[发明专利]填充固化式耐高温固体润滑轴承及其制备方法

说明书

本发明公开一种填充固化式耐高温固体润滑轴承及其制备方法，在铜合金基体上预先加工好孔或槽，将固体润滑材料和耐高温粘结剂混合均匀填充其中，经过固化处理，使其结合成为一个整体作为固体润滑轴承。室温下，将磷酸、氢氧化铝混合，均匀后加入氧化铜和磷酸三丁酯搅拌均匀制成高温粘结剂，按比例加入超细石墨粉、纳米二硫化钨粉、纳米氧化铝粉和石墨烯充分搅拌，均匀后制备成粘稠状的膏体，压入固体润滑轴承的孔或槽内，在真空干燥箱内进行加热固化处理，然后随炉冷却到室温。固体润滑材料与轴承基体粘接牢固，固体润滑材料具有良好的致密性，表面均匀无破碎，在600℃高温下，固体润滑材料仍能长时间稳定在固体润滑轴承金属基体内不熔融。

技术领域

本发明涉及一种主要用于钢铁冶金、交通运输、煤炭、水利等行业，适用于无油润滑的滑动轴承领域，具体涉及一种填充固化式耐高温固体润滑轴承及其制备方法。

背景技术

传统的润滑材料主要是润滑油、润滑脂等润滑材料，它们在汽车和机械工程等领域中有广泛的应用，但其在使用过程中存在污染、泄漏等问题，使用条件逐渐受到严格的限制。在苛刻的工作环境中（如高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化还原和强辐射等环境条件下），润滑油和润滑脂会逐步失效，无法继续使用。固体润滑轴承主要结构特征是金属基材与固体润滑剂结合在一起，固体润滑轴承的结构特征决定它能够在高温、低温、污染、腐蚀等恶劣或特殊环境下，运动副在重载、摇动、摆动的条件下实现自润滑。相比较而言，固体润滑材料就避免了传统的液体润滑材料的缺点，纳米固体润滑材料拥有更优越的摩擦润滑特性。将纳米材料用作润滑剂，不仅可以在接触表面形成一层固体薄膜，降低摩擦系数，还能修复受损的摩擦表面以及渗透进入表层起到强化作用，提高承载能力和抗磨能力。

固体润滑轴承主要分为金属基和聚合物基两大类。镶嵌型固体润滑轴承是一种最常用的金属基固体润滑轴承，轴承在运动时由于热作用和摩擦，固体润滑材料不断渗出转移，起到润滑和减摩作用，同时基体磨损。镶嵌型固体润滑轴承具有高的承载能力和低的摩擦和磨损，使用寿命长，适合于在低速、重载和特殊环境下使用，可靠度高。铜合金材料具有良好的耐磨性，摩擦学性能优良，成本低且易加工，应用非常广泛。传统的镶嵌型固体润滑轴承制备方法是在金属基体上预先设计、加工好一定面积比例的孔洞或沟槽，在其中嵌入某种成分的固体润滑材料，将二者结合成为一个整体，以其作为轴承、轴瓦或衬板。固体润滑材料在镶嵌之前，经过混料、烘干、压制成形、烧结、车削加工等过程制备成柱状。镶嵌时依靠操作工人，将固体润滑柱压入轴承基体，镶嵌质量难于保证，固体润滑材料或难于嵌入或容易脱落，甚至会导致固体润滑材料表面或整体破裂，操作过程费时费力，且制造成本高。

采用填充固化方式，将固体润滑材料粉和粘结剂充分混合后形成膏体，填充到固体润滑轴承基体的孔或槽中，经过固化处理，使固体润滑材料和轴承基体结合成为一个整体，制作过程简单方便，易于实现，且能大大节省原材料和成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术存在的缺点，提供一种改进的填充固化式耐高温固体润滑轴承及其制备方法，形成适合于在高温、大载荷、高粉尘和无油润滑等环境下使用，具有突出耐温性能的固体润滑轴承。

一种填充固化式耐高温固体润滑轴承，采用如下技术方案：填充固化式耐高温固体润滑轴承，其中：在铜合金基体上预先加工好占基体表面积20%～40%的孔或槽，在孔或槽中填充高温粘结剂和固体润滑材料的混合物，经过加热固化处理，使二者结合成为一个整体作为固体润滑轴承；所述混合物由如下组份配比而成：高温粘结剂35%～45%，固体润滑材料55%～65%；高温粘结剂由如下组份配比而成：80%～90%磷酸和氢氧化铝质量比3.5：1的混合液，5%～10%氧化铜和5%～10%磷酸三丁酯；所述固体润滑材料由50%～75%超细石墨粉，10%～20%纳米二硫化钨粉，10%～20%纳米氧化铝和5%～10%石墨烯组成。

进一步的铜合金基体抗拉强度高于750N/mm²，布氏硬度高于230HB。

一种填充固化式耐高温固体润滑轴承的制备方法，按如下步骤进行：