包括经表面处理的金属微粒的用于发动机的滑动元件制造技术

一种用于发动机的滑动发动机元件(100)，其在金属基材(102)上具有聚合物基覆盖层(106)。聚合物基覆盖层(106)包括聚合物基的基体以及金属微粒。金属微粒被表面处理。经表面处理的金属微粒可以施加颜色至聚合物基覆盖层(106)。

Sliding elements for engines including surface-treated metal particles

A sliding engine element (100) for an engine is provided with a polymer-based coating (106) on a metal substrate (102). The polymer-based coating (106) comprises a polymer-based matrix and metal particles. Metal particles are treated by surface treatment. Surface-treated metal particles can be applied colour to polymer-based coatings (106).

【技术实现步骤摘要】
包括经表面处理的金属微粒的用于发动机的滑动元件
本专利技术涉及一种具有聚合物基轴承“覆盖”层的滑动发动机部件，尤其是涉及一种具有包括表面处理的金属微粒的聚合物基轴承“覆盖”层的滑动发动机部件。这种滑动发动机部件可以包括轴承衬套壳、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、推力垫圈、轴承块的轴承表面、轴承盖的轴承表面以及活塞组件部件(诸如活塞圈、活塞裙)以及气缸壁以及气缸衬套。
技术介绍
在内燃机中，轴承组件典型地均包括保持曲柄轴可绕轴线旋转的一对半轴承。每个半轴承是中空的大致半柱形轴承壳，典型地至少一个是凸缘半轴承，轴承壳设置有大致半环形推力垫圈，推力垫圈在每个轴向端部向外(径向)延伸。在其他轴承组件中还公知的是使用环形或者圆形推力垫圈。滑动轴承的轴承表面通常具有层状构造，在层状构造中，强背衬材料涂覆有在使用中具有优选摩擦学属性的一个或多个层，摩擦学属性提供面向协作的移动部分的轴承表面。在公知的半轴承以及推力垫圈中：强背衬材料可以是钢，具有的厚度为大约1mm或更大；轴承表面涂覆有一层(“覆盖层”)6μm至25μm的塑料聚合物基复合材料层；以及可选地至少一个干涉层(“衬套层”)可以设置在背衬层和覆盖层之间，诸如铝基材料(例如铝-锡合金)或者铜基材料(例如铜锡青铜)，粘附至背衬，可选衬套层的厚度通常的范围是大约0.1mm至0.5mm(例如300μm的铝锡合金)。本领域公知的是，在钢背衬上使用复合塑料聚合物基覆盖层，其中，覆盖层包括聚合物材料构成的基体，在整个基体上分布有加强机械性能的添加剂，诸如金属粒子以改善耐磨损，硅烷化合物以改善与底层基材的粘附，以及干式润滑剂微粒以在轴承表面和协作的移动部分之间接触的情形下增强润滑。金属粒子可以是银色金属粉末(例如铝)、铜色金属粉末(例如铜)。金属粒子可以给予适应性以及改善整个覆盖层的热分配。代替金属粒子或者除金属离子之外，通过添加其他耐磨微粒可以改善耐磨损。这典型地得到固化的聚合物基体，其在外观上相同或者类似于钢背衬。还公知的是，添加有色颜料至聚合物基的基体以便对聚合物基覆盖层上色。可以选择颜料的颜色以向聚合物基覆盖层提供与下方基材的颜色不同的颜色。这允许通过观看轴承表面以及观察颜色就易于简单确定聚合物基覆盖层的存在。例如，WO2015/024898A2描述了一种塑料聚合物基复合材料，用作钢背衬上的覆盖层，其中，该覆盖层包括由聚酰胺/酰亚胺基聚合物构成的基体，在整个基体上分布有：10至15体积百分比的颜料；1至小于15体积百分比的金属微粒(例如金属粉末和/或金属薄片)；1至15体积百分比的含氟聚合物，除了附带杂质，剩下的为聚酰胺/酰亚胺树脂；以及3至6体积百分比的硅烷化合物。例如，聚合物基覆盖层可以包括12.5体积百分比的Al、5.7体积百分比的PTFE微粒、4.8体积百分比的硅烷、小于0.1体积百分比的其他成分，除了附带杂质，剩下的为聚酰胺/酰亚胺。但是，尽管有色颜料施加所选择的颜色至聚合物基的基体，但是其未增强聚合物基覆盖层的任何机械属性。换句话说，有色颜料的使用是将一些非功能性引入聚合物基的基体。此外，已经发现的是，以提供聚合物基覆盖层的颜色不同于下层基材的颜色所需的程度添加有色颜料会损害聚合物基体的结构完整性、耐磨损、疲劳属性以及抗咬合性。还会不利地影响聚合物基体的硬度和/或强度。相反，使用低程度的有色颜料不会改变聚合物基的基体的颜色以使其充分区分于下层基材。当添加有色颜料以对聚合物基覆盖层上色时，颜色的范围和颜色强度因此会被限制。因此需要提供一种用于在更大程度上控制聚合物基覆盖层的颜色的方式，而不损害覆盖层的机械属性。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种滑动发动机元件，其在金属基材上具有聚合物基覆盖层(polymer-basedoverlaylayer)，聚合物基覆盖层包括聚合物基的基体(polymer-basedmatrix)和金属微粒。金属微粒被表面处理。正如此处使用的，术语“表面处理”或者“表面功能化”意思是以某种方式改变金属微粒的表面。例如，表面处理可以包括添加材料至金属微粒的表面或者从金属微粒的表面移除材料(例如施加涂层)。表面处理可以可替换地是发生在金属微粒的表面的化学反应(例如控制氧化)或者物理处理(例如热处理)的结果。技术人员将理解的是，聚合物基覆盖层不必须是直接接触金属基材的表面，这是由于，正如下文讨论的，滑动发动机元件可以进一步包括在金属基材和聚合物基覆盖层之间的一个或多个中间层。已经观察到的是，下述表面处理方法不会显著更改金属微粒的尺寸或者几何形状，这些方法还有利地不期望损害金属微粒的机械属性。不希望被理论约束，还期望经表面处理的金属微粒将有利地改善存储以及剪切稳定性，改善耐气候性，以及相比于未经表面处理的等同金属微粒在涂覆中呈现较低趋势的结块。添加经表面处理的金属微粒可以避免需要通过冲压处理或者通过额外印刷或者刻蚀处理将识别特征施加至部件的表面，这会需要额外制造步骤并且会干涉部件的操作。例如，在轴承壳的情形下，冲压到外表面的识别标记会有擦伤内表面的风险，轴承壳构造为与旋转轴瓦协作，具有非常小容差。类似地，印刷或者刻蚀识别标记至轴承壳的外侧会影响轴承壳在使用中置于其壳体内的方式，从而影响性能。金属基材优选来自强金属以给予轴承元件较大结构刚性。合适的金属基材材料包括：钢、铝、青铜、黄铜、铋、铜、镍、锡、锌、银、金以及铁或者这种材料的合金。基材可以包括两个或多个这种材料或者合金的组合。实施本专利技术的用于轴承元件的尤其合适的基材材料包括钢、铁、铝、铜合金、青铜以及黄铜合金。滑动发动机元件可以进一步包括中间层或者轴承衬套层，当使用特定金属基材材料时，中间层或者轴承衬套层可以提供改善的表面用于粘附聚合物基覆盖层。用于可选中间层的合适的材料包括铝、锡、镍、银、铜和/或铁或者包括一个或多个这种材料的合金。可选中间层可以包括两个或多个或者这种材料/合金的组合。中间层还可以包括助粘剂和/或经受预处理，例如磷化处理、铬化处理或者硅化处理。聚合物基的基体包括聚合材料。合适的聚合材料的例子包含或者可以包括：可交联粘接剂；热固性塑料；高熔点热塑性塑料；具有由至少一个高熔点热塑性材料构成的基体的材料；纤维增强塑料；这些材料的任何组合。其他合适的材料可以想到，并且对技术人员来说将是显而易见的。尤其合适的聚合材料包括：PAI(聚酰胺)；PI(聚酰亚胺)；环氧树脂；环氧基树脂；丙烯酸脂树脂；聚酯、含氟聚合物、聚醚醚酮、甲醛树脂、PBI(聚苯并咪唑)；酚醛树脂；硅树脂；或者任何这些材料的组合。这些材料的特征在于高耐温性和良好介质阻力(诸如对润滑剂的化学阻力)。用于实施本专利技术的轴承元件的一个特别优选聚合材料是聚酰胺(PAI)。除了金属微粒，聚合物基覆盖层可以包括散布在整个聚合物基的基体中的硬质粒子。合适的硬质粒子包括：氮化物；碳化物；硼化物；以及氧化物。其他合适的材料可以想到，并且对技术人员来说将是显而易见的。提供硬质粒子改善了聚合物基覆盖层的耐磨损属性。如上所述，在现有技术的聚合物基覆盖层中，金属微粒典型地像干式粉末添加至塑料聚合物基的基体溶液。但是，已经发现的是，在金属微粒是经表面处理的金属微粒的情况下，有利的是将金属微粒像浆液(sl本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机的滑动元件，所述滑动元件包括金属基材上的聚合物基覆盖层，所述聚合物基覆盖层包括：聚合物基的基体；以及金属微粒；其中，所述金属微粒被表面处理。

