本發(fā)明涉及石墨軸承生產(chǎn)，具體為一種汽車水泵用石墨軸承pts工藝。

背景技術：

1、汽車、家電等行業(yè)對炭材料零部件的需求快速增長，水泵、電動工具等行業(yè)對炭材料零部件的耐磨性和使用壽命提出了更高的要求，開發(fā)高質量、低成本的炭材料零部件是未來的發(fā)展趨勢，炭石墨軸承pts工藝，是指以炭質粉末作為原料，經(jīng)過配料、混捏、粉碎、造粒、成型、燒結、浸漬、加工等工藝過程，制備出只需少量加工或無需加工的零部件產(chǎn)品；其材料利用率高、產(chǎn)品穩(wěn)定性高、流程短，且汽車水泵用石墨軸承具有較好的耐磨性能等。

2、碳石墨材料是一種脆性材料，制備的石墨軸承其本身所固有的強度不高，限制石墨軸承的使用，且粉質輕、流動性差，影響混合的均勻性，易出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象，導致材料分布不均，進而影響石墨軸承的性能；在石墨軸承表面浸漬納米鉍，能夠提高石墨軸承的潤滑性，但納米鉍顆粒延展性差，且脆，在摩擦磨損過程中，析出摩擦接觸區(qū)域的納米秘顆粒易從磨痕表面脫落，導致摩擦副運行穩(wěn)定性差，影響耐磨性能。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種汽車水泵用石墨軸承pts工藝：植物提取物作為芯材，海藻酸鈉作為壁材，形成的納米微膠囊粘附在石墨粉、炭粉表面，當石墨粉、炭粉堆積搭橋，摩擦力增大時，產(chǎn)生的摩擦力使得納米微膠囊破裂，釋放植物提取物，填充至軸承原料炭粉顆粒之間的縫隙中，提高潤滑效果，且在高溫燒結過程中，釋放的植物提取物中硅元素能夠與樹脂粘合劑、石墨粉、炭粉表面的碳元素反應，形成碳化硅層包覆在炭粉表面，提高石墨軸承中碳相的保留，增強石墨軸承的機械性能；納米微膠囊沉積至碳纖維表面，碳纖維作為納米微膠囊的載體，能夠負載較多的納米微膠囊，碳纖維作為增強填料，在燒結過程中，具有較好的流動性，能夠填充至石墨粉、炭粉的孔隙中，提高石墨軸承的密實度；在氧化石墨烯表面形成納米鉍銅粉體，避免形成的納米鉍銅粉體團聚，導致潤滑性下降，且形成的納米鉍銅粉體在石墨軸承摩擦副間作相對運動，形成滾動摩擦，降低摩擦因數(shù)，減小磨損，還起到微軸承和支撐作用；負載納米鉍銅氧化石墨烯分散在不飽和醛酯中，形成復合樹脂浸漬劑，填充至石墨軸承表面及其孔隙中，提高石墨軸承的密實度。

2、本發(fā)明要解決的技術問題：碳石墨材料是一種脆性材料，制備的石墨軸承其本身所固有的強度不高，限制石墨軸承的使用，且粉質輕、流動性差，影響混合的均勻性，易出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象，導致材料分布不均，進而影響石墨軸承的性能；在石墨軸承表面浸漬納米鉍，能夠提高石墨軸承的潤滑性，但納米鉍顆粒延展性差，且脆，在摩擦磨損過程中，析出摩擦接觸區(qū)域的納米秘顆粒易從磨痕表面脫落，導致摩擦副運行穩(wěn)定性差，影響耐磨性能。

3、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

4、一種汽車水泵用石墨軸承pts工藝，包括以下步驟：

5、s1.將石墨粉、炭粉、復合粘合劑混合，經(jīng)混捏、粉碎，得到混合料。

6、s2.將混合料置于造粒機中，進行造粒、成型，得到復合顆粒。

7、s3.將復合顆粒進行燒結碳化，得到初始石墨軸承。

8、s4.將初始石墨軸承浸漬到復合樹脂浸漬劑中，取出、固化，加工，得到汽車水泵用石墨軸承。

9、進一步的，石墨粉、炭粉、復合粘合劑質量比為(70-80):(10-20):(6-8)。

10、進一步的，石墨粉、炭粉粒徑為10-20μm。

11、進一步的，混捏溫度為70-90℃，時間為1-3h。

12、進一步的，燒結碳化溫度為2000-2100℃，燒結碳化時間為4-8h。

13、進一步的，汽車水泵用石墨軸承直徑為40-50mm，厚度10-30mm。

14、進一步的，固化溫度為140-160℃，固化時間為20-30min。

15、進一步的，復合粘合劑由納米微膠囊沉積至碳纖維表面，再與酚醛樹脂混合制得。

16、進一步的，碳纖維直徑為50-100nm，長度為5-10μm。

17、進一步的，復合粘合劑具體由以下步驟制得：

18、a1.將納米微膠囊加入到去離子水中，攪拌均勻，加入碳纖維、kh550和乙醇，在40℃下攪拌反應5min，經(jīng)過濾，去離子水洗滌3次，在85℃烘箱中干燥10min，得到改性碳纖維。

19、其中，kh550作為交聯(lián)劑，水解產(chǎn)生的硅羥基能夠與納米微膠囊表面的羥基反應，且kh550的氨基與碳纖維表面的羥基反應，使得納米微膠囊沉積在碳纖維，在燒結過程中，負載在碳纖維表面的納米微膠囊釋放出的植物提取物，含有的硅元素能夠與碳纖維表面的碳元素反應，使得碳纖維與炭粉通過植物提取物的固化物碳化硅層結合，使得碳纖維與炭粉原料緊密結合，提高軸承的機械性。

20、進一步的，納米微膠囊、去離子水、碳纖維、kh550、乙醇用量比為(0.2-0.3)g:(70-90)ml:(1-2)g:(0.3-0.7)g:(15-25)ml。

21、a2.將改性碳纖維和液態(tài)酚醛樹脂混合，在25℃下攪拌30-45min，在100℃烘箱中干燥10min以去除改性碳纖維中的水分，得到復合粘合劑。

22、其中，改性碳纖維與液態(tài)酚醛樹脂混合，形成復合粘合劑，使得改性碳纖維通過液態(tài)酚醛樹脂粘附在石墨粉、炭粉表面，形成一個整體，且液態(tài)酚醛樹脂在熔融過程中，能夠填充至多層石墨粉、炭粉表面的裂紋和孔洞中，形成穩(wěn)定的緊湊的結構，其尺寸穩(wěn)定性進而限制了燒結過程中會出現(xiàn)較大的收縮。

23、進一步的，改性碳纖維、液態(tài)酚醛樹脂用量比為(1-2)g:(25-35)ml。

24、進一步的，納米微膠囊由植物提取物作為芯材，海藻酸鈉作為壁材制得；具體由以下步驟制得：

25、將海藻酸鈉加入到去離子水中，在50℃下攪拌均勻，待其完全溶解后，置于50℃的負壓烘箱中，在-0.08mpa下負壓1h以去除內部的氣泡，加入吐溫80和植物提取物，置于高速剪切機中，在5000r/min下剪切15min，加入2ml濃度為10mm氯化鈣溶液，攪拌反應10min形成納米膠囊，在50℃下干燥1h脫水，得到納米微膠囊。

26、其中，植物提取物作為芯材，海藻酸鈉作為壁材，氯化鈣溶液中的鈣離子與鈉離子發(fā)生取代作用，形成海藻酸鈣壁材并均勻包裹植物提取物，形成納米微膠囊，在酚醛樹脂粘合劑的作用下，納米微膠囊粘附在石墨粉、炭粉表面，將石墨粉、炭粉緊密地粘合在一起，形成一個整體結構，且在混合過程中，當石墨粉、炭粉堆積搭橋，摩擦力增大時，產(chǎn)生的摩擦力使得納米微膠囊破裂，釋放植物提取物，填充至軸承原料炭粉顆粒之間的縫隙中，提高潤滑效果。

27、進一步的，海藻酸鈉、去離子水、吐溫80、植物提取物用量比為(0.3-0.7)g:(20-30)ml:(0.01-0.03)g:(2-2.6)g。

28、進一步的，植物提取物具體由以下步驟制得：

29、東亞硬羽蘚經(jīng)水洗后，烘干，置于研磨機中研磨至粉末，取東亞硬羽蘚粉末加入到去離子水中，在80℃下攪拌6h，過濾，收集溶液，向溶液中加入石油醚進行脫脂，震蕩、靜置、分離去除上層石油醚溶液后，在80℃加熱蒸發(fā)至粘稠狀，得到植物提取物。

30、進一步的，東亞硬羽蘚粉末、去離子水用量比為(1-2)g:(40-50)ml。

31、進一步的，復合樹脂浸漬劑由負載納米鉍銅氧化石墨烯與不飽和醛酯混合制得，具體由以下步驟制得：將負載納米鉍銅氧化石墨烯和不飽和醛酯混合，在25℃下攪拌30-45min，抽真空后加壓至8.8mpa，維持5h后取出，得到復合樹脂浸漬劑。

32、其中，負載納米鉍銅氧化石墨烯表面納米鉍銅含有大量的羥基基團，能夠分散在不飽和醛酯中，形成復合樹脂浸漬劑，填充至石墨軸承表面及其孔隙中，提高石墨軸承的密實度。

33、進一步的，負載納米鉍銅氧化石墨烯、不飽和醛酯用量比為(0.6-1)g:(20-30)ml。

34、進一步的，負載納米鉍銅氧化石墨烯由鉍銅復合乳液與氧化石墨烯混合反應制得。

35、將鉍銅復合乳液和氧化石墨烯混合，攪拌均勻，靜置10min后，在30℃下攪拌反應1h，經(jīng)過濾、去離子水洗滌3次，在70℃烘箱中干燥10min，得到負載納米鉍銅氧化石墨烯。

36、其中，鉍銅復合乳液與氧化石墨烯混合，鉍銅復合乳液中的鉍離子、銅離子能夠與氧化石墨烯表面的羧基、羥基結合，使得鉍銅復合乳液沉積在氧化石墨烯表面，其中，水合肼作為還原劑，銅離子被還原為銅原子，銅原子聚集形成原子團，進一步的，在水合肼的作用下，使得鉍離子還原為鉍原子，銅原子團不斷吸收新生的鉍原子變成晶核，晶核進一步長大，實現(xiàn)在氧化石墨烯表面形成40-50nm的納米鉍銅粉體，避免形成的納米鉍銅粉體團聚，導致潤滑性下降，且形成的納米鉍銅粉體在石墨軸承摩擦副間作相對運動，形成滾動摩擦，降低摩擦因數(shù)，減小磨損，還起到微軸承和支撐作用。

37、進一步的，鉍銅復合乳液、氧化石墨烯用量比為(8-12)ml:(0.1-0.3)g。

38、進一步的，鉍銅復合乳液具體由以下步驟制得：

39、將十二烷基酚聚氧乙烯醚、正戊醇、環(huán)己烷、去離子水混合，攪拌均勻，得到混合乳液，將硝酸鉍、硝酸銅加入到混合乳液中，在25℃下攪拌均勻，得到a相，將水合肼與混合乳液混合，在25℃下攪拌均勻，得到b相，將a相與b相混合，得到鉍銅復合乳液。

