专利名称：具有滑动薄膜的部件、装置、组份、压缩机及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种形成在滑动表面上的滑动薄膜、一种用于形成滑动薄膜的组合物、一种包括滑动薄膜的滑动件、一种由滑动件制成的滑动装置、以及一种斜盘式压缩机，还涉及一种滑动装置的示例、以及一种用于形成滑动薄膜的方法和一种用于制造该滑动件的方法。
背景技术：
装配在汽车上的设备例如发动机和用于空调器的斜盘式压缩机设置有用于滑动工作的滑动件。参照斜盘式压缩机作为示例，其设置有线性滑动的活塞、滑动地与活塞接触的缸孔、旋转地滑动的斜盘、与斜盘滑动地接触的滑履、主轴、以及与主轴滑动地接触同时支承该主轴的轴承。润滑剂通常供应到这种滑动件的滑动表面上以便主动地实现润滑。在斜盘式压缩机的情况下，在斜盘式压缩机中存在的雾状润滑剂基本上保持滑动表面之间的润滑。
然而，斜盘式压缩机在启动或负载突然波动之后可能出现滑动表面的润滑状态变差或甚至是暂时无润滑状态的情况。即使出现这种情况，优选的是通过例如抑制滑动表面之间咬合从而保持滑动表面之间的稳定滑动特性。
从这种观点来看，包括固体润滑剂的滑动薄膜可设置在例如斜盘式压缩机中的斜盘表面上。例如未审查的日本专利(KOKAI)No.8-199327、未审查的日本专利(KOKAI)No.8-199327、未审查的日本专利(KOKAI)No.11-193780、未审查的日本专利(KOKAI)No.2003-183685披露了这种滑动薄膜。具体地说，未审查的日本专利(KOKAI)No.8-199327披露了一种相反表面覆盖有固体润滑剂层(例如滑动薄膜)的斜盘，其中合成树脂加入到例如MoS2、聚四氟乙烯(以下简称为“PTFE”)、和石墨(以下简称为“Gr”)固体润滑剂中。未审查的日本专利(KOKAI)No.11-193780披露了一种斜盘，其中的一个在活塞压缩冲程中承受大载荷的表面设置有固体润滑剂层，另一个表面设置有热喷涂层。未审查的日本专利(KOKAI)No.2003-183685披露了这样一种斜盘，相反的表面覆盖有固体润滑剂层，其中除了MoS2、PTFE、Gr之外还混合有Ni、Fe、Cr、和Co。
然而，由于尺寸减小、重量减轻、和其它严格的要求，在滑动薄膜之间的载荷大于常规的情况。对于承受大载荷的斜盘式压缩机而言，通过简单地使得滑动表面设置有上述的常规固体润滑剂层就不能必要地确保令人满意的防止咬合的性能。
发明内容
在基于以上情况下作出了本发明。因此，本发明的目的在于提供一种滑动薄膜，与上述的常规固体润滑剂层相比，该滑动薄膜展示出更好的防止咬合的特性。而且，本发明的另一目的在于提供一种用于形成该滑动薄膜的组合物、一种包括滑动薄膜的滑动件、一种由滑动件制成的滑动装置、以及一种斜盘式压缩机，以及一种滑动装置的示例。此外，本发明的另一目的在于提供一种用于形成滑动薄膜的方法和一种用于制造该滑动件的方法。
注意到未审查的日本专利(KOKAI)No.11-193780还披露了例如锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)的金属作为固体润滑剂包含在滑动薄膜内。然而，该专利根本没有披露其中实际混合有Sn、Pb、In的滑动薄膜。其仅仅是涉及这些金属作为某种固体润滑剂。而且，该专利披露了获得Sn基镀敷层或Sn基热喷涂层。然而，其仅仅是将这些处理作为用于仅包括固体润滑剂的滑动薄膜的某种底涂层。
未审查的日本专利(KOKAI)No.2003-183685还披露了一种混合在固体润滑剂层的镍颗粒粉末，其具有有助于在固体润滑剂层中的MoS2和石墨粘接到配合的滑动表面上的作用。然而，这种作用与Sn等的作用完全地不同，与以下描述的本发明的低熔点材料的作用完全不同。因此，以下将详细描述的本发明的低熔点材料与未审查的日本专利(KOKAI)No.2003-183685披露的镍在技术角度来看完全不同。
斜盘式压缩机已经是公知的。然而，以上描述可类似地应用于叶片式的压缩机和涡旋式压缩机以及其它形式的压缩机。而且，以上描述不限于压缩机，而是可类似地应用于通常的在恶劣条件下工作的滑动装置。
因此，为了解决该问题，本发明的发明人认真地进行了研究，并且重复进行了实验。因此，发明人构思到出来在常规的固体润滑剂之外在滑动薄膜中再加入低熔点材料(例如Sn)，并且还确认所获得的滑动薄膜展示出良好的抗咬合特性。因此，发明人完成了本发明。
(滑动薄膜)例如，本发明的滑动薄膜是这样一种滑动薄膜，其包括固体润滑剂；用于使得该固体润滑剂保持在基底的表面上的粘合剂树脂，该粘合剂树脂展示出玻璃转化温度；以及低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点。
当本发明的滑动薄膜设置在基底的表面上时，与带有常规滑动薄膜的基底相比，提高了在基底与其配合部件之间的抗咬合特性。因此，设置有所获得的基底的滑动装置的可靠性和耐用性得到改善。此外，可以预料到本发明的滑动薄膜不仅提高了抗咬合特性，而且还降低了滑动表面之间摩擦系数。注意，除了提高抗咬合特性之外，耐磨性的提高和摩擦系数的降低在下文中适当地统称为“良好的滑动特性”。
还没有明确滑动薄膜为何能够具有良好的滑动特性。然而，所确信的是，包含在本发明的滑动薄膜中的低熔点材料至少有效地吸收了在恶劣润滑状态下滑动工作所产生的摩擦热，恶劣润滑状态例如为差润滑状态和无润滑状态。因此，本发明的滑动薄膜抑制了由摩擦热引起的变差，因此延长了滑动薄膜的寿命。因此现在可确信提高了该滑动薄膜的抗咬合特性。以下将详细描述该优点。
通常，当较差的润滑状态和无润滑状态出现时，基底及其配合部件(以下统称为“滑动件”)已经设置有包括固体润滑剂的滑动薄膜，以便抑制基底与配合部件之间的咬合。然而，如上所述，对于常规的滑动薄膜而言不能容易地确保令人满意抗咬合特性，这是因为对于滑动件的润滑条件和工作环境而言在近来变得更加恶劣。
本发明的发明人考虑到，引起该缺陷的原因在于摩擦热使得常规薄膜迅速变差。即，当滑动薄膜稳定运动时，或多或少地产生摩擦热。当润滑剂充分地供应到滑动表面之间时，这种滑动薄膜的变差不太可能发生，这是因为在滑动表面之间的润滑剂薄膜降低了滑动表面之间的摩擦系数并且分散了其间施加的压力，并且润滑剂还使得摩擦热排散出去，因此产生较少的摩擦热。
然而，当滑动表面变成较差的润滑状态和无润滑状态时，几乎没有润滑产生的优点。即使固体润滑剂可以或多或少地降低滑动表面之间的摩擦系数，在预定时间之后摩擦热迅速增加，并且由此使得滑动薄膜的温度快速升高。
