專利名稱：抗沖擊磨損車用導(dǎo)向器襯套的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗沖擊磨損車用導(dǎo)向器襯套的制備方法，尤其涉及一種采用經(jīng)過稀土表面改性處理的玻璃纖維填充聚四氟乙烯復(fù)合材料，制備車用導(dǎo)向器襯套的方法，由于材料具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，使制得的導(dǎo)向器襯套在實(shí)際應(yīng)用中具有更高的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
背景技術(shù)：
減振器作為汽車懸架系統(tǒng)的主要阻尼元件，對(duì)于汽車的舒適性、安全性和操縱穩(wěn)定性都具有重要作用；而減振器的穩(wěn)定性和可靠性及其與彈性元件的匹配性對(duì)汽車懸架系統(tǒng)的性能和車輛整體質(zhì)量具有重要影響。目前由于減振器連桿磨損可導(dǎo)致油封損壞以及漏油，進(jìn)而由于減振器早期失效而影響著汽車懸架系統(tǒng)的性能，因此減振器產(chǎn)品的工作質(zhì)量亟待提高。
汽車行駛時(shí)減振器間斷處于復(fù)原行程和壓縮行程，減振器在外加載荷作用下使連桿與導(dǎo)向器襯套接觸形成一對(duì)滑動(dòng)摩擦副。導(dǎo)向器襯套是一種自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，其表層為玻璃纖維、鉛和二硫化鉬等填充的PTFE(聚四氟乙烯)基復(fù)合材料。相對(duì)于連桿表面，導(dǎo)向器襯套表面粗糙，在滑動(dòng)磨損過程中主要由從襯套表層露出的玻璃纖維承受載荷。玻璃纖維與PTFE基體之間的界面結(jié)合力不夠強(qiáng)，且兩者所形成的界面韌性差，從而影響了導(dǎo)向器襯套表層PTFE復(fù)合材料的摩擦磨損性能。在受到外加載荷時(shí)，玻璃纖維容易從PTFE基體中脫離并成為磨粒磨損的磨粒，進(jìn)而導(dǎo)致連桿發(fā)生早期磨損，致使連桿與導(dǎo)向器襯套摩擦副性能的可靠性降低。
常規(guī)偶聯(lián)劑處理纖維表面在一定程度上改善了其與PTFE基體的界面結(jié)合力，但達(dá)不到理想的效果，一方面，存在著處理效果不穩(wěn)定、容易退化、對(duì)纖維損傷較大、纖維表面粘度較大、加工性能差等缺點(diǎn)，致使復(fù)合材料的界面結(jié)合力較差；另一方面，偶聯(lián)劑不足以使玻璃纖維與PTFE基體具有良好的界面結(jié)合力，尤其是在受到?jīng)_擊載荷時(shí)容易萌生裂紋，及高溫時(shí)導(dǎo)致有機(jī)界面性能降低，影響了聚四氟乙烯基復(fù)合材料的摩擦磨損性能，主要表現(xiàn)為處于無油或邊界潤(rùn)滑情況下其抗沖擊磨損性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗沖擊磨損車用導(dǎo)向器襯套的制備方法，采用稀土改性玻璃纖維/聚四氟乙烯復(fù)合材料制備車用導(dǎo)向器襯套，使此種車用導(dǎo)向器襯套具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能及抗沖擊性能，提高其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。
為制得具有優(yōu)異抗沖擊磨損性能的車用導(dǎo)向器襯套，本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用鋼板、青銅粉、聚四氟乙烯、玻璃纖維、稀土改性劑以及少量鉛粉等原料，采用軋制等方法制成車用導(dǎo)向器襯套。首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面改性處理，然后在鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，接著在中間層上軋制一層由鉛粉和經(jīng)稀土改性劑處理的玻璃纖維填充的聚四氟乙烯復(fù)合材料，再經(jīng)過氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下的燒結(jié)、機(jī)械加工修飾和卷制焊接，制成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。經(jīng)過上述工藝制得的玻璃纖維/聚四氟乙烯復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套具有優(yōu)良的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。
本發(fā)明的復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套制備方法具體為首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，在500～550℃馬福爐中燒蝕0.5～1小時(shí)，使其表面有機(jī)物殘留量的重量百分比在1％以下。預(yù)處理后的玻璃纖維浸入稀土改性劑中，浸泡處理2～4小時(shí)，過濾去除液體，然后在烘箱中烘干，得到經(jīng)過稀土表面改性處理的玻璃纖維。
其中采用的稀土改性劑的組分重量百分比為稀土化合物(氯化鑭、氯化鈰、氧化鑭或氧化鈰)1～5％，乙醇77～95％，乙二胺四乙酸(EDTA)1～10％，氯化銨2～5％，硝酸0.5～1％，尿素0.5～2％。
