CN104497738A - 一种粘结固体润滑涂料、制备方法及自润滑关节轴承、制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘结固体润滑涂料、制备方法及自润滑关节轴承、制备方法，属于固体润滑剂技术领域。该涂料，由环氧树脂、固化剂、聚四氟乙烯、二硫化钼和氟碳表面活性剂复配组成，其中采用的氟碳表面活性剂为非离子表面活性剂具有优异的润湿性和流平性，能有效降低涂料的表面张力从而大大提高粘结性；采用具有优良的粘接力和机械强度的环氧树脂做粘结剂，使二硫化钼和聚四氟乙烯的混合粉牢固粘接在摩擦表面形成的固体润滑涂层，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性及耐高温性能。本发明制备的自润滑关节轴承具有较低的摩擦系数、磨损量和摩擦温度，大大改善关节轴承的摩擦学性能。本发明制备方法操作简单、成本较低，适合大规模工业化生产。

Description

一种粘结固体润滑涂料、制备方法及自润滑关节轴承、制备方法

技术领域

本发明属于固体润滑剂技术领域，具体涉及一种粘结固体润滑涂料、制备方法及自润滑关节轴承、制备方法。

背景技术

随着科技的发展，许多苛刻工况条件超越了润滑油或油脂的使用极限，传统润滑方式难以满足，而固体润滑可以很好地解决这一问题，因此，近年来固体润滑涂层成为研究热点。

固体润滑是一些固体润滑剂以粉末或薄膜的形式存在，具有良好的减摩耐磨性能，常用的固体润滑材料包括二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯等具有良好润滑性能的材料。粘结固体润滑涂层是固体润滑材料的主要类型之一，这是一种将固体润滑剂分散于有机或无机粘结剂体系中，再用类似于油漆的涂装工艺在摩擦部件表面上成膜以降低其摩擦与磨损的一种新型润滑技术。根据粘结剂的种类该涂层可以分为有机和无机粘结固体润滑涂层，其中有机粘结固体润滑涂层是目前品种最多、应用面最广的一类粘结固体润滑涂层，其品种和用量都占整个粘结固体润滑涂层的80％以上，通过不同固体润滑剂与树脂粘结剂体系的组合，可以制备出具有不同性能特点的粘结固体润滑涂层。现有技术中，专利CN103725069A公开了一种含聚四氟乙烯的固体自润滑涂层及其制备方法，使用该涂层虽然具有一定的减摩效果，但耐磨性能并未提及，而且该种方法制备涂层所需时间长、固化工艺复杂；专利CN103628058A公开了一种高耐磨性金属基自润滑PTFE涂层的制备方法，该方法通过熔融聚四氟乙烯涂层使其发生交联，形成三维网状结果，提高涂层的耐磨性能，但该制备工艺复杂、技术要求高，且未涉及提高涂层与基体的粘结性能。另外，现有技术中公开的以聚四氟乙烯为基础的减摩耐磨涂层均没有应用到关节轴承上。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性及耐高温性能好，且与形成的固体涂层与基体结合力强的粘结固体润滑涂料。

本发明的目的之二在于提供一种粘结固体润滑涂料的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种自润滑关节轴承。

同时，本发明还在于提供一种自润滑关节轴承的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种粘结固体润滑涂料，主要由以下重量百分含量的组分组成：环氧树脂8％～12％，固化剂8％～12％，聚四氟乙烯10％～20％，二硫化钼5％～10％，氟碳表面活性剂1％，余量的溶剂。

