[科普中國]-減磨材料

減磨材料用粉末冶金方法制造的、具有低摩擦系數(shù)和高耐磨性能的金屬材料或金屬和非金屬的復(fù)合材料。

簡介這種材料具有良好的自潤滑性能，因而應(yīng)用范圍比一般鑄造金屬或塑料減摩材料廣泛，能在缺油甚至無油潤滑的干摩擦條件下，或在高速、高載荷、高溫、高真空等極限潤滑條件下工作。
早在1870年就有關(guān)于利用含油的多孔金屬制作軸承的專利記載。1910年前后出現(xiàn)了用石墨還原氧化銅和氧化錫制成的青銅石墨含油軸承（見軸承合金）。20年代銅基含油軸承開始投入生產(chǎn)。到50年代，其品種、產(chǎn)量和應(yīng)用范圍大為擴大，成為工業(yè)用減摩部件的重要組成部分。60年代以來，工程技術(shù)的發(fā)展對減摩材料提出了更高的要求，各國廣泛研制以不同金屬和合金為基體的多組元和多種結(jié)構(gòu)的粉末冶金減摩材料。1

丁腈橡膠密封件減磨材料丁腈橡膠以優(yōu)異的耐油性著稱，而且價格便宜，所以在橡膠工業(yè)中，尤其在密封件中得到廣泛應(yīng)用。彈性好、摩擦因數(shù)大是橡膠材料固有的特點。用橡膠材料壓制的密封件在動態(tài)環(huán)境下使用，摩擦問題往往影響密封功效和使用壽命。為此，力求降低橡膠動密封件的摩擦影響。最簡便的方法是在橡膠材料配方中加入潤滑劑，達到減磨目的；或者改變動密封件的斷面結(jié)構(gòu)，也能起一定的減磨作用。

實驗1、主要原材料

環(huán)氧樹脂，液體橡膠，四氟乙烯微粉，石墨，二硫化鉬（MoS2），硅烷偶聯(lián)劑，橡膠防老劑，橡膠硫化劑。

2、主要儀器和設(shè)備

SG65型三輥研磨機，常州自立化工機械有限公司產(chǎn)品；Zwick/Roell Z010型材料試驗機，德國Zwick公司產(chǎn)品；FTPLUS型摩擦因數(shù)測定儀，英國LLOYD公司產(chǎn)品；BS124s型電子天平，德國Sartorius公司產(chǎn)品；VML400型影像測量儀，深圳智泰公司產(chǎn)品；RT-2-PCD型油封試驗臺，臺灣磐石油壓工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；LR016型老化試驗箱，重慶銀河試驗儀器有限公司產(chǎn)品。

3、減磨材料制備

1）制備工藝

將稱量好的液體橡膠、環(huán)氧樹脂和粉料置于廣口容器中，攪拌均勻；加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻；加入硫化固化體系，攪拌均勻；上三輥研磨機精磨2～3遍，用專用工具將漿料刮到硅橡膠模具的模腔內(nèi)，刮平靜置，經(jīng)105℃×1h處理后，進行各項性能測試。

2）涂覆

制備工藝中研磨好的漿料刮入已稱質(zhì)量的廣口容器中，按該漿料的實際質(zhì)量及施工工藝要求的濃度加入適量的有機溶劑乙酸乙酯，及時攪拌至漿料完全溶解，隨即進行涂覆?？刹捎媒俊⑺⑼亢蛧娡康确椒▽⒉牧习仓炼‰嫦鹉z動密封件的工作面上，于105 ℃×1h條件下固化。

效果（1）本工作研制的減磨材料物理性能、耐油性能良好，耐水介質(zhì)性能優(yōu)異。

（2）涂覆減磨材料的密封件試樣比未涂覆減磨材料的密封件試樣摩擦因數(shù)明顯減小，且摩擦因數(shù)波動較小。

（3）從油封的臺架試驗以及產(chǎn)品應(yīng)用實例可以看出，涂覆減磨材料的密封件使用壽命明顯長于未涂覆減磨材料的密封件，涂覆減磨材料的密封件可以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。2

