[发明专利]一种超高分子合金轴瓦及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金轴瓦及其制备方法，尤其涉及一种超高分子合金轴瓦及其制备方法。

背景技术

机械制造领域广泛应用的各类动、静压滑动轴承材料，要求与轴表面的摩擦系数小，轴颈的磨损少，且能承受足够大的比压。常用的有巴比合金、青铜、铸铁等。用于制造滑动轴承（轴瓦）的材料，通常附着于轴承座壳内，起减摩作用，又称轴瓦合金。

最早的轴承合金是1839年美国人巴比特(I.Babbitt)发明的锡基轴承合金(Sn-7.4Sb-3.7Cu)，以及随后研制成的铅基合金，因此称锡基和铅基轴承合金为巴比特合金（或巴士合金）。巴士合金呈白色，又常称“白合金”(white metal)。巴士合金轴承材料，因其在金属轴承材料中摩擦系数最低减磨性能最好，一直被广泛应用于机械制造领域，制造各类动、静压滑动轴承，巴士合金已发展到几十个牌号，是各国广为使用的轴承材料。但巴士合金材料在制造和使用过程中存在诸多缺陷：一是高污染，因为巴士合金材料中含有大量的重金属铅，在生产和应用过程中都会对人及周围环境造成污染，严重危害着人们的健康；二是可靠性差，因为金属材料受到自身属性限制，一旦发生热粘着磨损，轴瓦很快失效，也就是通常说的烧瓦研轴，此时设备无法正常运转只能停机维修，造成停产损失后果十分严重。尤其对于长期连续作业的机械设备（如各类大型水泵、电机、建材行业的磨机、水轮发电机的滑动轴瓦）而言，可靠性尤为重要，一旦停机损失不可估量。这一难题一直困扰机械行业，直到七十年代，由前苏联古比雪夫航空学院发明了金属塑料推力轴承，其轴瓦材料采用纯聚四氟乙烯与铜金属丝垫复合而成。解决了水轮发电机组推力轴承烧瓦停机的难题。九十年代引入我国主要应用于水轮发电机推力轴承。但由于纯聚四氟乙烯表面层耐磨性能差寿命低、机械强度低、易冷流；铜合金价格高使得设备制造企业成本远高于巴士合金轴瓦，这些缺陷使得其推广应用受到限制。尤其在巴士合金消耗量最大的径向轴瓦上（如大型水泵、水泵电机、冶金建材行业的球磨机等）至今仍无法采用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超高分子合金轴瓦及其制备方法，能够提高合金轴瓦的耐磨性，并保证合金轴瓦的机械强度和弹性，且价格低廉，便于推广应用。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种超高分子合金轴瓦，包括钢基体，其中，所述钢基体上依次设置有锌合金丝垫层和高分子耐磨层,所述锌合金丝垫层通过钎焊层固定在钢基体上。

进一步地，所述锌合金丝垫层厚度为5.0～5.5mm,所述锌合金丝垫层由多段呈螺旋状的锌合金弹簧管铺设排列组成。

进一步地，所述锌合金丝垫层按重量百分比由以下组分组成：

镍0.3-0.7%

镁0-0.005%

铁0-0.05%

铜0-0.05%

钛0-0.05%

铝0-0.05%

锰0-0.05%

铅0-0.003%

镉0-0.003%

锌为余量。

进一步地，所述超高分子合金轴瓦为呈圆弧型的径向瓦或呈平面型的推力瓦，所述高分子耐磨层为聚四氟乙烯塑料层，所述聚四氟乙烯塑料层厚度为4.0～4.5mm。

进一步地，所述高分子耐磨层按重量百分比由以下组分组成:

聚酰亚胺          5%-20%；

钛酸钾晶          10%-30%；

纯聚四氟乙烯       10%-50%；

聚苯脂为余量。

本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种上述超高分子合金轴瓦的制备方法，包括如下步骤：a)将锌合金绕成螺旋状形成锌合金丝垫层；b)在锌合金丝垫层上铺上高分子塑料粉料，压制形成塑料瓦面；c)将塑料瓦面放入烧结炉内进行烧结；d)将烧结好的塑料瓦面根据尺寸要求进行切割；e)将切割成型的瓦面清洗干净后放入催化剂中浸泡，然后放入锡槽中挂锡；f)将加工好的钢基体加热，并与挂锡后的塑料瓦面钎焊在一起。

进一步地，所述步骤b)中高分子塑料粉料按重量百分比由以下组分组成:

聚酰亚胺         5%-20%；

钛酸钾晶         10%-30%；

纯聚四氟乙烯     10%-50%；

日本大金公司型号为PTFE MG7060的树脂为余量。