[发明专利]由炭/炭复合材料并经润滑改性后制作轴承保持架的方法

说明书

技术领域

本发明属于轴承保持架技术领域，尤其涉及到一种由炭/炭复合材料并经润滑改性后制作轴承保持架的方法。

 

背景技术

通常用于高温、高dn值的轴承保持架多由金属制作而成，如40CrNiMo、硅青铜、铝铁镍青铜等。dn表示轴承工况的高速性，其中d指轴承的内径，n指轴承的转速，dn值是指轴承内径与轴承转速的乘积。

金属制作的轴承保持架主要用在温度低于300℃或dn值小于250万的工况环境。随着轴承转速和工作温度的不断提高，对轴承精度及可靠性提出了更高的要求。对于工作温度大于300℃或dn值不小于300万时，现有金属轴承保持架由于其重量重，导致轴承运转失稳、高频率振动，所配置主机的效能得不到提升，而且金属轴承保持架的摩擦系数高、耐温性差致使轴承磨损严重，降低轴承的使用寿命，也直接影响到主机规定的使用寿命。

常规非金属保持架如酚醛胶木保持架、特种工程塑料保持架的高温力学强度和使用寿命也满足不了主机在环境温度大于300℃时的工作需求，且这些非金属保持架的微孔结构在润滑时不利于形成均匀分布的润滑油膜，影响使用效果。

 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种由炭/炭复合材料并经润滑改性后制作轴承保持架的方法，该方法中的炭-炭复合材料属于一种新型耐高温材料，耐高温≥300℃，尤其在经表面润滑改性后所制作的轴承保持架具有轻质、低摩擦磨损之特点，能够提高轴承的转速和使用效果。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种由炭/炭复合材料并经润滑改性后制作轴承保持架的方法，该方法先将无纬炭布和网胎制成圆筒状炭纤维编织体，经过化学气相沉积炉的裂解、沉积以及石墨化处理得到炭/炭纤维编织体，此后经过酚醛树脂的浸渍→炭化→粗车和钻削→精加工→机械抛光和超声波清洗得到炭/炭复合材料保持架，最后经镀膜后得到润滑改性的炭/炭复合材料保持架；设定成品轴承保持架具有外径D、内径d、高度H以及兜孔个数M和兜孔直径；本发明的特征是：

①在无纬炭布上铺上网胎形成复合炭布层，将所述复合炭布层卷绕成圆筒状炭纤维编织体，所述圆筒状炭纤维编织体的对接处用炭纤维线连接，所述圆筒状炭纤维编织体的外径与成品保持架外径D匹配。

②将所述圆筒状炭纤维编织体置于化学气相沉积炉内，然后升温到1000~1100℃，当化学气相沉积炉内温度达到1000~1100℃时通入C₃H₆气体，在通入C₃H₆气体时同时通入N₂，C₃H₆与 N₂的体积比控制在1：1~2，化学气相沉积炉内的压力控制在4.0~5.0Kpa，此时C₃H₆裂解出炭并沉积于所述筒状炭纤维编织体中形成炭/炭纤维编织体，沉积100h后取出所述炭/炭纤维编织体并置于石墨化炉内进行石墨化处理，石墨化炉的温度控制在2300~2500℃并保温3h；当所述炭/炭纤维编织体的体积密度达到1.20~1.30g/cm³时符合要求，当其体积密度达不到1.20~1.30g/cm³时需重复上述裂解、沉积和石墨化处理过程直至体积密度达到1.20~1.30g/cm³为止。

③将体积密度达到1.20~1.30g/cm³的所述炭/炭纤维编织体置于密闭的浸渍炉内的酚醛树脂槽中，酚醛树脂槽内的酚醛树脂重量百分比浓度控制在40wt%，酚醛树脂槽内的温度控制在80℃，当浸渍炉内压力达到1.6Mpa时保温、保压浸渍1h后取出并放在真空度为-0.1MPa的真空干燥箱内进行干燥，真空干燥箱的温度保持在60℃，其保温时间控制在2h；最后经固化得到酚醛/炭材料，当所述固化温度在100℃时所需固化时间为1h ，升温至140℃时所需固化时间为6h。

④将所述酚醛/炭材料置于炭化炉内进行炭化，在炭化炉内通入N₂作为保护性气体并在炭化炉内的温度达到900~ 1000℃时保温3h，取出所述酚醛/炭材料后置于石墨化炉内进行石墨化，石墨化炉的温度控制在2300~2500℃并保温3h。