在粘结剂层中具有fep或pfa的免维护滑动轴承的制作方法
【专利摘要】本发明公开了滑动轴承及其制造方法。该滑动轴承具有金属支承体、粘结剂层和滑动层。粘结剂层直接施加于金属支承体。粘结剂层包含至少两种含氟聚合物P1和P2的共混物，其中P1选自全氟烷氧基乙烯(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)。P2不同于P1并可为含氟聚合物。
【专利说明】在粘结剂层中具有FEP或PFA的免维护滑动轴承
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种免维护滑动轴承，该免维护滑动轴承包括金属支承体、直接施加于所述金属支承体的包含含氟聚合物的共混物的粘结剂层及施加于中间层的滑动层。
【背景技术】
[0002]具有层结构(包括金属支承体材料及施加于其的中间层和滑动层)的免维护滑动轴承早已通过多种形式根据现有技术为人所知，并应用于多个【技术领域】，例如汽车工程领域。
[0003]EP0394518A1描述了一种多层滑动轴承材料，其中金属支承体材料优选由冷轧钢组成，在所述冷轧钢上施有全氟(烷基乙烯基醚)和四氟乙烯的共聚物层作为中间层。由PTFE化合物构成的滑动层顺次施加于中间层。在这种滑动轴承材料中，中间层具有实现滑动层与支承体材料的牢固粘结的功能。为了首先确保中间层与支承体材料的粘结，在这种已知的滑动轴承材料中，金属支承体材料的表面必须通过湿化学方法以适当的方式进行预处理。表面上看，通过对金属支承体的表面进行铬化取得了最佳结果。然而，基于多种原因(包括环境问题等)，这种工艺存在一定问题。因而，仍需一种改进的免维护滑动轴承。
[0004]因此，如果滑动轴承的制造在不损失金属支承体和滑动层之间的粘结强度的情况下无需对金属支承体进行广泛预处理则是有利的。
【发明内容】
[0005]在一种实施方式中，滑动轴承可包括金属支承体、直接施加于所述金属支承体的粘结剂层和施加于所述粘结剂层的滑动层。所述粘结剂层包含热塑性塑料的共混物。更具体地，所述共混物包括至少两种含氟聚合物Pl和P2，其中Pl选自全氟烷氧基乙烯(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)。
[0006]在另一种实施方式中，一种用于制造滑动轴承的方法包括:将至少两种热塑性含氟聚合物Pl和P2共混，其中Pl选自全氟烷氧基乙烯(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)；加热所述共混物；将所述共混物施加于金属支承体上，由此形成粘结剂层；随后，在压力下和引入热的情况下，使粘结剂层连同滑动层以其表面与所述金属支承体接合。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]参照附图，本发明可得到更好地理解，并使其多种特征和优点对于本领域技术人员而言显而易见。
[0008]图1以截面示意图示出了一种示例性滑动轴承；及
[0009]图2示出了根据一种实施方式的滑动轴承的粘结强度测试对比图。
[0010]在不同的附图中使用相同的标记表示类似或相同的要素。
【具体实施方式】[0011]在一种实施方式中，一种滑动轴承可包括金属支承体、直接施加于所述金属支承体的粘结剂层和施加于所述粘结剂层的滑动层，在该滑动轴承中所述滑动层与支承体材料的粘结得以长期确保，且该滑动轴承的制造无需应用存在生态问题的表面预处理工艺。
[0012]在一种实施方式中，一种滑动轴承可包括粘结剂层，该粘结剂层包含热塑性聚合物的聚合物共混物。该共混物包括至少两种热塑性含氟聚合物Pl和P2，其中Pl选自全氟烷氧基乙烯(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)。P2不同于P1，并可为选自下列的聚合物:四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、改性四氟乙烯-六氟丙烯(mFEP)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、改性全氟烷氧基乙烯(mPFA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、聚醚砜(PES)和聚醚酮(PEK)。
[0013]Pl和P2的共混物可按照任意重量比。例如，Pl: P2的重量比可为约1: 99、约5: 95、约 10: 90、约 15: 85、约 20: 80、约 25: 75、约 30: 70、约 35: 65、约 40: 60、约 45: 55 或约 50: 50。
[0014]在另一种实施方式中，所述粘结剂层可包含至少三种含氟聚合物P1、P2和P3，其中Pl为全氟烷氧基乙烯(PFA)，P2为四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)。P3不同于Pl和P2。P3可为选自下列的聚合物:改性四氟乙烯-六氟丙烯(mFEP)、改性全氟烷氧基乙烯(mPFA)、聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、聚醚砜(PES)和聚醚酮(PEK)。
[0015]在一些实施方式中，粘结剂层中的各聚合物可占据不同的重量百分比。例如，Pl可占粘结剂层的至少约Iwt%、至少约2wt%、至少约5wt%、至少约IOwt%、至少约20wt%、至少约30wt%、至少约40wt%*至少约50wt%。在其他实施方式中，P2可占粘结剂层的至少约Iwt%、至少约2wt%、至少约5wt%、至少约IOwt%、至少约20wt%、至少约30wt%、至少约40wt%*至少约50wt%。在再其他实施方式中，P3或任意后续的聚合物可占粘结剂层的至少约Iwt%、至少约2wt%、至少约5wt%、至少约IOwt%、至少约20wt%、至少约30wt%、至少约40wt%、至少约50wt%、至少约60wt%、至少约70wt%、至少约SOwt1^、至少约90wt %或至少约95wt %。
