[发明专利]无铅自润滑轴承及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种滑动轴承，尤其是一种采用三层复合材料制造的无铅自润滑轴 承。

背景技术

早在20世纪70年代就已问世的DU轴承就是这样一种三层复合轴承，但因为它的摩 擦层衬里层是采用聚四氟乙烯(PTFE)和铅(P_b)的混合物烧结而成的，虽然在部分应用 领域中可以取代铜合金轴套并取得降低成本和提高使用寿命的目的，但因为它在轴承摩擦 层中含有金属铅成份，这种铅元素和铅的化合物是有毒物质，由于轴承在工作时会造成磨 粒磨损使含铅的粉末和高温场合铅气体逸出，以及废旧轴承的回收等问题对人体和环境带 来危害，随着人们对环保意识的提高，这种产品在汽车、食品、制药、家电、健身、办公、 饮料等机械制造业中的使用受到排斥或限制。我们注意到欧美已有相应的环保标准出现， 如欧洲ROHS重金属及有害物质标准对此已专门提出了要求。

类似于DU轴承这种产品，其塑料层，即减摩耐磨工作层只要有效的克服不含有铅等 重金属及有害物质这一关键问题并取得满意的使用效果就将是传统产品的一种理想的升 级换代产品。

本发明的主要目的是探索并发明这种轴承的衬里层(摩擦塑料层)的成份组成，不但 去掉DU轴承所用的有害物质一铅，并应用了以下几种材料所组成的聚合物替代低摩擦系 数的铅，同时使轴承的机械、物理、摩擦性能优于DU轴承；

聚四氟乙烯，简称PTFE，其有优良的摩擦性能，摩擦系数是塑料中最小的一种，常常 用作滑动轴承衬里润滑材料，可以作为其低摩擦系数的填充物，但如果单独使用，则机械 强度与弹性模量极差，因此单独使用聚四氟乙烯的机会不多。对于实际用途而言，要适用 于高载低速或轻载高速运动的场合下应用必须添加耐磨填料和/或增强衬里的其它材料， 这已是众所周知的道理。

聚苯脂，简称EKONOI，英文名：Aromatic Polyester，与其它工程塑料相比，最大特点 是具有类似金属的性能和最高的热导率，此外还具有优良的尺寸稳定性，有很高的耐压缩 蠕变性、耐磨性和优良的自润滑性能和硬度，以上特点正好有效地克服单独使用聚四氟乙 烯所存在的问题。聚酰亚胺，简称PI，具有相近似的特性，因此是它的替代材料。

聚苯硫醚，简称PPS，英文名：Polyphenylene Sulfide，是一种耐高温热塑性聚合物。 它具有优异耐热性、耐蚀性、化学稳定性以及提高对金属和各种粉体、纤维的高粘附强度， 作为高温粘结剂是最佳的选择。试验证明加入聚苯硫醚后的塑料摩擦层会改善疲劳强度和 减少出现的气穴现象，但是聚苯硫醚先要作化学交联，化学交联已是成熟技术，通常需要 加入氟化镁等促进剂，交联时间20分钟。

芳纶纤维，商品名为kevlar(美国杜邦公司生产)，英文名：Aramid Fibre，是一种高 性能的有机纤维，具有超高强度、超高模量、耐高温和比重轻等特点。其强度比一般有机 纤维高3倍以上，模量是尼龙的10倍，涤纶的9倍。芳纶纤维具有良好的抗冲击和疲劳 性能、良好的介电性、化学稳定性、低膨胀、低导热、不燃、不熔等特点。芳纶纤维填充 在PTFE中可大大增强轴承的力学性能、承载能力和摩擦磨损性能。

二硫化钼，简称MoS₂，属于六方晶系的层状结构，极易从层与层之间滑移，所以具有 良好的自润滑性能，它能较强地吸附在金属表面，即使在摩擦时也不易破坏，因此能承受 较高的负荷，资料表明，2.5μm厚的MoS₂薄膜，能承受2800MP_a以上的压力，同时经受40m/s 的摩擦速度。加入后明显改善摩擦磨损作用，并减少轴承的起始磨损，有时MoS₂可用石墨 替代。

从以上技术背景所述的传统使用的滑动轴承、DU轴承充分说明人类在科学技术发展中 的进步。本发明的主要目的是探索并发明自润滑轴承摩擦衬里层的无铅配方成份组成，同 时使轴承的机械、物理、摩擦性能优于DU轴承。而最终目的是寻求一种三层复合无铅自 润滑轴承及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无铅自润滑轴承及其制作方法，该无铅自润滑轴承，不但 可在油介质润滑条件下工作，耐腐蚀，同时还可在润滑条件比较苛刻的少油甚至干摩擦状 态下工作，特别是它不含铅和铅的化合物，可以满足欧洲ROHS重金属及有害物质标准要 求的自润滑轴承，可广泛应用在汽车、食品、制药、家电、饮料、办公医用等机械制造业 中。