【技术特征摘要】
2017.12.07 GB 1720441.31.一种用于发动机的滑动元件，所述滑动元件包括金属基材上的聚合物基覆盖层，所述聚合物基覆盖层包括：聚合物基的基体；以及金属微粒；其中，所述金属微粒被表面处理。2.根据权利要求1所述的用于发动机的滑动元件，其中，经表面处理的金属微粒施加颜色至所述聚合物基覆盖层。3.根据权利要求2所述的用于发动机的滑动元件，其中，所述颜色在视觉上能够区别于所述金属基材的颜色。4.根据权利要求3所述的用于发动机的滑动元件，其中，经表面处理的金属微粒向所述聚合物基覆盖层提供了颜色，所述颜色主要是金色或者橙色或者黄色。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于发动机的滑动元件，其中，所述聚合物基覆盖层包括大约5wt％至大约40wt％之间的经表面处理的金属微粒。6.根据前述权利要求中任一项所述的用于发动机的滑动元件，其中，所述聚合物基覆盖层包括大约24wt％至大约28wt％之间的经表面处理的金属微粒。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于发动机的滑动元件，其中，所述金属微粒包括铝薄片。8.根据权利要求7所述的用于发动机的滑动元件，其中，经表面处理的铝薄片沿着最大尺寸具有大约...

【专利技术属性】
技术研发人员：珍妮弗·哈维，埃伦·卡尔缪斯，
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