然后，在鋼板上鋪一層青銅粉，厚度為0.25～0.30毫米，在800℃條件下把銅粉和鋼板基材燒結(jié)在一起，使鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)；在燒結(jié)的青銅粉中間層上軋制一層由聚四氟乙烯、經(jīng)稀土改性劑處理的玻璃纖維以及少量鉛粉組成的聚合物層，厚度為0.01～0.03毫米，壓力為30MPa，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在380℃條件下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)機(jī)械加工修飾，最后經(jīng)過卷制、焊接成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。
其中，本發(fā)明所述的聚合物層原料組成重量百分比為聚四氟乙烯65～89％，稀土改性劑處理過的玻璃纖維10～30％，鉛粉等其他添加材料1～5％。
本發(fā)明中所述的玻璃纖維包括各種型號(hào)的無堿玻璃纖維，聚四氟乙烯包括以懸浮法聚合并經(jīng)細(xì)粉碎而成的各種牌號(hào)的聚四氟乙烯樹脂，如SM021等。
本發(fā)明可以解決現(xiàn)有玻璃纖維/聚四氟乙烯復(fù)合材料制得的導(dǎo)向器襯套磨擦學(xué)性能差，尤其是抗沖擊磨損性能差的問題，從而解決了汽車行業(yè)普遍存在減振器連桿副早期磨損這一技術(shù)難題，且本發(fā)明成本低，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)稀土表面處理的玻璃纖維填充聚四氟乙烯制成的導(dǎo)向器襯套和普通的同類導(dǎo)向器襯套相比，具有更好的摩擦學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套聚合物層的組分重量百分比為聚四氟乙烯65％，稀土改性劑處理過的碳纖維30％，鉛粉5％。
稀土改性劑各組分重量百分比為氯化鑭1％，乙醇95％，乙二胺四乙酸(EDTA)1％，氯化銨2％，硝酸0.5％，尿素0.5％。
復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套制造過程如下首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，在500℃馬福爐中燒蝕0.5小時(shí)，使其表面有機(jī)物殘留量的重量百分比在1％以下。預(yù)處理后的玻璃纖維浸入稀土改性劑中，浸泡處理4小時(shí)，過濾去除液體，然后在烘箱中烘干，得到經(jīng)過稀土表面改性處理的玻璃纖維。接著在鋼板上鋪一層青銅粉，厚度為0.25毫米，在800℃條件下把銅粉和鋼板基材燒結(jié)在一起，使鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，時(shí)間為2小時(shí)；然后在燒結(jié)的青銅粉中間層上軋制一層由聚四氟乙烯、經(jīng)稀土改性劑處理的碳纖維以及少量鉛粉組成的聚合物層，厚度為0.01毫米，壓力為30MPa，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在380℃條件下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)機(jī)械加工修飾，最后經(jīng)過卷制、焊接成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。制成的導(dǎo)向器襯套尺寸為長(zhǎng)10.00mm，壁厚1.95～2.00mm，內(nèi)徑12.45mm，外徑16.40mm。
對(duì)制得的導(dǎo)向器襯套進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)靜載荷條件下的摩擦磨損性能測(cè)試，初始靜載荷為250N，試驗(yàn)過程中靜載荷逐漸施加，每隔20分鐘加一級(jí)載荷，每級(jí)250N，最大靜載荷為1000N，往復(fù)滑動(dòng)頻率為2.4Hz。測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)向器襯套與連桿往復(fù)滑動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)為0.227，摩擦表面溫度為56.7℃。
實(shí)施例2復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套聚合物層的組分重量百分比為聚四氟乙烯75％，稀土改性劑處理過的碳纖維20％，鉛粉5％。
稀土改性劑各組分重量百分比為氯化鑭2％，乙醇85％，乙二胺四乙酸(EDTA)8％，氯化銨3％，硝酸1％，尿素1％。
復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套制造過程如下首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，在550℃馬福爐中燒蝕0.6小時(shí)，使其表面有機(jī)物殘留量的重量百分比在1％以下。預(yù)處理后的玻璃纖維浸入稀土改性劑中，浸泡處理3小時(shí)，過濾去除液體，然后在烘箱中烘干，得到經(jīng)過稀土表面改性處理的玻璃纖維。
然后，在鋼板上鋪一層青銅粉，厚度為0.3毫米，在800℃條件下把銅粉和鋼板基材燒結(jié)在一起，使鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，時(shí)間為2小時(shí)；然后在燒結(jié)的青銅粉中間層上軋制一層由聚四氟乙烯、經(jīng)稀土改性劑處理的碳纖維以及少量鉛粉組成的聚合物層，厚度為0.03毫米，壓力為30MPa，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在380℃條件下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)機(jī)械加工修飾，最后經(jīng)過卷制、焊接成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。制成的導(dǎo)向器襯套尺寸為長(zhǎng)10.00mm，壁厚1.95～2.00mm，內(nèi)徑12.45mm，外徑16.40mm。
