[发明专利]镶嵌式自润滑复合材料

说明书

本发明涉及一种耐高温抗极压的镶嵌式自润滑复合材料及其制备方法。

由于特殊生产工艺的要求，大型工矿企业的某些关键设备须在极为恶劣的工况下运行，例如炼钢的转炉、电炉，有色冶炼的回转窑、电炉、刮板链式运输机，水泥制造的卧式回转窑等。由于设备重，环境温度高，粉尘多(有的空气中还含有酸性腐蚀性气体CO，SO₂等)，给设备的润滑带来很多问题。目前为止，国内上述企业大部分仍沿用传统的油、脂润滑，但事实上这些工况已超出了油、脂的使用范围，极易发生轴承和其它摩擦副的严重磨损，导致设备停运。为了保证生产的连续运行，除在设计上就要求安装多台设备轮修外，还投入了大量维修人员，备品备件和能源消耗严重。

本发明的目的在于为了解决冶金、建材、石油化工等行业大型机械在超重负荷、低速度、高温、大粉尘量和腐蚀性介质下运行时的严重磨损问题，减少由此引起的能源和原材料大量损耗，提供一种镶嵌式自润滑复合材料及其制备方法。

镶嵌式自润滑复合材料是一种耐高温抗极压固体润滑材料。它的结构特征是在金属底材的摩擦面上钻孔或开槽，然后嵌入具有良好自润滑性能的固体润滑剂膏体。镶嵌材料具有承载能力强，使用温度高(常温～300℃)，抗冲击性能好，对粉尘、腐蚀性气体、幅照等恶劣环境适应性强，耐磨寿命长等特点。可制成轴承、衬套、滑板(环)、导板(轨)等零部件使用。可选用的金属底材有青铜，黄铜，铸铁等。它可以单独使用，实现无油润滑，也可以和油脂并用。镶嵌材料代替油、脂润滑，克服了后者油膜容易破裂，引起零部件迅速磨损的弊病。尤其适用于重载、低速下间歇或连续运行的工况，能大幅度延长设备使用寿命，杜绝油脂的泄漏。

本发明由金属底材和嵌入金属底材的固体润滑剂膏体组成。

固体润滑剂膏体以F44酚醛环氧树脂为粘结剂，端羧基液体丁睛40为粘结剂改性剂，均苯四酸二酐和邻苯二甲酸酐为固化剂，石墨、聚四氟乙烯和MoS₂为固体润滑剂，Sb₂O₃和Pb₃O₄为辅助固体润滑剂。具体的重量百分含量为：

        F44酚醛环氧树脂             10.0～18.0

        端羧基液体丁睛40            2.5～4.5

        均苯四酸二酐                2.2～4.5

        邻苯二甲酸酐                1.6～3.0

        石墨粉(≤200目)             10.0～16.0

        聚四氟乙烯粉(≤160目)       10.0～16.0

        MoS₂粉(≤200目)            6.0～10.6

        Sb₂O₃粉(≤200目)          3.0～5.8

        Pb₃O₄粉(≤200目)          3.0～6.4

        丙酮、丁酮、甲苯混合溶剂    26.0～48.0

        混合溶剂体积比为：丙酮∶丁酮∶甲苯＝1∶1∶1。

本发明镶嵌式自润滑复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)粘结剂的化学改性：将称量好的F44酚醛环氧树脂和端羧基液体丁睛40共溶于混合溶剂中，以三丁基膦作催化剂，加入量为F44酚醛环氧树脂的3％。在80～120℃下反应3小时。

(2)固化剂的溶解：将均苯四酸二酐和邻苯二甲酸酐共溶于混合溶剂中；

(3)固体润滑剂膏体的制备：将改性后的环氧树脂，固化剂溶液和所有固体填料混合、搅拌，充分混匀后在70℃下烘烤4小时。

(4)金属底材的镶嵌：将已钻孔或开槽的金属底材以溶剂充分洗净，将上述固体润滑剂膏体嵌入金属底材的孔或槽中。在180～190℃固化1.5～2.0小时，然后将摩擦面打磨平整。