滑动发动机部件制造技术

一种滑动发动机部件，其在基板上具有塑料聚合物复合层，复合层包括：基体，塑料聚合物材料分布在整个基体上；功能化石墨烯纳米片。

【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塑料聚合物轴承“覆盖”层的滑动发动机部件，尤其涉及用于滑动轴承组件(诸如轴承壳、衬套、曲柄轴的轴承表面、凸轮轴的轴承表面、连接杆的轴承表面、止推垫圈、凸缘、轴承块的轴承表面、轴承帽的轴承表面)以及活塞组件部件(诸如活塞圈、活塞裙以及气缸壁和气缸衬套)的滑动发动机部件。
技术介绍
在内燃机中，轴承组件典型地每个均包括一对半轴承，其保持绕轴线可旋转的曲柄轴。每个半轴承是中空大致半柱形轴承壳，以及典型地至少一个是凸缘半轴承，其中，轴承壳在每个轴向端部设置有向外延伸(径向)的大致半环形止推垫圈。在其他轴承组件中，还公知的是使用环形或者圆形止推垫圈。轴承壳的轴承表面大致具有层状构造，在层状构造中，包括强背衬材料的基板涂覆有一个或多个具有优选摩擦学性能的层以在使用中提供面向协作移动部分的轴承表面，例如曲柄轴颈。在公知轴承壳中，基板包括涂覆有衬套层的背衬，基板又涂覆有覆盖层。强背衬材料可以是钢，可具有的厚度为大约1mm或更多。公知衬套层可以是铜材料(例如铜锡青铜)或者铝材料(例如铝或者铝锡合金)，其粘附至基板(直接粘附至背衬或者粘附至可选夹层)。衬套层的厚度大致的范围是大约0.05至0.5mm(例如300μm的铜基合金由8％重量比的Sn、1％重量比的Ni组成以及剩余为Cu，除了附带杂质之外)。覆盖层可以为6至25μm的塑料聚合物复合层或者金属合金层(例如锡基合金覆盖)。例如，WO2010066396描述了一种塑料聚合物复合材料，其用作铜或者铝衬套层上的覆盖层，铜或者铝衬套层又粘合至钢背衬。所描述的覆盖层包括具有聚酰胺酰亚胺塑料聚合物材料的基体，在整个基体中分布有(％vol比例指定在聚合物已经固化之后相对于覆盖层的含量)：5至小于15％vol的金属粉末；1至15％vol的含氟聚合物颗粒，除了附带杂质剩余为聚酰胺酰亚胺树脂(例如具有12μm厚度的层包括12.5％volAl、5.7％volPTFE微粒、4.8％vol硅烷、<0.1％vol其他部件，以及剩余为(约77％vol)聚酰胺酰亚胺)。WO2010066396描述了：在沉积之前，在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和二甲苯溶剂系统中沉积混合物包括聚酰胺酰亚胺塑料聚合物，固体微粒悬浮在沉积混合物中。可替换地，还公知的是，使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NEP)和二甲苯的溶剂混合物。在每个情况下，小比例二甲苯(例如1至2％重量比的沉积混合物)用来增强沉积混合物内微粒的稳定性。这种塑料聚合物覆盖层可以通过各种不同的方法沉积，包括喷射、移印(一种间接胶印处理，例如，其中硅胶垫将具有塑料聚合物复合材料的层传递至滑动轴承基板上)、丝网印刷术或者通过传递轧制过程。层可以沉积为单个涂层，或者可以组建为多个单独涂层，在沉积涂层之后执行闪蒸阶段，以移除溶剂以及增强涂层的结构完整性，尤其防止子层跑动并且能够在固化之前沉积另一涂层。在覆盖层沉积已经完成之后，整个聚合物层通过加热被热固化以通过诱导聚合物基体的交联来固定聚合物层。覆盖层可以在140至280℃下一段持续时间下被固化，持续时间范围可以从几分钟至几小时(例如10分钟至2小时)。WO2010066396描述了在190℃下持续30分钟的示范最终固化。
技术实现思路
根据第一方案，提供了一种滑动发动机部件，其在基板上具有塑料聚合物复合层，复合层包括：基体，塑料聚合物材料分布在整个基体上；功能化石墨烯纳米片。根据第二方案，提供了一种包括根据第一方案的滑动发动机部件的发动机。根据第三方案，提供了一种扁平板材元件，其用于形成用于根据第一方案的内燃机的滑动发动机部件。由于非常薄，功能化石墨烯纳米片具有用于与基体键合的特别高的表面积(每单位质量)，键合性能还大致通过石墨烯纳米片的功能化而增强。因此，有利地，功能化石墨烯纳米片提供特别增强的复合层的结构加固。此外，在使用中，功能化石墨烯纳米片的平面形状提供了对破裂散布于复合层(例如从轴承表面散布的拉伸疲劳裂纹)增强的阻力，同时，破裂的传播被横向于传播方向放置的石墨烯纳米片阻碍。此外，由于如此薄，因此给定质量的功能化石墨烯纳米片在复合层内提供了特别高数量的功能化石墨烯纳米片，从而在使用在轴承组件内时，在与协作移动部分直接接触的情形下，提供了增强的润滑性能。此外，功能化石墨烯纳米片可以易于分散在沉积混合物内，沉积混合物在被固化以形成复合层之前沉积至基板上。