CN103122937A - 一种轴瓦及其合金层喷涂MoS2工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种轴瓦及其合金层喷涂MoS2工艺，用以解决轴瓦合金层或镀层经常剥落的问题，该轴瓦包括排列固定的钢背层和合金层，合金层上设有与其固定的喷涂层，其中，合金层为铝合金层或铜铅合金层中的一种，喷涂层包括依次排列的PI树脂层、MoS2层和PAR润滑涂层，其中的PI树脂层与合金层相接触，该轴瓦通过在合金层上设置喷涂层可有效地通过MoS2层提高轴瓦的抗干磨性能、抗咬合性能、耐腐蚀性能、耐磨性能，减少安装和使用过程中轴瓦内表面的划伤问题，延长轴瓦和轴瓦中润滑油的使用寿命，具有很好的实用性，而且该轴瓦的整体制造过程安全环保，能够减少对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及轴瓦技术领域，特别是指一种带有合金层的轴瓦及在合金层上喷涂MoS2的生产工艺。
背景技术
现在我们国家在大马力柴油发动机上应用的轴瓦材料一般有两种，一种是铝基材料，另一种是铜铅材料。由于一般情况下主轴瓦承受的压力比较少，所以主轴瓦一般采用的是铝基材料，而连杆瓦由于发动机在运转的过程中所承受的爆破压力较大，因此一般选用的是铜铅材料。铜铅材料的疲劳强度是125兆帕以上，要远远大于铝基材料的疲劳强度，由于铝基材料的合金层本身比较软，因此一般不需要进行电镀，而铜铅材料的疲劳强度高，合金层的硬度相对来说比较硬，镶嵌性比铝基材料差，因此在使用过程中需要在内表面上电镀上一层软的减磨层，减磨层的成分根据发动机功率的大小一般有三元镀层（铜、铅、锡三种元素）、四元镀层（铜、铅、锡、铟）、五元镀层（铜、铅、锡、铟、陶瓷粉）这三种。这三层镀层镀在轴瓦表面上的厚度大约在0.020mm左右，在铜铅轴瓦上电镀减磨层的目的主要是为了增加轴瓦内表面的顺应性、镶嵌性、耐磨性，同时因为铜铅材料的疲劳强度高，所以既解决了铝基材料软的问题，又提高了轴瓦的疲劳强度，使轴瓦的使用寿命得到了很大的提高。
随着发动机功率的不断攀升、超载及操作方面的问题，现有的轴瓦不管内表面是三元电镀还是五元电镀，轴瓦在使用过程中经常会出现合金层剥落和镀层整张剥落的现象，造成发动机抱轴烧瓦的情况。据国内及国际上的统计，轴瓦除去安装使用不当以外，95.90％以上的失效模式是因为高温引起的，由于高温造成合金层中低熔点的组元融化或是软化，使合金层在曲轴的脉动载荷下产生失效。
发明内容
本发明提出一种轴瓦，解决了现有技术中轴瓦合金层或镀层经常剥落的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：该轴瓦包括排列固定的钢背层和合金层，所述合金层上设有与其固定的喷涂层，所述喷涂层包括依次排列的PI树脂层、MoS2层和PAR润滑涂层，所述PI树脂层与所述合金层接触。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：1、设置在喷涂层中的MoS2层是很好的固体润滑材料，其抗干磨性能好，轴瓦在缺油的状态下，可以连续干磨2个小时，轴瓦不出现失效情况；2、由于MoS2层的固有特性，轴瓦的抗咬合性能好，轴瓦与曲轴之间不会产生咬粘现象；3、MoS2的熔点可达到1185度，喷涂层承受的压力可以达到80兆帕以上，使轴瓦能够承受高温、高压、高载荷；4、由于MoS2不溶于酸和碱，耐腐蚀性能好，可大大提高润滑油的使用寿命；5、MoS2层的硬度相当于3H的铅笔芯硬度，有很好的顺应性，大大降低了对摩擦副的加工精度要求；6、MoS2摩擦系数低，大约在0.05~0.09之间（一般铜和铁之间的摩擦系数为0.20左右），并且MoS2层使用时，会在曲轴上形成一层MoS2的保护膜，使曲轴与轴瓦之间的摩擦系数降得更低，提高轴瓦的耐磨性；7、MoS2层的抗磁性好，不容易粘附金属杂质，减少了安装和使用过程中对轴瓦内表面的划伤问题；8、制造过程安全环保，减少了对环境的污染。
本发明还提出一种在轴瓦合金层上喷涂MoS2的工艺。
当轴瓦的合金层为铝合金层时，该工艺包括如下步骤：
1）清洗；将精镗后的铝合金轴瓦置于盛有中性清洗剂的超声波清洗机中进行清洗，温度60-70℃，时间2-8分钟；