[0016]在再其他实施方式中，用于粘结剂层的共混物中的一些聚合物不超过某些重量百分比。例如，Pl的重量百分比为粘结剂层的不大于约50wt%、不大于约40wt%、不大于约30wt%、不大于约20wt%、不大于约IOwt%、不大于约5wt%、不大于约2wt%、不大于约Iwt%。在其他实施方式中，P2的重量百分比为粘结剂层的不大于约50wt%、不大于约40wt%、不大于约30wt%、不大于约20wt%、不大于约IOwt%、不大于约5wt%、不大于约2wt%、不大于约lwt%。在再其他实施方式中，P3或任意后续的聚合物的重量百分比为粘结剂层的不大于约95wt%、不大于约90wt%、不大于约80wt%、不大于约70wt%、不大于约60wt%、不大于约50wt%、不大于约40wt%、不大于约30wt%、不大于约20wt%、不大于约1Owt%、不大于约5wt%、不大于约2wt%或不大于约Iwt%。
[0017]P1、P2、P3或任意后续的聚合物中的任何一种均可为改性聚合物或官能化聚合物。至少一种热塑性聚合物的改性包括引入改善未改性热塑性塑料的粘结强度的官能团。在一些实施方式中，改性聚合物包含如下列式所示的官能团，例如酮基、烷氧基、羟基、羧基或羧酸酯基:
【权利要求】
1.一种滑动轴承，包括: 金属支承体， 直接施加于所述金属支承体的粘结剂层，其中所述粘结剂层包含至少两种含氟聚合物Pl和P2的共混物，其中Pl选自全氟烷氧基乙烯(PFA)和四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)JP 滑动层。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承，其中P2不同于P1，且P2选自四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、聚醚砜(PES)和聚醚酮(PEK)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中Pl为四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)，P2为全氟烷氧基乙烯(PFA)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中Pl占所述粘结剂层的至少约Iwt%、至少约2wt%、至少约5wt%、至少约IOwt%、至少约20wt%、至少约30wt%、至少约40界1:%或至少约50wt%。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中Pl和P2的重量百分比率为约I: 99、约 5: 95、约 10: 90、约 15: 85、约 20: 80、约 25: 75、约 30: 70、约 35: 65、约 40: 60、约 45: 55 或约 50: 50。
6.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中P2为官能化聚合物，所述官能化聚合物具有引入所述聚合物的官能团，且所述官能团选自
7.根据权利要求6所述的滑动轴承，其中所述官能化聚合物选自任意含氟聚合物，所述含氟聚合物包括:四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述粘结剂层的厚度基本上对应于所述金属支承体的粗糙度，所述金属支承体的粗糙度限定为所述金属支承体的表面粗糙轮廓中最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之间的距离。
9.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述粘结剂层包括两层，所述两层之间嵌有金属中间层。
10.根据权利要求9所述的滑动轴承，其中所述金属中间层构造为金属网。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的滑动轴承，其中所述金属中间层包括不锈钢、招或青铜。
12.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述粘结剂层还包含至少一种填料。
13.根据权利要求12所述的滑动轴承，其中所述至少一种填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钥、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、矿物材料、钙硅石、硫酸钡或它们的任意组合。
14.根据权利要求12或13所述的滑动轴承，其中所述至少一种填料所占比例为约I至约40体积％、约5至约30体积％、约10至约25体积％、约20至约25体积％。
15.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述粘结剂层的厚度为约:0.001 至约 0.4mm、约 0.01 至约 0.05MM。
16.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述金属支承体的表面粗糙度低于约400微米、低于约200微米、低于约100微米、低于约50微米、低于约25微米、低于约20微米、低于约15微米、低于约10微米、低于约5微米、低于约3微米、低于约2微米、低于约I微米。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的滑动轴承，其中所述金属支承体的表面粗糙度为至少约I微米、至少约2微米、至少约5微米、至少约10微米、至少约20微米、至少约50微米、至少约100微米、至少约200微米、至少约400微米。