在滑动薄膜中，固体润滑剂通常借助粘合剂树脂保持在滑动件的表面上。聚酰胺酰亚胺(以下称为“PAI”)是良好耐热性的粘合剂树脂的代表示例，其具有大约400-500摄氏度的耐热温度。然而，当摩擦热使得滑动薄膜的温度升高时，即使这种具有良好耐热性的滑动薄膜也会软化(包括玻璃转化)和质量变差甚至破坏。因此，树脂失去了使得固体润滑剂保持在滑动件的表面上的能力。因此，滑动件与配合部件直接接触，没有受到滑动薄膜的保护。由此使得滑动件出现咬合。
即使是本发明的滑动薄膜，在恶劣滑动的情况下也会出现类似的温度迅速升高。
然而，本发明的滑动薄膜包括低熔点材料，该低熔点材料的熔点低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度，并且该低熔点材料与粘合剂树脂混合。当摩擦热使得本发明的滑动薄膜的温度迅速升高时，低熔点材料在粘合剂树脂软化之前借助潜热吸收了大量的摩擦热，潜热远远大于比热。因此，防止本发明的滑动薄膜的温度的升高。由此可抑制或阻止粘合剂树脂的软化，最终防止本发明的滑动薄膜的质量变差。因此可使得固体润滑剂长期稳固地保持在滑动件的表面上。
在本发明的滑动薄膜中，熔点低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的低熔点材料可抑制或阻止本发明的滑动薄膜因所产生的摩擦热而引起的该滑动薄膜的温度升高。因此，与常规情况相比，本发明的滑动薄膜可更长期地稳定地保持良好的滑动特性。因此，可确信本发明的滑动薄膜明显地提高了滑动件之间的抗咬合特性。然而，由低熔点材料获得的这些特点和优点仅仅是本发明的滑动薄膜展示出良好的抗咬合特性的一部分因素。应当注意，以上的机理不能解释本发明的滑动薄膜的所有的良好滑动特性。如以下所述，当特定成分(例如滑动产物形成元素)出现在配合部件的滑动表面上时，发明人确认该特定成分和包含在该滑动薄膜中的低熔点材料形成了新的滑动产物。所获得的新的滑动产物展示出进一步改善滑动特性的优点，例如除了上述的提高抗咬合特性之外还降低滑动表面之间的摩擦系数和增加耐磨性。
注意，在本发明中，粘合剂树脂的玻璃转化温度作为低熔点材料的熔点的门限值引入，这是因为玻璃转化温度是树脂特别是聚合物的耐热性的重要特征指数。另外注意，本发明涉及的包括滑动薄膜的部件是示意性的，例如轴承。
(滑动件)本发明提供了一种包括上述的本发明的滑动薄膜的滑动件。例如，本发明可提供这样的滑动件，其包括基底；和如权利要求1所述的形成在该基底的表面上的滑动薄膜。
该滑动件的典型示例是用于斜盘式压缩机的斜盘。
(滑动装置和斜盘式压缩机)本发明提供了一种包括上述的滑动薄膜的滑动装置。例如，本发明可提供这样的滑动装置，其包括基底，在该基底上形成有如权利要求1所述的滑动薄膜；和与该基底的该滑动薄膜滑动地接触的配合部件。
这种滑动装置可以是斜盘式压缩机，或者是斜盘式压缩机之外的其它压缩机。在下文中，本发明参照斜盘式压缩机来描述滑动装置的典型示例。可用于各种斜盘式压缩机，例如排量可变的斜盘式压缩机、和排量不可变的斜盘式压缩机、单头活塞的斜盘式压缩机、和双头活塞的斜盘式压缩机。
特定实施例涉及一种斜盘式压缩机，其包括主轴；与该主轴一起旋转的斜盘；具有柱形缸孔的缸体，该缸孔轴向延伸并且在斜盘侧开口；具有与该斜盘接合的接合装置的活塞，该活塞由摆动的斜盘来驱动，并且该活塞具有从接合装置连续地延伸活塞头，该活塞装配在该缸体的该缸孔中，并且依据摆动的斜盘从而在缸孔中往复移动；可摆动地保持在活塞的接合装置上的成对的滑履，该滑履与该斜盘的表面滑动接触；和形成在该滑履和该斜盘的表面中的至少一个表面上的本发明的滑动薄膜。在这种情况下，本发明的滑动薄膜可形成斜盘的表面上和/或滑履的表面上。活塞的数量可以是单个或多个。活塞设置有一对的滑履。当然，多个活塞设置有多对滑履。
(用于滑动薄膜的组合物)本发明可提供一种用于滑动薄膜的组合物，作为形成该滑动薄膜的原材料。例如，本发明可以是一种用于滑动薄膜的组合物，该组合物包括固体润滑剂；展示出玻璃转化温度的粘合剂树脂；以及低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点，由此形成本发明的滑动薄膜。
这种滑动薄膜组合物的特定示例可以是滑动薄膜的涂料和滑动薄膜的转印薄膜。
(用于形成滑动薄膜的方法)本发明提供了一种用于形成滑动薄膜的方法，其包括将用于滑动薄膜的涂料涂敷到基底的表面上，该涂料包括展示出玻璃转化温度的粘合剂树脂的漆料；低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点；和分散在该漆料中的固体润滑剂；以及借助加热对在该涂敷步骤之后形成的涂料薄膜进行烘焙，由此形成本发明的滑动薄膜。
其次，本发明还提供了一种用于形成滑动薄膜的方法，其包括将借助印刷浆料从而形成的转印薄膜转印到基底的表面上，该浆料包括展示出玻璃转化温度的粘合剂树脂；低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点，并且该低熔点材料与该粘合剂树脂混合；和与该粘合剂树脂混合的固体润滑剂；以及借助加热对在该转印步骤之后形成在该基底的表面上的该转印薄膜进行烘焙，由此形成本发明的滑动薄膜。
(制造滑动件的方法)本发明提供了一种制造滑动件的方法，该滑动件包括基底和借助上述的第一和第二方法形成在该基底的表面上的滑动薄膜。
参照对优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明的目的、特征和方面，在附图中图1是斜盘式压缩机的截面图，其中具有依据本发明的示例的滑动装置；图2是斜盘与用于斜盘式压缩机的滑履滑动接触的放大截面图；图3是用于评价滑动薄膜展示出的抗咬合特性的干式制动测试的视图；图4是设置有各种滑动薄膜的滑动件展示出的咬合时间的图表；图5是用于评价滑动薄膜的摩擦力的滑块-环的测试的设备的示意图表；图6是无低熔点材料的滑动件的摩擦力振动与时间、摩擦力振动在滑块-环的测试中的图表；图7是包括20％重量百分比的Sn的低熔点材料的滑动件的摩擦力振动与时间、摩擦力振动在滑块-环的测试中的图表；图8是在滑块-环的测试之后在块状测试件表面中产生的最大磨损深度的柱状图；图9是在干式制动测试之后含28％Sn的滑动薄膜的电子扫描图象(以下称为“SEM”)；以及图10是在干式制动测试之后含28％Sn的滑动薄膜的电子扫描图象(以下称为“EPMA”)。
具体实施例方式
参照以下的优选实施例来描述本发明，以便更好地理解本发明，其中这些优选实施例仅仅是示意性的而非限定性的。
以下参照本发明的特定实施例来详细描述本发明。然而，应当注意，以下的详细描述以及本发明所涉及的实施例不仅适用于本发明的滑动薄膜，而且还适用于本发明的滑动件、用于滑动薄膜的组合物、滑动装置、斜盘式压缩机、用于形成滑动薄膜的方法、以及用于制造滑动件的方法。而且，还应当注意，其取决于以下的特定实施例中的一个实施例最优化的目的和性能要求。
