具有改善摩擦性能的填料的基于PTFE聚合物的滑動材料制造技術

本發明專利技術涉及一種基于PTFE聚合物的滑動材料，其具有改善摩擦性能的填料，其中，所述填料包含至少一種磷酸鹽，特別是磷酸鈣、焦磷酸鈣、磷酸鎂、焦磷酸鎂、磷酸鋰、羥基磷灰石或它們的組合，和至少一種金屬硫化物，其中，金屬硫化物的比例＞2％。本發明專利技術還涉及所述滑動材料的用途。

PTFE polymer based sliding material with filler for improving friction performance

The invention relates to a sliding material based on a PTFE polymer, which has a filler with improved friction performance, wherein the filler comprises at least one phosphate, in particular calcium phosphate, calcium pyrophosphate, magnesium phosphate, magnesium pyrophosphate, lithium phosphate, hydroxyapatite or their combination, and at least one metal sulfide, wherein the proportion of metal sulfide is more than 2%. The invention also relates to the use of the sliding material.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有改善摩擦性能的填料的基于PTFE聚合物的滑動材料
本專利技術涉及一種具有改善摩擦性能的填料的基于PTFE聚合物的滑動材料。
技術介紹
在現有技術中，已知多種滑動材料，其例如是基于PTFE的并且使用多種填料。例如，DE102011077008A1描述了一種基于PTFE的滑動軸承復合材料，其中，包含熱塑性塑料和/或熱固性材料以及其他摩擦活性物質的填料以復合形式一起存在于滑動層材料的聚合物基體中。此外，EP2563590B1描述了一種基于氟聚合物的滑動軸承材料，例如基于PTFE的滑動軸承材料，其中，向該氟聚合物中添加了5-25體積％的氮化硼和1-15體積％的混合相氧化物顏料，以用于提高耐磨性。EP2316707A1和EP1647574A1描述了一種基于PTFE的滑動軸承材料，該材料具有硫酸鋇、磷酸鹽和0.1至2％的金屬硫化物。最后，WO2016/170742A1公開了基于PTFE和10-40％的磷酸鹽的材料。盡管現有技術中描述了多種滑動材料，但仍需要一種耐磨且適用于干運轉和潤滑的旋轉和軸向應用的滑動材料。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，改進基于PTFE聚合物的滑動材料在各種應用中的摩擦特性，特別是同時改善耐磨性。該問題通過具有權利要求1所述特征的基于PTFE聚合物的滑動材料得以解決。在權利要求2至12中描述了有利的擴展方案。此外，本專利技術涉及根據權利要求13的基于PTFE的滑動軸承復合材料和根據權利要求14的滑動軸承元件。令人驚奇地發現，通過加入至少一種磷酸鹽以及至少大于2體積％的金屬硫化物作為用于PTFE聚合物基體的填料，顯著地改善了滑動材料的耐磨性，用作磷酸鹽的特別是磷酸鈣、焦磷酸鈣、磷酸鎂、焦磷酸鎂、磷酸鋰、羥基磷灰石或它們的組合。這無需添加其他填料即可實現。特別優選使用磷酸鈣。作為磷酸鈣，例如，可以使用磷酸五鈣、羥基正磷酸五鈣(羥基磷灰石)、雙(正磷酸鹽)三鈣(tricalciumbis(orthophosphate))、焦磷酸二鈣或正磷酸氫鈣。當磷酸鹽的比例總共為滑動材料的1至30體積％、特別是1至25體積％、特別是1至20體積％時，產生特別有利的性能。特別優選10至15體積％的比例。當磷酸鹽的比例總共為滑動材料的1至30體積％、特別是1至25體積％、特別是1至20體積％時，產生特別有利的性能。特別優選10至15體積％的比例。該比例為至少1體積％、優選至少3體積％、優選至少5體積％、更優選至少10體積％、更優選至少12體積％、更優選至少15體積％。