BR112015027662B1

BR112015027662B1 - SLIDING MOTOR COMPONENT, FLAT PLATE ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING A SLIDING MOTOR COMPONENT

Info

Publication number: BR112015027662B1
Application number: BR112015027662-8A
Authority: BR
Inventors: Roger Gorges; Anil RATHOD; John Carey
Original assignee: Mahle Engine Systems Uk Limited; Mahle International Gmbh
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2023-07-11

Abstract

COMPONENTE DE MOTOR DESLIZANTE ELEMENTO DA CHAPA LISA E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM COMPONENTE DE MOTOR DESLIZANTE. A presente invenção refere-se a um componente de motor deslizante que tem uma superfície deslizante provida por uma camada compósita à base de polímero de plástico (106) sobre um substrato (102), em que a camada compósita compreende: uma matriz de um material à base de polímero de plástico que tem distribuídos por toda a matriz: 0,1 a 20% em volume de microcápsulas cheias de líquido (108); e impurezas incidentais; e a um método de fabricação de tal componente de motor deslizante.SLIDING MOTOR COMPONENT FLAT SHEET ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING A SLIDING MOTOR COMPONENT. The present invention relates to a stepper motor component having a sliding surface provided by a plastic polymer-based composite layer (106) on a substrate (102), wherein the composite layer comprises: a matrix of a material based on plastic polymer that has distributed throughout the matrix: 0.1 to 20% by volume of microcapsules filled with liquid (108); and incidental impurities; and to a method of manufacturing such a stepper motor component.

Description

[001] A presente invenção refere-se a componentes de motor deslizantes que têm uma camada de material de mancal à base de polímero, e em particular a componentes de motor deslizantes para deslizar os conjuntos de mancal tais como envoltórios de forração de mancal, buchas, superfícies de mancal de eixos de manivela, superfícies de mancal de eixos de cames, superfícies de mancal de hastes de conexão, arruelas de pressão, superfícies de mancal de um bloco de mancal, superfícies de mancal de uma tampa de mancal, e componentes de conjunto de pistão tais como anéis de pistão, saias de pistão e paredes de cilindro e forrações de cilindro.[001] The present invention relates to stepper motor components having a layer of polymer-based bearing material, and in particular to stepper motor components for sliding bearing assemblies such as bearing liner wraps, bushings , bearing surfaces of crankshafts, bearing surfaces of camshafts, bearing surfaces of connecting rods, thrust washers, bearing surfaces of a bearing block, bearing surfaces of a bearing cover, and components of piston assembly such as piston rings, piston skirts and cylinder walls and cylinder liners.

BACKGROUND

[002] Nos motores de combustão interna, cada um dos conjuntos de mancal compreende tipicamente um par de metades de mancais que retêm um eixo de manivela que é girável em torno de um eixo. Cada metade de mancal compreende um envoltório de mancal geralmente semicilíndrico oco, e tipicamente pelo menos uma delas é uma metade de mancal de flange, em que o envoltório do mancal é provido com uma arruela de pressão geralmente semianular que se estende para fora (radialmente) em cada extremidade axial. Em algumas metades de mancais, uma construção de uma só peça do envoltório do mancal e das arruelas de pressão é usada, ao passo que em outras metades de mancais o envoltório do mancal e a arruela de pressão são mecanicamente acoplados com folga com elementos do tipo grampo, e em um outro tipo de metade de mancal as arruelas de pressão são montadas permanentemente no envoltório do mancal pela deformação dos elementos de acoplamento. Em outros conjuntos de mancal também é conhecido o uso da arruela de pressão anular ou circular.[002] In internal combustion engines, each of the bearing assemblies typically comprises a pair of bearing halves that retain a crankshaft that is rotatable about an axis. Each bearing half comprises a hollow generally semi-cylindrical bearing shell, and typically at least one of them is a flange bearing half, wherein the bearing shell is provided with a generally semi-annular thrust washer extending outwardly (radially). at each axial end. In some bearing halves, a one-piece construction of the bearing shell and thrust washers is used, whereas in other bearing halves the bearing shell and thrust washer are mechanically loosely coupled with elements such as clamp, and in another type of bearing half the thrust washers are permanently mounted to the bearing envelope by deformation of the coupling elements. In other bearing assemblies, the use of an annular or circular pressure washer is also known.

[003] As superfícies de mancal de mancais deslizantes têm de modo geral uma construção em camadas. A construção em camadas compreende normalmente um material de revestimento protetor resistente, tal como o aço, de uma espessura na região de cerca de 1 mm ou mais; uma camada de um primeiro material de mancal (a "camada de forração"), tal como um material à base de cobre (por exemplo, cobre estanho e bronze) ou à base de alumínio, é aderida ao revestimento protetor, e de uma espessura em geral na faixa de cerca de 0,1 a 0,5 mm (por exemplo, 300 μm de uma liga à base de 8% em peso de Sn, 1% em peso de Ni, e o restante Cu, além das impurezas incidentais); e uma camada de um segundo material de mancal (a "camada de sobreposição") de um material de mancal metálico ou à base de polímero aderido à superfície da camada de forração e com uma espessura menor do que cerca de 25 μm.[003] The bearing surfaces of sliding bearings generally have a layered construction. The layered construction typically comprises a tough protective coating material, such as steel, of a thickness in the region of about 1 mm or more; a layer of a first bearing material (the "lining layer"), such as a copper-based (e.g. copper tin and bronze) or aluminum-based material, is adhered to the protective coating, and of a thickness generally in the range of about 0.1 to 0.5 mm (e.g., 300 μm of an alloy based on 8 wt% Sn, 1 wt% Ni, and the remainder Cu, plus incidental impurities ); and a layer of a second bearing material (the "overlay layer") of a metallic or polymer-based bearing material adhered to the surface of the lining layer and having a thickness of less than about 25 μm.

[004] A superfície da segunda camada forma a superfície de rodagem ou deslizamento real que, em uso, fica voltada para a superfície de um membro cooperante, por exemplo, a manga do eixo de manivela. No caso de um envoltório do mancal, o revestimento protetor provê a força e a resistência à deformação do envoltório do mancal quando ele é montado em um invólucro principal do mancal ou em uma extremidade grande de haste de conexão, por exemplo. A primeira camada pode conferir propriedades de rodagem do mancal apropriado, caso a segunda camada fique desgastada. Embora o primeiro material de mancal confira resistência ao gripamento e compatibilidade, ele é em geral mais duro do que o material da segunda camada. Desse modo, a primeira camada é normalmente inferior à segunda camada em termos de sua capacidade de acomodar pequenos desalinhamentos entre a superfície do mancal e a manga do eixo (conformabilidade) e na capacidade de engastar as partículas de sujeira que circulam na fonte de óleo lubrificante, de modo a impedir a formação de sulcos ou danos à superfície da manga pelos resíduos.[004] The surface of the second layer forms the actual running or sliding surface which, in use, faces the surface of a cooperating member, for example, the crankshaft sleeve. In the case of a bearing wrap, the protective coating provides the strength and resistance to deformation of the bearing wrap when it is mounted to a main bearing housing or large connecting rod end, for example. The first layer can provide proper bearing running properties if the second layer becomes worn. Although the first bearing material provides seizure resistance and compatibility, it is generally harder than the second layer material. Thus, the first layer is normally inferior to the second layer in terms of its ability to accommodate small misalignments between the bearing surface and the shaft sleeve (formability) and in its ability to embed dirt particles circulating in the lubricating oil source. , in order to prevent the formation of grooves or damage to the surface of the sleeve by residues.

[005] O primeiro material de mancal é escolhido normalmente tanto de uma liga à base de alumínio (isto é, que tem não mais do que 25% em peso de elementos aditivos, com o restante de 100% em peso de alumínio, além das impurezas incidentais) ou de um material à base de liga de cobre (isto é, que tem não mais do que 20% em peso de elementos, com o restante de 100% em peso de cobre, além das impurezas incidentais). As ligas à base de alumínio compreendem de modo geral uma matriz de liga de alumínio que tem uma segunda fase de um metal mole na mesma. De modo geral, a fase mole do metal pode ser escolhida de uma ou mais dentre o chumbo, o estanho e o bismuto, no entanto, o chumbo é hoje em dia um elemento não preferencial devido às suas desvantagens ambientais. As ligas à base de cobre tais como de cobre-chumbo e os bronzes com chumbo também provávelmente irão cair eventualmente no desfavorecimento devido a essas considerações ambientais e podem ser substituídos por ligas de cobre sem chumbo, por exemplo.[005] The first bearing material is typically chosen from either an aluminum-based alloy (i.e., having no more than 25% by weight of additive elements, with the remainder being 100% by weight aluminum, in addition to the incidental impurities) or a copper alloy-based material (i.e., having no more than 20% by weight elements, with the remainder 100% by weight copper, plus incidental impurities). Aluminum-based alloys generally comprise an aluminum alloy matrix that has a second phase of a soft metal therein. Generally speaking, the soft phase of the metal can be chosen from one or more of lead, tin and bismuth, however, lead is nowadays a non-preferred element due to its environmental disadvantages. Copper-based alloys such as copper-lead and lead bronzes are also likely to eventually fall out of favor due to these environmental considerations and may be replaced by lead-free copper alloys, for example.

[006] A camada de material do segundo mancal, que forma um encaixe de acoplamento com a manga do eixo com um folga para o fluido lubrificante, também é conhecida como uma camada de sobreposição e é formada por uma matriz de material de polímero de plástico, e compreende tipicamente particulado de carga sólido e, por exemplo, tem uma espessura de 4 a 40 μm.[006] The layer of material of the second bearing, which forms a mating fit with the shaft sleeve with a clearance for the lubricating fluid, is also known as an overlay layer and is formed from a matrix of plastic polymer material , and typically comprises solid filler particulate and, for example, has a thickness of 4 to 40 μm.

[007] O documento de patente WO2010066396 descreve uma camada de mancal compósita à base de polímero de plástico relacionada que compreende uma matriz de um material de polímero de plástico de poli-imida/amida, e tem distribuídos por toda a matriz: de 5 a menos de 15% em volume de um pó do metal; de 1 a 15% em volume de um particulado de fluoropolímero, em que o restante é uma resina de poli-imida/amida, além das impurezas incidentais (por exemplo, uma camada com uma espessura de 12 μm que compreende 12,5% em volume de Al, 5,7% em volume de particulado de PTFE, 4,8% em volume de silano, <0,1% em volume de outros componentes, e o restante (cerca de 77% em volume) de poli-imida/amida). Embora as composições da camada de mancal à base de polímero de plástico do documento WO2010066396 confira resistência ao desgaste e resistência à fadiga elevadas, continua sendo desejável aumentar ainda mais a resistência ao gripamento de tais camadas à base de polímero nos mancais deslizantes, em particular nas camadas de sobreposição de tais mancais deslizantes.[007] Patent document WO2010066396 describes a related plastic polymer-based composite bearing layer that comprises a matrix of a polyimide/amide plastic polymer material, and has distributed throughout the matrix: from 5 to less than 15% by volume of a metal powder; from 1 to 15% by volume of a fluoropolymer particulate, the remainder being a polyimide/amide resin, plus incidental impurities (e.g., a layer with a thickness of 12 μm comprising 12.5% by volume). volume of Al, 5.7% by volume of PTFE particulate, 4.8% by volume of silane, <0.1% by volume of other components, and the remainder (about 77% by volume) of polyimide /amide). Although the plastic polymer-based bearing layer compositions of WO2010066396 provide high wear resistance and fatigue resistance, it remains desirable to further increase the seizure resistance of such polymer-based layers in plain bearings, in particular in overlapping layers of such plain bearings.