(1)低熔点材料低熔点材料的一种展示出熔点低于粘合剂树脂的玻璃转化温度的材料，该粘合剂树脂是本发明的滑动薄膜的另一组份。作为低熔点材料的代表性示例，可构想到例如单金属材料、合金、和金属互化物的金属材料。然而，低熔点材料不限于这些材料，低熔点材料金属元素和非金属元素的化合物。而且，不限于无机化合物，低熔点材料还可以是有机元素，例如合成树脂。低熔点材料包括各种材料中的单种材料，或者可以包括适当地组合的多种材料。
当考虑到使用聚酰亚胺(以下称为“PI”)或聚酰胺酰亚胺(以下称为“PAI”)时，具有良好耐热性的代表性的树脂作为粘合剂，其展示出大约200-500摄氏度的玻璃转化温度Tg。考虑该事实，以下将提出低熔点材料的一些示例。注意到在括号中的数值表明了低熔点材料的熔点范例。
作为单金属物质，可使用单一物质的低熔点材料，例如铟(In157摄氏度)、锡(Sn232摄氏度)、铋(Bi271摄氏度)、铅(Pb327摄氏度)。当然，低熔点材料可以是这些低熔点材料的合金。作为带有低共熔的组合物的Sn基合金的示例，可提出使用Sn-52In(118摄氏度)、Sn-58Bi(139摄氏度)、Sn-37Pb(183摄氏度)、Sn-3.5Ag(221摄氏度)、Sn-0.7Cu(227摄氏度)。而且，可使用Sn-3Ag-0.5Cu(217-220摄氏度)和Sn-3Ag-2Bi-1In(209-217摄氏度)。注意，在括号中的位于三元合金和四元合金之后的数值代表“固相线温度-液相线温度”。另外需注意，所有合金组合物以重量百分比％来表示，其中整体上表示为重量的100％。
因此，可以构想到各种物质作为低熔点材料。然而，低熔点材料优选为从包括纯锡、锡合金、和锡化合物的一组物质中选择的一种。这些Sn基材料展示出低熔点以及大的潜热。而且，锡是较便宜的元素并且对环境影响较小。
由于低熔点材料的比例取决于本发明的滑动薄膜的规格和类型以及所使用的固体润滑剂的粘合剂树脂的比例，因此难以明确地表明在本发明的滑动薄膜中的低熔点材料的比例。然而，低熔点材料的比例的下限例如优选为重量百分比为0.1％，较优选为重量百分比为0.5％，更优选为重量百分比为2％，并且低熔点材料的比例的上限例如优选为重量百分比为60％，较优选为重量百分比为50％，更优选为重量百分比为40％，其中本发明的滑动薄膜的整体表示为重量百分比100％。注意这些上限和下限可以适当地组合。
即使当滑动薄膜中存在少量的低熔点材料时，也可以增加滑动薄膜的耐用性，以便增强抗咬合特性。然而，当低熔点材料的含量过低时，低熔点材料的有益效果降低。另一方面，当低熔点材料的含量过高时，这也不是优选的，这是因为固体润滑剂和粘合剂树脂的含量相对地下降，导致滑动件本身的特性下降。
低熔点材料可优选为均匀地分散在本发明的滑动薄膜中或靠近本发明的滑动薄膜的表层。因此，低熔点材料优选为粒状或颗粒状。低熔点材料的特定形状例如颗粒直径和纵横比并不重要，但是可基于本发明的滑动薄膜的规格以及低熔点材料的可用性和成本来适当地选择。然而，可给出以下的示例低熔点材料的颗粒直径优选为大约在0.1-100微米的范围内，较优选为在0.1-50微米的范围内，更优选为0.5-20微米的范围内，更优选为1-5微米的范围内。具有过小的颗粒直径的低熔点材料不仅难以实现，而且非常昂贵。另一方面，具有过大颗粒直径的低熔点材料不是优选的，这是因为其从本发明的滑动薄膜上突起。即，低熔点材料的最大颗粒直径优选为本发明的所希望的滑动薄膜的薄膜厚度或更小。然而，依据滑动件和滑动装置的规格，本发明的已经形成的滑动薄膜可在经过抛光之后再使用。因此，“低熔点材料的最大颗粒直径优选为本发明的滑动薄膜的薄膜厚度或更小”根本不是本发明必要条件。
注意，用于低熔点材料的原材料粉末可以是机械压碎的粉末或者雾化粉末，并且其制造方法不重要。另外注意，即使当使用粉末状的低熔点材料时，对于低熔点材料而言也不必在本发明的滑动薄膜中保持原材料当时的初始形状。而且，可以通过在形成本发明的滑动薄膜之后对本发明的滑动薄膜的表面进行研磨或抛光从而改变低熔点材料的颗粒状形式。此外，当本发明的滑动薄膜加热到低于粘合剂树脂的玻璃转化温度的温度时，低熔点材料可以完全地或部分地熔化以便扩散到本发明的滑动薄膜中。
低熔点材料不限于上述形式，可以想象低熔点材料与现有形式本质地不同。例如，当Sn粉末用作低熔点材料的原材料时，并且当形成Sn颗粒分散的形式的本发明的滑动薄膜时，当然可以构想到Sn可以与其它元素发生反应以便形成化合物或合金。只要这些新的产物展示出低于粘合剂树脂的玻璃转化温度的熔点，这些新的产物就包含在本发明的低熔点材料内。注意，这些新的产物包括以下描述的滑动产物。即，称为本发明的低熔点材料的成分不必保持在滑动薄膜中开始的材料形式，而且可在形成本发明的滑动薄膜之后变为其它的形式。例如，作为新的产物，可构想到例如上述的Sn-0.7Cu和Sn-3.5Ag的低熔点合金。在本发明的滑动薄膜的形成过程中，足够量的Cu或Ag粉末与Sn粉末混合。其后，在本发明的滑动薄膜的粘合剂树脂的焙烤阶段或使用本发明的滑动薄膜的阶段中，Sn与Cu或Ag可以形成Sn-Cu合金或Sn-Ag合金，以便变为新的低熔点材料。
在本发明的滑动薄膜中的低熔点材料的含量被认为显著地影响在粘合剂树脂在玻璃转化温度时经历玻璃转化之前由低熔点材料吸收的摩擦热的总热量。然而，当低熔点材料在短时间内吸收摩擦热时，低熔点材料的颗粒直径分布也被认为可影响本发明的滑动件的温度升高，而不限于其含量。因此，所希望的是依据本发明的滑动薄膜的所需规格来控制低熔点材料的比例和形式。
(2)粘合剂树脂粘合剂树脂使得固体润滑剂和低熔点材料稳固地固定或保持在基底的表面上。粘合剂树脂的类型并不特别重要。然而，优选的是粘合剂树脂本身也可展示出良好的滑动特性。
对于粘合剂树脂而言，可从包括例如热固树脂、热塑性树脂、非热塑性树脂、结晶树脂、和非结晶树脂的一组中适当地选择至少一种树脂。具体地说，例如可提出使用PAI(280摄氏度)、聚酰亚胺(以下称为“PI”，410摄氏度)、聚醚醚酮(以下称为“PEEK”，143摄氏度)、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、液晶聚合物(以下称为“LCP”，360摄氏度)、聚醚砜(以下称为“PES”，230摄氏度)、聚醚酰亚胺(以下称为“PEI”，217摄氏度)。注意，在括号中的数值表示示例性的粘合剂树脂的玻璃转化温度Tg。特别的，PAI是作为粘合剂树脂的适当选择，其具有良好的滑动特性，例如耐磨性、耐热性、且经济高效。