所述溶剂为正丁醇和二甲苯的混合物，其中正丁醇与二甲苯的体积比为3：7～2：3。

所述固化剂为聚酰胺。

上述粘结固体润滑涂料的制备方法，包括以下操作步骤：

1)原料预处理：

a：将环氧树脂加入部分溶剂中，制得环氧树脂乳液；将固化剂加入剩余部分溶剂中，制得固化剂乳液；

b：将聚四氟乙烯粉末和二氧化钼粉末混合得到混合粉末；

2)将步骤1)制备的混合粉末加入到步骤1)制备的环氧树脂乳液中，加入氟碳表面活性剂，制得混合溶液；

3)将步骤2)制备的混合溶液加入到步骤1)制备的固化剂乳液中，即得所述的粘结固体润滑涂料。

步骤1)中步骤a所述部分溶剂与剩余部分溶剂的质量比为1：1。

步骤1)中步骤b所述混合为在球磨罐中进行研磨混合。

一种采用上述粘结固体润滑涂料制备的自润滑关节轴承，将粘结固体润滑涂料涂覆在关节轴承内圈外表面上形成固体润滑涂层制备而得。

所述固体润滑涂层的厚度为20～30μm。

上述自润滑关节轴承的制备方法，其特征在于，包括，在90～100℃条件下加热关节轴承4～6min，将粘结固体润滑涂料涂覆在加热处理后的关节轴承内圈外表面上，室温下表干后，固化即得所述的自润滑关节轴承。

所述固化的固化温度为115～125℃，固化时间为18～22min。

本发明粘结固体润滑涂料，由环氧树脂、固化剂、聚四氟乙烯、二硫化钼和氟碳表面活性剂复配组成。该涂料中采用的氟碳表面活性剂为非离子表面活性剂具有优异的润湿性和流平性，能有效降低涂料的表面张力从而大大提高粘结性；采用具有优良的粘接力和机械强度的环氧树脂做粘结剂，使二硫化钼和聚四氟乙烯的混合粉牢固粘接在摩擦表面形成的固体润滑涂层，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性及耐高温性能。

本发明自润滑关节轴承，在关节轴承在内圈外表面上涂覆润滑涂料，形成固体润滑涂层，相对于钢/钢摩擦副，具有较低的摩擦系数、磨损量和摩擦温度，大大改善关节轴承的摩擦学性能；且形成润滑涂层的方法工艺过程简单，易于操作实现，使用性广。

本发明制备方法操作简单、成本较低，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例的粘结固体润滑涂料，由以下重量百分含量的组分组成：8％的环氧树脂、8％的聚酰胺、10％的聚四氟乙烯、10％的二硫化钼、1％的表面活性剂、余量为溶剂；其中溶剂为正丁醇与二甲苯的混合物，正丁醇与二甲苯的体积比为3：7。

本实施例的粘结固体润滑涂料的制备方法，具体操作步骤如下：

1)将按比例配制好的溶剂平均分两份，将环氧树脂加入其中一份溶剂中，得到环氧树脂乳液；将聚酰胺加入另一份溶剂中，得到聚酰胺乳液；

2)称取聚四氟乙烯和二硫化钼粉末，放入球磨罐中进行研磨使其混合均匀，得混合粉；

3)将步骤2)所得混合粉加入到步骤1)所得环氧树脂乳液中，搅拌使其混合均匀，并在搅拌的条件下加入氟碳表面活性剂，制得混合溶液；

4)将步骤3)所得混合溶液加入到步骤1)所得聚酰胺乳液中，搅拌使其混合均匀，即得粘结固体润滑涂料。

使用本实施例制备的粘结固体润滑涂料制备自润滑关节轴承，在关节轴承内圈外表面上涂覆粘结固体润滑涂料形成的固体润滑涂层；其中固体润滑涂层的厚度为20μm。

本实施例自润滑关节轴承的制备方法，具体操作步骤如下：

a)前处理：将关节轴承内圈外表面进行除油、除锈处理，自然晾干，再进行磷化处理；

b)将经过前处理的关节轴承在90℃温度下加热5min，用喷枪将制备的粘结固体润滑涂料在压缩空气的条件下均匀喷涂在关节轴承内圈外表面上，喷枪压力为0.2MPa，空气使用量为280L/min，涂料喷出量为150mL/min，喷涂距离为200mm，室温下表干后，在115℃条件下固化20min，即得所述的自润滑关节轴承。