[008] Os esquemas operacionais com economia de combustível tornaram-se populares para os motores automotivos, os quais aumentam a frequência com a qual o motor é ativado. Sob um esquema de operação "híbrio", parar e reiniciar o movimento do veículo também conduzem à paralisação e reativação do motor. Sob um esquema de operação "híbrido", o motor é desativado quando o veículo pode ser acionado por uma fonte de energia alternativa, normalmente acionado eletricamente. A frequência maior com a qual o motor é ativado sob tais esquemas operacionais acarreta uma maior demanda quanto ao desempenho das arruelas de pressão e envoltórios de mancal com o aumento da frequência com a qual a contraface da correia e das mangas de eixo de manivela associadas entra em contato respectivamente com as arruelas de pressão e os envoltórios de mancal, e causa um desgaste correspondentemente aumentado das superfícies de rodagem.[008] Fuel-saving operating schemes have become popular for automotive engines, which increase the frequency with which the engine is activated. Under a "hybrid" operating scheme, stopping and restarting vehicle movement also leads to stopping and restarting the engine. Under a "hybrid" operating scheme, the engine is deactivated when the vehicle can be driven by an alternative power source, typically electrically driven. The increased frequency with which the engine is activated under such operating schemes places greater demands on the performance of the thrust washers and bearing wraps with the increased frequency with which the belt counterface and associated crankshaft sleeves engage. in contact with the thrust washers and bearing shells respectively, and causes correspondingly increased wear of the running surfaces.

[009] Nos conjuntos de pistão, é conhecida a redução da probabilidade de arrasto entre a saia do pistão e a parede do cilindro, e é bem conhecida a provisão de lubrificação entre os pistões e as paredes do cilindro do óleo de lubrificação no cárter. Além disso, é conhecida a provisão de componentes do motor com revestimentos resistentes ao desgaste. Por exemplo, é conhecido o revestimento de forrações do cilindro do pistão com Nikasil®, que é um revestimento de carboneto de silício com matriz de níquel lipofílico eletrodepositado. Similarmente, é conhecido o revestimento da saia do pistão com um material para ajudar na lubrificação e para evitar o contato de metal com metal entre os dois componentes, desse modo reduzindo o desgaste, melhorando a lubrificação e/ou as propriedades térmicas dentro do cilindro, tal como descrito no documento WO2005042953.[009] In piston assemblies, it is known to reduce the probability of drag between the piston skirt and the cylinder wall, and it is well known to provide lubrication between the pistons and cylinder walls from lubricating oil in the crankcase. Furthermore, it is known to provide engine components with wear-resistant coatings. For example, it is known to coat piston cylinder linings with Nikasil®, which is a silicon carbide coating with an electrodeposited lipophilic nickel matrix. Similarly, it is known to coat the piston skirt with a material to aid lubrication and to prevent metal-to-metal contact between the two components, thereby reducing wear, improving lubrication and/or thermal properties within the cylinder, as described in WO2005042953.

[0010] Os motores de quatro tempos usam normalmente três anéis de pistão em cada pistão, sendo dois anéis de compressão e um anel de óleo. O papel dos anéis de compressão é impedir a passagem dos gases de combustão para o cárter, ao passo que a função do anel de óleo é raspar o excesso de óleo da parede do cilindro e retornar o mesmo ao cárter, controlando a espessura da 'película' de óleo e impedindo que ela seja queimada inadequadamente. Uma outra função importante dos anéis é agir como uma ponte para transmitir o calor do pistão parede do cilindro ou á forração do cilindro (também conhecida como luva do cilindro), onde ele é dissipado por meio do sistema de refrigeração. Nos anéis de pistão, em particular nos anéis de compressão, é conhecida a aplicação de pelo menos uma camada de revestimento na circunferência externa que entra em contato com a parede do cilindro, tal como descrito no documento WO2011000068.[0010] Four-stroke engines normally use three piston rings on each piston, two compression rings and one oil ring. The role of the compression rings is to prevent the passage of combustion gases into the crankcase, while the role of the oil ring is to scrape excess oil from the cylinder wall and return it to the crankcase, controlling the thickness of the oil film. ' of oil and preventing it from being burned inappropriately. Another important function of the rings is to act as a bridge to transmit heat from the piston to the cylinder wall or to the cylinder liner (also known as the cylinder sleeve), where it is dissipated through the cooling system. On piston rings, in particular on compression rings, it is known to apply at least one coating layer to the outer circumference that comes into contact with the cylinder wall, as described in document WO2011000068.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0011] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um componente deslizante de motor que tem uma superfície de deslizamento provida pelo camada compósita à base de polímeros de plástico em um substrato, em que a camada compósita compreende:[0011] According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor sliding component that has a sliding surface provided by a plastic polymer-based composite layer on a substrate, wherein the composite layer comprises:

[0012] uma matriz de material à base de polímero de plástico que tem distribuídos por toda a matriz: de 0,1 a 20% em volume de microcápsulas cheias com líquido; e[0012] a matrix of plastic polymer-based material that has distributed throughout the matrix: from 0.1 to 20% by volume of microcapsules filled with liquid; It is

[0013] impurezas incidentais.[0013] incidental impurities.

[0014] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um elemento de chapa lisa para formar um componente deslizante de motor que tem uma superfície de deslizamento provida pela camada compósita à base de polímeros de plástico em um substrato, em que a camada compósita compreende:[0014] According to a second aspect of the present invention, there is provided a flat sheet element for forming a motor sliding component having a sliding surface provided by the plastic polymer-based composite layer on a substrate, wherein the composite layer comprises:

[0015] uma matriz de material à base de polímero de plástico que tem distribuídos por toda a matriz: de 0,1 a 20% em volume de microcápsulas cheias com líquido; e[0015] a matrix of plastic polymer-based material that has distributed throughout the matrix: from 0.1 to 20% by volume of microcapsules filled with liquid; It is

[0016] impurezas incidentais.[0016] incidental impurities.

[0017] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é provido um método de manufatura de um componente deslizante de motor que tem uma superfície de deslizamento provida por uma camada compósita à base de polímeros de plástico em um substrato, em que a camada compósita compreende:[0017] According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sliding engine component having a sliding surface provided by a plastic polymer-based composite layer on a substrate, wherein the layer composite comprises:

[0018] uma matriz de material à base de polímero de plástico que tem distribuídos por toda a matriz: de 0,1 a 20% em volume de microcápsulas cheias com líquido; e[0018] a matrix of plastic polymer-based material that has distributed throughout the matrix: from 0.1 to 20% by volume of microcapsules filled with liquid; It is

[0019] impurezas incidentais,[0019] incidental impurities,

[0020] em que o método compreende as etapas de:[0020] wherein the method comprises the steps of:

[0021] formação de uma mistura que compreende um material de resina à base de polímero de plástico e microcápsulas cheias com líquido;[0021] forming a mixture comprising a plastic polymer-based resin material and liquid-filled microcapsules;

[0022] revestimento da mistura sobre um substrato; e[0022] coating the mixture on a substrate; It is

[0023] tratamento de modo a consolidar a matriz de material à base de polímeros de plástico para formar uma camada compósita.[0023] treatment in order to consolidate the plastic polymer-based material matrix to form a composite layer.

[0024] Vantajosamente, o uso de microcápsulas provê uma liberação localizada de lubrificação líquida quando requerido (isto é "em demanda"), reduzindo o risco de gripamento entre os componentes (isto é parceiros tribológicos) que estão se movendo uns em relação aos outros em alta velocidade. É particularmente vantajoso que a lubrificação de emergência seja localizada, sendo provida no ponto de contato entre o componente deslizante de motor e o membro cooperante.[0024] Advantageously, the use of microcapsules provides a localized release of liquid lubrication when required (i.e. "on demand"), reducing the risk of seizure between components (i.e. tribological partners) that are moving relative to each other at high speed. It is particularly advantageous that emergency lubrication is localized, being provided at the point of contact between the sliding motor component and the cooperating member.

[0025] O limite superior de 20% em volume de microcápsulas cheias com líquido refere-se à integridade estrutural da camada compósita, uma vez que acima desse nível as microcápsulas podem causar uma redução significativa na resistência à fadiga da camada compósita. A propriedade ou propriedades benéficas do líquido liberado dos microcápsulas (por exemplo, resistência ao gripamento, resistência à corrosão ou resistência a rachaduras) são reduzidas a níveis baixos, e abaixo de 0,1% em volume de microcápsulas cheias com líquido um benefício significativo não pode ser obtido.[0025] The upper limit of 20% by volume of liquid-filled microcapsules refers to the structural integrity of the composite layer, since above this level the microcapsules can cause a significant reduction in the fatigue resistance of the composite layer. The beneficial property or properties of the liquid released from the microcapsules (e.g., seizure resistance, corrosion resistance, or crack resistance) are reduced to low levels, and below 0.1% by volume of liquid-filled microcapsules a significant benefit is not It can be obtained.

[0026] A camada compósita pode compreender de 0,5 a 5% em volume de microcápsulas cheias com líquido. Essa faixa provê um comprometimento particularmente vantajoso entre obter os benefícios da incorporação das microcápsulas cheias com líquido, enquanto minimiza qualquer redução na resistência à fadiga.[0026] The composite layer may comprise 0.5 to 5% by volume of microcapsules filled with liquid. This range provides a particularly advantageous compromise between obtaining the benefits of incorporating liquid-filled microcapsules while minimizing any reduction in fatigue resistance.

[0027] As microcápsulas podem ter um diâmetro médio de não mais do que a metade da espessura da camada compósita. As microcápsulas podem ter um diâmetro médio de não mais do que um quarto da espessura da camada compósita. As microcápsulas podem ser de modo geral esféricas.[0027] The microcapsules can have an average diameter of no more than half the thickness of the composite layer. The microcapsules may have an average diameter of no more than one-fourth the thickness of the composite layer. Microcapsules can generally be spherical.

[0028] As microcápsulas cheias com líquido podem ter um diâmetro médio de 0,5 a 10 μm. O diâmetro médio das microcápsulas é menor do que a espessura da camada compósita (ou subcamada).[0028] Liquid-filled microcapsules can have an average diameter of 0.5 to 10 μm. The average diameter of the microcapsules is smaller than the thickness of the composite layer (or sublayer).

[0029] A camada compósita pode ter uma espessura de 6 a 40 μm, e de preferência de 6 a 20 μm.[0029] The composite layer can have a thickness of 6 to 40 μm, and preferably 6 to 20 μm.

[0030] Vantajosamente, a provisão de microcápsulas que são significativamente menores do que a espessura da camada compósita permite que as microcápsulas sejam expostas, e para que os teores de líquido sejam liberados, à medida que a superfície do componente deslizante de motor é desgastada progressivamente.[0030] Advantageously, the provision of microcapsules that are significantly smaller than the thickness of the composite layer allows the microcapsules to be exposed, and for liquid contents to be released, as the surface of the motor slider component is progressively worn. .

[0031] A camada compósita pode compreender uma pluralidade de subcamadas diferentes. A pluralidade de camadas pode compreender duas subcamadas diferentes. Vantajosamente, as subcamadas podem ser selecionados de modo a conferir propriedades diferentes de desempenho à medida que a camada compósita é desgastada.[0031] The composite layer may comprise a plurality of different sublayers. The plurality of layers may comprise two different sublayers. Advantageously, the sublayers can be selected to impart different performance properties as the composite layer is worn.

