滑动发动机部件的制作方法_2

文档序号:9493426阅读:来源:国知局
的情况下,腐蚀能够蔓延至金属基板,从而降低轴承性能。此外,运 种腐蚀能够沿着基板的表面蔓延到复合材料层下方,从而引起复合材料层的分层,还降低 轴承性能。有利地,腐蚀抑制剂能够在其从微囊释放处附近起作用W防止运种腐蚀和效果。
[0042] 液体添加剂可W包括自修复添加剂,例如用于基质的聚合物的粘着剂或者单体。 有利地,自修复添加剂能够填充出现于复合材料层中的破裂W维持复合材料层的结构完整 性。例如,从被裂缝破裂的微囊所释放出的液体单体能够流动至裂缝并且密封裂缝,W抑制 有害液体(例如水,劣质油产品,来自燃料的乙醇)的不利进入,或者抑制来自轴承间隙的 腐蚀性润滑剂流入而接触轴承壳的基板。
[0043] 液体填充微囊的壳可W包括聚合材料(例如聚醋、多尿、聚氨醋、纤维素、聚乙締, 聚丙締、聚苯乙締)。有利地,聚合材料兼容塑料聚合物基质材料W及用于基质的合适溶剂 系统(即,壳不溶解在溶剂中)。
[0044] 液体填充微囊的壳可W包括功能化外表面或者设置有涂层,运促进在复合材料层 沉积在基板上之前微囊悬浮在复合材料层的溶液内。
[0045] 表面功能化可W是供应阴离子或者阳离子表面电荷,例如向所有微囊提供共用表 面电荷将引起相互排斥,从而降低凝聚,W及提供更均匀分布的悬浮。表面功能化可W供应 亲水性或者疏水表面。涂层可W通过非电解浸锻方法提供,在该方法中,胶囊的外表面被金 属化。
[0046] 塑料聚合物基质材料可W选自由聚酷亚胺/酷胺树脂、丙締酸脂树脂、环氧基树 月旨、聚氨醋、含氣聚合物、聚酸酸酬W及酪醒树脂组成的组中。
[0047] 期望地,溶剂混合物具有合适的黏度,施加溶剂混合物至基板的涂覆技术导致形 成塑料聚合物复合材料层的最终厚度,而无需机加工来形成期望的最终壁厚度。但是,如果 需要的话,塑料聚合物材料可W进行机加工。
[0048] 复合材料层可W包括至少60%vol的塑料聚合物材料。
[0049] 塑料聚合物树脂材料和液体填充微囊的混合物可W进一步包括可W利于形成混 合物的溶剂。合适的溶剂可W是非极性的(例如二甲苯、甲苯)、极性非质子的(例如丙酬, N-乙基-2-化咯烧酬{肥巧、N-甲基-2-化咯烧酬{NMP})或者极性质子的(例如水、乙醇、 乙二醇)。为了实现用于涂覆至基板的混合物的特定期望黏度,溶剂能够采用各种比例。
[0050] 塑料聚合物混合物还可W包含添加的硅烷材料。已经发现硅烷材料能够促进聚酷 亚胺/酷胺基质的稳定性,并且已经发现其还能够促进将聚酷亚胺/酷胺树脂材料粘接至 基板。合适的硅烷材料可W是丫-氨基丙基Ξ乙氧基硅烷(例如,3-氨基丙基Ξ乙氧基娃 烧),3至6%vol范围可W添加至混合物。合适的可替换硅烷材料可W包括二(丫 -Ξ甲氧 基甲娃烷基丙基)胺。
[0051] 复合材料层可W进一步包括0. 5至15 %vol的干式润滑剂微粒,优选2至8 %vol 的范围。
[0052] 由于其对材料摩擦属性的有益效果W及其自润滑效果,干式润滑剂微粒可W包括 在复合材料层中。干式润滑剂微粒可W含氣聚合物、M02S或者石墨締。含氣聚合物微粒添 加可W优选由聚四氣乙締(PTF巧构成,因为在降低复合材料层的摩擦系数W及改善自润 滑属性方面运是最有效的含氣聚合物。但是,如果期望的话,可W使用其他合适的含氣聚合 物,诸如全氣乙締丙締共聚物(FEW。
[0053] 低于0. 5%vol的干式润滑剂微粒对改善耐磨性和摩擦学属性不显著。高于15% vol的干式润滑剂微粒可W折衷复合材料层的结构完整性。太高含量的干式润滑剂微粒因 不可接受程度会降低基质硬度和强度。
[0054] 干式润滑剂微粒的粒子尺寸期望地在1至5μπι的范围,优选2至3μπι的尺寸范 围。
[0055] 复合材料层可W进一步包括从0. 5至小于15%vol的金属粉末。有利地,金属粉末 (特定地呈金属薄片的形式)增强复合材料层的传热性。金属粉末可W进一步增强复合材 料层的耐磨性。低于0. 5%vol的金属粉末对改善耐磨性和摩擦学属性不显著。高于15% vol的金属粉末可W折衷复合材料层的结构完整性。在本发明的塑料聚合物复合材料层的 优选实施例中,金属粉末含量可W是2至25%vol的范围,更优选地是5至15%vol的范 围。
[0056] 金属粉末可W选自侣、侣合金、铜、铜合金、银、鹤、不诱钢。我们已经发现,纯侣粉 末的效果最佳。
[0057] 侣粉末具有大约1至5μm尺寸呈薄片板形式的粒子,优选2至3μm的尺寸,提供 了金属粉末添加的合适形式。粉末的薄片性质通过薄片的平面大致平行于轴承表面定位而 导致金属粉末的最大面积暴露于协同操作的轴体轴颈。可W通过复合材料层的喷射沉积来 实现将薄片设置在大致平行于轴承表面的复合材料层内。