粘合剂树脂不必包括单种树脂或包括多种混合在一起的树脂。而且，粘合剂树脂不能只包括纯树脂，而是除了树脂之外还包括强化颗粒，强化颗粒分散在树脂中以便加强树脂作为粘合剂的功能。而且，还可使用耦合剂，以便不仅提高固体润滑剂和低熔点材料的适应性而且如果需要还可提高强化颗粒在粘合剂树脂中的适应性。此外，在粘合剂树脂中可以使用溶剂以便使得固体润滑剂分散。
除了固体润滑剂和低熔点材料的适当含量之外，可平衡在本发明的滑动薄膜中的粘合剂树脂的比例。然而，粘合剂树脂的比例的下限例如优选为体积百分比为20％，较优选为体积百分比为30％，并且粘合剂树脂的比例的上限例如优选为体积百分比为80％，较优选为体积百分比为70％，其中本发明的滑动薄膜整体表示为体积百分比为100％。注意，这些上限和下限可以适当地组合。
粘合剂树脂的比例过低导致固体润滑剂和低熔点材料分离，从而使得所获得滑动薄膜的耐磨性下降。相反，粘合剂树脂的比例过高导致固体润滑剂和低熔点材料的比例相对明显下降，由此使得所获得的滑动薄膜的滑动特性变差。优选的是，依据所使用的固体润滑剂和本发明的滑动薄膜的规格，适当地控制粘合剂树脂的比例。
(3)固体润滑剂固体润滑剂的类型并不重要。不仅可使用单种固体润滑剂，还可使用混合在一起的多种固体润滑剂。当使用多种固体润滑剂时，单独的固体润滑剂可以彼此对滑动特性进行补偿，以便从整体来看可形成具有良好滑动特性的滑动薄膜。
对于这种固体润滑剂而言，可使用以下的固体润滑剂PTFE、乙烯四氟乙烯(以下称为“ETFE”)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(以下称为“FEP”)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、氟化钙(CaF2)、石墨(C)、和氮化硼(BN)。
在本发明的滑动薄膜中的固体润滑剂的比例取决于该滑动薄膜的规格。然而，固体润滑剂的比例的下限例如优选为体积百分比为20％，较优选为体积百分比为30％，并且粘合剂树脂的比例的上限例如优选为体积百分比为80％，较优选为体积百分比为70％，其中本发明的滑动薄膜整体表示为体积百分比为100％。注意，这些上限和下限可以适当地组合。
特别的，固体润滑剂优选为包括从PTFE、MoS2、石墨的一组物质中选择的至少一种。而且，固体润滑剂较优选为包括这三种物质化合在一起。独立的固体润滑剂的比例可优选为对于PTFE为10-40％体积百分比，对于MoS2为5-30％体积百分比，对于石墨为10-30％体积百分比，其中本发明的滑动薄膜整体表示为体积百分比为100％。在这种情况下，对于本发明的滑动薄膜整体表示为体积百分比为100％，PAI的体积为50-80％重量百分比。
固体润滑剂的比例过低导致所获得的滑动薄膜的滑动特性变差。另一方面，固体润滑剂的比例过高导致粘合剂树脂和低熔点材料的比例相对明显下降并且使得固体润滑剂分离，从而使得所获得滑动薄膜的耐磨性下降。优选的是，依据所使用的固体润滑剂的类型和本发明的滑动薄膜的规格，适当地控制固体润滑剂的优化比例。
(4)基底、配合部件、和滑动件基底是滑动件的底层。本发明的滑动件包括至少一个表面由本发明的滑动薄膜覆盖的基底。基底的材料可以是铝合金、镁合金、钢、铸铁、陶瓷、和树脂中的任何材料。基底可以形成为平面形状、柱形、球形中的任何形状。
为了加强滑动薄膜与基底的表面之间的粘接，可通过切割、喷丸、或阳极氧化处理使得基底的表面具有适当的粗糙度(即基底的表面粗糙化)。或者，基底的表面可设置有热喷涂层。
配合部件是当其与本发明的滑动薄膜滑动接触时相对于该滑动薄膜移动的部件。配合部件的表层特性和材料不重要。然而，与基底相似，配合部件可设置有与本发明的滑动薄膜相似的滑动薄膜。对于基底的描述可类似地应用于配合部件的材料和形状。注意，在本说明书中，为了描述简明，部件中的基底的至少一个表面上形成有本发明的滑动薄膜的部件适当地称为“滑动件”。
本发明的滑动件展示出良好的滑动特性，并且因此适用于在恶劣的滑动状态下的部件。例如，这种部件可以是轴、轴承座圈、轴承环、内燃机的活塞、和用于机动车空调器的斜盘式压缩机的斜盘和滑履。
滑动件的所需滑动特性取决于其应用场合。然而，适当的是，本发明的滑动薄膜的厚度优选为在0.1-120微米的范围内，较优选为5-100微米、更优选为5-60微米。厚度过薄的滑动薄膜难以稳定地长期保持滑动特性。另一方面，厚度过大的滑动薄膜不是优选的，这是因为制造这种滑动薄膜的时间较长从而导致制造成本过高。
(5)滑动产物由低熔点材料实现的吸收摩擦热的作用被认为是由于其中一个原因引起的，即如上所述本发明的滑动薄膜比常规的滑动薄膜展示出更高抗咬合特性。然而，本发明的发明人确认，在本发明人重复地进行各种测试和分析以便认真研究本发明的滑动薄膜之后，在特定的滑动状态下在滑动表面形成了新的滑动产物。该滑动产物被认为或多或少地进一步提高了滑动件之间的滑动特性。具体地说，除了上述的抗咬合特性之外，该滑动产物被认为进一步有助于降低滑动表面之间的摩擦系数并且提高了滑动薄膜的耐磨性，因此滑动产物还改善了本发明的滑动薄膜的滑动特性、可靠性和耐用性。
滑动产物被认为是新的合金或化合物，其通过于低熔点材料或组份的一部分发生反应而形成。注意，该化合物包括金属互化物。与低熔点材料反应以便形成滑动产物的滑动产物形成元素可与低熔点材料一起包含在本发明的滑动薄膜中，或者靠近配合部件与该滑动薄膜滑动接触的滑动表面。然而，优选的是，滑动薄膜包括低熔点材料和滑动产物形成元素，这是因为无论配合部件的成分如何均可形成滑动产物。
当滑动产物形成元素存在于配合部件的侧面上适，在本发明的滑动薄膜的侧面与配合部件的侧面之间出现滑动产物的转移。例如，当滑动产物形成在配合部件的滑动表面上适，本发明的滑动薄膜的组份转移到配合部件。即使当滑动产物形成在另一侧上时，也可相似地出现该转移。因此，滑动产物可形成在滑动薄膜的侧面或配合部件的侧面上，或者可形成这两个侧面上。而且，所形成的滑动产物可作为薄膜完全或部分地覆盖滑动表面。或者，滑动产物以分散形式存在于滑动表面上。存在的滑动产物的形式并不重要。
作为这种滑动产物的某些示例，可使用镍合金和镍化合物，其由包括Sn、Pb、In、或Bi及Ni的低熔点材料以及滑动产物形成元素形成。例如，当低熔点材料包括Sn且滑动产物形成元素包括Ni时，滑动产物包括Sn-Ni化合物。采用斜盘式压缩机作为示例，低熔点材料可形成斜盘的表面，并且镍镀层可形成在与斜盘滑动接触的滑履的表面上，本发明的滑动薄膜包括Sn。在这种情况下，Sn-Ni化合物层可作为新的产物形成。依据本发明人进行的实验和研究，已经发现所获得的Sn-Ni化合物层如此形成，即，使得该化合物层粘接到滑履的表面上，以便形成新的滑动表面，其中Sn是微小颗粒并分散。
