本發明專利技術涉及具有至少25體積％的粘結劑(16)且具有填料的減摩涂層(11,12,41,42,43)和滑動漆層復合體(10)，所述填料包括硫化鋅(18)和硫酸鋇(20)和可選的另外的填料，其中，硫化鋅(18)比硫酸鋇(20)的體積比為0.1至15.7，優選0.8至4.88，且特別優選1.5至3.44。滑動漆層復合體(10)具有至少兩個具有不同組成的這種類型的減摩涂層(11,13)。本發明專利技術還涉及具有這樣的涂層的滑動軸承層復合材料及其在內燃機中的用途。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及具有粘結劑和具有有助于滑動行為的填料的減摩涂層。本專利技術還涉及具有這樣的減摩涂層的滑動軸承層復合材料，且此外還涉及這樣的滑動軸承層復合材料在用于內燃機的軸承元件中的用途，尤其是在曲軸軸承或連桿軸承的軸承套中、在連桿套筒中或在啟動盤上的用途。內燃機中的滑動元件大多由具有經特別改性的表面的多層材料組成，所述表面使其滑動性能最優化。通常，滑動軸承的表面是金屬層，如基于鉛、錫或鋁，其通過電鍍工藝、蒸鍍或通過金屬包覆施加。還已知非金屬滑動層，其具有合成樹脂基并且其可在一定限度內適應軸承座對滑動性能、承載能力和摩擦抗力的要求。尤其是，基于合成樹脂的減摩涂層多年以來作為助劑用于降低機械部件的摩擦。通常涂覆沒有另外的潤滑而必須持久地可容易移動的金屬零件、塑料零件和橡膠零件。在典型的應用中，負荷相當低且邊界條件如溫度和介質接觸并不關鍵。此外，由各種專利申請如EP 0 984 182 A1已知的是，還可以將滑動漆用于內燃機中，例如作為曲軸軸承。但是，已知的減摩涂層的缺點基本上在于相對高的、然而苛刻受限的承載能力，所述承載能力在超限時導致涂層的快速破壞。于是暴露出位于其下的基材。如果基材材料不具有足夠的自潤滑性能，則這樣的結果是軸承由于卡住而完全失效。在這樣的軸承的情況下，通常想到銅合金或鋁合金作為基材。粘結劑(也稱為基體材料)通常由PAI、PI、環氧樹脂、酚樹脂或PBI組成，參見EP 1 775 487 A2。其次，在EP 0 984 182 A1中還列舉PEI、PEEK、芳族聚酰胺、PTFE和其它含氟聚合物如PFA、ETFE和FEP作為具有滑動材料的涂層的塑料，然而其中在該文中，沒有提及滑動漆，而是提及糊狀施涂的、大體較厚的塑料層，所述塑料層在壓力下進入基材的開孔結構中，例如進入金屬燒結骨架的孔中并因此將滑動層固定在基材中。這樣的涂層例如描述于EP 1 390 629 B1中。其并不落入當前的減摩涂層的種類中。這樣的塑料層的最突出的代表是基于PTFE的那些。此外，它們并不是足夠承載的，從而對于高負荷的軸承而言并不考慮它們。與之相反，滑動漆的特征在于，其在施加時以低粘度狀態存在，例如呈溶液或分散體，或者例如由于熔化而這樣流動，使得其在沒有壓力影響下形成平滑流動的、連續的表面。減摩涂層的施涂通過噴涂法或印刷法并且隨后熱固化或在紫外光下固化而進行。滑動漆的粘結劑在隨后的干燥過程或固化過程期間通過化學或物理交聯或化學轉化轉變成更難溶或更不可熔的形式，從而使得滑動層在基材上形成形狀穩定的和可高負荷的薄層。由自身，即沒有壓力影響而形成的平滑的表面使得在已經重新成型的滑動元件例如軸承套上施加均勻的厚減摩涂層成為可能，而這在糊狀施涂的涂層情況下是不可能的，因為在此僅可以在帶狀半成品上，即在滑動元件的最終機械加工之前經濟上有意義地完成涂層。典型的功能填料是固體潤滑劑如MoS2、WS2、BN、PTFE，陶瓷粉末如氧化物、氮化物、碳化物、硅酸鹽，金屬如Al、Cu、Ag、W、Ni、Au和Fe2O3，參見WO2010/076306或US 6 305 847 B1.作為另外的填料，已經知曉摩擦學應力層中的BaSO4或ZnS。由DE 10 2006 048 311 A1已知一種組合物，其由具有最高20％的PTFE的塑料基體以及5％至15％的硫酸鋇或硫化鋅添加劑組成。EP 1 716 342 B1例如提出了具有升高的孔體積的材料和由50體積％的PVDF或60體積％的PA、PS或PPS組成的塑料基體，在所述塑料基體中包含超過5體積％的PTFE和至少5體積％，優選8至12體積％的硫化鋅或硫酸鋇。EP 1 526 296 A2描述了基于PEEK、PPS或PA的材料，其具有硬微粒組分和碳纖維而沒有PTFE，其中ZnS或BaSO4份額為5至15重量％，其中僅具體給出了具有ZnS的組合物。在文獻EP 1 716 342 B1中給出了具有基于聚合物的滑動層的滑動軸承復合材料，其以至少5體積％且優選8-12體積％的份額包含硫化鋅和/或硫酸鋇，其中僅具體給出了包含ZnS或BaSO4的組合物。還已知硫化鋅和硫酸鋇，可選地與另外的填料的填料組合。DE 36 01 569 A1公開了添加細顆粒的ZnS和BaSO4添加劑用于塑料復合滑動軸承中的聚合物，其中可以包含基于基體材料計5至40體積％的硫化鋅份額，基于硫化鋅顆粒計最多5體積％的BaSO4。如此選擇實施例，使得僅使用硫化鋅或僅使用硫酸鋇或硫化鋅與0.5體積％的低份額的硫酸鋇。此外，所給出的文獻全部涉及基于PTFE的自潤滑材料，因此又涉及糊狀施涂的材料，其出于上述原因而對于所討論的應用而言是不考慮的并且也并不屬于減摩涂層的種類。本專利技術的目的在于，實現基于合成樹脂的減摩涂層的摩擦抗力和承載能力的進一步改進。所述目的通過具有至少25體積％的粘結劑且具有填料的減摩涂層得以解決，所述填料包括硫化鋅和硫酸鋇和可選的另外的填料，其中，硫化鋅比硫酸鋇的體積比為0.1至15.7，優選0.8至4.88，且特別優選1.5至3.44。已經指出，通過在所述范圍內的填料組合相對于僅包含硫化鋅或僅包含硫酸鋇或包含另外的比例的兩種填料的那些明顯改進了減摩涂層的性質。所述性質尤其包括減摩涂層的承載能力和摩擦抗力。例如，曲軸軸承的最大承載能力可以提高至高達120MPa。這是在其它情況下僅由基于鋁的濺射層所達到的值。