[0032] As subcamadas podem compreender concentrações diferentes de % em volume de microcápsulas.[0032] The sublayers may comprise different volume % concentrations of microcapsules.

[0033] As subcamadas podem compreender concentrações diferentes de % em volume de particulado de metal.[0033] The sublayers may comprise different volume % concentrations of metal particulates.

[0034] As subcamadas podem compreender microcápsulas cheias com líquido diferentes (por exemplo, cheias com líquidos que têm composições diferentes).[0034] The sublayers may comprise microcapsules filled with different liquids (e.g., filled with liquids that have different compositions).

[0035] Uma subcamada mais próxima do substrato pode compreender uma proporção menor de líquido lubrificante do que uma subcamada mais afastada do substrato. A subcamada mais próxima do substrato pode compreender menos microcápsulas de lubrificante, e uma proporção maior de um particulado, por exemplo, pó de metal, para melhorar a resistência ao desgaste.[0035] A sublayer closer to the substrate may comprise a smaller proportion of lubricating liquid than a sublayer further away from the substrate. The sublayer closest to the substrate may comprise fewer lubricant microcapsules, and a greater proportion of a particulate, for example metal powder, to improve wear resistance.

[0036] O líquido dentro das microcápsulas pode compreender um lubrificante líquido (por exemplo, óleo mineral, óleo sintético de polialfaolefina (POA)). O líquido pode compreender um óleo que tem uma viscosidade de >5,6 mm2/s (isto é, >5,6 cSt) a 100°C, por exemplo, óleos que se enquadram dentro da classe SAE20 da Society of Automotive Engineers ou mais. Vantajosamente o óleo dentro das microcápsulas tem uma viscosidade maior do que o óleo de lubrificação do motor no cárter do motor, para prover uma lubrificação realçada no caso do desgaste da camada compósita. Os óleos de maior viscosidade podem prover uma lubrificação melhorada à camada compósita.[0036] The liquid within the microcapsules may comprise a liquid lubricant (e.g., mineral oil, synthetic polyalphaolefin oil (POA)). The liquid may comprise an oil that has a viscosity of >5.6 mm2/s (i.e. >5.6 cSt) at 100°C, for example, oils that fall within the Society of Automotive Engineers class SAE20 or more. Advantageously the oil within the microcapsules has a higher viscosity than the engine lubricating oil in the engine crankcase, to provide enhanced lubrication in the event of wear of the composite layer. Higher viscosity oils can provide improved lubrication to the composite layer.

[0037] O líquido pode compreender um lubrificante líquido e um aditivo líquido. O líquido pode compreender um aditivo sólido dissolvido (por exemplo, aminas, que são sais sólidos) que é configurado para reagir com uma superfície dos parceiros tribológicos, por exemplo, para endurecer ou lubrificar a superfície.[0037] The liquid may comprise a liquid lubricant and a liquid additive. The liquid may comprise a dissolved solid additive (e.g., amines, which are solid salts) that is configured to react with a surface of the tribological partners, for example, to harden or lubricate the surface.

[0038] O aditivo líquido pode compreender um inibidor da corrosão. Alguns óleos de lubrificação de motor (por exemplo "bio-óleos organicamente derivados") compreendem espécies oxidantes, que podem causar a corrosão dos componentes metálicos, tal como o substrato sobre o qual a camada compósita é depositada. No caso em que a camada compósita fica rachada, ou desgastada, a corrosão pode se espalhar no substrato metálico, o que reduz o desempenho do mancal. Além disso, tal corrosão pode se espalhar ao longo da superfície do substrato abaixo da camada compósita, causando o desprendimento da camada compósita, também reduzindo o desempenho do mancal. Vantajosamente, o inibidor da corrosão pode trabalhar perto de onde ele é liberado da microcápsula, para impedir tal corrosão e efeitos.[0038] The liquid additive may comprise a corrosion inhibitor. Some engine lubricating oils (e.g. "organically derived bio-oils") comprise oxidizing species, which can cause corrosion of metallic components, such as the substrate on which the composite layer is deposited. In the case where the composite layer becomes cracked, or worn, corrosion can spread into the metal substrate, which reduces bearing performance. Furthermore, such corrosion can spread along the surface of the substrate beneath the composite layer, causing the composite layer to detach, also reducing bearing performance. Advantageously, the corrosion inhibitor can work close to where it is released from the microcapsule, to prevent such corrosion and effects.

[0039] O aditivo líquido pode compreender um aditivo de autocura, por exemplo, um adesivo ou um monômero para o polímero da matriz. Vantajosamente, um aditivo de autocura pode preencher as rachaduras que surgem na camada compósita de modo a manter a integridade estrutural da camada compósita. Por exemplo, um monômero líquido liberado das microcápsulas que são fraturadas por uma rachadura pode fluir para a rachadura e vedar a rachadura, de modo a inibir o ingresso nocivo dos líquidos nocivos, por exemplo, água, produtos de óleo degradados, etanol do combustível, ou lubrificante corrosivo da folga do mancal que fluem para o contato com o substrato do envoltório do mancal.[0039] The liquid additive may comprise a self-healing additive, for example, an adhesive or a monomer for the matrix polymer. Advantageously, a self-healing additive can fill cracks arising in the composite layer so as to maintain the structural integrity of the composite layer. For example, a liquid monomer released from microcapsules that are fractured by a crack can flow into the crack and seal the crack so as to inhibit the harmful ingress of harmful liquids, e.g., water, degraded oil products, ethanol from fuel, or corrosive lubricant from the bearing clearance flowing into contact with the bearing envelope substrate.

[0040] O envoltório da microcápsula cheia com líquido pode compreender um material polimérico (por exemplo, poliéster, poliureia, poliuretano, celulose, polietileno, polipropileno, poliestireno). Vantajosamente, os materiais poliméricos são compatíveis com o material de matriz à base de polímeros de plástico e os sistemas solventes apropriados para a matriz (isto é, o envoltório não é dissolvido no solvente).[0040] The shell of the liquid-filled microcapsule may comprise a polymeric material (e.g., polyester, polyurea, polyurethane, cellulose, polyethylene, polypropylene, polystyrene). Advantageously, the polymeric materials are compatible with the plastic polymer-based matrix material and the appropriate solvent systems for the matrix (i.e., the wrapper is not dissolved in the solvent).

[0041] O envoltório da microcápsula cheia com líquido pode compreender uma superfície externa funcionalizada, ou seja, provida com um revestimento, o que promove a suspensão das microcápsulas dentro da solução da camada compósita antes da deposição da camada compósita sobre o substrato.[0041] The envelope of the liquid-filled microcapsule may comprise a functionalized external surface, that is, provided with a coating, which promotes the suspension of the microcapsules within the composite layer solution before deposition of the composite layer on the substrate.

[0042] A funcionalização da superfície pode ser a provisão de uma carga de superfície aniônica ou catiônica, por exemplo, a provisão de todas as microcápsulas com uma carga de superfície comum causa uma repulsão mútua, reduzindo a aglomeração, e provendo uma suspensão mais uniformemente distribuída. A funcionalização da superfície pode ser a provisão de uma superfície hidrofílica ou hidrofóbica. O revestimento pode ser provido por um método de deposição não elétrica, em que a superfície externa das cápsulas é metalizada.[0042] Surface functionalization can be the provision of an anionic or cationic surface charge, for example, the provision of all microcapsules with a common surface charge causes mutual repulsion, reducing agglomeration, and providing a more uniform suspension distributed. Surface functionalization can be the provision of a hydrophilic or hydrophobic surface. The coating may be provided by a non-electrical deposition method, in which the outer surface of the capsules is metallized.

[0043] O material de matriz de polímero de plástico pode ser selecionado do grupo que consiste em uma resina de poli-imida/amida, uma resina de acrilato, uma resina epoxi, poliuretano, poliéter éter cetona, e uma resina fenólica.[0043] The plastic polymer matrix material can be selected from the group consisting of a polyimide/amide resin, an acrylate resin, an epoxy resin, polyurethane, polyether ether ketone, and a phenolic resin.

[0044] De maneira desejàvel, a mistura solvente é de uma viscosidade apropriada que a técnica de revestimento de aplicação da mistura solvente ao substrato resulta na formação da espessura final da camada compósita de polímero de plástico, sem a necessidade de usinagem até uma espessura de parede final desejada. No entanto, a usinagem do material de polímero de plástico pode ser executada, caso requerido.[0044] Desirably, the solvent mixture is of an appropriate viscosity that the coating technique of applying the solvent mixture to the substrate results in the formation of the final thickness of the plastic polymer composite layer, without the need for machining to a thickness of desired end wall. However, machining of the plastic polymer material can be performed if required.

[0045] A camada compósita pode compreender pelo menos 60% em volume de material à base de polímero de plástico.[0045] The composite layer may comprise at least 60% by volume of plastic polymer-based material.

[0046] A mistura do material de resina à base de polímero de plástico e das microcápsulas cheias com líquido também pode compreender o solvente, o que pode facilitar a formação da mistura. Os solventes apropriados podem ser não polares (por exemplo, xileno, tolueno), apróticos polares (por exemplo, acetona, n-etil-2-pirrolidona {NEP}, n-metil-2-pirrolidona {NMP}) ou próticos polares (por exemplo, água, álcool, glicol). O solvente pode ser empregado em várias proporções a fim de obter uma viscosidade desejada particular da mistura para revestimento sobre o substrato.[0046] The mixture of plastic polymer-based resin material and liquid-filled microcapsules may also comprise the solvent, which may facilitate the formation of the mixture. Suitable solvents may be non-polar (e.g. xylene, toluene), polar aprotic (e.g. acetone, n-ethyl-2-pyrrolidone {NEP}, n-methyl-2-pyrrolidone {NMP}) or polar protic ( e.g. water, alcohol, glycol). The solvent may be employed in various proportions in order to obtain a particular desired viscosity of the mixture for coating on the substrate.

[0047] A mistura de polímeros de plástico também pode conter uma adição de um material de silano. Foi verificado que os materiais de silano promovem a estabilidade da matriz de poli-imida/amida e também promovem a aderência do material de resina de poli-imida/amida ao substrato. Um material apropriado de silano pode ser um gama-amino propil trietóxi silano (por exemplo, 3-amino propil trietóxi silano), e uma adição na faixa de 3 a 6% em volume pode ser feita à mistura. Um material de silano alternativo apropriado pode compreender a bis- (gama-trimetoxissilpropil)amina.[0047] The plastic polymer mixture may also contain an addition of a silane material. Silane materials have been found to promote stability of the polyimide/amide matrix and also promote adhesion of the polyimide/amide resin material to the substrate. A suitable silane material may be a gamma-amino propyl triethoxy silane (e.g., 3-amino propyl triethoxy silane), and an addition in the range of 3 to 6% by volume may be made to the mixture. A suitable alternative silane material may comprise bis-(gamma-trimethoxysilpropyl)amine.

[0048] A camada compósita também pode compreender de 0,5 a 15% em volume de um particulado de lubrificante seco, e uma faixa preferida de 2 a 8% em volume.[0048] The composite layer can also comprise from 0.5 to 15% by volume of a dry lubricant particulate, and a preferred range from 2 to 8% by volume.

