一种具有弹性层的金属加强复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有弹性层的金属加强复合材料及其制备方法。本发明专利技术的金属加强复合材料包括金属基板、弹性层以及滑动层，其中，弹性层位于金属基板和滑动层之间，弹性层包括金属网和填充于金属网网孔中的滑动层材料，金属网通过烧结而连接到金属基板上，滑动层材料包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒。本发明专利技术的金属加强复合材料的滑动层致密性好、无气泡、厚度厚、可车削，板材结合强度好、耐磨性能好、自润滑能力强、承载能力高、耐冲击、耐高温、耐腐蚀，特别适用于生产滑动部件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
一种具有弹性层的金属加强复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于滑动轴承材料
，具体涉及一种具有弹性层的金属加强复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在传动作业系统中，轴传动系统作为一种最基本且最普遍的传动作业技术被应用于各种重要运作环节中。在汽车生产行业中，轴套是一种极为重要的部件，特别是汽车门铰链衬套，该衬套与汽车铰链相固定，安装于轴与轴支座之间，轴与衬套呈紧配合状态，以增加一定的扭矩。汽车门铰链衬套可以在汽车门开闭运动过程中，既起到自润滑作用，又使开关门有一定阻尼，使铰链轴端均匀受力，极大地减小磨损、减缓扭矩衰减和提高铰链机构的稳定性及使用寿命，保证车门的平稳开闭、无异响和舒适性。
[0003]目前润滑衬套普遍采用金属基复合耐磨材料制成，而现有技术一直未能解决金属基复合耐磨材料耐磨滑动层薄、扭矩差、致密性差、耐磨时间短、粘结剂易老化、耐磨层磨屑多等各种问题，导致润滑衬套依旧更换频率过快，机械设备维修成本过高。
[0004]近年，国内市场通常用以钢板作支撑，在钢板上铺上耐磨材料PTFE并进行塑化烧结，然后卷制成轴套，可以不加润滑油，从而代替铜套和粉末冶金套，但仍存在如下问题：耐磨滑动层薄，耐磨时间短。如果加厚耐磨滑动层，则会造成耐磨滑动层烧结不牢固、起皮、甚至脱落。
[0005]后来出现了将金属网和金属板通过烧结工艺形成一体，再将水性乳液或干粉末状的塑料材料渗入金属网中通过机械加工轧压制造而成的轴承。这种方法制造的轴承一旦滑动层做厚，滑动层中会产生气泡，层与层之间结合强度降低，降低材料本身的耐磨性和润滑性能；滑动层内部多孔、致密性差，则会影响轴承整体厚度的均匀性和轴承的使用寿命。
[0006]目前，国外是采用将铜网通过粘结剂粘结在钢板上，再将耐磨滑动层粘结在板状铜网上。这种制作方法仍有以下缺陷：使用这种板材制作的轴套，铜网和钢板之间的结合强度不高，当受到环境腐蚀或因承受载荷而产生高温时，其粘结剂会迅速老化，从而造成钢板基体与铜网脱离，最终使耐磨滑动层快速失效，且板状铜网制造成本高。
[0007]因此，本领域仍需要一种滑动层致密性好、烧结牢固、不易脱落、能够做厚、可车削，金属网与金属基板之间结合强度高、不易分离，且具有良好的稳定性和使用寿命的滑动轴承用金属加强复合材料。

技术实现思路

[0008]为解决现有的复合材料制造的衬套所存在的种种问题，本专利技术提供了一种新型的具有弹性层的金属加强复合材料及其制作方法。不同于胶粘，本专利技术采用金属网(例如铜网)与金属板(例如钢板)烧结，以达到冶金结合，结合强度更高，且不存在胶粘剂老化问题。与采用普通的钢背+铜粉+PTFE的工艺制作的复合材料相比，本专利技术的滑动材料的滑动层更厚、更致密，为提高装配精度轴套内孔可车削，且铜网层相比铜粉层更具弹性，有利于减少
扭矩衰减，从而延长轴套的使用寿命。
[0009]具体而言，本专利技术提供一种具有弹性层的金属加强复合材料，所述金属加强复合材料包括金属基板、弹性层以及滑动层，其中，弹性层位于金属基板和滑动层之间，弹性层包括金属网和填充于金属网网孔中的滑动层材料，金属网通过烧结而连接到金属基板上，滑动层的材质与填充于金属网网孔中的滑动层材料相同，滑动层材料包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒，所述聚四氟乙烯来自聚四氟乙烯分散粉。