18.根据权利要求1至15中任一项所述的滑动轴承，其中所述金属支承体的表面粗糙度为约0.1 μ m至约400 μ m、约0.5 μ m至约100 μ m、约Iym至约50 μ m。
19.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述金属支承体还包括涂层。
20.根据权利要求19所述的滑动轴承，其中所述涂层为金属或合金层，所述金属或合金包含选自下列的金属:铬、钥、鹤、猛、铁、钌、锇、钴、错、铱、镍、钮、钼、铜、银、金、锌、镉、萊、招、镓、铟、铭、娃、锗、锡、铅、铺和秘。
21.根据权利要求19所述的滑动轴承，其中所述涂层选自铜合金、铜锡合金、铜锌合金、青铜、磷青铜、娃青铜、黄铜及其组合。
22.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述金属支承体包括钢、1.0338号冷轧钢材、1.0347号冷轧钢材、无光泽镀锌钢、1.4512号不锈钢材、1.4720号不锈钢材、:1.4310号不锈钢材、铝、合金或它们的任意组合。
23.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述滑动层包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)或它们的混合物。
24.根据权利要求23所述的滑动轴承，其中所述滑动层为PTFE化合物层。
25.根据权利要求23所述的滑动轴承，其中所述滑动层为PEEK化合物层。
26.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述滑动层为穿孔的、透气的、多孔的或它们的任意组合。
27.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述滑动层的厚度为约0.01至约1.5mm、约0.1至约1.0mm、约0.1至约0.5mm或约0.1至约0.35mm。
28.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承，其中所述滑动层包含至少一种填料。
29.根据权利要求28所述的滑动轴承，其中所述至少一种填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钥、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体或纤维、热塑性材料、特别是聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、矿物材料、钙硅石、硫酸钡或它们的混合物。
30.根据权利要求28和29中任一项所述的滑动轴承，其中所述至少一种填料在所述滑动层中所占比例为约I至约40体积％、约5至约30体积％、约10至约25体积％、约20至约25体积％。
31.一种用于制造滑动轴承的方法，所述方法包括: 将至少两种含氟聚合物Pl和P2共混，其中Pl选自全氟烷氧基乙烯(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)，以形成聚合物共混物， 加热所述共混物， 将所述共混物施加于金属支承体上以形成粘结剂层，和 将滑动层接合于所述粘结剂层上。
32.根据权利要求31所述的方法，其中P2不同于P1，且P2选自四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、聚醚砜(PES)和聚醚酮(PEK)。
33.根据权利要求31和32中任一项所述的方法，其中Pl为四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)，P2为全氟烷氧基乙烯(PFA)。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中所述共混还包括第三聚合物P3，其中P3不同于Pl和P2，且P3选自四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PSS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、聚醚砜(PES)和聚醚酮(PEK)。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中Pl占所述共混物的至少约Iwt%、至少约2wt%、至少约5wt%、至少约IOwt%、至少约20wt%、至少约30wt%、至少约40wt %或至少约50wt %。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中Pl和P2的重量百分比例为约I: 99、约 5: 95、约 10: 90、约 15: 85、约 20: 80、约 25: 75、约 30: 70、约 35: 65、约 40: 60、约 45: 55 或约 50: 50。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中P2为官能化聚合物，所述官能化聚合物具有引入所述聚合物的官能团，且所述官能团选自
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述官能化聚合物选自含氟聚合物，所述含氟聚合物包括:四氟乙烯-六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟(甲基乙烯醚)(MFA)、改性聚四氟乙烯(TFM)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)。