[0058] 侣粉末的板薄片形态的另一优势是,由于每个各粒子的相对较大的表面积,粒子 更可靠地粘合至基质,因而在发动机操作期间防止侣粒子从基质中被拔出。
[0059] 不希望被任何特定理论限制,应认识的是,形成在侣薄片的表面上的氧化侣膜可 W提供增强的耐磨性。应认识的是,滑动发动机部件的复合材料层中的氧化侣提供了非常 良好的研磨剂,该研磨剂趋向于打磨协作构件的表面(例如轴体轴颈表面)上的机械粗糖 部,从而使轴体轴颈表面较少摩擦聚合物复合材料层,因而降低其磨损率。
[0060] 复合材料层可W包括聚酷亚胺/酷胺塑料聚合物材料的基质,并且在整个基质中 分布有:从0. 5至小于15%vol的金属粉末;0. 5至15%vol的含氣聚合物微粒,除了附带 杂质之外剩余为聚酷亚胺/酷胺树脂。
[0061] 复合材料层可W包括12. 5%vol的A1粉末、5. 7%vol的PT阳微粒、4. 8%vol的 硅烷粉末、<0. 1%vol的其他元素,剩余为聚酷亚胺/酷胺。
[0062] 复合材料层可W包括0. 5至10%vol的无机微粒,优选3至5%vol的范围。有 利地,无机微粒可W增加复合材料层的耐磨性。 阳〇6引无机微粒可W是硬无机微粒。硬无机微粒可W选自由TiCN、SiC、NbC、SisN*、Al203(氧化侣)、化203、Ti02、BaS04、TiN、B4C、WCW及BN组成的组中。硬无机微粒可W包括 纳米黏± (即,分层矿物质娃酸盐的纳米粒子,例如蒙脱石矿物质沉积,其公知为具有板状 结构,板状结构的平均尺寸为厚度InmW及宽度70至150nm)。有利地,纳米黏±可^充当 触变剂,当其沉积至基板下方时使用于复合材料层的溶液更有粘性,运可W利于沉积更厚 层的溶液W形成更厚复合材料层。无机微粒可W是滑石粉(含水娃酸儀)。
[0064] 氧化侣表现为具有的有益效果在于,其轻轻地打磨协作钢构件(例如钢轴体轴 颈)的表面W使该表面较少摩擦滑动发动机部件(例如轴承壳)的表面,从而降低发动机 部件的磨损。
[0065] 棚氮化物可W是有益的,特别在粒子形态为板形式时。W板形式的六边形晶体结 构的棚氮化物可w与润滑剂协同操作w提供增强的兼容性,从而导致更好地咬合w及抗咬 合性,呼应于通过液体填充微囊所提供的抗咬合性。
[0066]滑石粉虽然是非常软的材料,但是与棚氮化物不同,例如,滑石粉看起来可加强聚 合物基质,尤其是在邻近轴向轴承端部的轴承壳的边缘处可加强聚合物基质,否则当滑石 粉不存在时在固化聚合物期间会发生一些收缩从而导致在使用中较大的边缘磨损。但是, 还已经发现的是,棚氮化物还履行最小化轴承边缘的收缩W及磨损效果的功能。
[0067] 复合材料层可W进一步包括0. 1至5% vol的碳纳米结构(即,碳结构,具有至少 次微米的一个尺寸,优选小于lOOnm的尺寸),例如碳纳米管。有利地,并入碳纳米结构至聚 合物基质可增加复合材料层的强度、硬度W及耐磨性,同时仍允许具有润滑轴承的油中携 带的任何微粒的良好嵌入能力。
[0068]基板可W包括强背衬材料层,复合材料层可W设置在背衬材料层上。强背衬材料 可W是钢、铜(例如铜合金)或者侣。
[0069]基板(特别在滑动轴承的情形下)可W包括强背衬材料层和金属衬套层,复合材 料层可W设置在金属衬套层上。金属衬套层可W是侣或者铜轴承合金。
[0070] 在仅使用强背衬层而没有插入金属衬套层的情形下,复合材料层可W比沉积在金 属衬套层上的情形下沉积为更厚的层。
[0071]衬套层可W包括无铅化基合金(化基合金具有不多于20 %wt的添加剂元素, 100%wt中剩余为化;例如8%wt的Sn、1 %wt的NiW及剩余为化),具有的厚度在300μm 的范围中(例如200至400μm)。
[0072]可替换地,衬套层可W包括无铅A1基合金(A1基合金具有不多于25%wt的添加 剂元素,100%wt中剩余为A1,例如6. 5%wt的Sn、l%wt的Cu、l%wt的Ni、2. 5%wt的 Si、<2%wt的Μη、<2%wt的V,剩余为AI),并且具有的厚度在300μm范围中(例如200 至 400μm)。
[0073]衬套层可W通过公知方法设置在背衬上,例如:(i)在高烙炉中烧结粉末至背衬 上(通常伴随机械滚动步骤);(ii)在热机械作业处理期间进行社制结合处理(典型地之 后是热处理步骤);或者(iii)进行铸造处理,其中烙化的金属蔓延至背衬上并且被泽火。 烧结W及铸造处理典型地用于化基衬套层,社制结合处理典型地用于A1基衬套层。典型 地,用于各个轴承的巧件是由包括背衬层的线圈裁剪而成,背衬层上形成有化基或A1基衬 套层。然后对巧件定形W形成半缸或者其他适当形状,然后典型地在沉积任何夹层和聚合 物覆盖涂层之前被脱脂。但是,将理解的是,可其他适当的顺序进行制造步骤。
[0074]滑
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