[0010]在一个或多个实施方案中，所述金属基板为钢板。
[0011]在一个或多个实施方案中，所述金属网为铜网。
[0012]在一个或多个实施方案中，所述金属基板的厚度为0.5-2.5mm。
[0013]在一个或多个实施方案中，所述弹性层的厚度为0.2-0.5mm。
[0014]在一个或多个实施方案中，所述弹性层中，滑动层材料的体积为弹性层总体积的40％-70％。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述滑动层的厚度≥0.1mm，优选≥0.2mm。
[0016]在一个或多个实施方案中，以滑动层材料总重计，滑动层材料中，聚四氟乙烯的含量为60～80wt％。
[0017]在一个或多个实施方案中，以滑动层材料总重计，滑动层材料中，增强材料的含量为1～10wt％。
[0018]在一个或多个实施方案中，以滑动层材料总重计，滑动层材料中，固体润滑剂的含量为8～30wt％。
[0019]在一个或多个实施方案中，以滑动层材料总重计，滑动层材料中，任选的纳米颗粒的含量为0.1～10wt％。
[0020]在一个或多个实施方案中，所述增强材料选自碳纤维、玻璃纤维和增强聚合物中的一种或多种；优选地，所述增强聚合物选自尼龙、聚酯、芳纶纤维、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚芳砜和聚醚砜中的一种或多种。
[0021]在一个或多个实施方案中，所述固体润滑剂选自石墨、MoS2、氟化石墨、氮化硼、氟化钠、氟化铈、氟化锂、氟化钙、硫酸钡、三氧化二铝、磷酸钙、硫酸钙、氟化钙和氧化锌中的一种或多种。
[0022]在一个或多个实施方案中，所述纳米颗粒选自二氧化硅纳米颗粒和氧化钙纳米颗粒中的一种或两种。
[0023]在一个或多个实施方案中，滑动层和填充于金属网网孔中的滑动层材料通过将油性聚合物浆料铺设在连接于金属基板上的金属网的表面和网孔中经干燥、烧结而形成，所述油性聚合物浆料包括树脂组合物和油性溶剂，所述树脂组合物包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒。
[0024]在一个或多个实施方案中，滑动层和填充于金属网网孔中的滑动层材料通过将复合生料带覆压在连接于金属基板上的金属网的表面和网孔中经烧结而形成，所述复合生料带包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒。
[0025]本专利技术还提供一种制备本专利技术任一实施方案所述的具有弹性层的金属加强复合材料的方法，所述方法包括对铺设在连接于金属基板上的金属网的表面和网孔中的油性聚合物浆料进行干燥、烧结的步骤，所述油性聚合物浆料包括树脂组合物和油性溶剂，所述树
脂组合物包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒，所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯分散粉。
[0026]在一个或多个实施方案中，所述金属网通过烧结连接到所述金属基板上，烧结温度为800-1000℃、优选为880-920℃；优选地，烧结时间为10-25分钟；优选地，烧结时使用惰性气体和还原性气体的混合气体、例如氢氮混合气体进行保护；氢氮混合气体中，氢气和氮气的体积比优选为5：1到2：1。
[0027]在一个或多个实施方案中，以树脂组合物总重计，树脂组合物中，聚四氟乙烯的含量为60～80wt％。
[0028]在一个或多个实施方案中，以树脂组合物总重计，树脂组合物中，增强材料的含量为1～10wt％。
[0029]在一个或多个实施方案中，以树脂组合物总重计，树脂组合物中，固体润滑剂的含量为8～30wt％。