對(duì)制得的導(dǎo)向器襯套進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)沖擊載荷條件下的摩擦性能。往復(fù)滑動(dòng)頻率，7.20Hz；沖擊頻率，3.30Hz；沖擊載荷1000N時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)向器襯套摩擦表面溫度109.3℃。
實(shí)施例3復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套聚合物層的組分重量百分比為聚四氟乙烯85％，稀土改性劑處理過的碳纖維10％，鉛粉5％。
稀土改性劑各組分重量百分比為氯化鑭4％，乙醇80％，乙二胺四乙酸(EDTA)10％，氯化銨4％，硝酸1％，尿素1％。
復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套制造過程如下首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，在520℃馬福爐中燒蝕1小時(shí)，使其表面有機(jī)物殘留量的重量百分比在1％以下。預(yù)處理后的玻璃纖維浸入稀土改性劑中，浸泡處理2小時(shí)，過濾去除液體，然后在烘箱中烘干，得到經(jīng)過稀土表面改性處理的玻璃纖維。
然后，在鋼板上鋪一層青銅粉，厚度為0.25毫米，在800℃條件下把銅粉和鋼板基材燒結(jié)在一起，使鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，時(shí)間為2小時(shí)；然后在燒結(jié)的青銅粉中間層上軋制一層由聚四氟乙烯、經(jīng)稀土改性劑處理的碳纖維以及少量鉛粉組成的聚合物層，厚度為0.02毫米，壓力為30MPa，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在380℃條件下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)機(jī)械加工修飾，最后經(jīng)過卷制、焊接成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。制成的導(dǎo)向器襯套尺寸為長(zhǎng)10.00mm，壁厚1.95～2.00mm，內(nèi)徑12.45mm，外徑16.40mm。
對(duì)制得的導(dǎo)向器襯套在往復(fù)滑動(dòng)沖擊載荷條件下進(jìn)行抗沖擊磨損性能測(cè)試。往復(fù)滑動(dòng)頻率，7.20Hz；沖擊頻率，3.30Hz；沖擊載荷，1000N時(shí)測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)向器襯套磨損量78.2mg。
權(quán)利要求
1.一種抗沖擊磨損車用導(dǎo)向器襯套的制備方法，其特征在于首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，在500～550℃馬福爐中燒蝕0.5～1小時(shí)，使其表面有機(jī)物殘留量的重量百分比在1％以下，將預(yù)處理后的玻璃纖維浸入稀土改性劑中，所述稀土改性劑的組分重量百分比為稀土化合物氯化鑭、氯化鈰、氧化鑭或氧化鈰1～5％，乙醇77～95％，乙二胺四乙酸1～10％，氯化銨2～5％，硝酸0.5～1％，尿素0.5～2％，浸泡處理2～4小時(shí)后過濾去除液體，在烘箱中烘干，得到經(jīng)過稀土表面改性處理的玻璃纖維；在鋼板上鋪一層0.25～0.30毫米厚的青銅粉，在800℃條件下把青銅粉和鋼板基材燒結(jié)在一起，使鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，然后在燒結(jié)的青銅粉中間層上軋制一層厚度為0.01～0.03毫米的聚合物層，壓力為30MPa，所述聚合物層的原料組成重量百分比為聚四氟乙烯65～89％，稀土改性劑處理過的玻璃纖維10～30％，鉛粉1～5％；然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，在380℃條件下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)機(jī)械加工修飾，最后經(jīng)過卷制、焊接成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗沖擊磨損車用導(dǎo)向器襯套的制備方法，首先對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面改性處理，然后在鋼板表面燒結(jié)一層青銅粉作為中間層，在中間層上軋制一層聚合物層，再經(jīng)過氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下的燒結(jié)、機(jī)械加工修飾和卷制焊接，制成復(fù)合材料車用導(dǎo)向器襯套。其中所述的聚合物層原料組成為聚四氟乙烯、稀土改性劑處理過的玻璃纖維及鉛粉，其中采用的稀土改性劑的組分重量百分比為稀土化合物氯化鑭、氯化鈰、氧化鑭或氧化鈰1～5％，乙醇77～95％，乙二胺四乙酸1～10％，氯化銨2～5％，硝酸0.5～1％，尿素0.5～2％。本發(fā)明制得的車用導(dǎo)向器襯套具有優(yōu)良的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，在實(shí)際應(yīng)用中具有更高的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)F16C29/00GK1719062SQ20051002795
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者程先華, 上官倩芡, 包丹丹, 梁木子 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)