[0049] Um particulado de lubrificante seco pode ser incluído na camada compósita pelo seu efeito benéfico nas propriedades de fricção dos materiais e seu efeito de autolubrificação. O particulado de lubrificante seco pode ser um fluoropolímero, Mo2S, ou grafeno. A adição do particulado de fluoropolímero pode ser de preferência constituída pelo politetrafluoroetileno (PTFE), uma vez que este é o mais eficaz dos fluoropolímeros em termos de redução do coeficiente de atrito da camada compósita e de melhorar as propriedades de autolubrificação. No entanto, outros fluoropolímeros apropriados, tais como o etileno-propileno fluoretado (FEP), podem ser usados caso desejado.[0049] A dry lubricant particulate can be included in the composite layer for its beneficial effect on the friction properties of the materials and its self-lubrication effect. The dry lubricant particulate can be a fluoropolymer, Mo2S, or graphene. The addition of the fluoropolymer particulate may preferably consist of polytetrafluoroethylene (PTFE), as this is the most effective of the fluoropolymers in terms of reducing the coefficient of friction of the composite layer and improving the self-lubrication properties. However, other suitable fluoropolymers, such as fluorinated ethylene propylene (FEP), can be used if desired.

[0050] Abaixo de 0,5% em volume do particulado de lubrificante seco, a melhoria na resistência ao desgaste e das propriedades tribológicas não são significativas. Acima de 15% em volume do particulado de lubrificante seco, a integridade estrutural da camada compósita pode ser comprometida. Um teor demasiadamente elevado do particulado de lubrificante seco reduz a dureza e a força da matriz em um grau inaceitável.[0050] Below 0.5% by volume of dry lubricant particulate, the improvement in wear resistance and tribological properties are not significant. Above 15% by volume of dry lubricant particulates, the structural integrity of the composite layer may be compromised. Too high a dry lubricant particulate content reduces the hardness and strength of the matrix to an unacceptable degree.

[0051] O tamanho de partícula do particulado de lubrificante seco fica de modo desejável na faixa de 1 a 5 μm, e uma faixa de tamanho de 2 a 3 μm é preferida.[0051] The particle size of the dry lubricant particulate is desirably in the range of 1 to 5 μm, and a size range of 2 to 3 μm is preferred.

[0052] A camada compósita também pode compreender de 0,5 a menos de 15% em volume de um pó de metal. Vantajosamente, o pó de metal (em particular na forma de flocos metálicos) realça a condutividade térmica da camada compósita. O pó de metal também pode realçar a resistência ao desgaste da camada compósita. Abaixo de 0,5% em volume do pó de metal, a melhoria na resistência ao desgaste e das propriedades tribológicas não são significativas. Acima de 15% em volume do pó de metal, a integridade estrutural da camada compósita pode ser comprometida. Em uma modalidade preferida da camada compósita de polímero de plástico da presente invenção, o teor de pó de metal pode ficar na faixa de 2 a 25% em volume, e com mais preferência de 5 a 15% em volume.[0052] The composite layer can also comprise from 0.5 to less than 15% by volume of a metal powder. Advantageously, the metal powder (in particular in the form of metallic flakes) enhances the thermal conductivity of the composite layer. Metal powder can also enhance the wear resistance of the composite layer. Below 0.5% by volume of metal powder, the improvement in wear resistance and tribological properties are not significant. Above 15% by volume of metal powder, the structural integrity of the composite layer may be compromised. In a preferred embodiment of the plastic polymer composite layer of the present invention, the metal powder content may be in the range of 2 to 25% by volume, and more preferably from 5 to 15% by volume.

[0053] O pó de metal pode ser escolhido de: alumínio, ligas de alumínio, cobre, ligas de cobre, prata, tungstênio, aço inoxidável. Foi verificado que o próprio pó de alumínio puro propicia os melhores resultados.[0053] The metal powder can be chosen from: aluminum, aluminum alloys, copper, copper alloys, silver, tungsten, stainless steel. It has been verified that pure aluminum powder itself provides the best results.

[0054] O pó de alumínio que tem partículas na forma de plaquetas em flocos de cerca de 1 a 5 μm no tamanho, e de preferência de 2 a 3 μm no tamanho, provê uma forma apropriada de adição de pó de metal. A natureza de floco do pó resulta de modo geral no fato que a área máxima de pó de metal é exposta a uma manga de eixo cooperante em virtude do plano da orientação dos flocos em geral paralelos à superfície do mancal. A provisão dos flocos dentro da camada compósita que são em geral paralelos à superfície do mancal pode ser obtida pela deposição da camada compósita por aspersão.[0054] Aluminum powder having particles in the form of flaky platelets of about 1 to 5 μm in size, and preferably 2 to 3 μm in size, provides a suitable form of addition of metal powder. The flake nature of the powder generally results in the fact that the maximum area of metal powder is exposed to a cooperating shaft sleeve by virtue of the plane of orientation of the flakes generally being parallel to the bearing surface. The provision of flakes within the composite layer that are generally parallel to the bearing surface can be achieved by spray deposition of the composite layer.

[0055] Uma vantagem adicional da morfologia de flocos de plaquetas de pó de alumínio é que as partículas são ligadas mais firmemente à matriz em virtude da área de superfície relativamente grande de cada partícula individual, e desse modo impede que as partícula de alumínio sejam arrancadas da matriz durante a operação do motor.[0055] An additional advantage of the flake morphology of aluminum powder platelets is that the particles are bound more firmly to the matrix by virtue of the relatively large surface area of each individual particle, and thereby prevents the aluminum particles from being torn off. of the matrix during engine operation.

[0056] Sem desejar ficar limitado por qualquer teoria particular, acredita-se que a película de alumina formada na superfície dos flocos de alumínio pode conferir uma resistência ao desgaste realçada. Acredita-se que a alumina na camada compósita do componente do motor deslizante provê um abrasivo muito fino, o que tende a polir as asperezas de usinagem na superfície do membro cooperante (por exemplo, a superfície da manga do eixo), tornando a superfície da manga do eixo menos abrasiva à camada compósita à base de polímero e reduzindo desse modo a taxa de desgaste da mesma.[0056] Without wishing to be limited by any particular theory, it is believed that the alumina film formed on the surface of the aluminum flakes can impart enhanced wear resistance. It is believed that the alumina in the composite layer of the stepper motor component provides a very fine abrasive, which tends to polish the machining asperities on the surface of the cooperating member (e.g., the surface of the shaft sleeve), making the surface of the less abrasive axle sleeve to the polymer-based composite layer and thereby reducing its wear rate.

[0057] A camada compósita pode compreender uma matriz de um material de polímero de plástico de poli-imida/amida e que tem distribuídos por toda a matriz: de 0,5 a menos de 15% em volume de um pó de metal; de 0,5 a 15% em volume de um particulado de fluoropolímero, e o restante é resina de poli-imida/amida, além das impurezas incidentais.[0057] The composite layer may comprise a matrix of a polyimide/amide plastic polymer material and which has distributed throughout the matrix: from 0.5 to less than 15% by volume of a metal powder; from 0.5 to 15% by volume of a fluoropolymer particulate, and the remainder is polyimide/amide resin, plus incidental impurities.

[0058] A camada compósita pode compreender 12,5% em volume de pó de Al, 5,7% em volume de particulado de PTFE, 4,8% em volume de pó de silano, <0,1% em volume de outros componentes, e o restante de poli-imida/amida.[0058] The composite layer may comprise 12.5% by volume of Al powder, 5.7% by volume of PTFE particulate, 4.8% by volume of silane powder, <0.1% by volume of others components, and the remainder of polyimide/amide.

[0059] A camada compósita pode compreender de 0,5 a 10% em volume de particulado orgânico, e uma faixa preferida de 3 a 5% em volume. Vantajosamente, o particulado inorgânico pode aumentar a resistência ao desgaste da camada compósita.[0059] The composite layer may comprise from 0.5 to 10% by volume of organic particulate, and a preferred range of 3 to 5% by volume. Advantageously, the inorganic particulate can increase the wear resistance of the composite layer.

[0060] O particulado inorgânico pode ser um particulado inorgânico duro. O particulado inorgânico duro pode ser selecionado do grupo que consiste em TiCN, SiC, NbC, Si3N4, Al2O3 (alumina), Fe2O3, TiO2, BaSO4, TiN, B4C, WC e BN. O particulado inorgânico duro pode compreender nanoargila (isto é, nanopartículas de silicatos minerais em camadas, por exemplo, depósitos minerais do montmorilonita que são conhecidos como dotados de estruturas do tipo plaquetas com dimensões médias de 1 nm de espessura e de 70 a 150 nm de largura). Vantajosamente, a nanoargila pode agir como um agente tixotrópico que torna a solução para a camada compósita mais viscosa enquanto ela é depositada sobre o substrato subjacente, o que pode facilitar a deposição de uma camada mais grossa de solução, para formar um uma camada compósita mais grossa. O particulado inorgânico pode ser o talco (silicato de magnésio hidratado).[0060] The inorganic particulate can be a hard inorganic particulate. The hard inorganic particulate can be selected from the group consisting of TiCN, SiC, NbC, Si3N4, Al2O3 (alumina), Fe2O3, TiO2, BaSO4, TiN, B4C, WC and BN. The hard inorganic particulate may comprise nanoclay (i.e. layered silicate mineral nanoparticles, e.g. montmorillonite mineral deposits which are known to have platelet-like structures with average dimensions of 1 nm in thickness and 70 to 150 nm in diameter). width). Advantageously, the nanoclay can act as a thixotropic agent that makes the solution for the composite layer more viscous as it is deposited onto the underlying substrate, which can facilitate the deposition of a thicker layer of solution to form a thicker composite layer. thick. The inorganic particulate may be talc (hydrated magnesium silicate).

[0061] A alumina parece ter um efeito benéfico que lustra suavemente a superfície do membro de aço cooperante (por exemplo, uma manga de eixo de aço) para tornar a superfície menos abrasiva à superfície componente deslizante de motor (por exemplo, o envoltório do mancal), desse modo diminuindo o desgaste do componente do motor.[0061] Alumina appears to have a beneficial effect that it gently polishes the surface of the cooperating steel member (e.g., a steel axle sleeve) to make the surface less abrasive to the engine sliding component surface (e.g., the engine shroud). bearing), thus reducing wear on the engine component.

[0062] O nitreto de boro pode ser benéfico, em particular onde a morfologia da partícula está na forma de plaquetas. O nitreto de boro de estrutura de cristal hexagonal na forma de plaquetas pode cooperar com o lubrificante para propiciar uma maior compatibilidade, o que resulta em uma melhor resistência ao gripamento e ao arrasto, em consonância com a resistência ao gripamento conferida pelas microcápsulas cheias com líquido.[0062] Boron nitride may be beneficial, in particular where the particle morphology is in the form of platelets. Boron nitride with hexagonal crystal structure in the form of platelets can cooperate with the lubricant to provide greater compatibility, which results in better resistance to seizure and drag, in line with the resistance to seizure provided by liquid-filled microcapsules .

[0063] O talco, embora seja um material muito mole, ao contrário do nitreto de boro, por exemplo, parece reforçar a matriz do polímero, especialmente nas bordas de um envoltório do mancal, adjacente às extremidades do mancal axial onde alguma contração pode então ocorrer durante a cura do polímero, o que resulta em um desgaste maior da borda no uso quando o talco não está presente. No entanto, também foi verificado que o nitreto de boro também desempenha essa função de minimizar os efeitos de encolhimento e desgaste nas bordas do mancal.[0063] Talc, although a very soft material, unlike boron nitride, for example, appears to reinforce the polymer matrix, especially at the edges of a bearing wrap, adjacent to the ends of the thrust bearing where some contraction may then occur. occur during polymer curing, which results in greater edge wear in use when talc is not present. However, it has also been found that boron nitride also performs this function of minimizing the effects of shrinkage and wear on the bearing edges.