[0030]在一个或多个实施方案中，以树脂组合物总重计，树脂组合物中，任选的纳米颗粒的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有弹性层的金属加强复合材料，其特征在于，所述金属加强复合材料包括金属基板、弹性层以及滑动层，其中，弹性层位于金属基板和滑动层之间，弹性层包括金属网和填充于金属网网孔中的滑动层材料，金属网通过烧结而连接到金属基板上，滑动层的材质与填充于金属网网孔中的滑动层材料相同，滑动层材料包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒，所述聚四氟乙烯来自聚四氟乙烯分散粉。2.如权利要求1所述的具有弹性层的金属加强复合材料，其特征在于，所述金属加强复合材料具有以下一项或多项特征：(1)所述金属基板为钢板；(2)所述金属网为铜网；(3)所述金属基板的厚度为0.5-2.5mm；(4)所述弹性层的厚度为0.2-0.5mm；(5)所述弹性层中，滑动层材料的体积为弹性层总体积的40％-70％；(6)所述滑动层的厚度≥0.1mm，优选≥0.2mm；(7)以滑动层材料总重计，滑动层材料中，聚四氟乙烯的含量为60～80wt％；和(8)以滑动层材料总重计，滑动层材料中，增强材料的含量为1～10wt％，固体润滑剂的含量为8～30wt％，任选的纳米颗粒的含量为0.1～10wt％；(9)所述增强材料选自碳纤维、玻璃纤维和增强聚合物中的一种或多种；优选地，所述增强聚合物选自尼龙、聚酯、芳纶纤维、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚芳砜和聚醚砜中的一种或多种；(10)所述固体润滑剂选自石墨、MoS2、氟化石墨、氮化硼、氟化钠、氟化铈、氟化锂、氟化钙、硫酸钡、三氧化二铝、磷酸钙、硫酸钙、氟化钙和氧化锌中的一种或多种；和(11)所述纳米颗粒选自二氧化硅纳米颗粒和氧化钙纳米颗粒中的一种或两种。3.如权利要求1所述的具有弹性层的金属加强复合材料，其特征在于，滑动层和填充于金属网网孔中的滑动层材料通过将油性聚合物浆料铺设在连接于金属基板上的金属网的表面和网孔中经干燥、烧结而形成，所述油性聚合物浆料包括树脂组合物和油性溶剂，所述树脂组合物包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒；或滑动层和填充于金属网网孔中的滑动层材料通过将复合生料带覆压在连接于金属基板上的金属网的表面和网孔中经烧结而形成，所述复合生料带包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒。4.一种制备权利要求1或2所述的具有弹性层的金属加强复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括对铺设在连接于金属基板上的金属网的表面和网孔中的油性聚合物浆料进行干燥、烧结的步骤，所述油性聚合物浆料包括树脂组合物和油性溶剂，所述树脂组合物包括聚四氟乙烯、增强材料、固体润滑剂和任选的纳米颗粒，所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯分散粉。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一项或多项特征：(1)所述金属网通过烧结连接到所述金属基板上，烧结温度为800-1000℃、优选为880-920℃；优选地，烧结时间为10-25分钟；优选地，烧结时使用惰性气体和还原性气体的混合气体、例如氢氮混合气体进行保护；氢氮混合气体中，氢气和氮气的体积比优选为5：1到2：
1；(2)以树脂组合物总重计，树脂组合物中，聚四氟乙烯的含量为60～80wt％；(3)以树脂组合物总重计，树脂组合物中，增强材料的含量为1～10wt％，固体润滑剂的含量为8～30wt％，任选的纳米颗粒的含量为0.1～10wt％；(4)所述油性溶剂选自煤油、白油、粗汽油、石油基溶剂、环烷溶剂和脂肪族溶剂中的任意一种或任意多种的混合物；优选地，所述油性溶剂包含煤油、白油、...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊学峰，孙志华，陆忠泉，
申请(专利权)人：浙江长盛滑动轴承股份有限公司，
类型：发明
国别省市：