改性聚四氟乙烯基自润滑轴承保持架材料

适 用 于轻 载 、 中高 速 、 耐腐 蚀 、 磨 损 及 有 高 、 温 轴承 早期 失效 。 耐 低
保持架采用第二代材料 Ｅ的轴承 已成功用在 要求的轴承使用工况。 无 转 ０ ｎ 温度 ５ ／ ５℃ 和低 碳 纤 维密 度低 、 量高 ， 耐热性 和化学 性 好 。 无磁 、 油润 滑 、 速 ８０ ０ｒｍｉ、 模 且 Ｆ的硬 度 、 蠕 变性 及耐 磨性 明显 优 于纯 聚 四氟 乙 温 一 ９ 交变等苛刻条件下。该轴 承满 足停惯 抗 １６ｏ Ｃ
摘 要 ： 绍 了 所 研 制 的改 性 聚 四 氟 乙 烯 基 自润 滑 轴 承 保 持 架 材 料 的 性 能 ， 、 点 ， 用 范 围及 应 用 实 例 ， 展 介 优 缺 适 并 望 了 其 今 后 的研 究 方 向 。
关键词 ： 持架 ； 保 改性 聚四氟 乙烯 ； 自润滑轴承 中图分类号 ：Ｈ１３ ３ Ｔ ３ ．３ 文献标 志码 ： Ｂ 文章编号 ：００— ７ ２ ２ １ ）２— ０ ９— ４ １０ ３６ （０ ２ ０ ０ ５ ０
１ 改性聚四氟 乙烯基复合材料的发展
聚 四氟 乙烯基 自润滑 轴 承保 持 架 材料 基 本 特
滑作用 ， 耐高 、 性及 化 学稳 定性 极 好 ， 超 低温 低温 在 条件下性 能优异 ， 是优 良的超低 温无 油 自润 滑 轴承 保 持架材 料 。但其 存 在耐 磨性 及 耐冷 流性 差 、 硬度 及承载能 力 低 、 热 性 和尺 寸 稳 定 性 较差 等 缺 点 ， 传
直接用其作保持架材料受到限制…。为了克服这
些缺点 ， 常 采 取 机 械 共 混 方 式 对 其 进 行 填 充 改 通
承运转接触摩擦时 ， 能在滚道 和滚 动体 表面形成 连续 致密 的转 移润 滑膜 。
１ 第一代 改性 聚 四氟 乙烯基 轴 承保持 架材 料 ．１ 该类 材 料 主 要 有 ３种 ： 四氟 乙烯／ 璃 纤 聚 玻 维／ 二硫化 钼 改性 复 合 材 料 （ ） 铅 粉 改 性 聚 四氟 Ａ 、 乙烯 复合 材料 （ 和锡 青 铜 粉 改 性 聚 四 氟 乙烯 复 Ｂ）
四氟 乙烯 的结 构 差别 较 大 ， 外 力作 用 下 ， 料 两 在 填 聚苯 酯作 为一 种新 型 特种 工程 塑料 ， 有相 当 极处 易产 生 空 穴 ， 起 应力 集 中 ， 而 导 致 保 持 架 具 引 从
王枫 ， ： 等 改性 聚四氟乙烯基 自润 滑轴 承保 持架材料
Байду номын сангаас
复合材料的伸长率 和拉伸强度下降。该复合材料 承振 动 大 ， 升过 高 ， 损 量较 大 的现象 ， 而导 致 温 磨 从
性为摩 擦 因数 低 （ 干摩 擦 因数 小 于 ０ ３ ） 常 温 下 ．０ ， 拉伸 强度 不低 于 １ ａ 超 低 温 条件 下 拉 伸 强 度 ４ＭＰ ，
不低 于 ４ ａ 密度 约 １７～ ． ／ ｍ ， 利 于减 ５ＭＰ ， ． ３２ｇｅ 有
轻保 持架 重 量 分 布 不 平 衡 ， 高 、 温 性 好 ， 轴 耐 低 在
条件下的 ２ ４ ， ～ 倍 因此其在超低温 自润滑轴承保持 架材料领 域成为 国内 、 外轴承公 司研究 的热点 。
机械强度 和较 高 的耐 磨 性 。聚 四氟 乙烯 具有 结 晶 薄层与非 结 晶部 分交 替排 列 的带状 结 构 ， 能迅 速在
对磨面形 成 转 移 膜 ， 摩擦 因数 极 低 ， 对摩 擦 副起 润
材料外 ， 持 架 材 料 必 须起 到补 充 润 滑 作 用 ， 为 保 因
通常采用 改性 聚四氟 乙烯 基轴 承保 持架 材料 ， 能 既 起到 隔离 滚动体并 均衡 载荷 的作 用 ， 又能 在运 转过
程 中在对 磨面形成 转移 膜 ， 而对 整个 轴 承起 到 润 从
滚道 的表 面镀 层 很 薄 ， 能作 为 初 始 润 滑膜 ， 只 需要
Ａｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｔｈｅ ｒ ｐｅｔｅ ｐ ｏ ｒｉｓ， ａ ａ ｔ ｇ ｓ， ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ， ａ ｐｌｃ ｔｏ ｆｅｄｓ ｎｄ ｐ ｌｃ ｔｏ ｃ ｓ ｓ ｏ ｅｆ— ｌ ｂ ｉ ａｉ ｄｖ ｎ ａ ｅ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｐ ｉａ ｉｎ ｉ ｌ ａ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ａ ｅ ｆ ｓ ｌ ｕ ｒｃ ｔｎｇ
通过保持 架 材 料 的转 移 在 滚 动体 及 滚 道 上 持 续形
滑作用 ， 为独特 的是在 超低 温条 件 下聚 四氟 乙烯 更 基复合材 料 的拉 伸强度 不但 没有 降低 ， 而是 常温 反
成转移膜 ， 而 在 轴 承 工作 运 转 时 起 到 润 滑作 用 。 从
这就要求 保持架 材料 具有 良好 的 自润 滑性 、 定 的 一
多 ， 明此 试 验 条 件 已超 出 Ｂ， 表 Ｃ适 合 的 工 况 ， 即 Ｂ， Ｃ只适合 低转 速 工况 。为 满 足 高速 高 载 轴 承 苛
刻 的工 况条 件 ， 陆 续 开 发 出第 二 代 改 性 聚 四氟 又
乙烯基 复 合材 料 。
Ｉ２ 第二 代 改性聚 四氟 乙烯基 轴承 保 持架 材料 ．
墨 Ｑ ＝三 鱼 轴承 璺 ２兰
２ １ 年２ ０ ２ 期
ＣＮ４１ — １ ４８／ＴＨ Ｂｅ ｒｎ １ ａ ｇ ２０１ ， ｉ ２ Ｎｏ． ２
５ —６ ９ ２
改性聚 四氟 乙烯基 自润滑轴承保持架材料
王枫 ， 小波 ， 孙 时连 卫
（ 阳轴研科技股 份有 限公 司 化工材 料开发部 ， 洛 河南 洛阳 ４ １３ ） ７ ０ ９
Ｓ ｌ —ｕｂ ｉ ａ ｉ ｇ Ｂｅ ｒｎｇ Ｃａ ｅ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｅ ｏ ｅｆ—ｌ ｒｃ ｔｎ ａ ｉ ｇ ｔ ｒａ ｓＭ ｄ ｆ Ｍ ｏ ｆｅ ｄｉ ｄ ＰＴＦＥ —ｂａ ｅ ｍ ｐ ｓｔｓ ｉ — ｓ ｄ Ｃｏ ｏ ｉｅ
Ｗ ＡＮＧ ｎｇ，ＳＵＮ ａ Ｆｅ Ｘｉｏ—ｂ ｏ，Ｓ ｉｎ —ｗｅ ＨＩ Ｌ ａ ｉ
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在无 油 润滑及 超低 温条 件下 ， 轴承 通常 采用 固 体润滑 ， 了轴 承 滚 道 采用 镀 膜 、 动 体 采 用 陶 瓷 除 滚
合 材料 （ ） ｃ 。复 合材 料 中 的填 料 能 阻 止 聚 四氟 乙 烯 带状 结 构 的 破 坏 ， 强转 移 膜 与 摩 擦 对 偶 表 面 增 间 的黏附 性 ， 大 复合 材 料 的硬 度 及 剪切 强度 ， 增 形
成 转移 膜 ， 效 提 高 聚 四 氟 乙 烯 基 复 合 材 料 的 耐 有
性 ， 既发 挥 了聚 四氟 乙烯 的优 异 特性 ， 克服 这样 又 了 聚四氟 乙烯 的耐冷 流蠕 变性 差 和不 耐磨 等 缺 点 。
收 稿 日期 ： １ — ８— ８ 修 回 日期 ：０ １ ０ ０ ２ １ ０ ０； ０ ２ １ — ９— ８
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６ ０・
《 轴承） ｏ ２ Ｎ ． ） １．ｏ２ ２
ｂ ａ ｎ ａ ｅ ｍａ ｅ ａｓ ｍａ ｅ ｏ ｄ ｆ ｄ ｅ ｔ ｇ ｃ ｇ ｔｒ ｌ ｉ ｉ ｄ ｆ ｍｏ ｉ ｅ ｉ
ｐ ｏ ｐ ｃｅ ｒ ｓ ｅ ｔｄ．
Ｆ —ｂ ｓ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔｓ ａｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ．ａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｔｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｎ ｓ ａ ｅ Ｅ ａ ｅ ｏ ｏ ｉ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ｅ ｏ ｎ ｈ ｕ ｕ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｄ ｒ ｅ
复合材料（ ） 其性能对 比见表 ２ Ｇ， 。 从 表 ２可 以看 出 ， Ｅ， Ｄ， Ｆ的抗 压 强 度 比 Ａ或 Ｂ大 ， 明增 加 了有 机 纤 维 如 芳 纶 纤 维 或 有 机 高 表
分 子材 料 如 聚 苯 酯 、 酰 亚 胺 等 能 提 高 复 合 材 料 聚
的抗压 强 度 ， 即提 高 了材料 的 承载 能力 。
该 类 型材料 主 要 有 ４种 ： 四氟 乙烯／ 纶 纤 聚 芳 维 复合 材料 （ 、 四氟 乙烯／ 苯 酯／ 酰 亚胺 ／ Ｄ） 聚 聚 聚 二 硫化 钼 复合材 料 （ ） 聚 四氟 乙烯／ 纤维 ／ 硫 Ｅ 、 碳 二 化 钼改 性 复合 材 料 （ 和 聚 四氟 乙烯／ 米 Ａ Ｆ） 纳 １ ０
来 的颗 粒堆 积 在 滚 道 和 兜 孔 内 ， 成 轴 承 摩 擦 力 造
矩 增大 ， 转不 灵 活 ， 重 的甚 至 会 出 现轴 承卡 死 运 严
磨性 ， 此外 金 属 填 充 料 还 提 高 了 复 合 材 料 的导 热 性 。其 性 能对 比见 表 １ 。
表 １第 一 代 轴 承 保 持 架 用 聚 四氟 乙烯 基 复 合 材 料 性 能对 比
现 象 。Ｃ的抗 压 强 度 较 好 ， 明此 材 料 的 承 载 能 表 力 较 强 。 当摩 擦 试 验 转 速 为 ２ ０ｒｍｉ时 ， 材 ０ ｎ ３种 ／
料 磨 损 量 均 较 小 ； 当 试 验 转 速 提 高 到 １００ 但 ０ ｒｍｉ时 ， Ｃ比 Ａ的摩 擦 因数 及 磨 损 量 都 要 大 得 ／ ｎ 日，
表 ２ 第 二 代 轴 承 保 持 架 用 聚 四 氟 乙烯 基 复 合 材 料 性 能对 比
耐磨 性及 耐 高温性 。采用 其 共混 改 Ｄ的磨 损 量 最 低 ， 磨 性 好 ， 因 在 于芳 纶 纤 好 的 自润滑 性 、 耐 原
维 在 复合 材 料 中起 到 承受 载 荷 和 提 高黏 结 性 能 等 性 聚 四氟 乙烯对 克 服聚 四氟 乙烯 的 易蠕 变性 、 不耐 且 还 作用 。在 相 同 的摩擦 磨损 测试 条件 下 ， 有机 纤 维芳 磨 等缺 点有 明 显 效 果 ， 不 损 伤 对 磨 材 料 ， 可 提 纶 浆 粕纤 维 增 强 的 聚 四 氟 乙烯 复 合 材料 的磨 损 量 高 使用 温度 。高 分 子有 机 材 料 在 改 善 聚 四氟 乙烯 最低 ， 比常用 玻璃 纤 维增 强 的聚 四氟 乙烯 复合 材 料 耐磨 性 和冷 流性 的基 础 上 ， 免 了填 料 与聚 四氟 乙 避 耐磨 性有 较 大提 高 ， 摩擦 因数 比玻璃 纤维 增 强 的 烯 基 体 之 间相 容 性 较 差 以及 对 轴 承 滚 道 和滚 动 体 但 聚 四氟 乙烯 复合 材 料 稍 大 ， 即材 料 的减 摩 性 稍 差 ， 磨 损 等 问题 ， 而且 也 提 高 了 转 移 膜 的 强 度 。 而 Ｅ 耐磨 性最 好 。该 复 合 材 料 适 用 于 重 载 、 速 、 腐 的拉 伸 强度 较 低 ， 由于 聚 苯 酯 是脆 性 材 料 ， 聚 高 耐 是 与 蚀、 耐磨 损及 有高 、 温要 求 的轴承 使用 工况 。 低
从 表 １可 以看 出 ， 材料 的 常温 拉 伸 强度 相 ３种
当 ； 液氮 条件 下 ， 在 Ａ的拉伸 强度 较 高 ， 玻 璃纤 维 但 在 表层 转移 磨 损 后 暴 露 出增 强 纤 维 端 头 ， 维 端 纤 头 划伤 磨蚀 接 触 面并 破 坏 表 面转 移 润 滑 薄 膜 ， 使 其 不能 形成 连 续 致 密 的 转 移 润 滑 膜 ， 且 磨 损 下 而