更優選該比例為最多30體積％、更優選最多25體積％、進一步優選最多20體積％、最后更優選最多15體積％。為此目的，滑動材料除磷酸鹽之外還包含一種或多種金屬硫化物，其比例大于2體積％，優選大于3體積％，更優選大于5體積％，優選大于7體積％，更優選大于9體積％，并且更優選10體積％或大于10體積％。金屬硫化物的比例更優選為最多30體積％，優選為最多20體積％，更優選為最多15體積％。除了所使用的磷酸鹽以外，所使用的比例大于2體積％的金屬硫化物進一步改善了摩擦性能。作為金屬硫化物，優選使用SnS2、MoSs、Bi2S3、WS2、ZnS和/或CuS及它們的組合中的至少一種。根據本專利技術的滑動材料優選是無鉛的。本專利技術的滑動材料特別適合在汽車領域中的發動機外部使用，特別是在共軌泵、減震器、齒輪箱和轉向系統中，特別是在旋轉和軸向應用中使用。在這樣的應用中，期望使用無鉛滑動材料?，F在，本專利技術的滑動材料提供了一種具有改善的耐磨性、特別是具有同等甚至改善的摩擦性能的材料。在根據本專利技術的滑動材料中，PTFE基體用作聚合物基質的聚合物基體。這并不一定意味著整個聚合物基體都必須由PTFE制成。PTFE聚合物基體的最高30體積％的比例、特別是最高20體積％、優選僅最高10體積％的比例可以由其他聚合物及它們的組合，特別是PVDF、PFA、FEP、ECTFE、ETFE。優選地，整個PTFE聚合物基體由最高100體積％的PTFE組成。磷酸鹽與金屬硫化物的體積比優選為6∶1至1∶2，更優選為4∶1至1∶1。特別地，一種或多種磷酸鹽(例如磷酸鈣)也可以與兩種或更多種金屬硫化物組合。體積比例通過重量和密度來確定。滑動材料可以優選地包括另外的第二填料，特別是另外的固體潤滑劑，特別是BaSO4、鋅鋇白，和/或氟化物，特別是氟化鈣，和/或顏料以及前述第二填料的組合。其結果是進一步改善了磨損性能。此外，在滑動材料中可以包含另外的第三填料特別是碳纖維、玻璃纖維、聚合物纖維(特別是芳族聚酰胺纖維)；和/或固體潤滑劑，特別是石墨、炭黑、BN和/或塑料顆粒，例如PFPE、芳族聚酰胺(PPTA)、PPSO2、PI和PAI顆粒、聚丙烯酸酯顆粒(PAR)、PBA顆粒、PBI顆粒；和/或金屬氧化物，特別是Fe2O3、Al2O3、SiO2、CrO2、TiO2、CuO、MgO、ZnO；和/或硬質材料顆粒，特別是陶瓷顆粒，例如SiC、Si3N4、BC、立方BN；和/或氟化物，例如特別是NaF、AlF3；和/或片狀硅酸鹽，特別是高嶺土、云母、硅灰石、滑石、硅酸；和/或金屬細粉，特別是青銅和鉍；和/或顏料或混合相氧化物顏料，特別是Co-Al、Cr-Sb-Ti、Co-Ti、Fe-Al、Mn-Fe或Co-Cr。在這種情況下，第二填料的比例優選為滑動材料的0至30體積％，特別是1至20體積％，特別是1至10體積％?；瑒硬牧现械牡谌盍系谋壤梢詾榛瑒硬牧系?至10體積％。此外，特別優選的是，PTFE聚合物基體構成滑動材料的50至95體積％，特別是60至95體積％，特別是70至90體積％。以這種方式，PTFE材料的性質可以充分地影響滑動材料。該滑動材料可以用于生產具有金屬支撐層的滑動軸承復合材料，該金屬支撐層特別是由鋼或青銅制成，可選地具有多孔支撐層，特別是由燒結青銅制成，并且具有填充上述類型的支撐層或軸承層的孔的滑動材料。為此，具有填料的基于PTFE的滑動材料優選為糊狀形式。然后將糊狀滑動材料施加到多孔層上，并通過軋制工藝將其浸漬到孔中，然后進行燒結?；瑒虞S承復合材料可以用作滑動軸承元件，其中，滑動軸承元件可以是例如滑動條，滑動塊或滑動墊或滑動軸承殼，滑動軸承襯套或滑動軸環襯套?；瑒釉ǔＲ部梢允擒堉频膱A柱形襯套或由滑動軸承復合材料制成的半殼滑動軸承元件。滑動軸承復合材料還可用于生產法蘭襯套或杯形襯套或平面和球形滑動軸承元件。下面列出了幾個實施例和參照例。在所有情況下，在實施例中使用的磷酸鈣是磷酸三鈣Ca3(PO4)2。附圖說明在圖中：圖1示出了根據本專利技術的金屬/塑料滑動軸承復合材料的示意性剖視圖。圖2示出由上述滑動材料制成的滑動軸承部件的磨損值的測量結果。圖3示出了由上述滑動材料制成的滑動軸承構件的摩擦系數的測量結果。具體實施方式圖1示出了根據本專利技術的滑動軸承本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于PTFE聚合物的滑動材料，其具有改善摩擦性能的填料，其特征在于，所述填料包括至少一種磷酸鹽和至少一種金屬硫化物作為主要填料，并且其中，所述金屬硫化物的比例為至少>2體積％。/n

