一种三层复合自润滑材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三层复合自润滑材料及其制备方法，包含金属基层、烧结于金属基层一面的球状多孔铜粉层和嵌入并覆盖球状多孔铜粉层的自润滑减摩耐磨层，其特征在于，所述自润滑减摩耐磨层由聚四氟乙烯60‑85％、层状磷酸锆5‑15％、粘结剂1‑10％、固体润滑剂1‑10％、其他添加剂1‑8％的体积份制备而成。本发明专利技术提供一种适用于油润滑工况条件下的高强耐磨自润滑三层复合材料，尤其是高速重载工况条件下具有优异的耐摩擦磨损特性；此外，本发明专利技术生产成本较低、原材料中不含铅，避免了铅对环境的污染及对人体健康的危害。

【技术实现步骤摘要】
一种三层复合自润滑材料及其制备方法
本专利技术属于自润滑材料
，具体涉及一种三层复合自润滑材料。
技术介绍
随着市场发展，自润滑滑动轴承性能需求逐渐提高，目前的改性聚四氟乙烯复合材料广泛应用于高、中负载或低中转速等场合，但并不能满足高速且重载的使用要求；改性PEEK复合材料能满足高速重载要求，但其成本太高市场接受度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种三层复合自润滑材料，其在油润滑条件下具有很好的耐摩擦磨损性能，尤其是高速重载工况条件下具有优异的耐摩擦磨损特性，且制备成本低。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三层复合自润滑材料，包含金属基层、烧结于金属基层一面的球状多孔铜粉层和嵌入并覆盖球状多孔铜粉层的自润滑减摩耐磨层，所述自润滑减摩耐磨层由以下原料按照体积比制备而成：作为本专利技术进一步的方案：所述层状磷酸锆的粒径为200-600目。作为本专利技术进一步的方案：所述粘结剂为PAI分散液、PAI树脂和PAI分散液中的至少一种。作为本专利技术进一步的方案：所述固体润滑剂为石墨和二硫化钼中的至少一种。作为本专利技术进一步的方案：所述其他添加剂是PPTA、PEEK和PPS中的至少一种。作为本专利技术进一步的方案：所述球状多孔铜粉层由锡青铜粉烧结而成，其化学成分重量百分比为：5～11％的锡、0～4％的锌和余量的铜。作为本专利技术进一步的方案：所述锡青铜粉粒径为100-200目。本专利技术的第二个目的是提供上述所述一种三层复合自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：A、在金属基层上烧结球状多孔铜粉层，制备得到双金属球粉板；B、制备自润滑减摩耐磨层泥料：(1)配粉：按体积比将聚四氟乙烯干粉、层状磷酸锆、PAI树脂和其他添加剂混合成粉体混合物；(2)混粉：将上述粉体混合物搅拌3-5次，搅拌机转速200-400r/min，每次5-10秒，使其成为混合均匀的粉体混合物；(3)混料：将上述粉体混合物、PAI分散液和聚四氟乙烯乳液按体积比混合，在转速为60-200r/min搅拌机内搅拌3-10分钟，形成液体混合物；(4)破乳：搅拌液体混合物的同时加入酒精破乳，制备形成泥料；C、铺轧：将上述泥料铺轧在双金属球粉板上，厚度为0.01-0.05mm；D、烘干：在180-220℃下烘20-40分钟；E、中轧：将烘干后的板材再轧一次，轧制尺寸为0.01-0.03mm；F、烧结：在氮气保护烧结炉中烧结，烧结温度360～380℃，烧结时间20-40分钟；G、终轧：将烧结后的板材终轧成自润滑三层复合板材，轧制尺寸至少为0.01mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本案中自润滑减摩耐磨层添加的层状磷酸锆具有层状晶体结构，其不仅具备摩擦因数低的性能，而且不溶于水和有机溶剂、热稳定性和机械强度强、化学稳定性较高的特性可以保证自润滑减摩耐磨层在低摩擦性能的情况下还具有很高的强度及耐磨性；酚醛树脂和PAI良好的粘结性不仅可以增强自润滑减摩耐磨层和球状多孔铜粉层的结合强度，同时还与其他材料一起在自润滑减摩耐磨层中形成相互联系的增强网络，进一步提高自润滑减摩耐磨层的强度及耐磨性能；添加二硫化钼或石墨质地较软的固体润滑剂和添加少量的PPTA、PEEK、PPS等树脂类可进一步增加自润滑减摩耐磨层的强度及耐磨性。本专利技术的生产成本比PEEK三层复合材料低，且本专利技术的制备原料不含铅，符合国家无铅化的趋势，避免了铅对环境的污染及对人体健康的危害，同时也扩大了高强耐磨自润滑三层复合材料的应用领域，如食品、制药、水工、饮料等要求材料低毒性的领域。