实施例2

本实施例的粘结固体润滑涂料，由以下重量百分含量的组分组成：10％的环氧树脂、10％的聚酰胺、15％的聚四氟乙烯、7.5％的二硫化钼、1％的表面活性剂、余量为溶剂；其中溶剂为正丁醇与二甲苯的混合物，正丁醇与二甲苯的体积比为1：2。

本实施例的粘结固体润滑涂料的制备方法，具体操作步骤如下：

1)将按比例配制好的溶剂平均分两份，将环氧树脂加入其中一份溶剂中，得到环氧树脂乳液；将聚酰胺加入另一份溶剂中，得到聚酰胺乳液；

2)称取聚四氟乙烯和二硫化钼粉末，放入球磨罐中进行研磨使其混合均匀，得混合粉；

3)将步骤2)所得混合粉加入到步骤1)所得环氧树脂乳液中，搅拌使其混合均匀，并在搅拌的条件下加入氟碳表面活性剂，制得混合溶液；

4)将步骤3)所得混合溶液加入到步骤1)所得聚酰胺乳液中，搅拌使其混合均匀，即得粘结固体润滑涂料。

使用本实施例制备的粘结固体润滑涂料制备的自润滑关节轴承，在关节轴承内圈外表面上涂覆粘结固体润滑涂料形成的固体润滑涂层；其中固体润滑涂层的厚度为25μm。

本实施例自润滑关节轴承的制备方法，具体操作步骤如下：

a)前处理：将关节轴承内圈外表面进行除油、除锈处理，自然晾干，再进行磷化处理；

b)将经过前处理的关节轴承在95℃温度下加热4min，用喷枪将制备的粘结固体润滑涂料在压缩空气的条件下均匀喷涂在关节轴承内圈外表面上，喷枪压力为0.2MPa，空气使用量为300L/min，涂料喷出量为140mL/min，喷涂距离为250mm，室温下表干后，在120℃条件下固化22min，即得所述的自润滑关节轴承。

实施例3

本实施例的粘结固体润滑涂料，由以下重量百分含量的组分组成：12％的环氧树脂、12％的聚酰胺、20％的聚四氟乙烯、5％的二硫化钼、1％的表面活性剂、余量为溶剂；其中溶剂为正丁醇与二甲苯的混合物，正丁醇与二甲苯的体积比为2：3。

本实施例的粘结固体润滑涂料的制备方法，具体操作步骤如下：

1)将按比例配制好的溶剂平均分两份，将环氧树脂加入其中一份溶剂中，得到环氧树脂乳液；将聚酰胺加入另一份溶剂中，得到聚酰胺乳液；

2)称取聚四氟乙烯和二硫化钼粉末，放入球磨罐中进行研磨使其混合均匀，得混合粉；

3)将步骤2)所得混合粉加入到步骤1)所得环氧树脂乳液中，搅拌使其混合均匀，并在搅拌的条件下加入氟碳表面活性剂，制得混合溶液；

4)将步骤3)所得混合溶液加入到步骤1)所得聚酰胺乳液中，搅拌使其混合均匀，即得粘结固体润滑涂料。

使用本实施例制备的粘结固体润滑涂料制备的自润滑关节轴承，在关节轴承内圈外表面上涂覆粘结固体润滑涂料形成的固体润滑涂层；其中固体润滑涂层的厚度为30μm。

本实施例制备的自润滑关节轴承的制备方法，具体操作步骤如下：

a)前处理：将关节轴承内圈外表面进行除油、除锈处理，自然晾干，再进行磷化处理；

b)将经过前处理的关节轴承在100℃温度下加热6min，用喷枪将制备的粘结固体润滑涂料在压缩空气的条件下均匀喷涂在关节轴承内圈外表面上，喷枪压力为0.2MPa，空气使用量为370L/min，涂料喷出量为160mL/min，喷涂距离为300mm，室温下表干后，在125℃条件下固化18min，即得固体润滑涂层。

