[发明专利]一种复合材料轴承及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及轴承制造领域，具体而言，涉及一种复合材料轴承及其制造方法。

背景技术

聚四氟乙烯-钢基复合材料是由钢板、烧结铜粉层和表面聚四氟乙烯层构成的三层复合材料，其加工方法是：首先在钢板上烧结一层或多层青铜粉末，形成多孔中间层，然后将聚四氟乙烯铺设于铜粉层上进行轧制，烧结塑化形成复合材料板材，再经过精轧、下料、卷制、整形、倒角成为复合材料轴承制品。

聚四氟乙烯层的铺设方法一般分干法和湿法两种。干法是将聚四氟乙烯树脂粉末（填充改性聚四氟乙烯需进行混料）直接铺设于多孔烧结板上进行复合的方法。而湿法是采用聚四氟乙烯分散液（填充改性聚四氟乙烯需进行混料）用酒精破乳，调成浆糊状，然后均匀铺设于烧结板上，烘干后进行初轧的铺设方法。

中国专利ZL 90106439公开了一种“填充铅粉聚四氟乙烯软带-金属复合材料的制造方法”，该方法将填充铅粉改性聚四氟乙烯生料带覆盖在经烧结的铜粉-钢板的复合板上，一起用轧机轧制，然后再经烧结塑化制成复合板材。

上述方法所制造的复合材料板材，其表面聚四氟乙烯塑料层的厚度较薄（一般仅为0.02～0.10mm）。

中国专利ZL 98114436.5公开了一种“弹性金属塑料推力轴承制造方法”，该方法将聚四氟乙烯塑料层与弹性金属丝垫先进行复合（复合总厚度一般为8mm），然后再与不同的钢瓦基通过钎焊结合在一起，形成四层复合材料。其中金属丝垫层的厚度一般为4mm左右，表面聚四氟乙烯层的厚度一般为1.5～2.5mm，其余为金属丝垫层与聚四氟乙烯层互相嵌入的部分的厚度。

上述两种复合材料的聚四氟乙烯层厚度，要么很薄（0.02～0.10mm），要么很厚（1.5～2.5mm）。若要制成在此中间的某个厚度，以上两种产品的加工方法均不适宜，原因是：

如果采用上述干法、湿法或聚四氟乙烯生料带复合方法，因为聚四氟乙烯塑料的热变形大，在烧结塑化过程中较厚的聚四氟乙烯层的变形力要超过其与多孔铜粉层的结合力，结果容易导致聚四氟乙烯层脱落。

如果采用弹性金属塑料的制造方法，聚四氟乙烯层厚度一般为1.5～2.5mm，受制造方法的影响，精度的可控性极差，误差就达到1mm。其原因是在压制金属丝垫时尽管有限位块进行限位，但金属丝铺撒为手工，密度有不均匀性，此外整个面积上各点金属丝螺旋簧的弹性也会有差异，因此压制后的回弹量也会有差异，在这种情况下铺撒聚四氟乙烯树脂粉末，就会造成铺撒密度不均匀，导致制得的聚四氟乙烯层厚度偏差大。若制成较薄厚度的聚四氟乙烯层，个别部位可能会有铜丝露出表面，这对于轴承来说是不允许的。

因此，在现有技术中，由于不能制作上述中等厚度的聚四氟乙烯层，因而限制了聚四氟乙烯这种优异的耐摩擦磨损材料的应用范围。

发明内容

本发明提供了一种复合材料轴承及其制造方法，以解决现有技术的加工方法不适宜制作中等厚度的聚四氟乙烯层，导致聚四氟乙烯-钢基复合材料轴承应用范围受到限制的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种复合材料轴承的制造方法，包括以下步骤：A、处理钢基体，使其表面粗糙度达到Ra1.6以内；B、在钢基体表面均匀设置球形铜粉，并在还原性或惰性气氛下进行烧结，形成多孔铜粉层；C、在聚四氟乙烯处于粘流状态的温度下，在形成有多孔铜粉层的钢基体表面模压聚四氟乙烯，制得厚度为0.1～1.5mm的聚四氟乙烯层，得到复合材料轴承。

进一步地，步骤C包括：将形成有多孔铜粉层的钢基体进行加热；当钢基体的表面温度达到聚四氟乙烯处于粘流状态的温度时，将预先制作的厚度为0.4～1.8mm的聚四氟乙烯片材放置到钢基体上，对聚四氟乙烯片材进行限位加压，得到复合材料轴承。

进一步地，步骤C包括：将形成有多孔铜粉层的钢基体在加热炉内加热至400～450℃，恒温0.5小时以上，取出后放置在模具的下胎模上；检测钢基体的表面温度，当表面温度降至327～380℃时，在钢基体上放置聚四氟乙烯片材，使用模具的上胎模对聚四氟乙烯片材进行限位加压，制得聚四氟乙烯层。

进一步地，聚四氟乙烯片材的制作方法包括：压制：将聚四氟乙烯树脂粉末或经混料后的填充改性聚四氟乙烯树脂粉末在30～50MPa下压制成型，压制的厚度为0.4～1.8mm；烧结：将压制成型的物料在360～390℃下烧结，按照欲形成的轴承尺寸剪裁，得到聚四氟乙烯片材。

进一步地，球形铜粉的材质为QSn8-3球形锡青铜，细度为20～60目。