專利名稱:復合自潤滑耐磨材料的制作方法
本發明屬于自潤滑耐磨材料的制造方法及其制品。主要適用于制作紡織、食品和印刷機械中在200℃左右高溫條件下工作的自潤滑襯套等。
七十年代以來，工業發達國家相繼開展了金屬-非金屬(以塑料為主)復合自潤滑材料的研究，尤其是聚四氟乙烯工業化規模生產以后，由于它在高低溫度條件下(-50～+200℃)具有十分優越的耐蝕和減磨性能，受到人們的高度重視，但由于強度低，導熱性不好以及尺寸不穩定等缺點，限制了它作為機械零件而被廣泛應用。為了克服其缺點，發揮其優點，在這基礎上發展了兩種新的復合自潤滑材料及制造方法一種是以金屬短纖維(或金屬粉末)模壓、燒結成所需的形狀的多孔坯件，然后用聚四氟乙烯及其它混合物浸透到坯件的孔隙中，再經塑化處理，精整成所需規格、形狀和尺寸要求的自潤滑材料;另一種是以低碳鋼帶(厚度為0.5～5mm左右)作基背，并在基背上燒結一層孔隙率為20～35%的銅合金粉末層，然后用聚四氟乙烯及其它混合物填充這些孔隙，即可制成所謂的自潤滑鋼背材料。
目前，國外有關這方面的專利不少，如J52086-458、SU528319、GB2068-776、SU825-55504、US3431160等。其中SU528319為耐磨自潤滑聚合物材料，它由聚四氟乙烯、碳、石墨纖維、氮化硼和金屬銅粉組成。它的缺點是石墨纖維、氮化硼的價格較昂貴，成本高，不利于生產應用。而US3431160專利是采用定模層壓法，即先將金屬網置于凹模內，然后在其上面布篩混合料，接著加壓、燒結成制品。該制造方法的缺點是產品尺寸受到嚴格限制，生產效率低。同時，制造這類自潤滑耐磨材料的技術關鍵在于成分選擇適當后，如何把混合物充分填充到金屬網孔中，并與金屬網牢固地結合在一起。網目越小，填充的難度越大，以致于需要經過某種特殊處理才能實現。國外制造這類主要聚四氟乙烯的材料，有的為了使混合物填充到網孔中，采用冰凍處理。冰凍處理需要非常嚴格的恒溫恒濕設備及特殊的加工裝置，投資大，周期長，工藝復雜，見效慢。
本發明的目的在于提供一種制造復合自潤滑耐磨材料的先進的新方法及其相應的制品。該方法不僅工藝上先進，設備簡單，投資小，見效快;而且產品尺寸規格范圍大，靈活，生產效率高;其制品性能優異。
本發明復合自潤滑耐磨材料以金屬網為骨架，由聚四氟乙烯、六氟丙烯、石墨和硅酸鹽混合料制成薄膜，并將此薄膜機械地復合在金屬網上，經預熱處理后，進行軋制和塑化處理而成。
其具體制造方法如下將聚四氟乙烯乳液、六氟丙烯粉、石墨粉和硅酸鹽粉進行混合，充分攪拌12小時后加入凝固劑酒精，使之凝固成面團狀。
將面團狀的混合物在兩輥軋機上軋成0.5～1mm厚左右的薄膜，通過軋機將薄膜復合在金屬網上。
該復合帶材經干燥后在通常的加熱爐中在200～300℃溫度下進行預熱處理，保溫2小時，去掉易揮發物和改變混合料的分子團狀態，以便混合料能夠均勻地填充到金屬網孔中。
經過預熱處理好的復合帶材在兩輥精軋機上進行軋制(軋機輥徑為120mm，總壓力為5噸)。其目的是使混合料填充滿金屬網孔。并達到所要求的規格尺寸和精度。預熱處理是該復合材料制造中的重要環節。
軋制好的復合帶材在350～370℃溫度下保溫1小時，進行塑化處理。塑化處理爐為帶式電阻爐;為了保證溫度均勻，分四段進行保溫指示和調節。
經塑化處理好的復合帶材即為最終產品，可根據需要剪切成一定的規格尺寸。
采用上述制造方法所制取的復合自潤滑耐磨材料制品的化學成分組成(重量比)為聚四氟乙烯50～60%，六氟丙烯5～10%，石墨粉13～25%，硅酸鹽粉10～20%。為了混合均勻和保證操作條件的合理，以及避免粉末飛揚造成勞動條件惡化，采用乳液狀的聚四氟乙烯;六氟丙烯為粉末狀，其加入目的是為了改善塑化處理效果，增強混合料與金屬網的結合強度。石墨粉的粒度＜325目;硅酸鹽粉可采用硅酸鈣粉和硅酸鋁粉，其粒度＜300目。
根據使用時該復合帶材所接觸的介質和〔PV〕值大小，金屬網可選用銅合金、不銹鋼、鎳等材質;金屬網的網孔規格為50～250目。它作為復合材料的骨架和基背，具有強化和傳導熱的作用。