作为另一示例，可形成“第二”滑动产物层。当固体润滑剂包括与Sn在一起的MoS2颗粒时，本发明人注意到这样的情况，包括Sn-S-Mo的滑动产物层在早期阶段中通过摩擦形成在本发明的滑动薄膜的表面上，该滑动产物层被认为进一步提高了该滑动薄膜的耐磨性。注意，存在多种滑动产物连续形成的情况。在这种情况下，滑动产物分别称为并分为“第一”滑动产物、“第二”滑动产物、“第三”滑动产物等，以便方便描述。注意，阶数越高的滑动产物层越远离地形成在本发明的滑动薄膜的滑动表面上。
(6)用于滑动薄膜的组合物、用于形成滑动薄膜的方法、用于制造滑动件的方法依据本发明的用于滑动薄膜的组合物包括用于形成本发明的滑动薄膜所需的成分，即，至少为固体润滑剂、粘合剂树脂、和低熔点材料。基于本发明的滑动薄膜的规格，本发明的组合物包含其它的成分。而且，本发明的组合物采用的形式取决于形成本发明的滑动薄膜的方法。例如，当该滑动薄膜通过涂敷形成在基底的表面上时，本发明的组合物适于作为滑动薄膜的涂料，其中粘合剂树脂作为漆料。而且，当本发明的滑动薄膜由转印方法形成时，本发明的组合物适于作为用于滑动薄膜的浆料，以便例如形成更便于丝网印刷的转印薄膜。
当在基底的表面上由滑动薄膜的涂料形成该滑动薄膜时，该形成方法包括以下步骤将用于滑动薄膜的涂料涂敷到基底的表面上，涂料的粘性适当地基于涂敷方法来控制；以及对在该涂敷步骤之后借助例如加热所形成的涂料薄膜进行烘焙。该涂敷步骤可借助刷涂、喷涂、和浸没在涂料浴槽中来实现。更具体地说，可采用已知的涂敷方法，例如辊涂敷、辊涂布、空气喷涂涂敷、无空气的喷涂涂敷、静电涂敷、电沉积涂敷和丝网印刷。
在烘焙步骤中，涂敷在基底的表面上的涂料薄膜在预定的条件下被加热，以便稳固地形成滑动薄膜并同时使得所形成的滑动薄膜粘接到基底的表面上。烘焙步骤可与干燥步骤组合，该干燥步骤用于使得在涂敷步骤之后所形成的涂料薄膜干燥。而且，当粘合剂树脂包括热固树脂时，热固树脂经过交联以便在烘焙步骤中固化。
当在基底的表面上通过转印步骤形成本发明的滑动薄膜时，该形成步骤包括以下步骤借助将用于滑动薄膜的浆料丝网印刷到安装基底上从而形成转印薄膜；将所获得的转印薄膜转印到基底的表面上；以及对于基底的表面形成的涂料薄膜进行烘焙。已经描述了本发明的用于形成的方法。然而，应当理解对于形成方法的上述描述可类似地应用于制造本发明的滑动件的方法中。
(7)滑动装置本发明的滑动装置包括形成有本发明的滑动薄膜的滑动件；以及与该滑动件的滑动薄膜滑动接触的配合部件。对于这样滑动装置而言，可构想到许多不同类型的装置。例如，即使限于机动车的领域，也具有发动机、各种泵、用于空调器的斜盘式压缩机。在下文中，斜盘式压缩机即用于机动车空调器的制冷剂压缩机作为示例详细描述，并且其上形成有本发明的滑动薄膜的斜盘也将参照附图进行详细描述。
图1示出了本发明的滑动装置的实施例的斜盘式压缩机“C”的截面图。斜盘式压缩机“C”包括前壳体16、缸体10、和后壳体18，在图中以从左到右的顺序布置。前壳体16、缸体10、和后壳体18形成壳体21，其中设置有转轴50、斜盘60、单头活塞14(以下称为活塞14)、和电磁控制阀90。
在缸体10中，形成有多个柱形缸孔12，以便以环形方式围绕缸体10的轴向中心。活塞14往复地装配在相应的缸孔12中。前壳体16安装到缸体10的轴向相反端面中的一个端面上。后壳体18借助阀板20安装到缸体10的轴向相反端面中的另一个端面上。
入口腔22和出口腔24设置在后壳体18与阀板20之间。入口腔22和出口腔24分别借助入口端口26和出口端口28与未示出的制冷循环回路连接。而且，阀板20设置有入口孔32、入口阀34、出口孔36、和出口阀38。
转轴50在缸体10的轴向中部被旋转地支承。转轴50的相反端中的一个端部与未示出的驱动源连接。斜盘60可轴向相对移动且相对于转轴50倾斜地安装。斜盘60设置有通孔61，其位于斜盘60的轴向中心线上，并且转轴50穿过该通孔。通孔61具有沿上下方向朝向相反侧开口的尺寸从大到小逐渐减小的内径，因此在相反侧开口横截地形成窄缝。旋转盘62固定在转轴50上，并且还借助止推轴承64可旋转地支承在前壳体16上。
铰接机构66使得斜盘60与转轴50一起旋转，并且同时使得斜盘倾斜。注意，斜盘60的倾斜伴随着相对于转轴50的轴向移动。铰接机构66包括支承臂67、导向销69、和斜盘60的通孔61、以及转轴50的外周表面。支承臂67固定到设置到旋转盘62上。导向销69固定地设置在斜盘60上，并且可滑动地装配到支承臂67的导向孔68中。
活塞14包括接合装置70和活塞头72。接合装置70以类似凹座的形式与斜盘60的外周接合。活塞头72与接合装置70成一体，并且分别可滑动地装配到缸孔12中。活塞头72是中空的以便减轻重量。活塞头72、缸孔12、阀板20共同地形成压缩腔。注意，接合装置70借助成对的半球形冠状滑履76与斜盘60的外周接合。注意，活塞14称为单头活塞，这是因为接合装置70的仅一个相反侧设置有活塞头72。
旋转的斜盘60使得活塞14往复地运动。具体地说，斜盘60的选择运动借助滑履76转变成活塞14的线性往复运动。在吸气冲程过程中，活塞14从上死点移动到下死点，在入口腔22中的制冷剂气体经由入口孔32和入口阀34被吸入到缸孔12内的压缩腔中。在压缩冲程过程中，活塞14从下死点移动到上死点，保持在缸孔12内的压缩腔中的制冷剂气体被压缩，并且经由出口孔36和出口阀38排到出口腔24中。当制冷剂气体被压缩时，压缩的反作用力轴向地作用在活塞14上。前壳体16经由活塞14、斜盘60、旋转盘62、和止推轴承64从而承受该压缩反作用力。
通气通道80设置成穿过缸体10。通气通道80使得出口腔24与斜盘腔86连接，该斜盘腔形成在前壳体16与缸体10之间。在通气通道80的中部附近，设置有电磁阀90。包括计算机的未示出的控制设备基于关于冷却负荷的信号来控制供应给电磁阀90的电磁线圈92的电流。
在转轴50中，设置有排气通道100。排气通道100的相反端部中的一个端部通向设置在缸体10的中心附近的支承孔102，并且相反端部中的另一个端部通向斜盘腔86。注意，支承孔102经由排气端口104与入口腔22连通。
斜盘式压缩机“C”是排量可变式的压缩机。即，作为高压侧的出口腔24与作为低压侧的入口腔22之间的压力差可用于控制斜盘腔86内的压力。因此，可以控制在斜盘腔86内的压力、作用在活塞14的后端上的压力、以及缸孔12内的压缩腔压力之间的压力，压缩腔压力作用与活塞14的前端。因此，斜盘60的倾斜角度可改变，以便改变活塞14的行程，由此控制斜盘式压缩机“C”的出口排量。注意，可通过给电磁控制阀90通电或断电，使得斜盘腔86与出口腔24连通或切断斜盘腔86与出口腔24的连通，从而可实现对斜盘腔86中的压力的控制。
