一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料及其制备方法，所述减摩耐磨复合材料包括金属板基底层、铜粉层和聚合物复合材料层；所述多孔铜粉层设置在金属板基底层表面，所述聚合物复合材料层设置在多孔铜粉层表面及孔隙中。其中，所述聚合物复合材料层由以下重量百分比含量的各组分制备：聚四氟乙烯分散粉50～73％；聚四氟乙烯超细粉5～15％；纳米氮化硼1～3％；聚苯酯10～20％；聚酰亚胺10～25％；无机氧化物纳米粒子1～3％。采用该减摩耐磨复合材料制备的轴承制品在高频、高负载、油润滑工况条件下具有较好的耐摩擦磨损性能和耐久性。耐摩擦磨损性能和耐久性。耐摩擦磨损性能和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及自润滑材料
，具体地，涉及一种减摩耐磨复合材料及其制备方法，尤其涉及一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属
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塑料三层复合材料作为一种金属塑料自润滑复合材料，充分发挥了金属的高硬度、高刚度和良好的热传导特性，同时通过金属表面复合的塑料层弥补了金属化学稳定性、抗腐蚀能力、减摩耐磨性能和消声减震效果相对较差的不足。随着现代科技及工业的迅猛发展，各产业机械的动力传动、传导条件变得越来越苛刻，高速、高频、高负载工况需求增加，因而对工件的性能要求也随之越来越苛刻，相应的对材料不断提出多方面的性能要求，推动着材料向高比强度、高比刚度、高比韧性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方面发展。然而，由于塑料层的力学强度及抗疲劳能力较差，目前，金属
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塑料三层复合材料在高频、高负载工况下主要存在以下问题：首先，在高频、高负载条件下，由于摩擦生热，材料接触面处的温度迅速上升，三层复合材料的塑料层在高温条件下力学强度下降，材料的耐磨性变差，容易引起轴承失效。其次，在高频运转条件下，以PTFE为基体的三层复合材料的塑料层由于刚性较低容易产生疲劳和蠕变，但是添加无机材料进行材料的刚度等力学性能改性又会使材料的内部结合力变差，导致材料的耐磨性变差。另外，纳米材料的添加可有效提高复合材料塑料层的力学强度和耐磨性，但是只有纳米粒子以纳米尺寸形态均匀分散在复合材料中才能有效提高复合材料性能，因此，纳米材料的自身团聚问题和分散性问题有待进一步解决。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料及其制备方法。具体通过包含特定重量比例的聚四氟乙烯分散粉、聚四氟乙烯超细粉、纳米氮化硼、聚苯酯、聚酰亚胺及无机氧化物纳米粒子制备聚合物复合材料，再进一步将该聚合物复合材料通过高温塑化嵌入到具有一定孔隙率的铜粉板上，可以得到一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料，从而解决以上技术问题。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]在第一方面，本专利技术提供了一种聚合物复合材料，包括以下重量百分比含量的各组分：
[0006]聚四氟乙烯分散粉50～73％；
[0007]聚四氟乙烯超细粉5～15％；
[0008]纳米氮化硼1～3％；
[0009]聚苯酯10～20％；
[0010]聚酰亚胺10～25％；
[0011]无机氧化物纳米粒子1～3％。
[0012]优选地，所述聚四氟乙烯分散粉的粒径为80～120μm；
[0013]所述聚四氟乙烯超细粉的平均粒径为4～6μm，比表面积为8～12m2/g。
[0014]优选地，所述纳米氮化硼由六方氮化硼经超声剥离制备的纳米氮化硼；
[0015]所述聚苯酯粒径为9～18μm；
[0016]所述聚酰亚胺为可溶性聚酰亚胺，粒径为18～24μm。
[0017]优选地，所述无机氧化物纳米粒子为经疏水改性的无机氧化物纳米粒子；
[0018]优选地，所述经疏水改性的无机氧化物纳米粒子中，采用的无机氧化物纳米粒子为纳米氧化铝、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的一种或多种，无机氧化物纳米粒子的粒径为10～30nm。
[0019]优选地，所述经疏水改性的无机氧化物纳米粒子为采用硅烷偶联剂进行改性的无机氧化物纳米粒子；具体步骤为：将硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中，搅拌预水解后，加入无机氧化物纳米粒子的分散液，在60～80℃下反应20～30h，所得反应产物离心、清洗后，即得经疏水改性的无机氧化物纳米粒子。
[0020]优选地，所述硅烷偶联剂为全氟辛基三乙氧基硅烷；
[0021]所述乙醇水溶液中，水和乙醇的混合比例为1:8～10，乙醇水溶液的PH为3～4；
[0022]所述预水解的时间为20～40min。
[0023]在第二方面，本专利技术提供了一种聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]步骤A1：将按比例称取的纳米氮化硼和无机氧化物纳米粒子加入到有机溶剂中，搅拌均匀后加入聚酰亚胺，继续搅拌至完全溶解，得混合溶液；
[0025]步骤A2：将按比例称取的聚四氟乙烯分散粉、聚四氟乙烯超细粉和聚苯酯搅拌混合均匀，得聚合物混合料；