在硫化鋅比硫酸鋇的體積比的整個所要求保護的范圍內相對于具有兩種組分ZnS和BaSO4二者中的僅一種的減摩涂層降低所述最大承載能力。在直至1.5至3.44的比例的更窄范圍內，所述承載能力改進高達12MPa且在1.5至3.44的比例的最窄范圍內，所述承載能力改進高達25MPa。據估計，通過BaSO4/ZnS-混合物改進了潤滑膜的效果，由此降低了單位軸承負荷的磨損速率的升高。借此提高負荷極限，這又明顯提高軸承在低于所述負荷極限的負荷時的運轉安全性。優選地，所述硫化鋅和所述硫酸鋇總共以2至35體積％且特別優選5至25體積％的份額包含于所述減摩涂層中。在更小的總份額的情況下，不可識別摩擦抗力和承載能力的明顯改進。更大的兩種填料的份額導致粘結劑基體的削弱。優選地，總組成通過添加另外的填料而優化。作為填料，在本文中是指除粘結劑以外的所有組分。總填料量，即硫化鋅、硫酸鋇和另外的填料的份額優選為減摩涂層的總組成的最高75體積％，特別優選不超過60體積％。經證實還有利的是，所述硫化鋅和所述硫酸鋇以具有0.1μm至1.0μm范圍內的d50值的粉末形式存在。在這種情況下，BaSO4和ZnS的初級粒度(即單個顆粒的尺寸而非聚集體的尺寸)為0.01μm至5μm。通過粉末的這樣的選擇，能夠有效降低磨損速率。同樣，填料在減摩涂層中的可分散性非常好，由此可以以簡單的方式保證均勻的減摩涂層。特別優選地，硫化鋅部分和硫酸鋇部分以鋅鋇白形式存在。鋅鋇白是通過共同沉淀硫化鋅和硫酸鋇產生的混合物，其可以以10:90至60:40的組成獲得，這相當于0.11至1.5的硫化鋅比硫酸鋇的體積比。特別優選地，所述粘結劑選自PAI、PI、環氧樹脂、PBI、有機硅樹脂和高級芳族熱塑性塑料尤其是聚丙烯酸酯、PEEK和PES。所有這些物質由于其高的耐熱性和耐介質性而特別適合應用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
具有至少25體積％的粘結劑(16)且具有填料的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，所述填料包括硫化鋅(18)和硫酸鋇(20)和可選的另外的填料，其中，硫化鋅(18)比硫酸鋇(20)的體積比為0.1至15.7，優選0.8至4.88，且特別優選1.5至3.44。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.27 DE 102013227186.71.具有至少25體積％的粘結劑(16)且具有填料的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，所述填料包括硫化鋅(18)和硫酸鋇(20)和可選的另外的填料，其中，硫化鋅(18)比硫酸鋇(20)的體積比為0.1至15.7，優選0.8至4.88，且特別優選1.5至3.44。2.根據權利要求1所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化鋅(18)和所述硫酸鋇(20)總計以2至35體積％，優選5至25體積％的份額包含在總組成中。3.根據權利要求2所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化鋅(18)、所述硫酸鋇(20)和所述另外的填料(28)總計以最高75體積％的份額包含在總組成中。4.根據前述權利要求任一項所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化鋅(18)和所述硫酸鋇(20)以具有在0.1μm至1.0μm范圍內的d50值的粉末形式存在。5.根據前述權利要求任一項所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化鋅部分和硫酸鋇部分以鋅鋇白的形式存在。6.根據前述權利要求任一項所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述粘結劑選自PAI、PI、環氧樹脂、PBI、有機硅樹脂和高級芳族熱塑性塑料尤其是聚丙烯酸酯、PEEK和PES。7.根據前述權利要求任一項所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，1μm至40μm的厚度。8.根據前述權利要求任一項所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述另外的填料(28)包含至少一種固體潤滑劑。9.根據權利要求8所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，至少一種固體潤滑劑選自具有層結構的金屬硫化物、石墨、六方氮化硼和PTFE。10.根據前述權利要求任一項所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述另外的填料(28)包含具有不多于10體積％的總份額的至少一種硬質材料。11.根據權利要求10所述的減摩涂層(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述至少一種硬質材料選自氮化物、碳化物、硼化物、氧化物，尤其是SiC、Si3N4、B4C3、立方氮化硼、TiO2和SiO2。12.根據前述權利要求任一項所述減摩涂層(11,12,1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·亞當，J·施魯特，
申請(專利權)人：聯合莫古爾威斯巴登有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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