注意，在依据本实施例的斜盘式压缩机“C”中，除了少数的铰接机构66之外，用于改变斜盘60的倾斜角度的装置还包括缸孔12、活塞14、入口腔22、出口腔24、支承孔102、通气通道80、斜盘腔86、电磁控制阀90、排气通道100、排气端口104、以及未示出的控制设备。
缸体10和活塞14由铝合金制成。活塞14的外周表面设置有氟碳树脂涂层。氟碳树脂涂层防止与类似金属直接接触，以便加强抗咬合特性，并且同时尽可能地减小活塞14与缸孔12之间装配空间(或间隙)。
活塞14的接合装置70大致形成为截面为U形，并且包括成对的臂120、122和连接器124。臂120、122沿穿过活塞头72的轴向中心线的方向彼此平行地延伸。连接器124使得臂120、122的基部端彼此连接。在臂120、122的彼此面对的内侧向表面中，形成有凹形的球面128，其相应地作为滑履保持表面。注意，这两个凹形球面128位于相同的球面上。
参照图2，滑履86形成半球形的冠状形状，并且包括球面132和平表面138。球面132即滑履76的外周表面中的一个表面大致形成为凸形的球面。平表面138即滑履76的外周表面中的另一个表面大致形成为平的。在球面132上，滑履76由活塞14的凹形球面128可滑动地保持。在平表面138上，滑履76与相对的滑动表面140、142即斜盘60的外周相反表面接触。因此，滑履76在相反侧面上保持斜盘60的外周。当滑履76如此保持斜盘60时，成对的滑履76设计成便于使得球面132的凸形球面位于相同的球面上。即，滑履76形成为半球形的冠状形状，其比实际的半球小大约斜盘60的厚度的一半。
斜盘60的基底160包括球墨铸铁，例如按照日本工业标准(以下称为JIS)的FCD700、FCD600、FCD500。或者，基底160可包括设备结构的碳纲钢，例如按照JIS的S45C和S55C；铬钼钢，例如按照JIS的SCM，或铜合金。
在基底160的相反侧面162、163上，形成有固体润滑剂层166，以及本发明的滑动薄膜。固体润滑剂层166包括MoS2、石墨、和PTFE(即固体润滑剂)；锡细粉(即低熔点材料)，以及PAI(即粘合剂树脂)。固体润滑剂层166具有大约10-20微米的厚度。注意，固体润滑剂层166仅仅是本发明的滑动薄膜的一个示例。依据斜盘式压缩机“C”的规格，可使用其它的固体润滑剂层。
固体润滑剂层166可按以下方式形成，例如，液体涂料(即本发明的用于滑动薄膜的组合物)包括上述的固体润滑剂层166的组分，该涂料借助喷涂或转印均匀地粘接到基底160的外表面上。注意，在此的术语“转印”意味着使用用于辊涂敷的涂料进行丝网印刷。喷涂是涂料喷涂到在先固定的基底160上的方法，以便涂料均匀地粘接到基底160上。在喷涂或转印之后所形成的涂料薄膜进行烘焙以便固化。最后，涂料薄膜的外表面被抛光，以便使得固体润滑剂层166具有可适当地控制的预定的尺寸和粗糙度。
固体润滑剂层166的存在使得斜盘60展示出良好的滑动特性，例如足够的抗咬合特性和低摩擦。因此，即使斜盘式压缩机“C”在恶劣状态下(例如无润滑状态或润滑较差的状态下)工作时，可避免在斜盘60与滑履76之间(即滑动件之间)出现咬合。因此，可确保斜盘式压缩机“C”展示出高耐用性和高可靠性。
注意，与固体润滑剂层166类似的滑动薄膜可形成在缸孔12的内周表面上和活塞14的活塞头72的表面上，并且滑动薄膜还形成在滑履76的外周表面上和接合装置70的凹形球面128的表面上。
成对的滑履76通常由按照JIS(日本工业标准)的SUJ2高碳铬轴承钢制成，但是其可以由铝合金制成，其表面设置有镍镀层。具体地说，成对的滑履76可包括由铝合金制成的基底，该铝合金包含硅，例如Al-Si基合金，相当于按照JIS的A4032，还包括形成在基底上的镍基镀层薄膜，例如Ni-P、Ni-B、Ni-P-B、和Ni-P-B-W镀层薄膜。注意，镍基镀层薄膜可由单个薄膜形成或由多个不同或相同类型的薄膜形成。
与固体润滑剂层166类似的滑动薄膜以及上述的镍基镀层薄膜可覆盖基底的整个表面，或者仅仅覆盖承受恶劣滑动状态的基底的表面的一部分。
排量可变的斜盘式压缩机作为本发明的滑动装置的实施例进行了描述。然而，本发明的滑动装置并不限于此。压缩机作为一种滑动装置可以是排量可变或排量固定的。而且，其压缩系统可以是往复式的系统，例如斜盘式系统、摆动系统、或旋转式系统，例如叶片式系统或涡旋式系统。此外，在用于空调器的压缩机的情况下，制冷剂的类型并不重要。例如制冷剂可以是用于碳氟化合物的替代制冷剂，或者可以是二氧化碳。
示例以下将描述设置有多个本发明的滑动薄膜的示例的滑动件，并且对于其滑动薄膜的滑动特性进行评价。
(制备用于滑动薄膜的涂料)以下物质加入到粘合剂树脂PAI的树脂漆料中，即PTFE粉末，具有0.2-100微米平均颗粒直径的固体润滑剂；具有0.3-10微米平均颗粒直径的石墨粉末；具有3-40微米平均颗粒直径的MoS2粉末；以及各种金属粉末，具有5-20平均颗粒直径的低熔点材料。添加剂在树脂漆料中搅拌并分散。由此制备成用于滑动薄膜的涂料。
当形成的(除了低熔点材料之外的)整个滑动薄膜表示为重量百分比100％(以下由“％”表示)时，化合物比例控制成如下情况对于PAI为34.49％；对于PTFE为20.73％；对于石墨为10.85％；对于MoS2为33.93％。注意，表1列出了低熔点材料的类型及其化合物比例。
(试样的制造方法)为了模拟斜盘式压缩机的斜盘，环形盘制备成基底。注意，环形环由铸铁(例如按照JIS的FCD700)制成，并且具有95毫米的外径、16毫米的内径、和6毫米的厚度。在除去油脂且清洗基底的表面之后，用于滑动薄膜的上述各种涂料通过喷涂涂敷到各个表面上，同时控制涂敷量，(即涂敷步骤)。形成有涂料薄膜的基底放置在保持有空气的加热炉内，并且加热到200摄氏度一小时以便使得涂料薄膜干燥并烘焙，(即烘焙步骤)。在冷却基底之后，所形成的滑动薄膜的表面被抛光，以便将滑动薄膜的厚度控制在大约10微米。此刻，滑动薄膜展示出按照JIS的1.0-3.2微米的粗糙度Rz。因此，制备成表面覆盖有滑动薄膜的滑动件(即试样)。
为了模拟斜盘式压缩机的滑履，采用了半球形的冠状部件作为与滑动薄膜滑动接触的配合部件。该配合部件的滑动表面形成为直径13.5毫米的圆。配合部件由铝合金(例如重量百分比12％的铝和重量百分比4％的硅)制成。而且，配合部件的滑动表面经过无电极的镍镀敷。此外，另一配合部件由按照JIS的SUJ2轴承钢制成，并且其滑动表面不进行任何的镀敷。