2）活化；将上述部件在酸性铝活化剂中进行清洗，温度45-60℃、时间1-5分钟；
3）清水洗；将上述部件置于自来水中，在常温下清洗至少一次，每次1分钟，直至将部件上的酸性铝活化剂清洗干净；
4）铝磷化；将上述部件置于铝磷化剂中，温度35-55℃，时间2-9分钟；
5）冷水漂洗；将上述部件置于去离子水中，常温，时间1分钟；
6）热水漂洗；将上述部件置于去离子水中，温度60℃以上，时间1分钟；
7）喷涂：在30-70℃温度条件下，用喷枪将所述PI树脂层喷涂于所述铝合金层上，厚度为0.001~0.003mm，再将所述MoS2层喷涂于所述PI树脂层上，厚度0.012~0.015mm，最后将所述PAR润滑涂层喷涂于所述MoS2层上，厚度0.003~0.005mm；
8）烘干；将上述部件置于真空烘箱中，温度100-230℃，时间30-40分钟；
9）钢背抛光；将所述钢背层在砂轮机上使用尼龙纤维轮抛光，直至将其抛光干净；
10）烧结；将上述部件置于真空烘箱中，温度150-300℃，时间30-40分钟。
其中，在活化步骤之前，可先将清洗后的铝合金轴瓦置于自来水中，在常温下清洗1分钟，将部件上存留的中性清洗剂清洗干净。在喷涂步骤之前，也可先将热水漂洗后的铝合金轴瓦置于烘箱中，温度120℃，时间20分钟。
当轴瓦的合金层为铜铅合金层时，该工艺包括如下步骤：
1）清洗；将精镗后的铜铅轴瓦置于盛有中性清洗剂的超声波清洗机中进行清洗，温度60-70℃，时间2-8分钟；
2）活化；将上述部件在铜活化剂中进行清洗，温度30-75℃、时间2-5分钟；
3）清水洗；将上述部件置于自来水中，在常温下清洗至少一次，每次1分钟，直至将部件上的铜活化剂清洗干净；
4）铜钝化；将上述部件置于钼铬酸盐中，温度50-85℃，时间2-8分钟；
5）冷水漂洗；将上述部件置于去离子水中，常温，时间1分钟；
6）热水漂洗；将上述部件置于去离子水中，温度65℃以上，时间1分钟；
7）喷涂：在30-70℃温度条件下，用喷枪将所述PI树脂层喷涂于所述铜铅合金层上，厚度为0.001~0.003mm，再将所述MoS2层喷涂于所述PI树脂层上，厚度0.012~0.015mm，最后将所述PAR润滑涂层喷涂于所述MoS2层上，厚度0.003~0.005mm；
8）烘干；将上述部件置于真空烘箱中，温度100-270℃，时间30-40分钟；
9）钢背抛光；将所述钢背层在砂轮机上使用尼龙纤维轮抛光，直至将其抛光干净；
10）烧结；将上述部件置于真空烘箱中，温度150-370℃，时间30-40分钟。
其中，在活化步骤之前，可先将清洗后的铜铅轴瓦置于自来水中，在常温下清洗1分钟，将部件上存留的中性清洗剂清洗干净。在喷涂步骤之前，也可先将热水漂洗后的铜铅轴瓦置于烘箱中，温度120℃，时间20分钟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中轴瓦的结构剖视示意图；
图2为图1中喷涂层的结构剖视示意图；
图中：1-钢背层；2-合金层；3-喷涂层；31-PI树脂层；32-MoS2层；33-PAR润滑涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明轴瓦的结构剖视示意图，由于轴瓦为较为常见的部件，此处不再示出其整体结构。该轴瓦为层状机构，包括依次排列固定的钢背层1、合金层2和喷涂层3。如图2所示，喷涂层3包括依次排列的PI树脂层31、MoS2层32和PAR润滑涂层33，其中的PI树脂层31是直接与合金层2相接触的。该发明中的PI为聚酰亚胺，PAR为聚芳酯。
实施例一：
当合金层2为铝合金层时，该轴瓦的生产工艺包括如下步骤：
1）清洗；将精镗后的铝合金轴瓦（包括固定连接的钢背层1和铝合金层）置于盛有中性清洗剂的超声波清洗机中进行清洗，温度60-70℃，时间2-8分钟；
2）活化；将上述部件在酸性铝活化剂中进行清洗，温度45-60℃、时间1-5分钟；
3）清水洗；将上述部件置于自来水中，在常温下清洗至少一次，每次1分钟，直至将部件上的酸性铝活化剂清洗干净；
4）铝磷化；将上述部件置于铝磷化剂中，温度35-55℃，时间2-9分钟；