功能化石墨烯纳米片可以包括石墨烯纳米片，其利用-COOH官能团被功能化。有利地，-COOH官能团通过键合至塑料聚合物材料的基体(例如聚酰胺酰亚胺树脂)中的–NH2官能团来加固复合层。功能化石墨烯纳米片可以包括石墨烯纳米片，其利用–NH2官能团被功能化。有利地，-NH2官能团通过键合至塑料聚合物材料(例如聚酰胺酰亚胺树脂)的基体中的–COOH官能团来加固复合层。有利地，–NH2官能团在功能化石墨烯纳米片上较小，并且由于低空间位阻它们可以提供增强的键合至基体中的-COOH官能团。功能化石墨烯纳米片可以包括石墨烯纳米片，其利用-COOH和–NH2官能团被功能化。有利地，功能化石墨烯纳米片的-COOH官能团还引起键合其他功能化石墨烯纳米片的–NH2官能团，从而进一步加固复合层。功能化石墨烯纳米片可以包括局部功能化的石墨烯纳米片。滑动发动机部件可以包括0.01至4％重量比的功能化石墨烯纳米片。滑动发动机部件可以包括重量比为0.1至2％重量比的功能化石墨烯纳米片。滑动发动机部件可以包括0.1至0.5％重量比的功能化石墨烯纳米片。功能化石墨烯纳米片可以具有的最高平面尺寸高达20μm。功能化石墨烯纳米片可以具有的最高平面尺寸高达10μm。功能化石墨烯纳米片可以具有的最小平面尺寸为1μm。功能化石墨烯纳米片可以具有的厚度为小于50nm。功能化石墨烯纳米片可以包括一平均值平均高达20层。功能化石墨烯纳米片可以包括平均值平均高达4层。有利地，具有高达4层的功能化石墨烯纳米片提供复合层强度的最大增强。功能化石墨烯纳米片可以包括平均值平均至少5层以及高达10层。具有5层至10层的功能化石墨烯纳米片提供增强复合层强度以及增强复合层的润滑性能之间的有利平衡，其中，增强复合层强度是通过仅具有少量层的功能化石墨烯纳米片提供的，在与协作移动部分(例如曲柄轴颈)直接接触的情形下，增强复合层的润滑性能通过较大数量层提供。功能化石墨烯纳米片可以包括平均值平均至少11层以及高达20层。有利地，在与协作移动部分(例如曲柄轴颈)直接接触的情形下，具有至少11层的功能化石墨烯纳米片提供复合层中润滑性能的最大增强。复合层可以包括的功能化石墨烯纳米片选自多个亚组，多个亚组是从亚组构成的组中选择的：具有平均值平均高达4层；具有平均值平均至少5层以及高达10层；以及具有平均值平均至少11层以及高达20层。塑料聚合物材料可以选自以下构成的组：聚酰胺酰亚胺树脂、丙烯酸脂树脂、环氧基树脂、含氟聚合物以及聚苯并咪唑(PBI)。复合层可以具有的厚度为6至25μm。滑动发动机部件可以是这样的滑动轴承组件部件，其选自以下构成的组：轴承壳、衬套、曲柄轴的轴承表面、凸轮轴的轴承表面、连接杆的轴承表面、止推垫圈、凸缘、轴承块的轴承表面、轴承帽的轴承表面、活塞圈、活塞裙、气缸壁以及气缸衬套。复合层作为沉积混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑动发动机部件，其在基板上具有塑料聚合物复合层，所述复合层包括：基体，塑料聚合物材料分布在整个所述基体上；功能化石墨烯纳米片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.17 GB 1412732.81.一种滑动发动机部件，其在基板上具有塑料聚合物复合层，所述复合层包括：基体，塑料聚合物材料分布在整个所述基体上；功能化石墨烯纳米片。2.根据权利要求1所述的滑动发动机部件，其中，所述功能化石墨烯纳米片包括石墨烯纳米片，其利用-COOH官能团被功能化。3.根据权利要求1或者2所述的滑动发动机部件，其中，所述功能化石墨烯纳米片包括石墨烯纳米片，其利用–NH2官能团被功能化。4.根据权利要求1、2或者3所述的滑动发动机部件，其中，所述功能化石墨烯纳米片包括局部功能化的石墨烯纳米片。5.根据前述权利要求中任一项所述的滑动发动机部件，包括重量比为0.01至4％的功能化石墨烯纳米片。6.根据权利要求4所述的滑动发动机部件，包括重量比为0.1至2％的功能化石墨烯纳米片。7.根据前述权利要求中任一项所述的滑动发动机部件，其中，所述功能化石墨烯纳米片具有的最高平面尺寸高达20μm。8.根据权利要求7所述的滑动发动机部件，其中，所述功能化石墨烯纳米片具有的厚度为小于50nm。9.根据前述权利要求中任一项所述的滑动发动机部件，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·莱恩，戴维·莱瑟姆，罗杰·戈杰斯，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，马勒发动机系统英国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE