無縫復(fù)合滑動軸承制備新工藝的研究.pdf

1、SF軸承（無油潤滑軸承的型號之一）是由一種塑料-青銅-鋼背三層復(fù)合自潤滑板材卷制而成的軸承，具有耐高溫、耐腐蝕、自潤滑和低摩擦系數(shù)等性能，價格低廉，被廣泛應(yīng)用。但因其制備工藝的限制，其承載能力低，抗疲勞性差，尺寸公差和形狀公差精度難以達(dá)到，互換裝配效率低。本文為改善該種氣泵無油自潤滑潤滑軸承，采用電化學(xué)沉積錫青銅中間層-旋涂、燒結(jié)復(fù)合改性聚四氟乙烯涂層方法，制備出氣泵用新型無縫復(fù)合滑動軸承，并分別對電沉積和旋涂工藝，錫青銅中間層和復(fù)合涂

2、層的組織結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究和分析。
　　采用預(yù)鍍工藝在碳鋼上預(yù)鍍一層過渡層，再采用焦磷酸鹽鍍液電鍍體系電鍍錫青銅合金中間層。分別研究了兩種預(yù)鍍工藝-預(yù)化學(xué)鍍鎳和預(yù)電鍍銅下，電鍍錫青銅合金中間層的力學(xué)性能及組織結(jié)構(gòu)。運用正交試驗等方法進(jìn)行電鍍工藝試驗的設(shè)計，以焦磷酸銅濃度、錫酸鈉濃度、pH值、電流密度、電鍍時間為可調(diào)參數(shù)，中間層硬度、錫銅含量比例、與基體結(jié)合強度為結(jié)果，構(gòu)成五因素三水平的正交試驗。分別以電鍍參數(shù)-電鍍時間、電流密度

3、及焦磷酸銅濃度為單因素對錫青銅合金中間層厚度影響構(gòu)成的單因素試驗。分別以電鍍參數(shù)-焦磷酸銅濃度、錫酸鈉、電流密度及電鍍時間為單因素對錫青銅合金中間層物相結(jié)構(gòu)和表面形貌影響構(gòu)成的單因素試驗。
　　將以聚四氟乙烯（PTFE）濃縮液為基料，填充純 PTFE粉末、MoS2粉末、青銅粉末、Cr2O3粉末及助劑制備而成的涂料旋涂在沉積了錫青銅中間層的無縫碳鋼管內(nèi)壁，再采用燒結(jié)及熱處理工藝制備成無縫復(fù)合軸承。設(shè)計分別以純PTFE、MoS2填充質(zhì)

4、量分為單因素對復(fù)合涂層力學(xué)性能和摩擦磨損性能影響構(gòu)成的單因素試驗。并研究了噴涂工藝參數(shù)對涂層表面分布的影響規(guī)律及中間層的力學(xué)性能和表面形貌對復(fù)合涂層的力學(xué)性能和摩擦磨損性能的影響。
　　試驗結(jié)果表明兩種預(yù)鍍工藝下，錫青銅合金中間層與基體結(jié)合強度相差不大，預(yù)鍍鎳工藝下的中間層硬度幾乎是預(yù)鍍銅工藝下中間層硬度的兩倍；正交試驗得出最佳工藝參數(shù)組合為焦磷酸銅濃度為28g/L，錫酸鈉濃度為64g/L，pH值為9，電鍍電流密度為3A/dm2,

5、電鍍時間為45min；鍍層厚度隨電鍍時間的增加而增加；鍍層厚度隨電流密度的增加，先增加后減小，并逐漸趨于穩(wěn)定；焦磷酸銅濃度對鍍層厚度影響不大。焦磷酸銅濃度、錫酸鈉對鍍層物相組成有較大影響，當(dāng)鍍液中錫銅離子數(shù)比例越高，鍍層物相中β-Sn及高錫含量錫銅固溶體占比越高；電流密度對鍍層表面形貌影響較大，電流密度越大，鍍層表面越粗糙；電鍍時間對鍍層表面及組織成分都有很大影響，電鍍時間越長，鍍層表面越粗糙，鍍層表面物相中β-Sn及高錫含量錫銅固溶體

6、占比越低。
　　純 PTFE粉末的填充質(zhì)量分在對復(fù)合涂層的硬度、摩擦磨損性能影響很大，當(dāng)純PTFE粉末填充質(zhì)量分為6g時，涂層力學(xué)性能和摩擦性能最佳，涂層硬度、摩擦系數(shù)、磨損率分別64HV、0.163、14.6×10-10kg/N﹒m，其摩擦表面磨損方式主要為黏著磨損。MoS2粉末填充質(zhì)量對涂層的摩擦學(xué)性能的影響較大，當(dāng)在MoS2填充質(zhì)量分為3g時，復(fù)合涂層摩擦系數(shù)最小為0.163；復(fù)合涂層摩擦磨損率隨二硫化鉬填充質(zhì)量分增大呈減小

7、的趨勢，在二硫化鉬填充質(zhì)量分為10g時，復(fù)合涂層摩擦磨損率最小，為14.2×10-10kg/N﹒m。
　　噴涂工藝參數(shù)對涂層表面分布的影響規(guī)律表明轉(zhuǎn)速為60-100r/min、噴涂氣壓為300kPa、噴涂距離為7cm、噴涂時間為6s，涂層表面分布較為均勻。
　　研究了中間層鍍層力學(xué)性能及表面形貌對涂層力學(xué)性能和摩擦性能的影響，結(jié)果表明:中間層硬度對涂層的摩擦系數(shù)和磨損率很大，當(dāng)中間層硬度為217.1HV時，涂層摩擦性能最佳，