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】20170412 DE 102017107959.91.一種基于PTFE聚合物的滑動材料，其具有改善摩擦性能的填料，其特征在于，所述填料包括至少一種磷酸鹽和至少一種金屬硫化物作為主要填料，并且其中，所述金屬硫化物的比例為至少>2體積％。


2.根據權利要求1所述的滑動材料，其特征在于，使用的所述磷酸鹽是磷酸鈣、焦磷酸鈣、磷酸鎂、焦磷酸鎂、磷酸鋰、羥基磷灰石或它們的組合。


3.根據權利要求1或2所述的滑動材料，其特征在于，所述至少一種金屬硫化物包括SnS2、MoSs、Bi2S3、WS2、ZnS或CuS和它們的組合。


4.根據前述權利要求中的一項或多項所述的滑動材料，其特征在于，所述滑動材料的PTFE聚合物基體包括至少70體積％、特別是至少80體積％、特別是至少90體積％并且特別是100體積％的PTFE，并且所述PTFE聚合物基體的特別是比例最高30體積％、特別是最高20體積％、優選最高10體積％的比例由特別是PVDF、PFA、FEP、ECTFE、ETFE的其他聚合物及它們的組合代替。


5.根據前述權利要求中的一項或多項所述的滑動材料，其特征在于，所述磷酸鹽的比例總共為所述滑動材料的1至30體積％、特別是1至25體積％、特別是1至20體積％。


6.根據前述權利要求中的一項或多項所述的滑動材料，其特征在于，作為填料的所述金屬硫化物的比例總共為所述滑動材料的大于3體積％、更優選地大于5體積％、優選地大于7體積％、特別優選大于9體積％、更優選為10體積％或大于10體積％并且更優選最多30體積％、優選最多20體積％、更優選最多15體積％。


7.根據前述權利要求中的一項或多項所述的滑動材料，其特征在于，一種或多種所述磷酸鹽與一種或多種所述金屬硫化物的體積比為6∶1至1∶2，優選為4∶1至1∶1。


8.根據前述權利要求中的一項或多項所述的滑動材料，其特征在于，其包括另外的第二填料，特別是另外的固...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬里奧·威特，羅爾夫·賴尼克，麗塔·泰帕盧斯，
申請(專利權)人：KS滑動軸承有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE