[发明专利]金属塑料复合自润滑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种金属塑料复合自润滑材料及其制备方法。

背景技术

当前，随着航空航天工业、汽车工业、机械工业、食品和制药机械以及各种传动件的 发展，对各类轴套、滑板、滑道及摩擦部件的要求越来越高。在机械运行中，经常采用的 降低摩擦系数和延长设备使用寿命的方法有以下几种：

1、在金属瓦与轴的接触面上涂一层润滑油作润滑剂的方法达到降低摩擦系数和延长 设备的使用寿命的目的。但设备在高温高压条件下，在有腐蚀性气体和液体的条件下，在 医药、食品、纺织、印染等忌用润滑油的设备上，金属瓦的使用受到限制，存在磨损快和 使用时间短等不足之处。

2、采用金属材料作为底材并在金属底材上嵌入固体润滑剂膏体复合制成自润滑性轴 瓦，虽然其具有结构紧凑、结合牢固、耐高温性、抗极压性和延长摩擦副寿命的优点，但 缺陷是制造复杂、摩擦系数不稳定、抗腐蚀性差且裸露的金属层容易划伤对摩面。

3、采用塑料和烧结铜粉自润滑耐磨复合材料制成轴瓦，虽然其具有高机械强度、耐 热性和自润滑性等优点，但金属与塑料的结合性差，塑料的蠕变特性会导致金属与塑料间 的结合容易剥离，影响了其实际的使用寿命。

发明内容

本发明的一个目的是为克服上述现有技术的不足，提供了一种金属与塑料结合牢固、 结构紧凑、机械强度高、摩擦系数低且耐磨性能好的金属塑料复合自润滑材料。

本发明的第二个目的是提供了一种耐高温、抗各种化学腐蚀性强、耐辐射、无污染且 能在苛刻条件下使用的具有自润滑性的复合材料的制备方法。

本发明金属塑料复合自润滑材料采用的技术方案是：由金属层、塑料结合层和塑料工 作层组成，塑料结合层通过分子的化学键将金属层与塑料工作层结合在一起；塑料工作层 的一部分在金属层的凹坑中镶嵌；塑料工作层材料成份按质量百分含量为：聚醚醚酮 60～90％，聚四氟乙烯5～20％，石墨7％，MoS₂1％，三氧化二铝5～10％，塑料工作层材料 成份的各组份含量之和为100％；塑料结合层材料成份按质量百分含量为：聚醚醚酮 70～90％，聚苯硫醚5～20％，三氧化二铝5～10％。

本发明金属塑料复合自润滑材料的制备方法采用的技术方案是采用如下步骤：

a)在金属层上铣削设定直径与深度的凹坑；

b)去除金属层表面油污和氧化物，并进行表面磷化处理；

c)按质量百分含量的配比，分别将塑料结合层、塑料工作层混合均匀并干燥；

d)将步骤c)的塑料结合层混料向金属层表面喷涂厚度在50～120um的结合层；

e)将步骤d)中的结合件放入热压模具模腔内作为嵌件，再将步骤c)中的塑料工作 层(1)混料平铺在金属层(3)上，平铺的厚度为2～10mm，加压至3～5MPa，以10～20℃/min 的速度升温，待温度升至300～360℃后保持恒温10～30分钟，然后加压至5～15MPa，并 升温至350～380℃后保持恒温10～60分钟，最后在保压条件下冷却使模具温度降到100℃ 以下脱模；

f)将脱模冷却后的材料在200℃温度下保温1～2小时即可。

本发明在金属与塑料的工作层间添加一层塑料结合层，进一步提高了金属与塑料的结 合强度，具有良好耐热性和抗化学性腐蚀、对环境无污染、噪音低且节能，并在-60～250℃ 较宽的温度范围呈现低摩擦、耐磨损且不损伤对偶面。在MM-200型环块摩擦磨损试验机 测定时，转速为200rpm，压力为200N，大气室温下干摩擦，其承载压力为160MPa，使 用温度为-60～250℃，摩擦系数为0.08～0.32，磨损率为0.8～3.5×10^-6mm³/N.m。材料适用 范围广，与原金属轴瓦相比可延长摩擦副使用寿命3倍或3倍以上。其原因是：