附图说明图1为本专利技术制备的一种自润滑三层复合材料结构示意图；图中：1-金属基层，2-球状多孔铜粉层，3-自润滑减摩耐磨层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术第一个方面公开了一种三层复合自润滑材料，包含金属基层1、烧结于金属基层1一面的球状多孔铜粉层2和嵌入并覆盖球状多孔铜粉层2的自润滑减摩耐磨层3，所述自润滑减摩耐磨层3以下原料按照体积比制备而成：聚氟乙烯干粉、层状磷酸锆5-15％、粘结剂1-10％、固体润滑剂1-10％、其他添加剂1-8％的体积份制备而成。其中，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为60±2％。所述聚四氟乙烯干粉的作用是在其他粉料占比较少的情况下增加干粉比例，以方便后续的破乳。所述层状磷酸锆具有层状晶体结构，其不仅具备摩擦因数低的性能，而且不溶于水和有机溶剂、热稳定性和机械强度强、化学稳定性较高的特性可以保证自润滑减摩耐磨层在低摩擦性能的情况下还具有很高的强度及耐磨性；所述层状磷酸锆的粒径为200-600目，粒径太大摩擦阻力大，摩擦系数高，粒径太小则增强效果不好。所述粘结剂为PAI分散液、PAI树脂和PAI分散液中的至少一种。酚醛树脂和PAI良好的粘结性不仅可以增强自润滑减摩耐磨层和球状多孔铜粉层的结合强度，同时还与其他原料一起在自润滑减摩耐磨层中形成相互联系的增强网络，进一步提高自润滑减摩耐磨层的强度及耐磨性能；所述固体润滑剂为石墨和二硫化钼中的至少一种。所述其他添加剂是PPTA、PEEK和PPS中的至少一种。添加二硫化钼或石墨作为固体润滑剂、添加少量的PPTA、PEEK、PPS等树脂类可进一步增加自润滑减摩耐磨层的强度及耐磨性。所述球状多孔铜粉层由锡青铜粉烧结而成，其化学成分重量百分比为：5～11％的锡、0～4％的锌和余量的铜；所述锡青铜粉粒径为100-200目，粒径太大需要复合的泥料较厚才能不露铜，粒径太小，空隙小，泥料与球状多孔铜粉层的结合强度不够。本专利技术的第二个方面公开了第一个方面所述的一种三层复合自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：A、在金属基层上烧结球状多孔铜粉层，制备得到双金属球粉板；B、制备自润滑减摩耐磨层泥料：(1)配粉：按体积比将聚四氟乙烯干粉、层状磷酸锆、PAI树脂和其他添加剂混合成粉体混合物；(2)混粉：将上述粉体混合物搅拌3-5次，搅拌机转速200-400r/min，每次5-10秒，使其成为混合均匀的粉体混合物；(3)混料：将上述粉体混合物、PAI分散液和聚四氟乙烯乳液按体积比混合，在转速为60-200r/min搅拌机内搅拌3-10分钟，形成液体混合物；(4)破乳：搅拌液体混合物的同时加入酒精破乳，制备形成泥料；C、铺轧：将上述泥料铺轧在双金属球粉板上，厚度为0.01-0.05mm；D、烘干：在180-220℃下烘20-40分钟；E、中轧：将烘干后的板材再轧一次，轧制尺寸为0.01-0.03mm；F、烧结：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三层复合自润滑材料，包含金属基层、烧结于金属基层一面的球状多孔铜粉层和嵌入并覆盖球状多孔铜粉层的自润滑减摩耐磨层，其特征在于，所述自润滑减摩耐磨层由以下原料按照体积比制备而成：/n

【技术特征摘要】
1.一种三层复合自润滑材料，包含金属基层、烧结于金属基层一面的球状多孔铜粉层和嵌入并覆盖球状多孔铜粉层的自润滑减摩耐磨层，其特征在于，所述自润滑减摩耐磨层由以下原料按照体积比制备而成：





2.根据权利要求1所述的一种三层复合自润滑材料，其特征在于，所述层状磷酸锆的粒径为200-600目。


3.根据权利要求1所述的一种三层复合自润滑材料，其特征在于，所述粘结剂为PAI分散液、PAI树脂和PAI分散液中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的一种三层复合自润滑材料，其特征在于，所述固体润滑剂为石墨和二硫化钼中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的一种三层复合自润滑材料，其特征在于，所述其他添加剂是PPTA、PEEK和PPS中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的一种三层复合自润滑材料，其特征在于，所述球状多孔铜粉层由锡青铜粉烧结而成，其化学成分重量百分比为：5～11％的锡、0～4％的锌和余量的铜。


7.根据权利要求6所述的一种三层复合自润滑材料，其特征在于，所述锡青铜粉粒径为100-200目。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑合静，杨兆方，丁晓龙，章然，
申请(专利权)人：合肥波林新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34