5）冷水漂洗；将上述部件置于去离子水中，常温，时间1分钟；
6）热水漂洗；将上述部件置于去离子水中，温度60℃以上，时间1分钟；
7）喷涂：在30-70℃温度条件下，用喷枪将所述PI树脂层喷涂于所述铝合金层上，厚度为0.001~0.003mm，再将所述MoS2层喷涂于所述PI树脂层上，厚度0.012~0.015mm，最后将所述PAR润滑涂层喷涂于所述MoS2层上，厚度0.003~0.005mm；
8）烘干；将上述部件置于真空烘箱中，温度100-230℃，时间30-40分钟；
9）钢背抛光；将所述钢背层在砂轮机上使用尼龙纤维轮抛光，直至将其抛光干净；
10）烧结；将上述部件置于真空烘箱中，温度150-300℃，时间30-40分钟。
其中，在活化步骤之前，可先将清洗后的铝合金轴瓦置于自来水中，在常温下清洗1分钟，将部件上存留的中性清洗剂清洗干净。在喷涂步骤之前，也可先将热水漂洗后的铝合金轴瓦置于烘箱中，温度120℃，时间20分钟。
实施例二：
当合金层2为铜铅合金层时，该轴瓦的生产工艺包括如下步骤：
1）清洗；将精镗后的铜铅轴瓦置于盛有中性清洗剂的超声波清洗机中进行清洗，温度60-70℃，时间2-8分钟；
2）活化；将上述部件在铜活化剂中进行清洗，温度30-75℃、时间2-5分钟；
3）清水洗；将上述部件置于自来水中，在常温下清洗至少一次，每次1分钟，直至将部件上的铜活化剂清洗干净；
4）铜钝化；将上述部件置于钼铬酸盐中，温度50-85℃，时间2-8分钟；
5）冷水漂洗；将上述部件置于去离子水中，常温，时间1分钟；
6）热水漂洗；将上述部件置于去离子水中，温度65℃以上，时间1分钟；
7）喷涂：在30-70℃温度条件下，用喷枪将所述PI树脂层喷涂于所述铜铅合金层上，厚度为0.001~0.003mm，再将所述MoS2层喷涂于所述PI树脂层上，厚度0.012~0.015mm，最后将所述PAR润滑涂层喷涂于所述MoS2层上，厚度0.003~0.005mm；
8）烘干；将上述部件置于真空烘箱中，温度100-270℃，时间30-40分钟；
9）钢背抛光；将所述钢背层在砂轮机上使用尼龙纤维轮抛光，直至将其抛光干净；
10）烧结；将上述部件置于真空烘箱中，温度150-370℃，时间30-40分钟。
其中，在活化步骤之前，可先将清洗后的铜铅轴瓦置于自来水中，在常温下清洗1分钟，将部件上存留的中性清洗剂清洗干净。在喷涂步骤之前，也可先将热水漂洗后的铜铅轴瓦置于烘箱中，温度120℃，时间20分钟。
该轴瓦通过在合金层2上设置喷涂层3可有效地通过MoS2层32增加轴瓦的抗干磨性能，使轴瓦在缺油的状态下也可以连续干磨2个小时而不会出现失效的情况；MoS2层32可增加轴瓦的抗咬合性能，轴瓦与曲轴之间不会产生咬粘现象；由于MoS2的熔点可达到1185度，喷涂层3承受的压力可以达到80兆帕以上，使轴瓦能够承受高温、高压、高载荷；由于MoS2不溶于酸和碱，耐腐蚀性能好，可大大提高轴瓦中润滑油的使用寿命；由于MoS2层32的硬度相当于3H的铅笔芯硬度，有很好的顺应性，大大降低了对摩擦副的加工精度要求；由于MoS2摩擦系数低，大约在0.05~0.09之间（一般铜和铁之间的摩擦系数为0.20左右），并且MoS2层32使用时，会在曲轴上形成一层MoS2的保护膜，使曲轴与轴瓦之间的摩擦系数降得更低，提高轴瓦的耐磨性；MoS2层32的抗磁性好，不容易粘附金属杂质，减少了安装和使用过程中对轴瓦内表面的划伤问题；该轴瓦的整体制造过程安全环保，能够减少对环境的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种轴瓦，包括排列固定的钢背层和合金层，其特征在于：所述合金层上设有与其固定的喷涂层，所述喷涂层包括依次排列的PI树脂层、MoS2层和PAR润滑涂层，所述PI树脂层与所述合金层接触。
2.如权利要求1所述的轴瓦，其特征在于：所述合金层为铝合金层。
3.如权利要求1所述的轴瓦，其特征在于：所述合金层为铜铅合金层。
4.一种如权利要求2所述轴瓦的合金层喷涂MoS2工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）清洗；将精镗后的铝合金轴瓦置于盛有中性清洗剂的超声波清洗机中进行清洗，温度60-70℃，时间2-8分钟；