減磨涂層材料在機床導(dǎo)軌上的應(yīng)用傳統(tǒng)的機床導(dǎo)軌，需要兩個導(dǎo)軌進行互相人工刮研，長導(dǎo)軌做基面，短導(dǎo)軌做刮研面，為減少刮研量，短導(dǎo)軌還要進行超精加工，然后再進行人工刮研。人工刮研時的強度較大，而且不容易達到理想的接觸條件，現(xiàn)介紹用減磨涂層導(dǎo)軌技術(shù)解決上述問題。

1、涂層導(dǎo)軌工藝方法及要求

涂層導(dǎo)軌采用短導(dǎo)軌進行涂層，長導(dǎo)軌做基礎(chǔ)導(dǎo)軌的設(shè)計方法進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。涂層導(dǎo)軌從工藝方法上分為涂塑導(dǎo)軌工藝、注塑導(dǎo)軌工藝。二者區(qū)別不大，涂塑工藝是將減磨涂層材料敷在導(dǎo)軌表面，然后進行壓合成型的工藝方法；而注塑導(dǎo)軌工藝是在工件上開注塑孔，用注塑槍向型腔內(nèi)注塑減磨涂料的工藝方法。二者相比較而言涂塑導(dǎo)軌在工藝操作較為復(fù)雜。在設(shè)計減磨涂層導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)時，必須滿足“JB3579-91環(huán)氧涂層滑動導(dǎo)軌通用技術(shù)條件”的相關(guān)技術(shù)要求。

2、材料的準(zhǔn)備

1）減磨涂層材料。

涂層材料通常由甲、乙兩種成分組成，用量通常按導(dǎo)軌體積的1.5倍準(zhǔn)備，用時按比例混合使用，材料性能必須符合“JB3578-91滑動導(dǎo)軌環(huán)氧涂層材料技術(shù)通則”的相關(guān)性能要求。

2）輔助材料：清洗劑、脫模劑。

3）油槽線條：油槽線條采用聚氯乙烯塑料軟板和雙面膠帶制作，按設(shè)計的油槽尺寸要求切割相應(yīng)塑料條，油槽線也可以在涂層成型后進行機加工或手工處理出來。

4）量檢具：水平儀、角尺、平尺、百分表、量塊、塞尺等必要檢具。

5）輔助工具：攪拌爪、調(diào)和用（參考尺寸為500mm×500mm×0.5mm）不銹鋼板、刮板、調(diào)整螺栓、千斤頂?shù)取?/p>

3、基礎(chǔ)導(dǎo)軌工件的準(zhǔn)備

基礎(chǔ)導(dǎo)軌按圖樣各加工工序完成，如果采用注塑成型工藝時應(yīng)加工好注塑孔及出塑孔，如采用涂塑成型工藝時則可不必加工出注膠孔，并按要求調(diào)整基礎(chǔ)導(dǎo)軌精度符合技術(shù)要求，選擇合適位置的基礎(chǔ)導(dǎo)軌與涂層導(dǎo)軌工件（已按要求完工）進行試驗扣合，檢查是否干涉以及有無其他問題，并將扣合位置做好標(biāo)記，待正式扣合時仍按本次記錄的位置進行。基礎(chǔ)導(dǎo)軌進行清洗至無油污、異物。按涂層導(dǎo)軌圖樣的要求的油槽線位置，粘貼已經(jīng)準(zhǔn)備好的油槽線條。

4、涂層導(dǎo)軌工件準(zhǔn)備

待涂層的導(dǎo)軌按圖樣要求進行加工，需要涂層的導(dǎo)軌面拉毛處理成較為粗糙狀態(tài)，如涂層的底面按圖刨削成高低起伏的鋸齒形狀的紋理，如受結(jié)構(gòu)限制不能刨削加工的位置可以進行銑削加工。拉毛以后，要用毛刷將拉毛導(dǎo)軌溝槽內(nèi)的油污異物，徹底清理出來，并清洗至無油污、異物。