39.根据权利要求31至38中任一项所述的方法，其中所述粘结剂层的厚度基本上对应于所述金属支承体的粗糙度，所述金属支承体的粗糙度限定为所述金属支承体的表面粗糙轮廓中最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之间的距离。
40.根据权利要求31至39中任一项所述的方法，还包括在接合所述滑动层之前将金属中间层嵌于所述粘结剂层中。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述金属中间层构造为金属网。
42.根据权利要求40和41中任一项所述的方法，其中所述金属中间层包括不锈钢、铝或青铜。
43.根据权利要求31至42中任一项所述的方法，还包括将至少一种填料添加于所述共混物。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述至少一种填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钥、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、矿物材料、钙硅石、硫酸钡或它们的任意组合。
45.根据权利要求43和44中任一项所述的方法，其中所述至少一种填料所占比例为所述共混物的约I至约40体积％、约5至约30体积％、约10至约25体积％、或约20至约25体积％。
46.根据权利要求31至45中任一项所述的方法，其中所述粘结剂层的厚度为约0.001至约 0.4mm、约 0.01 至约 0.0 5_。
47.根据权利要求31至46中任一项所述的方法，还包括在施用所述共混物之前使所述金属支承体的表面平滑。
48.根据权利要求31至47中任一项所述的方法，还包括在施用所述共混物之前使所述金属支承体的表面粗糙。
49.根据权利要求31至48中任一项所述的方法，还包括使用金属涂覆所述金属支承体的表面，所述金属选自铬、钥、鹤、猛、钌、锇、钴、错、铱、镍、钮、钼、铜、银、金、锌和镉。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述涂覆包括电镀、无电解镀覆、覆层、镀锌、热镀锌、气相沉积、溅射沉积。
51.根据权利要求31至50中任一项所述的方法，还包括使所述金属支承体结构化。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述结构化包括刷光、喷砂、蚀刻、穿孔、酸洗、冲压、压制、卷曲、深冲压、平翘曲、渐进片材成形、整烫、激光切割、轧制、锤击、压纹、凹割及它们的任意组合。
53.根据权利要求31至52中任一项所述的方法，其中所述金属支承体包括钢、1.0338号冷轧钢材、1.0347号冷轧钢材、无光泽镀锌钢、1.4512号不锈钢材、1.4720号不锈钢材、1.4310号不锈钢材、铝、合金或它们的任意组合。
54.根据权利要求31至53中任一项所述的方法，其中所述滑动层包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)或它们的混合物。
55.根据权利要求31至54中任一项所述的方法，其中所述滑动层为PTFE化合物层。
56.根据权利要求31至55中任一项所述的方法，还包括使所述滑动层为穿孔的、多孔的、透气的或它们的任意组合。
57.根据权利要求31至56中任一项所述的方法，其中所述滑动层包含至少一种填料。
58.根据权利要求57所述的滑动轴承，其中所述至少一种填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钥、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体或纤维、热塑性材料、特别是聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPS02)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、芳香族聚酯(Ekonol)、钙硅石、硫酸钡或它们的混合物。
59.根据权利要求57和58中任一项所述的方法，其中所述至少一种填料所占比例为约I至约40体积％、约5至约30体积％、约10至约25体积％、约20至约25体积％。
60.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承或方法，其中所述滑动轴承在室温下的剥离力为至少约120N/英寸、至少约140N/英寸、至少约160N/英寸、至少约180N/英寸、至少约200N/英寸、至少约220N/英寸、至少约240N/英寸、至少约280N/英寸、至少约320N/英寸或至少约350N/英寸。
61.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承或方法，其中所述粘结剂层具有至少一种为再循环聚合物的聚合物。
62.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承或方法，其中Pl为再循环聚合物。
63.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承或方法，其中P2为再循环聚合物。
64.根据前述权利要求中任一项所述的滑动轴承或方法，其中Pl和P2为再循环聚合物。
【文档编号】C09D127/18GK103502665SQ201280019939
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月27日 优先权日:2011年4月29日
【发明者】J·齐格勒, O·施密特杰斯, J·海德曼 申请人:美国圣戈班性能塑料公司