[0064] A camada compósita também pode compreender de 0,1 a 5% em volume de nanoestruturas de carbono (isto é, estruturas de carbono que têm pelo menos uma dimensão que é submicrônica, e de preferência menos de 100 nm, no tamanho), por exemplo, nanotubos de carbono. Vantajosamente, a incorporação de nanoestruturas de carbono na matriz à base de polímero aumenta a resistência, a dureza e a resistência ao desgaste da camada compósita, enquanto que ainda permite uma boa capacidade de engaste de qualquer particulado carregado no óleo que lubrifica o mancal.[0064] The composite layer may also comprise from 0.1 to 5% by volume of carbon nanostructures (i.e., carbon structures that have at least one dimension that is submicron, and preferably less than 100 nm, in size) , for example, carbon nanotubes. Advantageously, the incorporation of carbon nanostructures into the polymer-based matrix increases the strength, hardness and wear resistance of the composite layer, whilst still allowing good embedding capacity for any particulates carried in the oil that lubricates the bearing.

[0065] O substrato pode compreender uma camada de material de revestimento protetor forte e a camada compósita pode ser provida sobre a camada de material do revestimento protetor. O material de revestimento protetor forte pode ser de aço, à base de cobre (por exemplo, uma liga à base de bronze) ou à base de alumínio.[0065] The substrate may comprise a layer of strong protective coating material and the composite layer may be provided over the layer of protective coating material. The strong protective coating material may be steel, copper-based (e.g., a bronze-based alloy), or aluminum-based.

[0066] O substrato (em particular no caso de um mancal deslizante) pode compreender uma camada de material de revestimento protetor forte e uma camada de forração metálica e a camada compósita pode ser provida sobre a camada de forração metálica. A camada de forração metálica pode ser uma liga de mancal à base de alumínio ou à base de cobre.[0066] The substrate (in particular in the case of a sliding bearing) may comprise a layer of strong protective coating material and a layer of metal lining and the composite layer may be provided on top of the metal lining layer. The metal lining layer can be an aluminum-based or copper-based bearing alloy.

[0067] No caso em que somente uma camada de revestimento protetor forte é usada sem uma camada de forração metálica intermediária, a camada compósita pode ser depositada sobre uma camada mais grossa do que no caso em que elas é depositada sobre uma camada de forração metálica.[0067] In the case where only a strong protective coating layer is used without an intermediate metal lining layer, the composite layer can be deposited on a thicker layer than in the case where it is deposited on a metal lining layer .

[0068] A camada de forração pode compreender uma liga à base de Cu sem chumbo (uma liga à base de Cu que tem não mais do que 20% em peso de elementos aditivos, com o restante de 100% em peso de Cu; por exemplo, 8% em peso de Sn, 1% em peso de Ni, e o restante continua sendo Cu), e tem uma espessura na região de 300 μm (por exemplo, de 200 a 400 μm).[0068] The lining layer may comprise a lead-free Cu-based alloy (a Cu-based alloy that has no more than 20% by weight additive elements, with the remainder 100% by weight Cu; e.g. example, 8 wt% Sn, 1 wt% Ni, and the remainder remains Cu), and has a thickness in the region of 300 μm (e.g., 200 to 400 μm).

[0069] Alternativamente, a camada de forração pode compreender uma liga à base de Al sem chumbo (uma liga à base de Al que tem não mais do que 25% em peso de elementos aditivos, com o restante de 100% em peso de Al, por exemplo, 6,5% em peso de Sn, 1% em peso de Cu, 1% em peso de Ni, 2,5% em peso de Si, <2% em peso de Mn, <2% em peso de V, e o restante Al), e tem uma espessura na região de 300 μm (por exemplo, de 200 a 400 μm).[0069] Alternatively, the lining layer may comprise a lead-free Al-based alloy (an Al-based alloy that has no more than 25% by weight additive elements, with the remainder 100% by weight Al , for example, 6.5 wt% Sn, 1 wt% Cu, 1 wt% Ni, 2.5 wt% Si, <2 wt% Mn, <2 wt% V, and the remainder Al), and has a thickness in the region of 300 μm (e.g., 200 to 400 μm).

[0070] A camada de forração pode ser provida no revestimento protetor por um método conhecido, por exemplo: (i) a sinterização de um pó no revestimento protetor em um forno de alta temperatura (acompanhada geralmente por uma etapa de laminação mecânica); (ii) por um processo de ligação por rolos (seguido tipicamente por uma etapa do tratamento com calor) durante um processo de trabalho termomecânico; ou (iii) por um processo de vazamento em que o metal derretido é espalhado sobre o revestimento protetor e resfriado bruscamente. Os processos de sinterização e vazamento são usados tipicamente com camadas de forração à base de Cu e o processo de ligação com rolos é usado tipicamente com camadas de forração à base de Al. Tipicamente, os moldes para os mancais individuais são colhidos de uma bobina que compreende a camada de revestimento protetor com a camada de forração à base de Cu ou Al formada sobre a mesma. Os moldes são moldados então de modo a formar metades de cilindros ou outros formatos apropriados, e então desengordurados tipicamente antes da deposição de qualquer intercamada e do revestimento de sobreposição à base de polímero. No entanto, deve ser apreciado que as etapas de manufatura podem ser executadas em outras ordens apropriadas.[0070] The lining layer can be provided on the protective coating by a known method, for example: (i) sintering a powder on the protective coating in a high temperature oven (generally accompanied by a mechanical lamination step); (ii) by a roller bonding process (typically followed by a heat treatment step) during a thermomechanical working process; or (iii) by a casting process in which molten metal is spread over the protective coating and cooled abruptly. The sintering and casting processes are typically used with Cu-based liner layers and the roller bonding process is typically used with Al-based liner layers. Typically, the molds for the individual bearings are taken from a coil that comprises the protective coating layer with the Cu or Al-based lining layer formed thereon. The molds are then shaped to form cylinder halves or other suitable shapes, and then typically degreased prior to deposition of any interlayer and polymer-based overlay. However, it should be appreciated that the manufacturing steps can be performed in other appropriate orders.

[0071] O componente deslizante de motor pode ser um componente do conjunto de mancal deslizante. O componente do conjunto de mancal deslizante pode ser selecionado do grupo que consiste em envoltórios de forração de mancal (por exemplo, envoltórios de metades de mancal semicilíndricos), buchas (por exemplo, bucha tubular), superfícies de mancal de eixos de manivela, superfícies de mancal de eixos de came, superfícies de mancal de hastes de conexão, arruelas de pressão (por exemplo, uma arruela de pressão substancialmente semianular), superfícies de mancal de um bloco de mancal (por exemplo, estrutura de escada configurada para receber um eixo articulado sem um envoltório de mancal intermediário ou uma bucha tubular), e uma superfície de mancal de uma tampa de mancal.[0071] The motor slider component may be a component of the slider bearing assembly. The plain bearing assembly component may be selected from the group consisting of bearing liner shells (e.g. semi-cylindrical bearing half shells), bushings (e.g. tubular bushing), crankshaft bearing surfaces, bearing surfaces of cam shafts, bearing surfaces of connecting rods, thrust washers (e.g., a substantially semi-annular thrust washer), bearing surfaces of a bearing block (e.g., ladder frame configured to receive a shaft articulated without an intermediate bearing housing or a tubular bushing), and a bearing surface of a bearing cover.

[0072] O mancal do componente deslizante de motor pode ser um componente de conjunto de pistão. O componente de conjunto de pistão pode ser selecionado do grupo que consiste em anéis de pistão, saias de pistão, paredes de cilindro e forrações de cilindro.[0072] The bearing of the engine sliding component may be a piston assembly component. The piston assembly component may be selected from the group consisting of piston rings, piston skirts, cylinder walls and cylinder liners.

[0073] A aderência da camada compósita na camada de forração pode ser realçada por meio do jateamento de grita da camada de forração antes da deposição da camada compósita. Alternativamente, uma intercamada realçadora de aderência pode ser provida, por exemplo, o substrato pode compreender uma camada base metálica não revestida por bombardeamento iônico (por exemplo, a camada de revestimento protetor forte ou a camada de forração metálica) e a camada compósita pode ser unida à camada base metálica não revestida por bombardeamento iônico por uma camada intermediária à base de Al revestida por bombardeamento iônico. A camada intermediária à base de Al revestida por bombardeamento iônico pode ter uma espessura de menos de 20 μm.[0073] The adhesion of the composite layer to the lining layer can be enhanced by grit blasting the lining layer before deposition of the composite layer. Alternatively, an adhesion enhancing interlayer may be provided, for example, the substrate may comprise a metallic base layer not coated by ion bombardment (e.g., the strong protective coating layer or the metallic backing layer) and the composite layer may be bonded to the metallic base layer not coated by ion bombardment by an Al-based intermediate layer coated by ion bombardment. The Al-based interlayer coated by ion bombardment can have a thickness of less than 20 μm.

[0074] A camada compósita pode ter uma espessura de menos de 100 μm, e de preferência de 4 a 40 μm, com mais preferência de 4 a 15 μm, e ainda com mais preferência de 6 a 12 μm. As camadas compósitas mais finas podem ser desgastadas antes do final da vida útil do motor, e camadas compósitas mais grossas podem ter uma menor resistência à fadiga.[0074] The composite layer may have a thickness of less than 100 μm, and preferably 4 to 40 μm, more preferably 4 to 15 μm, and even more preferably 6 to 12 μm. Thinner composite layers may wear out before the end of the engine's useful life, and thicker composite layers may have a lower fatigue resistance.

[0075] Nas composições descritas, as proporções (isto é, % em volume e % em peso) do polímero, das microcápsulas e de todos os outros componentes da camada compósita são aquelas restantes no material final depois que o solvente foi removido substancialmente.[0075] In the described compositions, the proportions (i.e., volume % and weight %) of the polymer, microcapsules and all other components of the composite layer are those remaining in the final material after the solvent has been substantially removed.

[0076] O método de revestimento pode ser selecionado do grupo que consiste em aspersão, impressão (por exemplo, impressão em tela ou impressão em almofada), e laminação de transferência.[0076] The coating method can be selected from the group consisting of spraying, printing (e.g., screen printing or pad printing), and transfer lamination.

[0077] A mistura do material de resina à base de polímero de plástico e das microcápsulas cheias com líquido também pode compreender o solvente, e o método pode compreender a etapa de tratamento do componente deslizante de motor para remover o solvente depois que a mistura foi revestida sobre o substrato.[0077] The mixture of the plastic polymer-based resin material and the liquid-filled microcapsules may also comprise the solvent, and the method may comprise the step of treating the motor slider component to remove the solvent after the mixture has been coated onto the substrate.

[0078] No caso da aspersão, o controle da espessura da camada também pode ser exercido ao aspergir uma pluralidade de camadas separadas sobre o substrato.[0078] In the case of spraying, control of layer thickness can also be exercised by spraying a plurality of separate layers onto the substrate.