[0026]步骤A3：在聚合物混合料中加入少量混合溶液进行搅拌，使有机溶剂浸润聚合物混合料，然后将浸润后的聚合物混合料加入剩余的混合溶液中，搅拌均匀，得固含量为60～80％的聚合物复合材料的可铺展软体。
[0027]优选地，所述有机溶剂为二甲基乙酰胺、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷中的一种或多种；
[0028]所述有机溶剂的用量以最终得到固含量为60～80％的聚合物复合材料的可铺展软体计算。
[0029]在第三方面，本专利技术提供了一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料，包括金属板基底层、多孔铜粉层和聚合物复合材料层；所述多孔铜粉层设置在金属板基底层表面，所述聚合物复合材料层设置在多孔铜粉层表面及孔隙中；
[0030]其中，所述聚合物复合材料层采用前述的聚合物复合材料或采用前述方法制备的聚合物复合材料制备得到。
[0031]优选地，所述金属板为低碳钢板、高强度钢板和铜板中的任一种；金属板基底层的厚度为0.5～2.5mm。
[0032]优选地，所述多孔铜粉层采用的铜粉为铜合金粉，粒径为80～120目；更优选的，所述铜合金为铜锡合金。
[0033]优选地，所述多孔铜粉层的厚度为0.25～0.5mm，孔隙率为35～50％。
[0034]优选地，所述聚合物复合材料层的厚度为0.01～0.10mm。
[0035]在第四方面，本专利技术提供了一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0036]步骤B1：在保护氛围下，将铜粉颗粒烧结到金属板基底层上，形成多孔铜粉层；
[0037]步骤B2：将采用权利要求5
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6任一项所述方法制备的聚合物复合材料铺轧到烧结好的多孔铜粉层上，然后进行烘干，至有机溶剂完全挥发；
[0038]步骤B3：将烘干后的复合板材进行粗轧，然后进行烧结塑化；
[0039]步骤B4：将烧结塑化后的复合板材再进行轧制至成品复合板材所需厚度，即得所述适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料。
[0040]优选地，步骤B1中，所述保护氛围为氮气和氢气的混合气体；所述烧结温度为850～950℃，烧结时间为10～30min。
[0041]优选地，步骤B2中，所述烘干温度为180～250℃，烘干时间为30～60min。
[0042]优选地，步骤B3中，所述粗轧的轧制量为0.01～0.10mm。
[0043]优选地，步骤B3中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物复合材料，其特征在于，包括以下重量百分比含量的各组分：聚四氟乙烯分散粉50～73％；聚四氟乙烯超细粉5～15％；纳米氮化硼1～3％；聚苯酯10～20％；聚酰亚胺10～25％；无机氧化物纳米粒子1～3％。2.根据权利要求1所述的聚合物复合材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯分散粉的粒径为80～120μm；所述聚四氟乙烯超细粉的平均粒径为4～6μm，比表面积为8～12m2/g。3.根据权利要求1所述的聚合物复合材料，其特征在于，所述纳米氮化硼由六方氮化硼经超声剥离得到；所述聚苯酯粒径为9～18μm；所述聚酰亚胺为可溶性聚酰亚胺，粒径为18～24μm。4.根据权利要求1所述的聚合物复合材料，其特征在于，所述无机氧化物纳米粒子为经疏水改性的无机氧化物纳米粒子；优选地，所述经疏水改性的无机氧化物纳米粒子中，采用的无机氧化物纳米粒子为纳米氧化铝、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的一种或多种，无机氧化物纳米粒子的粒径为10～30nm。5.一种根据权利要求1
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4任一项所述的聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A1：将按比例称取的纳米氮化硼和无机氧化物纳米粒子加入到有机溶剂中，搅拌均匀后加入聚酰亚胺，继续搅拌至完全溶解，得混合溶液；步骤A2：将按比例称取的聚四氟乙烯分散粉、聚四氟乙烯超细粉和聚苯酯搅拌混合均匀，得聚合物混合料；步骤A3：在聚合物混合料中加入少量混合溶液进行搅拌，使有机溶剂浸润聚合物混合料，然后将浸润后的聚合物混合料加入剩余的混合溶液中，搅拌均匀，得固含量为60～80％的聚合物复合材料的可铺展软体。6.根据权利要求5所述的聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二甲基乙酰胺、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷中的一种或多种；所述有机溶剂的用量以最终得到固含量为60～80％的聚合物复合材料的可铺展软体计算。7.一种适用于高频、高负载、油润滑工况的减摩耐磨复合材料，其特征在于，包括金属板基底层、多孔铜粉层和聚合物复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：江苏希西维轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：