(干式制动测试)通过使用如图3所示的干式制动测试设备，可测量咬合(卡缸)时间。在此，咬合时间意味着设置有滑动薄膜的基底(以下简称为“斜盘”)与镍镀敷的配合部件(以下简称为“滑履”)彼此咬合的时间。干式制动测试设备将预定载荷施加到斜盘和滑履上，并且使得它们在预定的气体环境下无润滑地滑动。因此，干式制动测试设备可再现接近实际设备(即斜盘式压缩机)在无润滑状态下的情况。
具体地说，干式制动测试在两种测试气体环境下即在二氧化碳气体和CFC替代气体(例如R134a)中进行。而且，如图3所示，垂直载荷从图中的上面施加到两个滑履上，其控制在200kgf(即1961N)。注意，斜盘和滑履为平面接触并且其间的压力为大约2MPa。滑动速度控制在10.4米/秒。注意，滑动速度是围绕斜盘和滑履接触的假想圆的圆心旋转的平均速度。为了以不同方式来表示，斜盘以3000rpm的速度旋转，同时滑履保持固定，并且滑履稳定地在斜盘上相对移动。此外，在用于保持滑履的球形座中，埋设有用于测量滑履的温度的热电偶。
为了判断是否出现了咬合，需观察扭矩的改变，该扭矩是驱动马达用于使斜盘以恒定速度旋转所需的扭矩。即，连续地测量扭矩随时间的改变，并且当扭矩增大15kgf·cm或更突然的改变时，可判断出现了咬合。
以下的表1和表2总结了由此测量的相应的滑动薄膜的咬合时间的结果。表1代表了当包含在滑动薄膜中的低熔点材料的类型和含量(以整个滑动薄膜为100％重量百分比时的重量百分比％表示)改变时，在2MPa的二氧化碳气体环境中测量的滑动薄膜的咬合时间。表2代表了当使用采用Sn基低熔点材料并展示出特别优于表1所示的其它滑动薄膜的滑动特性的滑动薄膜时，咬合时间取决于滑履的类型和测试气体环境的情况。
表1
测试气体环境2MPa-二氧化碳；并且干燥表2
注意，表2中的试样No.11、试样No.14、试样No.17、试样No.20、试样No.23、试样No.26分别与表中的试样No.1、试样No.2、试样No.6、试样No.7、试样No.8、试样No.9相同。而且，图4示出了表2所示的咬合时间的散点图。在图4中，由于咬合时间在相同的测试条件也是波动的，因此由实心点“●”表示多个数据。在对应于图4的表2中列出多个咬合时间。
(ring on block试验)根据图5所示的环-块试验装置，对于在基材上实施了滑动薄膜的滑动部件的试验片测定了摩擦力的时间变化。在该试验装置中，在规定环境的无润滑状态下(干燥状态)，使方柱块状的试验片在圆筒状的配对材料上滑动，并对其施加规定荷载，利用作用在试验片上的反作用力来测定作用在滑动面上的摩擦力。在此所使用的试验片是从由滑动薄膜(厚度约20μm)包覆的环状圆盘(前述的斜盘)上切出的6.5×7.0×6.0mm的方柱块部件(图5)。配对材料的外周面与试验片的滑动薄膜滑动地接触。配对材料由φ35mm的铬钢(JIS相当于SCR420的材料)制成，其表面进行渗碳处理，表面粗糙度研磨成Rz1.7μm左右。另外，试验片准备两种滑动薄膜包含20％质量的作为低熔点材料的Sn所得的试验片；不含有低熔点材料的试验片。
该环块试验在大气环境中进行10分钟。从图上方施加到试验片上的垂直荷载为0.87kgf(8.5N)。滑动速度恒定为100mm/sec。换言之，对试验片进行固定，同时使配对材料以54rpm恒定地旋转，由此进行试验。但是，在该试验前，以上述滑动速度预先进行垂直荷载0.22kgf(2.2N)×1分钟的惯性运转、接着进行垂直荷载0.44kgf(4.3N)×1分钟的惯性运转。另外，随着本试验的进行，试验片与配对材料之间的滑动面积变大，所以面压力也随之降低，从试验后的表面观察，可以推定出两者间的面压力为10kgf/cm2(1Mpa)左右。
图6和图7示出了表示由环块试验得到的摩擦力的时间变化的图表。图6是滑动薄膜中没有低熔点材料的情况，图7是在滑动薄膜中含有20％的Sn的情况。
在观察环块试验后的各试验片的滑动面时，在滑动薄膜中没有低熔点材料的情况下磨耗宽度为1.69mm。如果将其换算成磨耗深度则相当于约20.3μm。另一方面，在滑动薄膜中含有20％的Sn的情况下，磨耗宽度为1.32mm，如果将其换算成磨耗深度则相当于约12.4μm。图7对比地示出了各磨耗深度。
(SEM分析及EPMA分析)使用在滑动薄膜中含有20％的Sn的试验用材料进行干燥制动(dry lock)试验(在与表2中的试验用材料No.14相同的条件下)，对试验后的斜盘及滑履的滑动表面进行了SEM(电子扫描显微镜)及EPMA(电子束微分析)分析。观察的滑动面是从试验开始150秒后的烧结前的滑动面。图8示出了其滑动薄膜的SEM照片，图9示出了其EPMA照片。
作为上述分析的结果，确认了在斜盘一侧的滑动薄膜中，Sn不是呈粒子状而是处于广泛地分布在滑动薄膜中的状态(图9)。此外，还确认了在实施了镀镍的滑履表面上具有Sn或Ni-Sn化合物(滑动生成物)。进而，还确认了在该Ni-Sn化合物的表面上，通过从滑动薄膜中移出的MoS2与Sn而形成了新的(第二)滑动生成物层(Sn-S-Mo化合物)。
(评价)从表1、表2及图4可知，通过使滑动薄膜含有低熔点材料，烧结时间延长为以往的4倍～5倍。即使配对材料或滑动气体环境发生变化，通过本发明的滑动薄膜来提高抗咬合性的趋势基本不变。作为该主要原因，首先，在粒子状的低熔点材料熔融等而广泛地分布到滑动薄膜中之际(参照图9)，吸收摩擦热量，抑制滑动薄膜的热劣化而延长了其寿命。进而，从图4可知，若滑动薄膜含有作为低熔点材料的Sn，在配对材料的表面上实施镀镍，则其抗咬合性的提高效果格外显著。
作为该主要原因，从前述EPMA的分析结果可知，认为是在配对材料的滑履表面上新形成的滑动生成物(Ni-Sn化合物)或者进一步在该Ni-Sn化合物表面上形成的第二滑动生成物层的影响。该滑动生成物或第二滑动生成物层存在于滑动面上，降低了滑动面之间的摩擦系数，其结果，提高了抗咬合性。这一点从图6及图7的结果就可以明显地看出。即、在不含有低熔点材料的现有滑动薄膜的情况下(图6(a))，在无润滑(干燥)状态下持续滑动5分钟左右后，摩擦力急剧地上升并剧烈地变化。认为产生了烧结而导致了上述现象。另一方面，在含有低熔点材料的本发明滑动薄膜的情况下(图6(b))，在试验过程中摩擦力(即、摩擦系数)非常稳定，几乎没有变动。这一点不拘泥于在无润滑(干燥)状态下的滑动，稳定的滑动特性得到保持，不产生烧结。
此外，如表2或图4的结果可知，在设置了含有Sn的滑动薄膜的情况下，即使在高面压力(2Mpa)的CO2气体环境的严酷环境下，也可以确认为以往的替代氟利昂(R134a)气体环境同等以上的、非常优异的抗咬合性。这样高的抗咬合性在含有20％以上的Sn的情况下当然可以得到，即使在含有2％左右的Sn的情况下也可以得到。