[0079] O elemento de chapa lisa para a formação de um componente deslizante de motor pode ser uma tira lisa ou uma chapa lisa a partir da qual tal componente deslizante de motor pode ser formado por uma operação de prensagem e/ou estampagem, após a etapa de revestimento.[0079] The flat sheet element for forming a motor sliding component may be a flat strip or a flat sheet from which such motor sliding component may be formed by a pressing and/or stamping operation, after coating stage.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0080] As modalidades da invenção também são descritas em seguida com referência aos desenhos anexos, nos quais:[0080] Embodiments of the invention are also described below with reference to the attached drawings, in which:

[0081] a Figura 1A mostra uma vista esquemática em perspectiva de um envoltório de mancal semicilíndrico;[0081] Figure 1A shows a schematic perspective view of a semi-cylindrical bearing housing;

[0082] a Figura 1B mostra uma vista em seção transversal esquemática através de uma parte de um envoltório de mancal da Figura 1A;[0082] Figure 1B shows a schematic cross-sectional view through a portion of a bearing housing of Figure 1A;

[0083] a Figura 1C mostra uma vista em seção transversal esquemática através de uma parte de um envoltório de mancal que compreende duas subcamadas compósitas diferentes;[0083] Figure 1C shows a schematic cross-sectional view through a portion of a bearing envelope comprising two different composite sublayers;

[0084] a Figura 1D mostra uma vista em seção transversal esquemática através de uma vista de um envoltório de mancal que compreende mais duas subcamadas compósitas diferentes;[0084] Figure 1D shows a schematic cross-sectional view through a view of a bearing envelope comprising two further different composite sublayers;

[0085] a Figura 2A mostra uma vista destacada de um pistão dentro de um cilindro de pistão; e[0085] Figure 2A shows a detached view of a piston within a piston cylinder; It is

[0086] a Figura 2B mostra uma vista em perspective do pistão da figura 2A.[0086] Figure 2B shows a perspective view of the piston of Figure 2A.

DETAILED DESCRIPTION

[0087] Nas modalidades descritas, os mesmos elementos foram identificados com os mesmos numerais.[0087] In the described embodiments, the same elements were identified with the same numerals.

[0088] A Figura 1A ilustra esquematicamente um mancal deslizante 100 (por exemplo, um componente deslizante de motor) na forma de um envoltório de forração de mancal semicilíndrico oco (normalmente indicado como uma "metade de mancal"). A Figura 1B mostra uma vista em seção transversal através do mancal deslizante 100 da Figura 1A.[0088] Figure 1A schematically illustrates a sliding bearing 100 (e.g., a motor sliding component) in the form of a hollow semi-cylindrical bearing liner envelope (typically indicated as a "bearing half"). Figure 1B shows a cross-sectional view through the slide bearing 100 of Figure 1A.

[0089] A metade de mancal 100 compreende: um substrato que compreende um revestimento protetor de aço forte 102, uma camada de forração de mancal à base de cobre 104 na superfície interna côncava do revestimento protetor; e uma camada "de sobreposição" compósita à base de polímero de plástico 106 que compreende microcápsulas cheias com líquido 108 que é provida diretamente sobre a camada de forração (isto é, o substrato).[0089] The bearing half 100 comprises: a substrate comprising a strong steel protective coating 102, a copper-based bearing lining layer 104 on the concave inner surface of the protective coating; and a plastic polymer-based composite "overlay" layer 106 comprising liquid-filled microcapsules 108 that is provided directly on the backing layer (i.e., the substrate).

[0090] A aderência da camada de sobreposição compósita 106 pode ser realçada pela aplicação de uma técnica de preparação de superfície à superfície da camada de forração de mancal 104, tal como o jateamento de grita, antes da deposição da camada de sobreposição compósita. Alternativamente, uma camada bombardeada ionicamente à base de alumínio adicional (não mostrada) pode ser provida diretamente sobre a camada de forração 104, antes da camada de sobreposição compósita 106.[0090] The adhesion of the composite overlay layer 106 can be enhanced by applying a surface preparation technique to the surface of the bearing lining layer 104, such as grit blasting, prior to deposition of the composite overlay layer. Alternatively, an additional aluminum-based ion-bombarded layer (not shown) may be provided directly over the underlay layer 104, prior to the composite overlay layer 106.

[0091] A camada de sobreposição 106 é configurada para prover uma superfície de rodagem durante a vida útil do mancal deslizante 100 (por exemplo, durante a vida útil do motor), ao contrário de uma camada de rodagem menos robusta para o uso a curto prazo, para a doragem no início da vida útil. A camada de sobreposição 106 é a camada mais interna da metade de mancal, a qual é configurada para ficar voltada para um elemento móvel em um conjunto de mancal (por exemplo, a camada de sobreposição recebe um eixo articulado em um mancal montado, que cooperam mutuamente, com uma película de óleo intermediária).[0091] The overlay layer 106 is configured to provide a running surface during the life of the sliding bearing 100 (e.g., over the life of the engine), as opposed to a less robust running layer for short-term use. term, for doage at the beginning of the useful life. Overlay layer 106 is the innermost layer of the bearing half, which is configured to face a movable element in a bearing assembly (e.g., the overlay layer receives a pivot shaft in a mounted bearing, which cooperate mutually, with an intermediate oil film).

[0092] A camada de sobreposição compósita 106 compreende uma matriz de material compósito à base de polímero de plástico que preenche as microcápsulas distribuídas por toda a matriz. A camada compósita compreende 2% em volume de microcápsulas cheias com líquido, 12,5% em volume de pó de Al, 5,7% em volume de particulado de PTFE, 4,8% em volume de pó de silano, <0,1% em volume de outros componentes, e o restante é polímero de plástico de poli-imida/amida, além das impurezas incidentais.[0092] The composite overlay layer 106 comprises a matrix of plastic polymer-based composite material that fills microcapsules distributed throughout the matrix. The composite layer comprises 2% by volume liquid-filled microcapsules, 12.5% by volume Al powder, 5.7% by volume PTFE particulate, 4.8% by volume silane powder, <0. 1% by volume of other components, and the remainder is polyimide/amide plastic polymer, plus incidental impurities.

[0093] O material à base de poli-imida/amida é aplicado como uma mistura com um solvente. Um solvente apropriado pode compreender n-metil-2-pirrolidona xileno e pode ser empregado em várias proporções a fim de obter uma viscosidade desejada particular da mistura apropriada para revestir sobre o substrato. Deve ser observado que, no relatório descritivo, acima, a composição da camada de sobreposição compósita à base de polímeros de plástico 106 é aquela que permanece depois que a camada de sobreposição foi curada completamente (por exemplo, o solvente foi removido substancialmente).[0093] The polyimide/amide-based material is applied as a mixture with a solvent. A suitable solvent may comprise n-methyl-2-pyrrolidone xylene and may be employed in various proportions in order to obtain a particular desired viscosity of the mixture suitable for coating on the substrate. It should be noted that in the specification above, the composition of the plastic polymer-based composite overlay 106 is that which remains after the overlay has been completely cured (e.g., the solvent has been substantially removed).

[0094] Uma mistura é formada com poli-imida/amida no solvente, nas microcápsulas e outros componentes. A mistura pode ser agitada para manter os componentes em suspensão, antes de revestir o substrato do mancal. A camada de sobreposição compósita 106 é construída por um processo de revestimento por aspersão em que a deposição repetida de revestimentos de aspersão fina é entremeada com fases de vaporização para remover o solvente. Após a etapa de deposição de revestimento final, o mancal deslizante recebe uma cura final de 150 a 250°C por cerca de 30 minutos, de modo a consolidar o a matriz à base de polímero de plástico.[0094] A mixture is formed with polyimide/amide in the solvent, microcapsules and other components. The mixture may be stirred to keep the components in suspension before coating the bearing substrate. The composite overlay 106 is constructed by a spray coating process in which repeated deposition of fine spray coatings is interspersed with vaporization steps to remove solvent. After the final coating deposition step, the sliding bearing receives a final cure at 150 to 250°C for about 30 minutes, in order to consolidate the plastic polymer-based matrix.

[0095] Alternativamente, a camada compósita à base de polímero de plástico 106 pode ser depositada por uma impressão em tela (isto é, através de uma máscara), um processo de impressão em almofada (isto é, um processo de impressão em offset indireta, por exemplo em que uma almofada de silicone transfere uma camada padronizada do material compósito de polímero de plásticos ao substrato de mancal deslizante), ou por um processo de laminação de transferência.[0095] Alternatively, the plastic polymer-based composite layer 106 may be deposited by a screen printing (i.e., through a mask), a pad printing process (i.e., an indirect offset printing process). , for example in which a silicone pad transfers a patterned layer of plastic polymer composite material to the sliding bearing substrate), or by a transfer lamination process.

[0096] De maneira desejável, a mistura de solvente é de uma viscosidade apropriada que a técnica de revestimento de aplicação da mistura de solvente ao substrato resulta na espessura final da camada de matriz à base de polímero de plástico a uma espessura desejada sem a necessidade de usinar até uma espessura de parede final desejada. No entanto, a usinagem da camada compósita à base de polímero de plástico pode ser realizada caso requerido.[0096] Desirably, the solvent mixture is of an appropriate viscosity that the coating technique of applying the solvent mixture to the substrate results in the final thickness of the plastic polymer-based matrix layer to a desired thickness without the need to machine to a desired final wall thickness. However, machining of the plastic polymer-based composite layer can be carried out if required.

[0097] No caso alternativo que uma intercamada também é provida, a intercamada é depositada por um processo de revestimento com bombardeamento iônico, tem uma espessura de 2 a 3 μm, e é aderido fortemente à camada de forração de mancal 104. A intercamada pode compreender 1,5 % em peso de manganês em que o restante consiste em 100% em peso de Al, além das impurezas incidentais. (Nas alternativas: a intercamada pode compreender 6% em peso de Sn, 1% em peso de Cu, 1% em peso de Ni, e 2% em peso de Si, em que o restante consiste em 100% em peso de Al, além das impurezas incidentais; ou a intercamada pode compreender Al puro, além das impurezas incidentais).[0097] In the alternative case that an interlayer is also provided, the interlayer is deposited by an ion bombardment coating process, has a thickness of 2 to 3 μm, and is tightly adhered to the bearing lining layer 104. The interlayer can comprise 1.5% by weight manganese with the remainder consisting of 100% by weight Al, plus incidental impurities. (In alternatives: the interlayer may comprise 6 wt% Sn, 1 wt% Cu, 1 wt% Ni, and 2 wt% Si, with the remainder consisting of 100 wt% Al, in addition to incidental impurities; or the interlayer may comprise pure Al in addition to incidental impurities).

[0098] As microcápsulas 108 compreendem um envoltório 108A cheio com o líquido 108B. O líquido 108B dentro do envoltório 108A é de preferência um lubrificante líquido e pode compreender outros aditivos de óleo. O envoltório compreende um material polimérico (por exemplo, poliéster, poliureia, poliuretano, celulose, polietileno, polipropileno, poliestireno), que tem um revestimento ou uma superfície funcionalizada que promove a suspensão das microcápsulas dentro da solução da camada compósita antes que ela seja depositada no substrato. As microcápsulas 108 são engastadas por toda a camada compósita 106, e na superfície 110 da camada compósita as microcápsulas ficam expostas. A camada compósita 106 tem uma espessura T1 e as microcápsulas cheias com líquido engastadas 108 têm um diâmetro T2, que não é maior do que a metade da espessura da camada compósita.[0098] Microcapsules 108 comprise a shell 108A filled with liquid 108B. The liquid 108B within the wrap 108A is preferably a liquid lubricant and may comprise other oil additives. The wrapper comprises a polymeric material (e.g., polyester, polyurea, polyurethane, cellulose, polyethylene, polypropylene, polystyrene), which has a coating or functionalized surface that promotes suspension of the microcapsules within the composite layer solution before it is deposited. on the substrate. The microcapsules 108 are embedded throughout the composite layer 106, and on the surface 110 of the composite layer the microcapsules are exposed. The composite layer 106 has a thickness T1 and the embedded liquid-filled microcapsules 108 have a diameter T2, which is no greater than half the thickness of the composite layer.

[0099] A Figura 1B ilustra esquematicamente um componente cooperante separado 112 (isto é, um parceiro tribológico, por exemplo, parte de um eixo de manivela) que está se movendo na direção da seta A em relação ao mancal deslizante. A Figura 1B ilustra a situação em que o componente 112 entra em contato com a superfície 110 do mancal deslizante. Durante o contato, o componente 112 desgasta de maneira abrasiva a superfície 110 do mancal deslizante 100, expondo as microcápsulas 108, as quais são rompidas e se abrem, conduzindo à liberação de mais lubrificante líquido 108B fora dos envoltórios 108A. O líquido liberado 108B provê uma lubrificação de emergência localizada entre o componente 112 e a superfície 110 onde ficam em contato, reduzindo o risco de gripamento (isto é, microsoldagem localizada) que ocorre entre o componente e o mancal deslizante 100.[0099] Figure 1B schematically illustrates a separate cooperating component 112 (i.e., a tribological partner, e.g., part of a crank shaft) that is moving in the direction of arrow A relative to the sliding bearing. Figure 1B illustrates the situation in which the component 112 comes into contact with the surface 110 of the sliding bearing. During contact, the component 112 abrasively wears the surface 110 of the sliding bearing 100, exposing the microcapsules 108, which are ruptured and open, leading to the release of more liquid lubricant 108B outside the wraps 108A. The released liquid 108B provides localized emergency lubrication between the component 112 and the surface 110 where they are in contact, reducing the risk of seizure (i.e., localized microwelding) that occurs between the component and the sliding bearing 100.

[00100] A Figura 1C ilustra esquematicamente uma vista em seção transversal através do mancal deslizante 100', que difere do mancal deslizante 100 das Figuras 1A e 1B pela camada compósita que compreende duas subcamadas diferentes 106A' e 106B'. A subcamada inferior 106A', adjacente ao substrato (isto é, adjacente à camada de forração de mancal 104), tem uma concentração maior das microcápsulas 108 do que a subcamada superior 106B'. Ambas a subcamada superior 106B e a subcamada inferior 106A' compreendem as microcápsulas 108-1 de um primeiro tipo (por exemplo, cheias com um lubrificante líquido), e a subcamada inferior 106A' compreende adicionalmente as microcápsulas 108-2 de um segundo tipo (por exemplo, cheias com o lubrificante e um aditivo de autocura). Se a subcamada superior 106B' se tornar desgastada, a subcamada inferior 106A' fica exposta, e a concentração maior das microcápsulas pode prover um nível realçado de lubrificação e resistência ao gripamento. Além disso, se uma rachadura penetrar na subcamada inferior 106A', o aditivo de autocura pode ser liberado para vedar a rachadura, para impedir que o óleo lubrificante corrosivo na folga do mancal penetre através da rachadura na camada de forração de mancal 104 do substrato.[00100] Figure 1C schematically illustrates a cross-sectional view through the sliding bearing 100', which differs from the sliding bearing 100 of Figures 1A and 1B by the composite layer comprising two different sublayers 106A' and 106B'. The lower sublayer 106A', adjacent to the substrate (i.e., adjacent to the bearing liner layer 104), has a higher concentration of the microcapsules 108 than the upper sublayer 106B'. Both the upper sublayer 106B and the lower sublayer 106A' comprise microcapsules 108-1 of a first type (e.g., filled with a liquid lubricant), and the lower sublayer 106A' further comprises microcapsules 108-2 of a second type ( for example, filled with lubricant and a self-healing additive). If the upper sublayer 106B' becomes worn, the lower sublayer 106A' becomes exposed, and the higher concentration of microcapsules can provide an enhanced level of lubrication and resistance to seizure. Furthermore, if a crack penetrates the lower sublayer 106A', the self-healing additive can be released to seal the crack, to prevent the corrosive lubricating oil in the bearing gap from penetrating through the crack in the bearing lining layer 104 of the substrate.

[00101] A Figura 1D ilustra esquematicamente uma vista em seção transversal através do mancal deslizante 100", que difere do mancal deslizante 100 das Figuras 1A e 1B pela camada compósita que compreende duas subcamadas diferentes 106A" e 106B". Ambas as subcamadas 106A" e 106B" contêm as microcápsulas 108 e particulado de metal 112 (por exemplo, flocos de alumínio). A subcamada inferior 106A" tem uma concentração menor de microcápsulas 108 do que a subcamada superior 106B". A subcamada inferior 106A" tem uma concentração maior de particulado de metal 112 do que a subcamada superior 106B". Se a subcamada superior 106B" se tornar desgastada, a subcamada inferior 106A" fica exposta, e a concentração maior de particulado de metal pode prover um nível realçado de resistência ao desgaste.[00101] Figure 1D schematically illustrates a cross-sectional view through the sliding bearing 100", which differs from the sliding bearing 100 of Figures 1A and 1B by the composite layer comprising two different sublayers 106A" and 106B. Both sublayers 106A" and 106B" contain the microcapsules 108 and metal particulate 112 (e.g., aluminum flakes). The lower sublayer 106A" has a lower concentration of microcapsules 108 than the upper sublayer 106B". The lower sublayer 106A" has a higher concentration of metal particulate 112 than the upper sublayer 106B". If the upper sublayer 106B" becomes worn, the lower sublayer 106A" becomes exposed, and the greater concentration of metal particulate can provide an enhanced level of wear resistance.

[00102] Embora o mancal deslizante ilustrado seja um envoltório de mancal semicilíndrico, a presente invenção também pode ser aplicada a outros mancais deslizantes, incluindo arruelas de pressão, bucha tubular, uma superfície de mancal de uma haste de conexão, um eixo configurado para ser articulado em um mancal, um bloco de mancal, e uma tampa de mancal.[00102] Although the illustrated plain bearing is a semi-cylindrical bearing housing, the present invention can also be applied to other plain bearings, including thrust washers, tubular bushing, a bearing surface of a connecting rod, a shaft configured to be hinged on a bearing, a bearing block, and a bearing cover.

[00103] Embora ilustrado no caso de um envoltório de mancal pré- formado, deve ser apreciado que a presente invenção também se aplica aos moldes a partir dos quais os mancais deslizantes podem ser formados, por exemplo, materiais de da tira ou chapa lisa a partir dos quais tais mancais deslizantes podem então ser formados após a etapa de revestimento.[00103] Although illustrated in the case of a preformed bearing envelope, it should be appreciated that the present invention also applies to molds from which slide bearings may be formed, for example strip or plain sheet materials. from which such plain bearings can then be formed after the coating step.

[00104] A presente invenção também se refere aos componentes do conjunto de pistão, por exemplo, anéis de pistão, saias de pistão, ou parede de cilindro de bloco de motor. A Figura 2A ilustra um conjunto de pistão 220 que compreende os componentes de motor deslizantes, e a Figura 2B ilustra o pistão 222 correspondente.[00104] The present invention also relates to components of the piston assembly, for example, piston rings, piston skirts, or engine block cylinder wall. Figure 2A illustrates a piston assembly 220 comprising stepper motor components, and Figure 2B illustrates the corresponding piston 222.

[00105] O conjunto de pistão é 220 adaptado para o movimento alternante de um pistão 222 dentro de um cilindro 224 de um motor de combustão interna 226. O pistão 222 compreende um corpo 228 que tem uma coroa 230 formada nas margens mais altas do corpo 228 e uma saia 232 dependente da coroa 230. O pistão 222 também inclui as estrias de anel 234 que se estendem sobre a circunferência do corpo 228 e adaptadas para reter os anéis de pistão 236. Um furo de pino 238 estende-se através das margens inferiores do corpo 228 e é adaptado para receber um pino de pistão 240.[00105] The piston assembly is 220 adapted for the reciprocating movement of a piston 222 within a cylinder 224 of an internal combustion engine 226. The piston 222 comprises a body 228 having a crown 230 formed at the uppermost edges of the body 228 and a skirt 232 dependent on the crown 230. The piston 222 also includes ring splines 234 extending over the circumference of the body 228 and adapted to retain the piston rings 236. A pin hole 238 extends through the margins lower parts of the body 228 and is adapted to receive a piston pin 240.

[00106] A saia de pistão 232 inclui uma circunferência externa que tem um lado de empuxo maior 242 e um lado de empuxo menor 244 formados substancialmente opostos um ao outro na circunferência externa da saia. O pistão 222, e mais particularmente a saia 232, é adaptado para o movimento deslizante relativo com respeito à parede de um cilindro 246.[00106] The piston skirt 232 includes an outer circumference that has a higher buoyancy side 242 and a lower buoyancy side 244 formed substantially opposite each other on the outer circumference of the skirt. The piston 222, and more particularly the skirt 232, is adapted for relative sliding movement with respect to the wall of a cylinder 246.

[00107] Uma haste de conexão 248 é adaptada para interconectar o pistão 222 e um eixo de manivela (não mostrado, mas de modo geral conhecida no estado da técnica). A haste de conexão 248 é presa ao eixo de manivela ao usar os parafusos 250. A haste de conexão 248 também inclui um furo 252 na extremidade oposta (que pode ser alinhado com um mancal deslizante de bucha lisa). Um pino de pistão 240 é recebido operativamente através do furo de pino de alinhamento 238 no pistão 222 e do furo 252, estendendo-se através da haste de conexão 248.[00107] A connecting rod 248 is adapted to interconnect the piston 222 and a crankshaft (not shown, but generally known in the prior art). Connecting rod 248 is secured to the crankshaft using bolts 250. Connecting rod 248 also includes a hole 252 on the opposite end (which can be aligned with a plain bushing plain bearing). A piston pin 240 is operatively received through the alignment pin hole 238 in the piston 222 and the hole 252 extending through the connecting rod 248.

[00108] Em uso, o combustível é queimado dentro dos cilindros 224, causando a alternância dos pistões 222. O pistão 222 impele a haste de conexão 248, que impele o eixo de manivela, fazendo com que este gire em relação aos mancais suportados pelo motor 226. Desta maneira, a potência pode ser trasladada do pistão, através do eixo de manivela, para dirigir um veículo ou um outro dispositivo. Especificamente, a pressão da combustão dentro do cilindro 224 dirige o pistão 222 para baixo em um movimento substancialmente linear. No entanto, além do movimento substancialmente linear do pistão 222, há algum movimento lateral devido à abertura (isto é, tolerância) entre a superfície externa da saia de pistão 232 e a parede interna 246 do cilindro 224.[00108] In use, fuel is burned within the cylinders 224, causing the pistons 222 to alternate. The piston 222 impels the connecting rod 248, which impels the crankshaft, causing it to rotate in relation to the bearings supported by the engine 226. In this way, power can be transferred from the piston, through the crankshaft, to drive a vehicle or other device. Specifically, combustion pressure within cylinder 224 drives piston 222 downward in a substantially linear motion. However, in addition to the substantially linear movement of the piston 222, there is some lateral movement due to the gap (i.e., tolerance) between the outer surface of the piston skirt 232 and the inner wall 246 of the cylinder 224.

[00109] Em consequência do movimento lateral provocado pelo pistão 222 dentro do cilindro 224, a saia de pistão 232 pressiona de encontro à parede 246 do cilindro durante os movimentos de curso de potência e de retorno. As áreas de superfície do pistão 222 que podem entrar em contato com a parede 246 do cilindro durante os movimentos de empuxo maior e menor são o lado de empuxo maior 242 e o lado de empuxo menor 244. Embora o óleo lubrificante impeça de modo geral o contato de metal com metal entre a saia de pistão 232 e a parede 246 do cilindro, fatores tais a carga, a temperatura e a lubrificação insuficiente podem reduzir ou eliminar a camada de lubrificante e causar um arrasto na superfície da saia de pistão 232 e/ou na parede 246 do cilindro. O arrasto nessa área pode eventualmente fazer com que o motor 226 engripe ou falhe.[00109] As a result of the lateral movement caused by the piston 222 within the cylinder 224, the piston skirt 232 presses against the cylinder wall 246 during the power stroke and return movements. The surface areas of the piston 222 that can contact the cylinder wall 246 during the higher and lower thrust movements are the higher thrust side 242 and the lower thrust side 244. Although the lubricating oil generally prevents metal-to-metal contact between the piston skirt 232 and the cylinder wall 246, factors such as load, temperature and insufficient lubrication can reduce or eliminate the lubricant layer and cause drag on the surface of the piston skirt 232 and/or or cylinder wall 246. Drag in this area can eventually cause the 226 engine to seize or fail.

[00110] Por conseguinte, é importante manter o lado de empuxo maior 242 e o lado de empuxo menor 244 de uma saia de pistão 232 lubrificados. Para essa finalidade, o pistão 222 da presente invenção inclui um revestimento 206 provido na saia 232 do pistão de modo a ser justaposto entre a saia 232 e o cilindro 224 para melhorar a lubrificação entre o pistão 222 e um cilindro 224. Embora as Figuras 2A e 2B ilustrem um arranjo em que o revestimento 206 na saia 232 do pistão não é padronizado, outros arranjos de revestimento podem ser providos em que o revestimento é padronizado, por exemplo, com sulcos que separam o revestimento em ilhas de revestimento na saia.[00110] Therefore, it is important to keep the higher thrust side 242 and the lower thrust side 244 of a piston skirt 232 lubricated. For this purpose, the piston 222 of the present invention includes a coating 206 provided on the piston skirt 232 so as to be juxtaposed between the skirt 232 and the cylinder 224 to improve lubrication between the piston 222 and a cylinder 224. Although Figures 2A and 2B illustrate an arrangement in which the coating 206 on the piston skirt 232 is non-patterned, other coating arrangements may be provided in which the coating is patterned, for example, with grooves that separate the coating into coating islands in the skirt.

[00111] Similarmente, um revestimento de lubrificação 206' pode ser provido em pelo menos a superfície circunferencial externa dos anéis de pistão 236 (por exemplo, o revestimento 206' da presente invenção pode ser provido nos dois anéis de pistão mais próximos ao furo de pino 238; o anel do pistão o mais próximo à coroa do pistão pode ter um revestimento de cerâmica inorgânica). Embora não seja ilustrado, a parede do cilindro (ou a forração do cilindro, no caso de um cilindro de pistão com forração/manga) e as superfícies de mancal da haste de conexão 248, também podem ser providas com um revestimento de acordo com a presente invenção. Esses revestimentos de lubrificação 206 e 206' são camadas compósitas à base de polímeros de plástico que compreendem as microcápsulas cheias com líquido 208 e 208', de acordo com a presente invenção.[00111] Similarly, a lubricating coating 206' may be provided on at least the outer circumferential surface of the piston rings 236 (for example, the coating 206' of the present invention may be provided on the two piston rings closest to the bore pin 238; the piston ring closest to the piston crown may have an inorganic ceramic coating). Although not illustrated, the cylinder wall (or cylinder liner in the case of a lined/sleeved piston cylinder) and the bearing surfaces of connecting rod 248 may also be provided with a coating in accordance with present invention. These lubricating coatings 206 and 206' are plastic polymer-based composite layers comprising liquid-filled microcapsules 208 and 208' in accordance with the present invention.

[00112] As figuras aqui fornecidas são esquemáticas e não estão em escala.[00112] The figures provided here are schematic and are not to scale.

[00113] Por toda a descrição e as reivindicações deste relatório descritivo, as palavras "compreendem" e "contêm" e variações das mesmas significam "incluem mas sem ficar limitados a", e não se prestam (e não excluem) a excluir outras porções, aditivos, componentes, integralizações ou etapas. Por toda a descrição e as reivindicações deste relatório descritivo, o singular engloba o plural a menos que o contexto requeira em contrário. Em particular, onde o artigo indefinido é usado, o relatório descritivo deve ser compreendido como contemplando tanto a pluralidade quanto a singularidade, a menos que o contexto requeira em contrário.[00113] Throughout the description and claims of this specification, the words "comprise" and "contain" and variations thereof mean "include but are not limited to", and do not lend themselves (and do not exclude) to exclude other portions , additives, components, integralizations or steps. Throughout the description and claims of this specification, the singular encompasses the plural unless the context requires otherwise. In particular, where the indefinite article is used, the specification should be understood as contemplating both plurality and singularity, unless the context requires otherwise.

[00114] As peculiaridades, as integralidades, as características, os compostos, as porções ou grupos químicos descritos em conjunto com um aspecto, uma modalidade ou um exemplo particular da invenção devem ser compreendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo aqui descrito, a menos que sejam incompatíveis com os mesmos. Todas as características divulgadas neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim divulgadas, podem ser combinadas em qualquer combinação, exceto as combinações onde pelo menos algumas de tais características e/ou etapas são mutuamente exclusivas. A invenção não é restringida aos detalhes de nenhuma das modalidades acima. A invenção estende-se a qualquer nova característica, ou a qualquer combinação de novas características divulgadas neste relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), ou a qualquer nova etapa ou nova combinação das etapas de qualquer método ou processo assim divulgadas.[00114] The peculiarities, integralities, characteristics, compounds, moieties or chemical groups described in conjunction with a particular aspect, modality or example of the invention should be understood as being applicable to any other aspect, modality or example herein described, unless they are incompatible with them. All features disclosed in this specification (including any attached claims, summary and drawings), and/or all steps of any method or process so disclosed, may be combined in any combination, except combinations where at least some of such features and /or steps are mutually exclusive. The invention is not restricted to the details of any of the above embodiments. The invention extends to any new feature, or to any combination of new features disclosed in this specification (including any attached claims, summary and drawings), or to any new step or new combination of steps of any method or process so disclosed.

[00115] A atenção do leitor é dirigida a todos os papéis e documentos que são depositados simultaneamente com ou anteriores a este relatório descritivo em relação a este pedido de patente e que são abertos à inspeção pública com este relatório descritivo, e os conteúdos de todos tais papéis e documentos são incorporados a título de referência no presente documento.[00115] The reader's attention is directed to all papers and documents which are filed concurrently with or prior to this specification in connection with this patent application and which are open to public inspection with this specification, and the contents of all such papers and documents are incorporated by reference in this document.

Claims

1. Stepper motor component (100, 232, 236, 246) having a sliding surface provided by a plastic polymer-based composite layer (106, 206) on a substrate, the composite layer comprising: a material matrix based on plastic polymer that distributes throughout the matrix: a volume of microcapsules (108) filled with liquid; and incidental impurities, characterized in that the plastic polymer-based composite layer (106, 206) comprises 0.1 to 20% by volume of liquid-filled microcapsules (108), the liquid-filled microcapsules (108) have a medium diameter of no more than half the thickness of the composite layer (106, 206), and the liquid-filled microcapsules (108) have an average diameter of 0.5 to 10 μm.

2. Stepper motor component according to claim 1, characterized by the fact that it comprises from 0.5 to 5% by volume of microcapsules (108) filled with liquid.

3. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the composite layer (106, 206) has a thickness of 6 to 40 μm.

4. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the composite layer (106, 206) comprises a plurality of different sublayers (106A, 106B).

5. Stepper motor component according to claim 4, characterized by the fact that the sublayers (106A, 106B) comprise different volume % concentrations of microcapsules (108).

6. Stepper motor component according to any one of claims 4 to 5, characterized in that the sublayers (106A, 106B) comprise different volume % concentrations of metal particulate (112).

7. Stepper motor component according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the sublayers (106A, 106B) comprise microcapsules (108) filled with different liquids.

8. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the liquid (108B) comprises a liquid lubricant.

9. Stepper motor component according to claim 8, characterized in that the liquid (108B) comprises a liquid additive.

10. Stepper motor component according to claim 9, characterized in that the liquid additive comprises a corrosion inhibitor.

11. Stepper motor component according to any one of claims 9 to 10, characterized in that the liquid additive comprises a self-healing additive.

12. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the envelope (108A) of the liquid-filled microcapsule (108) comprises a polymeric material.

13. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the envelope (108A) of the liquid-filled microcapsule (108) comprises a functionalized outer surface or is provided with a coating, which promotes the suspension of the microcapsules (108) within the solution of the composite layer (106, 206) before deposition of the composite layer (106, 206) on the substrate.

14. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the plastic polymer matrix material is selected from the group consisting of a polyimide/amide resin, an acrylate resin , an epoxy resin, fluoropolymer, polyether ether ketone, and a phenolic resin.

15. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the composite layer (106, 206) also comprises from 0.5 to 15% by volume of a dry lubricant particulate.

16. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the composite layer (106, 206) also comprises from 0.5 to less than 15% by volume of a metal powder.

17. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the composite layer (106, 206) comprises from 0.1 to 5% by volume of carbon nanostructures.

18. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the composite layer (106, 206) comprises a matrix of a polyimide/amide plastic polymer material and has distributed over the entire matrix: from 0.5 to less than 15% by volume of a metal powder; from 0.5 to 15% by volume of a fluoropolymer particulate, and the remainder consists of polyimide/amide resin, plus incidental impurities.

19. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the composite layer (106, 206) comprises from 0.5 to 10% by volume of inorganic particulate.

20. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the substrate comprises a layer of strong protective coating material (102) and the composite layer (106, 206) is provided on the layer of protective coating material (102).

21. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the substrate comprises a strong protective coating layer (102) and a metal lining layer (104) and the composite layer (106, 206) is provided in the metal lining layer (104).

22. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the substrate comprises an uncoated metal base layer and the composite layer (106, 206) is bonded to the uncoated metal base layer by sputtering by a sputter-coated Al-based interlayer.

23. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 22, characterized in that the stepper motor component (100) is a component of the slider bearing assembly selected from the group consisting of bearing liner wraps, bushings, bearing surfaces of crankshafts, bearing surfaces of camshafts, bearing surfaces of connecting rods, thrust washers, bearing surfaces of a bearing block, and bearing surfaces of a bearing cover.

24. Stepper motor component according to any one of claims 1 to 22, characterized in that the stepper motor component (100) is a piston assembly component selected from the group consisting of rings (236), piston skirts piston (232) and cylinder wall (246).

25. Flat sheet element, characterized in that it serves to form the stepper motor component (100, 232, 236, 246) as defined in any one of claims 1 to 24.

26. Method of manufacturing a stepper motor component (100, 232, 236, 246) as defined in any one of claims 1 to 24, characterized in that it comprises the steps of: forming a mixture comprising a material of plastic polymer-based resin and microcapsules (108) filled with liquid; coating the mixture onto a substrate; and, treatment to consolidate the matrix of the plastic polymer-based material to form a composite layer (106, 206).

27. Method according to claim 26, characterized in that the mixture of the plastic polymer-based resin material and the liquid-filled microcapsules (108) also comprises the solvent, and the step of treating the engine component slider (100, 232, 236, 246) to remove the solvent after the mixture has been coated onto the substrate.