5、試扣合及精度預(yù)調(diào)

可采用調(diào)整螺栓（或采用千斤頂、調(diào)整墊鐵）支撐,將導(dǎo)軌副扣合，通過塞尺或設(shè)計定位銷控制導(dǎo)軌涂層厚度約1.8～2.2 mm,通過水平儀、平尺、百分表等檢具確定精度達到要求后，用記號筆記錄扣合段位置，導(dǎo)軌分離，進行下步的最終清洗。

6、清洗及涂抹脫模劑

用丙酮將基礎(chǔ)導(dǎo)軌以及涂層導(dǎo)軌進行最后的徹底清洗，反復(fù)清洗達到無油污、異物。用干潔的壓縮空氣將拉毛表面吹干，并自然涼干20～30 min。脫模劑的作用就是使基礎(chǔ)導(dǎo)軌與耐磨涂料不產(chǎn)生粘接，可方便地進行脫模，也使其他粘連涂料的表面易于清理。用干凈的布蘸取脫模劑，在基礎(chǔ)導(dǎo)軌扣合段上涂抹脫模劑，兩端多擦出150～200 mm。耐磨涂料可能流淌到的加工表面都應(yīng)涂抹。用毛刷蘸取脫模劑，在導(dǎo)軌支承邊上、墊塊或定位銷上涂抹脫模劑。

7、減磨涂料的調(diào)和與涂塑

將A、B兩組份盒裝的減磨涂層材料按配合比例混合，用電鉆帶動攪拌爪攪拌均勻。充分調(diào)勻（一般3min左右）后將攪拌好的耐磨涂料攤開放置在不銹鋼平板上，再用油灰刀攪拌、碾壓耐磨涂料至細膩程度。耐磨涂料攪拌完成后，不需等待，用刮板將涂料刮到拉毛的導(dǎo)軌上，逐層進行加厚刮涂，并保證整體相差在2mm以內(nèi)，整個刮涂控制在0.5h內(nèi)為好，若時間過長，耐磨涂料有固化趨勢。如采用注膠工藝方法，則此步驟改為用注膠槍向注塑孔內(nèi)注射減磨涂料，并在扣合之后進行注塑。

8、扣合精度控制及減磨涂料固化

將刮涂完成的工件按照原標(biāo)記好的位置扣合在基礎(chǔ)導(dǎo)軌上，如工件自重較重，那么依靠自身重力即可實現(xiàn)壓合，如工件自重較輕，那么則需要加載一定的壓力，以促使壓合可靠。當(dāng)扣合到達預(yù)期位置時用水平儀、平尺、百分表等檢測各項精度，至精度合格停止加壓，并用塞尺檢測調(diào)整螺栓是否已發(fā)揮作用，確認精度達到要求后，停止調(diào)整，等待耐磨涂料自然固化。溫度高時，固化時間短，溫度低時固化時間適當(dāng)延長，當(dāng)工作低溫低于15℃時，則不宜進行操作，而應(yīng)適當(dāng)增加環(huán)境溫度，否則影響涂層材料的攪拌均勻和固化。

9、導(dǎo)軌之間分離及檢驗

由于在基礎(chǔ)導(dǎo)軌表面涂抹了脫模劑，因此涂層導(dǎo)軌面不會與基礎(chǔ)導(dǎo)軌面粘連，只需在涂層導(dǎo)軌工件與基礎(chǔ)導(dǎo)軌工件之間加載一定的分離作用力，即可實現(xiàn)二者導(dǎo)軌的分離。導(dǎo)軌分離后，將成型的油槽內(nèi)塑料油線條清理掉，各部粘連的多余的耐磨涂料也一并清理，最后用丙酮將二導(dǎo)軌徹底清理干凈。通過著色劑對涂層導(dǎo)軌進行合研，按要求檢驗接觸精度。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李雪梅 - 副教授 - 西南大學(xué)