另外，即使是Sn类材料，在将熔点比粘接剂树脂(PAI)的玻璃转移温度高出很多的Sn-20％Cu(液相线温度545℃)混杂在滑动薄膜中的情况下，不能得到上述的效果，只示出了与完全不含有低熔点材料的以往滑动薄膜同样的抗咬合性。
进而，在干燥锁定试验中，在以热电偶对滑履的表面温度进行测定时，含有低熔点材料的滑动薄膜与不含有低熔点材料的滑动薄膜相比，其温度上升缓慢。该主要原因被认为是如前所述，由低熔点材料的熔融发挥了吸收摩擦热的吸热效果、以及利用滑动生成物使摩擦系数稳定等。
尽管详细地描述了本发明的最佳实施方式，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可对实施本发明的结构和实施方式进行各种改变和变型。
权利要求
1.一种滑动薄膜，其包括固体润滑剂；用于使得该固体润滑剂保持在基底的表面上的粘合剂树脂，该粘合剂树脂展示出玻璃转化温度；以及低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点。
2.如权利要求1所述的滑动薄膜，其特征在于，该低熔点材料包括从由单种金属物质、合金、和化合物构成的一组材料中选择的至少一种材料。
3.如权利要求1所述的滑动薄膜，其特征在于，该低熔点材料包括从由低熔点的单种金属物质、合金、和化合物构成的一组材料中选择的至少一种材料，该低熔点的单种金属物质包括从锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)、和铋(Bi)中选择的至少一种元素，该合金包括所述元素中的至少一种，该化合物包括所述元素中的至少一种。
4.如权利要求1所述的滑动薄膜，其特征在于，相对于重量百分比100％的整体而言其包括重量百分比0.1-60％的该低熔点材料。
5.如权利要求1所述的滑动薄膜，其特征在于，还包括与低熔点材料发生反应的滑动产物形成元素，以便在滑动表面上形成具有良好滑动特性的新的滑动产物。
6.如权利要求5所述的滑动薄膜，其特征在于，该低熔点材料包括从锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)、和铋(Bi)中选择的至少一种低熔点金属；包括镍(Ni)的所述滑动产物形成元素；和该滑动产物包括从镍合金和镍化合物构成的一组物质中选择的至少一种，该镍合金和镍化合物由从锡(Sn)、铅(Pb)、铟(In)、铋(Bi)、和镍(Ni)中选择的至少一种低熔点金属形成。
7.一种滑动件，其包括基底；和如权利要求1所述的形成在该基底的表面上的滑动薄膜。
8.如权利要求7所述的滑动件，其特征在于，该滑动件作为用于斜盘式压缩机的斜盘。
9.一种滑动装置，其包括基底，在该基底上形成有如权利要求1所述的滑动薄膜；和与该基底的该滑动薄膜滑动地接触的配合部件。
10.一种斜盘式压缩机，其包括主轴；与该主轴一起旋转的斜盘；具有柱形缸孔的缸体，该缸孔轴向延伸并且在斜盘侧开口；具有与该斜盘接合的接合装置的活塞，该活塞由摆动的斜盘来驱动，并且该活塞具有从接合装置连续地延伸活塞头，该活塞装配在该缸体的该缸孔中，并且依据摆动的斜盘从而在缸孔中往复移动；可摆动地保持在活塞的接合装置上的成对的滑履，该滑履与该斜盘的表面滑动接触；和如权利要求1所述的形成在该滑履和该斜盘的表面中的至少一个表面上滑动薄膜。
11.如权利要求10所述的斜盘式压缩机，其特征在于，其包括形成在该滑履和该斜盘的表面中的一个表面上的滑动薄膜，并且还包括与包含在滑动薄膜中的低熔点材料发生反应的滑动产物形成元素，以便形成具有良好滑动特性的新的滑动产物，该滑动产物形成元素存在于该滑履和该斜盘的表面中的与滑动薄膜滑动接触的另一表面上。
12.如权利要求11所述的斜盘式压缩机，其特征在于，该低熔点材料包括Sn；该滑动产物形成元素包括Ni；和该滑动产物包括Sn-Ni化合物。
13.如权利要求12所述的斜盘式压缩机，其特征在于，包含在滑动薄膜中的该固体润滑剂包括从聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨构成的一组中选择的至少一种；和包含在滑动薄膜中的该粘合剂树脂包括聚酰胺酰亚胺。
14.一种用于滑动薄膜的组合物，该组合物包括固体润滑剂；展示出玻璃转化温度的粘合剂树脂；以及低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点，由此形成如权利要求1所述的滑动薄膜。
15.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，该组合物用于制成用于滑动薄膜的涂料或用于滑动薄膜的转印薄膜。
16.一种用于形成滑动薄膜的方法，其包括将用于滑动薄膜的涂料涂敷到基底的表面上，该涂料包括展示出玻璃转化温度的粘合剂树脂的漆料；低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点；和分散在该漆料中的固体润滑剂；以及借助加热对在该涂敷步骤之后形成的涂料薄膜进行烘焙，由此形成如权利要求1所述的滑动薄膜。
17.一种制造滑动件的方法，该滑动件包括基底和借助如权利要求16所述的方法形成在该基底的表面上的滑动薄膜。
18.一种用于形成滑动薄膜的方法，其包括将借助印刷浆料从而形成的转印薄膜转印到基底的表面上，该浆料包括展示出玻璃转化温度的粘合剂树脂；低熔点材料，该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点，并且该低熔点材料与该粘合剂树脂混合；和与该粘合剂树脂混合的固体润滑剂；以及借助加热对在该转印步骤之后形成在该基底的表面上的该转印薄膜进行烘焙，由此形成如权利要求1所述的滑动薄膜。
19.一种制造滑动件的方法，该滑动件包括基底和借助如权利要求18所述的方法形成在该基底的表面上的滑动薄膜。
全文摘要
一种滑动薄膜，其包括固体润滑剂、粘合剂树脂、和低熔点材料。粘合剂树脂用于使得该固体润滑剂保持在基底的表面上，该粘合剂树脂展示出玻璃转化温度。该低熔点材料展示出低于该粘合剂树脂的该玻璃转化温度的熔点。低熔点材料的潜热可吸收在滑动件之间产生的摩擦热，因此阻止粘合剂树脂的变差。因此，该滑动薄膜可获得更好的抗咬合特性。
文档编号C10M125/22GK1699445SQ200510074639
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月23日 优先权日2004年5月21日
发明者杉浦学, 杉冈隆弘, 川浦宏之, 小林孝雄, 渡边吾朗, 铃木宪一, 太刀川英男, 长谷川英雄 申请人:株式会社丰田自动织机