采用本發明制造的自潤滑耐磨帶材，其摩擦系數小于0.3，一般為0.1～0.15，〔PV〕值大于5Kg-M/cm2·S;尺寸規格為厚度0.3～0.8mm，寬度可達120mm，長度大于500mm。
由于本發明選用了廉價的且不含任何象鉛之類的有毒性原材料，使成本大大降低，且無污染。
在制造方法上與國外通常采用的干粉態模壓成型方法相比，由于本發明采用了濕態制膜，軋制成型的方法，不僅無粉塵，改善了勞動條件;且可連續化生產，生產效率高;產品尺寸規格不受限制，即尺寸規格范圍大，靈活，尺寸精度也高。
在制造過程中，為了把混合料充分地填充到金屬網中，本發明采用軋制前的預熱處理，得到了滿意的效果，不僅設備及工藝簡單，投資小，而且見效快，效果好。
本發明可在-50～+250℃溫度范圍下使用，可廣泛用于制作紡織、食品和印刷機械中在200℃左右高溫條件下工作的軸與軸套間相對運轉的自潤滑襯套。這種襯套使用壽命長，摩擦系數小，且更換十分方便，具有廣闊應用前景。
實施例根據本發明所設定的自潤滑耐磨材料的化學成分范圍，配制了5組該制品的混合料，每一組的具體化學成分配比(重量比)列入表1。組份中的各粉末料均過300目篩。
表1 5個自潤滑耐磨材料制品的化學成分配比(重量%)
首先將5組原料中的聚四氟乙烯制成乳液狀，然后將各組的六氟丙烯粉、石墨粉和硅酸鹽粉分別加入相應的聚四氟乙烯乳液中，充分攪拌12小時后，加入凝固劑酒精，制成5個面團狀的混合物。
將面團狀的混合物在兩輥軋機上軋成不同厚度的薄膜(見表2)，并經軋機將薄膜復合在不同的金屬網(見表2)上。
復合帶材干燥后在通常的箱式熱處理爐中在200～300℃溫度范圍內的不同溫度下(見表2)進行預熱處理，保溫2小時。
經過預熱處理的復合帶材在兩輥精軋機上進行軋制，其軋輥輥徑為120mm，總的軋制壓力為5噸，最終軋成不同厚度的制品(見表2)。
表5 5個自潤滑耐磨材料制品在制造過程中的有關參數
軋制好的復合帶材在350～370℃溫度范圍內的不同溫度下(見表2)保溫1小時，進行塑化處理。最后得到一定尺寸規格的制品。
將制品在MG-200型摩擦試驗機上測量摩擦系數，其測試條件及摩擦系數值列入表3。
表3 5個自潤滑耐磨材料制品的摩擦系數值及測試條件
權利要求
1.一種以金屬網為骨架的，以聚四氟乙烯等組成的混合料為填充料的復合自潤滑耐磨材料的制造方法，其特征在于先將混合料制成面團狀，將面團狀混合料在軋機上軋制成薄膜，并通過軋機，使薄膜復合在金屬網上，待復合帶材干燥后進行預熱處理，經預熱處理的復合帶材在兩輥精軋機上軋制成所需厚度的薄帶，該薄帶經塑化處理后得到最終成品。
2.根據權利要求
1所述的制造方法，其特征在于復合帶材在軋制前的預熱處理溫度為200～300℃，保溫時間2小時。
3.一種以金屬網為骨架的，以聚四氟乙烯為主要組份的混合料的復合自潤滑耐磨材料，其特征在于混合料的化學組成包括聚四氟乙烯50～60%，六氟丙烯粉5～10%，石墨粉13～25%，硅酸鹽粉10～20%;金屬網可選擇不銹鋼、青銅和鎳質金屬網。
4.根據權利要求
3所述的自潤滑耐磨材料，其特征在于硅酸鹽粉可采用硅酸鈣粉和硅酸鋁粉。
5.根據權利要求
3所述的自潤滑耐磨材料，其特征在于金屬網的網孔規格為50～250目。
專利摘要
本發明系固體自潤滑耐磨材料的制造方法及其制品。其制品是以金屬網作骨架，以聚四氟乙烯、六氟丙烯、石墨和硅酸鹽組成的混合料為填充料的復合材料。其制造方法是先將混合料制成面團狀，并在軋機上軋成薄膜，再通過軋機，將薄膜復合在金屬網上，經預熱處理后，最終軋制和塑化處理成成品。該方法可連續生產，效率高，成品尺寸規格范圍大，尺寸精度高，摩擦系數小。主要適用于-50～+250℃溫度范圍內工作的軸與軸套間相對運轉的自潤滑襯套等。
文檔編號B32B15/02GK86105028SQ86105028
公開日1987年5月6日 申請日期1986年8月14日
發明者李雨葆, 肖漢城, 朱雪琴 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan