本发明专利技术涉及具有至少25体积％的粘结剂(16)且具有填料的减摩涂层(11,12,41,42,43)和滑动漆层复合体(10)，所述填料包括硫化锌(18)和硫酸钡(20)和可选的另外的填料，其中，硫化锌(18)比硫酸钡(20)的体积比为0.1至15.7，优选0.8至4.88，且特别优选1.5至3.44。滑动漆层复合体(10)具有至少两个具有不同组成的这种类型的减摩涂层(11,13)。本发明专利技术还涉及具有这样的涂层的滑动轴承层复合材料及其在内燃机中的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及具有粘结剂和具有有助于滑动行为的填料的减摩涂层。本专利技术还涉及具有这样的减摩涂层的滑动轴承层复合材料，且此外还涉及这样的滑动轴承层复合材料在用于内燃机的轴承元件中的用途，尤其是在曲轴轴承或连杆轴承的轴承套中、在连杆套筒中或在启动盘上的用途。内燃机中的滑动元件大多由具有经特别改性的表面的多层材料组成，所述表面使其滑动性能最优化。通常，滑动轴承的表面是金属层，如基于铅、锡或铝，其通过电镀工艺、蒸镀或通过金属包覆施加。还已知非金属滑动层，其具有合成树脂基并且其可在一定限度内适应轴承座对滑动性能、承载能力和摩擦抗力的要求。尤其是，基于合成树脂的减摩涂层多年以来作为助剂用于降低机械部件的摩擦。通常涂覆没有另外的润滑而必须持久地可容易移动的金属零件、塑料零件和橡胶零件。在典型的应用中，负荷相当低且边界条件如温度和介质接触并不关键。此外，由各种专利申请如EP 0 984 182 A1已知的是，还可以将滑动漆用于内燃机中，例如作为曲轴轴承。但是，已知的减摩涂层的缺点基本上在于相对高的、然而苛刻受限的承载能力，所述承载能力在超限时导致涂层的快速破坏。于是暴露出位于其下的基材。如果基材材料不具有足够的自润滑性能，则这样的结果是轴承由于卡住而完全失效。在这样的轴承的情况下，通常想到铜合金或铝合金作为基材。粘结剂(也称为基体材料)通常由PAI、PI、环氧树脂、酚树脂或PBI组成，参见EP 1 775 487 A2。其次，在EP 0 984 182 A1中还列举PEI、PEEK、芳族聚酰胺、PTFE和其它含氟聚合物如PFA、ETFE和FEP作为具有滑动材料的涂层的塑料，然而其中在该文中，没有提及滑动漆，而是提及糊状施涂的、大体较厚的塑料层，所述塑料层在压力下进入基材的开孔结构中，例如进入金属烧结骨架的孔中并因此将滑动层固定在基材中。这样的涂层例如描述于EP 1 390 629 B1中。其并不落入当前的减摩涂层的种类中。这样的塑料层的最突出的代表是基于PTFE的那些。此外，它们并不是足够承载的，从而对于高负荷的轴承而言并不考虑它们。与之相反，滑动漆的特征在于，其在施加时以低粘度状态存在，例如呈溶液或分散体，或者例如由于熔化而这样流动，使得其在没有压力影响下形成平滑流动的、连续的表面。减摩涂层的施涂通过喷涂法或印刷法并且随后热固化或在紫外光下固化而进行。滑动漆的粘结剂在随后的干燥过程或固化过程期间通过化学或物理交联或化学转化转变成更难溶或更不可熔的形式，从而使得滑动层在基材上形成形状稳定的和可高负荷的薄层。由自身，即没有压力影响而形成的平滑的表面使得在已经重新成型的滑动元件例如轴承套上施加均匀的厚减摩涂层成为可能，而这在糊状施涂的涂层情况下是不可能的，因为在此仅可以在带状半成品上，即在滑动元件的最终机械加工之前经济上有意义地完成涂层。典型的功能填料是固体润滑剂如MoS2、WS2、BN、PTFE，陶瓷粉末如氧化物、氮化物、碳化物、硅酸盐，金属如Al、Cu、Ag、W、Ni、Au和Fe2O3，参见WO2010/076306或US 6 305 847 B1.作为另外的填料，已经知晓摩擦学应力层中的BaSO4或ZnS。由DE 10 2006 048 311 A1已知一种组合物，其由具有最高20％的PTFE的塑料基体以及5％至15％的硫酸钡或硫化锌添加剂组成。EP 1 716 342 B1例如提出了具有升高的孔体积的材料和由50体积％的PVDF或60体积％的PA、PS或PPS组成的塑料基体，在所述塑料基体中包含超过5体积％的PTFE和至少5体积％，优选8至12体积％的硫化锌或硫酸钡。EP 1 526 296 A2描述了基于PEEK、PPS或PA的材料，其具有硬微粒组分和碳纤维而没有PTFE，其中ZnS或BaSO4份额为5至15重量％，其中仅具体给出了具有ZnS的组合物。在文献EP 1 716 342 B1中给出了具有基于聚合物的滑动层的滑动轴承复合材料，其以至少5体积％且优选8-12体积％的份额包含硫化锌和/或硫酸钡，其中仅具体给出了包含ZnS或BaSO4的组合物。还已知硫化锌和硫酸钡，可选地与另外的填料的填料组合。DE 36 01 569 A1公开了添加细颗粒的ZnS和BaSO4添加剂用于塑料复合滑动轴承中的聚合物，其中可以包含基于基体材料计5至40体积％的硫化锌份额，基于硫化锌颗粒计最多5体积％的BaSO4。如此选择实施例，使得仅使用硫化锌或仅使用硫酸钡或硫化锌与0.5体积％的低份额的硫酸钡。此外，所给出的文献全部涉及基于PTFE的自润滑材料，因此又涉及糊状施涂的材料，其出于上述原因而对于所讨论的应用而言是不考虑的并且也并不属于减摩涂层的种类。本专利技术的目的在于，实现基于合成树脂的减摩涂层的摩擦抗力和承载能力的进一步改进。所述目的通过具有至少25体积％的粘结剂且具有填料的减摩涂层得以解决，所述填料包括硫化锌和硫酸钡和可选的另外的填料，其中，硫化锌比硫酸钡的体积比为0.1至15.7，优选0.8至4.88，且特别优选1.5至3.44。已经指出，通过在所述范围内的填料组合相对于仅包含硫化锌或仅包含硫酸钡或包含另外的比例的两种填料的那些明显改进了减摩涂层的性质。所述性质尤其包括减摩涂层的承载能力和摩擦抗力。例如，曲轴轴承的最大承载能力可以提高至高达120MPa。这是在其它情况下仅由基于铝的溅射层所达到的值。在硫化锌比硫酸钡的体积比的整个所要求保护的范围内相对于具有两种组分ZnS和BaSO4二者中的仅一种的减摩涂层降低所述最大承载能力。在直至1.5至3.44的比例的更窄范围内，所述承载能力改进高达12MPa且在1.5至3.44的比例的最窄范围内，所述承载能力改进高达25MPa。据估计，通过BaSO4/ZnS-混合物改进了润滑膜的效果，由此降低了单位轴承负荷的磨损速率的升高。借此提高负荷极限，这又明显提高轴承在低于所述负荷极限的负荷时的运转安全性。优选地，所述硫化锌和所述硫酸钡总共以2至35体积％且特别优选5至25体积％的份额包含于所述减摩涂层中。在更小的总份额的情况下，不可识别摩擦抗力和承载能力的明显改进。更大的两种填料的份额导致粘结剂基体的削弱。优选地，总组成通过添加另外的填料而优化。作为填料，在本文中是指除粘结剂以外的所有组分。总填料量，即硫化锌、硫酸钡和另外的填料的份额优选为减摩涂层的总组成的最高75体积％，特别优选不超过60体积％。经证实还有利的是，所述硫化锌和所述硫酸钡以具有0.1μm至1.0μm范围内的d50值的粉末形式存在。在这种情况下，BaSO4和ZnS的初级粒度(即单个颗粒的尺寸而非聚集体的尺寸)为0.01μm至5μm。通过粉末的这样的选择，能够有效降低磨损速率。同样，填料在减摩涂层中的可分散性非常好，由此可以以简单的方式保证均匀的减摩涂层。特别优选地，硫化锌部分和硫酸钡部分以锌钡白形式存在。锌钡白是通过共同沉淀硫化锌和硫酸钡产生的混合物，其可以以10:90至60:40的组成获得，这相当于0.11至1.5的硫化锌比硫酸钡的体积比。特别优选地，所述粘结剂选自PAI、PI、环氧树脂、PBI、有机硅树脂和高级芳族热塑性塑料尤其是聚丙烯酸酯、PEEK和PES。所有这些物质由于其高的耐热性和耐介质性而特别适合应用本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有至少25体积％的粘结剂(16)且具有填料的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，所述填料包括硫化锌(18)和硫酸钡(20)和可选的另外的填料，其中，硫化锌(18)比硫酸钡(20)的体积比为0.1至15.7，优选0.8至4.88，且特别优选1.5至3.44。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.27 DE 102013227186.71.具有至少25体积％的粘结剂(16)且具有填料的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，所述填料包括硫化锌(18)和硫酸钡(20)和可选的另外的填料，其中，硫化锌(18)比硫酸钡(20)的体积比为0.1至15.7，优选0.8至4.88，且特别优选1.5至3.44。2.根据权利要求1所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化锌(18)和所述硫酸钡(20)总计以2至35体积％，优选5至25体积％的份额包含在总组成中。3.根据权利要求2所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化锌(18)、所述硫酸钡(20)和所述另外的填料(28)总计以最高75体积％的份额包含在总组成中。4.根据前述权利要求任一项所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化锌(18)和所述硫酸钡(20)以具有在0.1μm至1.0μm范围内的d50值的粉末形式存在。5.根据前述权利要求任一项所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述硫化锌部分和硫酸钡部分以锌钡白的形式存在。6.根据前述权利要求任一项所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述粘结剂选自PAI、PI、环氧树脂、PBI、有机硅树脂和高级芳族热塑性塑料尤其是聚丙烯酸酯、PEEK和PES。7.根据前述权利要求任一项所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，1μm至40μm的厚度。8.根据前述权利要求任一项所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述另外的填料(28)包含至少一种固体润滑剂。9.根据权利要求8所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，至少一种固体润滑剂选自具有层结构的金属硫化物、石墨、六方氮化硼和PTFE。10.根据前述权利要求任一项所述的减摩涂层(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体积％的总份额的至少一种硬质材料。11.根据权利要求10所述的减摩涂层(11,12,13,41,42,43)，其特征在于，所述至少一种硬质材料选自氮化物、碳化物、硼化物、氧化物，尤其是SiC、Si3N4、B4C3、立方氮化硼、TiO2和SiO2。12.根据前述权利要求任一项所述减摩涂层(11,12,1...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·亚当，J·施鲁特，
申请(专利权)人：联合莫古尔威斯巴登有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。