[发明专利]一种轻质低摩擦系数高耐磨滑动轴承及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质低摩擦系数高耐磨滑动轴承及其制备方法，轴承主体的滑动面由PTFE基复合材料与阳极氧化后的铝合金配合构成，PTFE基复合材料按照重量百分数包括：3‑20wt％的微米级硬质陶瓷粒子、3‑20wt％的短碳纤维，余量是聚四氟乙烯；制备方法为称取微米级硬质陶瓷粒子、短碳纤维和PTFE粉末进行机械搅拌；搅拌后的混合物均匀铺入模具中，在室温下进行冷压成型获得预制件；将预制件放入马弗炉中进行烧结；将所得PTFE基复合材料加工并与阳极氧化后的铝合金配合构成轴承主体的滑动面，最终得到的轻质低摩擦系数高耐磨滑动轴承具有极高的减振降噪性能，极强的耐磨性，极强的耐腐蚀性，较低的摩擦系数并且强度良好。

技术领域

本发明涉及轴承材料技术领域，具体的说，是涉及一种低摩擦系数高耐磨滑动轴承及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯作为轴承材料基体，具有优异的耐化学腐蚀性能，相对较低的摩擦系数，但是其耐磨性相对较差，机械性能、耐蠕变性能较差，特别是抗磨损性能差、表面能低和粘结性差等因素致使单纯的聚四氟乙烯材料不利于制成耐磨的轴承件，这些缺陷在一定程度上限制了该材料的广泛应用，因此，深入研究PTFE的性质，开发新型的PTFE基复合材料已成为轴承材料的主要研究和发展方向。

为了能够充分利用聚四氟乙烯的良好性能，发挥其耐腐蚀的性质，选择以硬质陶瓷粒子或者短碳纤维进行填充，以便于使得聚四氟乙烯具备填充物的特有性质，弥补聚四氟乙烯本身较差的机械性、耐磨性、耐蠕变性以及抗磨损性能。

硬质陶瓷粒子包括碳化硅、氮化硅、二氧化硅、氧化铝、氮化硼等，硬质陶瓷粒子具有良好的耐磨性、润滑性以及其他机械性能。碳化硅制成的高硬度材料具有耐热震、体积小、质量轻而强度高等优点，碳化硅的化学性能很稳定耐磨性好，硬度很大，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时可以抗氧化。氮化硅是一种超硬材料，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂，具有较高的机械强度。二氧化硅化学性质比较稳定，不溶于水也不跟水反应，不与一般的酸发生反应，氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。在橡胶中添加二氧化硅，可提高橡胶的耐磨度，可降低轮胎滚动阻力的同时可改善轮胎的耐磨性和抗湿滑性，使用二氧化硅的胶料拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等均有提高。氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主要原料，以刚玉为主晶相的陶瓷材料，因其具有机械强度高，硬度大，高频介电损耗小，高温绝缘电阻高，耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能等优势。氮化硼热稳定性和耐磨性好，同时化学稳定性很强，因此也是陶瓷材料的主要原料之一。单一填充陶瓷粒子的PTFE基复合材料轴承，虽然附加了陶瓷粒子的耐磨性，同时提升了轴承的硬度，使得轴承具备了硬质陶瓷粒子的润滑性，提升了机械强度，但是单一填充硬质陶瓷粒子使得所得轴承的硬脆性提高，使得所得轴承不便于工作有冲击的环境下。

短碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，也可以作为聚四氟乙烯复合材料的填充物的一种，其比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化，作为恶劣工况的轴承材料则体现出了其优越性。另外，短碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。单一填充短碳纤维时，所得PTFE基复合材料轴承具备短碳纤维的耐低温性，短碳纤维即使在液氮环境下也不会脆化，这一点弥补了硬质陶瓷粒子的不足，作为恶劣工况的轴承则体现出了其优越性，但是却缺少硬质陶瓷粒子的耐磨性、润滑性等优越性能。

发明内容