[发明专利]滑动轴承材料

说明书

本发明涉及一种滑动轴承材料，它含有一种基质材料和一种至少有一种含氟热塑性塑料和填充物质的滑动材料。本发明还涉及这样的滑动轴承材料的应用。

有塑料基贴面的轴承材料称为单层的、双层的或三层的复合材料：全塑料轴承；有金属外衬和直接涂覆或粘附的塑料的轴承；有内部金属丝网的其他轴承；以及有衬里金属、烧结的多孔金属层和在孔上和孔中形成的覆盖层的三层轴承。所有这些轴承通常用于不可能或不希望使用润滑剂的场合。由于这一原因，操作中它们必需自己提供这些润滑材料。

多层材料与全塑料材料不同：例如在负荷下冷流动的倾向可忽略；热传导性好得多，与此相关的是有显著高的可能的PV值。但是，在某些情况下，如从价格角度看，全塑料材料也可能是有利的。

在三层材料中，又可进一步区分基于含氟热塑性塑料如PTFE、PFA、FEP等的贴面的三层材料以及基于其他塑料如PEEK的贴面的三层材料。后两类在其操作方式上不同：在PTFE基材料的情况下，青铜中间层是贴面的“有效”承载组件，并起如填充物质那样的作用，而其他塑料材料仅作为锚定的手段。如果对金属衬有足够的亲合性，它们可生成真正的两层材料，但也可借助粘合剂涂覆。在有效贴面上，热固性塑料或热塑性塑料材料起青铜的支承作用。此外，由粘附到金属上的填充的含氟热塑性塑料薄膜形成的轴承材料或具有加入到塑料中的金属网的其他轴承材料也是已知的，它们同样可粘附到金属衬上。

就普遍应用性和生产难易来说，最有利的材料是基于含氟热塑性塑料如PTFE的三层材料，它也有最高的效能和耐温性。在生产过程中，用塑料分散液来生产均匀的PTFE/填充物质浆糊，然后通过烧结PTFE、随后将它辊压到衬材料上的步骤来制备最后的复合材料。

对于这样的材料，最常用的填充物质为铅和二硫化钼，它些材料实际上有同等的性能水平。这些填充物质也在润滑剂存在下使用。

在许多情况下，希望能使用不需维护、节省空间的有PTFE贴面的滑动轴承来解决结构问题。但是，在PV值为2兆帕·米/秒下，负荷上限在平均负荷和速度范围(0.5-100兆帕和0.02-2米/秒)内，负荷上限可限制这些滑动轴承的应用。

由DE 4106001 A1已知，有良好性能的滑动轴承材料也可用PbO作为填充物质来制备，但有不断增加的斑点如铅粘附到使用的材料上，它有可能损害健康。此外，对于最适合于不应用润滑剂的材料不适用于例如作为减震器活塞杆的导槽衬套，因为在这些条件下，它们没有必要的磨损和耐气蚀性，要不就是它们的摩擦系数太高，不能令人满意。

仅由PTFE和二硫化钼组成的贴面的轴承材料早就知道，且属于目前一些最常用的无润滑剂的轴承材料。已知氮化硼是一种固体润滑剂，它也反复指定为PTFE的潜在填充物质，润滑性的性能仅在800℃以上才变得有效。

例如，二硫化钼和氮化硼已在DE-PS 11 32710中作为固体润滑剂的例子提到。但是，未提到二硫化钼和氮化硼同时在PTFF中使用。

本发明的目的是，提供一种填充物质组合物，它扩大了上述含热塑性塑料的塑料轴承材料的优点，而又不使用铅或含铅化合物。

这一问题这样被解决：提供一种滑动轴承材料，它含有一个多孔的青铜层，该青铜层中嵌入了一种滑动材料，其中滑动材料由至少一种含氟热塑性材料和填充物质构成，使滑动材料含有5-48％(体积)氮化硼和2-45％(体积)至少一种有层状结构的金属化合物作为填充物质，含氟热塑性塑料的比例占50-85％(体积)。体积百分数按滑动材料计，不包括基质材料。

已表明，通过使用氮化硼，其中优选氮化硼呈六方变形形态，以及至少一种有层状结构的金属化合物的填充物质组合物，塑料轴承材料的性质可显著改进，其性质超过仅含有些填充材料中一种的轴承材料。特别是，这些性质包括承载性、耐磨损性和耐气蚀性。

金属化合物的层状结构应理解为晶体晶格的各向异性，以致某些晶格面彼此的替代在施加外力时通过原子组成部分的弱相互作用变得更容易。可能的金属化合物例如是二硫化钼和/或硫化钨和/或硫化钛和/或碘化钛。

含氟热塑性塑料优选为PTFE。或PTFE外加选自ETFE、PCTFE、ECTFF、PVDE或FEP中的一种或多种含氟热塑性塑料。

当基材为青铜骨架、而滑动材料嵌入骨架中时，或者当基材是热塑性塑料、而滑动材料以细分散形式混合在其中时，有利的性能是特别明显的；按滑动轴承材料的总量计，塑料基材的比例占60-95％(体积)、优选70-90％(体积)。

塑料基材优选含PPS、PA、PVDF、PSU、PES、PEI、PEEK、PAI或PI。