40、進一步的，十二烷基酚聚氧乙烯醚、正戊醇、環(huán)己烷、去離子水體積比為(1-3):(0.5-1.5):(5-7):(25-35)。

41、進一步的，硝酸鉍、硝酸銅、混合乳液用量比為(2-2.2)g:(1.6-2)g:(80-120)ml。

42、進一步的，水合肼、混合乳液用量比為(1-1.4)g:(8-12)ml。

43、進一步的，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

44、（1）本發(fā)明技術方案中，植物提取物作為芯材，海藻酸鈉作為壁材，得到的納米微膠囊在酚醛樹脂粘合劑的作用下，納米微膠囊粘附在石墨粉、炭粉表面，將石墨粉、炭粉緊密地粘合在一起，形成一個整體結構，且在混合過程中，當石墨粉、炭粉堆積搭橋，摩擦力增大時，產(chǎn)生的摩擦力使得納米微膠囊破裂，釋放植物提取物，填充至軸承原料炭粉顆粒之間的縫隙中，提高潤滑效果，使得炭粉顆粒具有較好的流動性，避免石墨粉、炭粉堆積搭橋團聚，導致制備的石墨軸承機械強度較差；將石墨粉、炭粉混合料進行造粒，其小尺寸結構，也能夠改善粉體流動性，使得炭粉均勻填充，提高機械性能。

45、（2）本發(fā)明技術方案中，石墨粉、炭粉混合料進行造粒、成型，得到復合顆粒，在高溫燒結過程中，釋放的植物提取物中硅元素能夠與酚醛樹脂粘合劑中的碳元素反應，且硅元素也能夠與石墨粉、炭粉表面的碳元素反應，形成碳化硅層包覆在炭粉表面，具有防止雜質滲透至石墨粉、炭粉中，影響軸承的機械性能，還能提高石墨軸承中碳相的保留，增強石墨軸承的機械性能；且碳化硅涂層具有優(yōu)異的抗氧化性能、耐磨性能和潤滑性能，可以有效地防止石墨材料在高溫下的氧化，從而延長石墨軸承的使用壽命。

46、（3）本發(fā)明技術方案中，將納米微膠囊沉積至碳纖維表面，碳纖維作為納米微膠囊的載體，能夠負載較多的納米微膠囊，碳纖維作為增強填料，在燒結過程中，具有較好的流動性，能夠填充至石墨粉、炭粉的孔隙中，提高石墨軸承的密實度；在燒結過程中，負載在碳纖維表面的納米微膠囊釋放出的植物提取物，含有的硅元素也能夠與碳纖維表面的碳元素反應，使得碳纖維與石墨粉、炭粉通過植物提取物的固化物碳化硅層結合，使得碳纖維與炭粉原料緊密結合，提高軸承的機械性能；酚醛樹脂作為粘合劑，在熔融過程中，能夠填充至多層石墨表面的裂紋和孔洞中，形成穩(wěn)定的緊湊的結構，其尺寸穩(wěn)定性進而限制了燒結過程中會出現(xiàn)較大的收縮；進行碳化，酚醛樹脂形成直徑為200-500nm的光滑的玻璃碳層，玻碳可以有效避免內部孔隙的形成，燒結后形成的軸承混合料具有較好的致密性和機械性能，能夠保持穩(wěn)定的尺寸結構。

47、（4）本發(fā)明技術方案中，納米鉍具有良好的潤滑特性，且單一的納米鉍粒子就有顯著改善基礎油的減摩抗磨性，采用微乳液法，在氧化石墨烯表面形成40-50nm的納米鉍銅粉體，避免形成的納米鉍銅粉體團聚，導致潤滑性下降，且形成的納米鉍銅粉體在石墨軸承摩擦副間作相對運動，形成滾動摩擦，降低摩擦因數(shù)，減小磨損，還起到微軸承和支撐作用，此外，石墨軸承在摩擦磨損過程中，因變形擠壓和摩擦熱的作用，納米鉍銅粉體熔化析出、鋪展在石墨軸承摩擦副接觸表面，可以有效改善石墨軸承材料的摩擦磨損性能。

48、（5）本發(fā)明技術方案中，負載納米鉍銅氧化石墨烯表面納米鉍銅含有大量的羥基基團，能夠分散在不飽和醛酯中，形成復合樹脂浸漬劑，填充至石墨軸承表面及其孔隙中，提高石墨軸承的密實度，且負載納米鉍銅氧化石墨烯通過納米鉍銅貼合在石墨軸承表面，形成夾層結構，納米鉍銅作為潤滑組分，可以使夾層結構的層間來回移動，產(chǎn)生的微型滾珠效果，具有較好的潤滑效果。