产品的磨损量，碳纤维的加入可使POK自润滑材料使用在更多更恶劣的环境中；抗氧剂：0-5％，抗氧剂主要降低材料的氧化分解机率，保证材料性能的稳定；硅油：0-5％，硅油主要用于改善材料的减摩性，降低摩擦因素，黏温性能是液体润滑剂中最好的，适当的添加可使POK自润滑材料使用在更高载的领域中。石墨：0-5％，固体润滑剂，作用同硅油。MoS2：0-5％，固体润滑剂，作用同硅油。增韧剂，0-3％，增加材料的韧性。进一步的，所述添加剂可以是PTFE、碳纤维、抗氧剂、硅油、石墨、MoS2和增韧剂其中一种或多种的组合。POK塑料为基体的改性材料的制备方法为：将原料在塑料混料机中混合，再将混好的料在双螺杆挤出机中共混造粒，制得用于三层复合材料的POK塑料为基体的改性材料。金属基板层一般为0.5-25mm，球粉层一般为0.1-1mm，POK材料层为0.05-2mm。一种POK三层复合自润滑材料的制备工艺，具体包括以下步骤：S1、在金属基板上铺上0.1-1mm厚度的球形青铜粉，放入网带烧结炉中烧结成球粉板，烧结温度：800-950℃，时间0.5-1.5h，氢氮混合气氛保护(氢气含量20-40％)，流量10-30m3/h。S2、在步骤S1烧结获得的球粉板上，铺设一层改性POK的塑料粒子，并平铺错位放入网带烧结炉；网带烧结炉上层加热温度200-350℃，下层加热温度150-350℃，烧结时间10-20min，氮气氛保护(氮气流量0-50m3/h)。S3、步骤S2获得的板材出炉口时塑料呈软化状态，取出后立即送入轧机轧制，获取毛坯板，将毛坯板平铺错位再次放入网带烧结炉二次烧结，上层加热温度200-350℃，下层加热温度150-350℃，烧结时间10-20min，、氮气氛保护(氮气流量0-50m3/h)，S4、步骤S3获得的板材出炉口时塑料呈软化状态，取出后再次立即送入轧机轧制，获得半成品；轧机轧制的目的是使塑料嵌入球形青铜粉间隙，由此增加结合力，二次轧制的目的是保证其有足够的结合力以及板材的平整度。进一步的，所述网带烧结炉采用上下独立加热方式，不仅需要满足产品在加热段高分子层对温度的要求，同时也需要满足出炉后、轧制前高分子层及球粉板不同的温度要求，使经轧制后产品性能保持稳定；同时工件出炉后设有2个温度检测点，分别检测钢板及高分子层温度，实现温度在线实时检测及报警。进一步的，所述步骤S2-S4中的两道轧制可以是光板也可以带有油穴，一般是热轧。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出的POK三层复合自润滑材料，具有优异的耐磨性、自润滑性能，在自润滑材料、滑动轴承领域属于新兴材料；与聚甲醛(POM)材料相比该材料具有比重低、耐冲击韧性更高、绿色环保等特点，POK的耐磨性是POM的14倍；通常PA66有很高的拉伸强度，但冲击强度和伸长率很低，POK在足够的拉伸强度下还具有优异的冲击强度和伸长率，因此，POK材料是一种优良的自润滑轴承面料；2、网带烧结炉采用上下加热单独控温，且加气氛保护，可以有效的保证塑料熔融的均匀性，防止塑料在高温状态下熔融过程与空气接触造成氧化，降低了因氧化分解造成的材料性能下降。同时可以保证在轧制前金属基板温度与高分子层温度匹配，大幅度的保证了产品质量；3、POK三层复合自润滑材料，对比塑料轴承，三层结构的复合材料承载力更强；对比市面上的现有的三层复合材料，POK在性能方面，具有优异的耐磨性，同时通过改性，可以获得更加减磨及耐磨材料；本专利技术采用POK作为自润滑层，与传统三层复合自润滑材料常采用的改性PA46、PA66、POM等相比，其耐磨、耐冲击性、韧性及自润滑性能优异，具有较高的热变形温度，可长期在高温环境下使用，同时具有绿色环保、生产成本低等优势。附图说明图1为一种POK三层复合自润滑材料的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1，一种POK三层复合自润滑材料，包括金属基板层1、球形铜粉层2及POK材料层3；所述金属基板层上通过粉末冶金的方法烧结一层球形铜粉层，再在上面复合一层POK材料层3；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种POK三层复合自润滑材料，其特征在于，包括金属基板层、球形铜粉层及POK材料层；所述金属基板层上通过粉末冶金的方法烧结一层球形铜粉层，再在上面复合一层POK材料层；/n所述金属基板层为铁基、铁铜烧结基、铜基中的一种或者其他适用于本专利技术且现有的材料；/n所述球形铜粉层为球形锡青铜粉；/n所述POK材料层为POK塑料。/n

【技术特征摘要】
1.一种POK三层复合自润滑材料，其特征在于，包括金属基板层、球形铜粉层及POK材料层；所述金属基板层上通过粉末冶金的方法烧结一层球形铜粉层，再在上面复合一层POK材料层；
所述金属基板层为铁基、铁铜烧结基、铜基中的一种或者其他适用于本发明且现有的材料；
所述球形铜粉层为球形锡青铜粉；
所述POK材料层为POK塑料。


2.根据权利要求1所述的一种POK三层复合自润滑材料，其特征在于，所述POK材料层为POK塑料为基体的改性材料，当POK材料为以POK塑料为基体的改性材料时，其中的改性添加剂可以是聚苯酯、玻璃纤维、碳纤维、芳纶等填充物，也可以是二硫化钼、石墨等无机固体自润滑材料，还可以是抗冲击改性剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂、成核剂以及热稳定剂等一系列改性助剂。


3.根据权利要求2所述的一种POK三层复合自润滑材料，其特征在于，所述POK材料为以POK塑料为基体的改性材料时，改性配方：
POK：60-100％；
PTFE：0-20％，PTFE抗酸抗碱，抗各种溶剂，且耐高温，摩擦系数极低，主要改善材料的减摩性，降低摩擦因素，提高材料的使用温度，PTFE的加入可以使POK在自润滑材料的应用过程中发生本质区别，在耐磨的基础上减磨，并提高其正常工作的温度范围；
碳纤维：0-20％，碳纤维主要改善材料的耐磨性，降低产品的磨损量，碳纤维的加入可使POK自润滑材料使用在更多更恶劣的环境中；
抗氧剂：0-5％，抗氧剂主要降低材料的氧化分解机率，保证材料性能的稳定；
硅油：0-5％，硅油主要用于改善材料的减摩性，降低摩擦因素，黏温性能是液体润滑剂中最好的，适当的添加可使POK自润滑材料使用在更高载的领域中。
石墨：0-5％，固体润滑剂，作用同硅油。
MoS2：0-5％，固体润滑剂，作用同硅油。
增韧剂，0-3％，增加材料的韧性。


4.根据权利要求3所述的一种POK三层复合自润滑材料，其特征在于，所述添加剂可以是PTFE、碳纤维、抗氧剂、硅油、石墨、MoS2和增韧剂其中一种或多种的组合。


5.根据权利要求2所述的一种POK三层复合自润滑材料，其特征在于，所述POK塑料为基体的改性材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：华俊娟，周引春，沈持正，沈震宇，杜文栋，杨萍，陈家园，陈健超，徐跃，蔡明杰，陈赟杰，朱益青，陆良平，蔡强，周少哲，
申请(专利权)人：嘉善双飞润滑材料有限公司，浙江双飞无油轴承股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33