实验例1

本实验例对实施例1～3所得的自润滑关节轴承进行摩擦磨损试验，检验粘结粘结固体润滑涂料形成的润滑涂层的摩擦学性能，结果如表1所示。其中，对比例为没有涂覆润滑涂料的钢/钢摩擦副关节轴承。

表1 实施例1～3的固体润滑涂层的摩擦学性能检测结果

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					摩擦系数	0.08491	0.08391	0.08411	0.12246
磨损量/μm	28	24	25	70
					摩擦温升/℃	30	29	31	43

从上表1可以看出，本发明的实施例1～3所得自润滑关节轴承其摩擦系数、磨损量和摩擦温度均明显小于对比例，说明本发明的粘结固体润滑涂料具有很好的耐磨性、自润滑性及耐高温性能好，形成的润滑涂层能大大改善关节轴承钢/钢摩擦副的摩擦学性能。

实验例2

本实施例参照《GB/T8554-1997气相沉积薄膜与基体附着力的划痕试验法》，检测了实施例1～3所得的固体润滑涂层与关节轴承的结合强度(附着力)，结果如表2所示；其中对比例为不添加氟碳表面活性剂制备的固体润滑涂层与关节轴承的结合强度。

表2 实施例1～3的固体润滑涂层结合强度(附着力)检测结果

项目	结合强度/N
		实施例1	15.70
实施例2	15.95
		实施例3	16.45
对比例	9.28

从上表2可以看出，本发明的实施例1～3的粘结固体润滑涂料形成的固体润滑涂层与基体结合性能好，结合强度高。同时，本发明的实施例1～3的粘结固体润滑涂料形成的固体润滑涂层与基体的结合强度均明显高于对比例，说明添加氟碳表面活性剂能有效降低涂料的表面张力，存在协同增强涂层与基体结合强度的协同作用，从而大大提高涂层与基体的结合强度。

Claims (10)

1.一种粘结固体润滑涂料，其特征在于，主要由以下重量百分含量的组分组成：环氧树脂8％～12％，固化剂8％～12％，聚四氟乙烯10％～20％，二硫化钼5％～10％，氟碳表面活性剂1％，余量的溶剂。

2.如权利要求1所述的粘结固体润滑涂料，其特征在于，所述溶剂为正丁醇和二甲苯的混合物，其中正丁醇与二甲苯的体积比为3：7～2：3。

3.如权利要求1所述的粘结固体润滑涂料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺。

4.一种如权利要求1所述的粘结固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

1)原料预处理：

a：将环氧树脂加入部分溶剂中，制得环氧树脂乳液；将固化剂加入剩余部分溶剂中，制得固化剂乳液；

b：将聚四氟乙烯粉末和二氧化钼粉末混合得到混合粉末；

2)将步骤1)制备的混合粉末加入到步骤1)制备的环氧树脂乳液中，加入氟碳表面活性剂，制得混合溶液；

3)将步骤2)制备的混合溶液加入到步骤1)制备的固化剂乳液中，即得所述的粘结固体润滑涂料。

5.如权利要求4所述的粘结固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中步骤a所述部分溶剂与剩余部分溶剂的质量比为1：1。

6.如权利要求4所述的粘结固体润滑涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中步骤b所述混合为在球磨罐中进行研磨混合。

7.一种采用如权利要求1所述的粘结固体润滑涂料制备的自润滑关节轴承，其特征在于，将粘结固体润滑涂料涂覆在关节轴承内圈外表面上形成固体润滑涂层制备而得。

8.如权利要求7所述的自润滑关节轴承，其特征在于，所述固体润滑涂层的厚度为20～30μm。

9.一种如权利要求7所述的自润滑关节轴承的制备方法，其特征在于，包括，在90～100℃条件下加热关节轴承4～6min，将粘结固体润滑涂料涂覆在加热处理后的关节轴承内圈外表面上，室温下表干后，固化即得所述的自润滑关节轴承。

10.如权利要求9所述的自润滑关节轴承的制备方法，其特征在于，所述固化的固化温度为115～125℃，固化时间为18～22min。