2）活化；将上述部件在酸性铝活化剂中进行清洗，温度45-60℃、时间1-5分钟；
3）清水洗；将上述部件置于自来水中，在常温下清洗至少一次，每次1分钟，直至将部件上的酸性铝活化剂清洗干净；
4）铝磷化；将上述部件置于铝磷化剂中，温度35-55℃，时间2-9分钟；
5）冷水漂洗；将上述部件置于去离子水中，常温，时间1分钟；
6）热水漂洗；将上述部件置于去离子水中，温度60℃以上，时间1分钟；
7）喷涂：在30-70℃温度条件下，用喷枪将所述PI树脂层喷涂于所述铝合金层上，厚度为0.001~0.003mm，再将所述MoS2层喷涂于所述PI树脂层上，厚度0.012~0.015mm，最后将所述PAR润滑涂层喷涂于所述MoS2层上，厚度0.003~0.005mm；
8）烘干；将上述部件置于真空烘箱中，温度100-230℃，时间30-40分钟；
9）钢背抛光；将所述钢背层在砂轮机上使用尼龙纤维轮抛光，直至将其抛光干净；
10）烧结；将上述部件置于真空烘箱中，温度150-300℃，时间30-40分钟。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于：在活化步骤之前，先将清洗后的铝合金轴瓦置于自来水中，在常温下清洗1分钟，将部件上存留的中性清洗剂清洗干净。
6.如权利要求4或5所述的工艺，其特征在于：在喷涂步骤之前，先将热水漂洗后的铝合金轴瓦置于烘箱中，温度120℃，时间20分钟。
7.一种如权利要求3所述轴瓦的合金层喷涂MoS2工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）清洗；将精镗后的铜铅轴瓦置于盛有中性清洗剂的超声波清洗机中进行清洗，温度60-70℃，时间2-8分钟；
2）活化；将上述部件在铜活化剂中进行清洗，温度30-75℃、时间2-5分钟；
3）清水洗；将上述部件置于自来水中，在常温下清洗至少一次，每次1分钟，直至将部件上的铜活化剂清洗干净；
4）铜钝化；将上述部件置于钼铬酸盐中，温度50-85℃，时间2-8分钟；
5）冷水漂洗；将上述部件置于去离子水中，常温，时间1分钟；
6）热水漂洗；将上述部件置于去离子水中，温度65℃以上，时间1分钟；
7）喷涂：在30-70℃温度条件下，用喷枪将所述PI树脂层喷涂于所述铜铅合金层上，厚度为0.001~0.003mm，再将所述MoS2层喷涂于所述PI树脂层上，厚度0.012~0.015mm，最后将所述PAR润滑涂层喷涂于所述MoS2层上，厚度0.003~0.005mm；
8）烘干；将上述部件置于真空烘箱中，温度100-270℃，时间30-40分钟；
9）钢背抛光；将所述钢背层在砂轮机上使用尼龙纤维轮抛光，直至将其抛光干净；
10）烧结；将上述部件置于真空烘箱中，温度150-370℃，时间30-40分钟。
8.如权利要求7所述的工艺，其特征在于：在活化步骤之前，先将清洗后的铜铅轴瓦置于自来水中，在常温下清洗1分钟，将部件上存留的中性清洗剂清洗干净。
9.如权利要求7或8所述的工艺，其特征在于：在喷涂步骤之前，先将热水漂洗后的铜铅轴瓦置于烘箱中，温度120℃，时间20分钟。
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Denomination of invention: A MoS2 coating process for bearing bush and its alloy layer Effective date of registration: 20230110 Granted publication date: 20160420 Pledgee: Yantai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: YANTAI CHUNSHENG SLIDING BEARING Co.,Ltd. Registration number: Y2023370010011 |
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