CN103132073A

CN103132073A - 滑动件及其表面处理方法

Info

Publication number: CN103132073A
Application number: CN2011103883949A
Authority: CN
Inventors: 周继峥
Original assignee: Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN103132073B

Abstract

本发明提供一种滑动件，包括：基材；中间层，包括主要成分为聚酰亚胺树脂、聚苯酯树脂中至少一种的树脂、任选的用于中间层的固体润滑剂、任选的均匀分散在所述树脂中的非合金硬质添加剂的组合物；形成在所述中间层上的滑动接触层，包括主要成分为聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂中至少一种的树脂、以及任选的用于滑动接触层的固体润滑剂；其中所述中间层厚度大于所述滑动接触层。

Description

滑动件及其表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种滑动件，特别是压缩机的滑动件。

背景技术

在滑动件技术领域中，其在重载或无润滑条件下展示了极好的抗咬合性和耐磨性。

日本公开专利特开2005-146366公开了一种滑动部件，具备基材和基材上的保护膜层，保护膜层包括耐热树脂构成的中间层和耐热树脂的混合剂构成的固体润滑剂表层。其中，中间层、表层的耐热树脂可以是聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂。中间层还含有硬质颗粒、极压材、界面活性剂、矽烷偶合剂、加工稳定剂、抗氧化剂、固体润滑剂。中间层和表层采用同种类的树脂。

在上述专利说明书中公开的滑动件具有良好的特性。然而，该滑动件需要在一恶劣或重载条件下运行，而安装有该滑动件的各种装置需要具有减小的尺寸和重量，以及增加的性能。另外，斜盘式压缩机最重要的操作条件是干燥润滑的操作条件。在这种条件下固体润滑剂可适当保留良好的抗咬合能力。但是，在其中固体润滑剂不利于的是易磨损。增加粘结树脂的量可以克服这个缺点，但粘结树脂的增加量有一个限制，因为可导致抗咬合能力下降。

综上所述，本领域缺乏一种同时提高抗咬合压缩机中的滑动件，例如斜盘与滑履、叶片与气缸之间摩擦阻力大，而摩擦面往往又出现缺油现象，因此在高速运行时，滑动表面容易出损坏。

因此，本领域迫切需要开发一种抗咬合能力和耐磨能力均非常优异的滑动件。

发明内容

本发明的第一目的在于获得一种抗咬合能力和耐磨能力均非常优异的滑动件。

本发明的第二目的在于获得一种滑动件表面处理方法。

本发明第一方面提供一种滑动件，包括：

基材；

中间层，包括主要成分为聚酰亚胺树脂、聚苯酯树脂中至少一种的树脂、任选的用于中间层的固体润滑剂、任选的均匀分散在所述树脂中的非合金硬质添加剂的组合物；

形成在所述中间层上的滑动接触层，包括主要成分为聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂中至少一种的树脂、以及任选的用于滑动接触层的固体润滑剂；

其中所述中间层厚度大于所述滑动接触层。

在本发明的一个具体实施方式中，所述中间层树脂的数均分子量高于滑动接触层树脂。

在本发明的一个具体实施方式中，所述中间层树脂的数均分子量为20000-200000且所述滑动接触层树脂的数均分子量为小于2000-20000。

在本发明的一个具体实施方式中，所述中间层树脂和滑动接触层树脂采用的树脂均为热固性树脂。

在本发明的一个具体实施方式中，所述中间层树脂中还含有酚树脂、呋喃树脂中至少一种。

在本发明的一个具体实施方式中，所述用于中间层的固体润滑剂为聚四氟乙烯和石墨的混合物；且所述用于滑动接触层的固体润滑剂为聚四氟乙烯和二硫化钼的混合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述用于压缩机中的滑动件是斜盘式压缩机的斜盘。

在本发明的一个具体实施方式中，所述滑动接触层含有60％-80％(重量)的树脂和含有20％-40％(重量)的固体润滑剂，中间层含有70％-90％(重量)的树脂和含有10％-30％(重量)的固体润滑剂。

本发明的第二方面提供一种滑动件表面处理方法，包括如下步骤：

在滑动件基材上刮涂或滚涂包括主要成分为聚酰亚胺树脂、聚苯酯树脂中至少一种的树脂、固体润滑剂和均匀分散在所述树脂中的非合金硬质添加剂的组合物的中间层，

在中间层上喷涂包括主要成分为聚酰胺酰亚胺树脂、酚树脂、呋喃树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂中至少一种的树脂和固体润滑剂的滑动接触层。

在本发明的一个具体实施方式中，中间层固化烧结温度大于滑动接触层固化烧结温度，中间层固化烧结温度t1为220℃≤t1≤380℃，滑动接触层固化烧结温度t2为150℃≤t2＜220℃。

附图说明

图1为斜盘组件局部剖视图；

图2为斜盘表面结构放大图。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，获得了一种抗咬合能力和耐磨能力均非常优异的滑动件。在此基础上完成了本发明。

如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例

压缩机中的滑动件，例如斜盘与滑履、叶片与气缸之间摩擦阻力大，而摩擦面往往又出现缺油现象，因此在高速运行时，滑动表面容易出损坏。

在压缩机运动过程中，斜盘10转速一般达到800转/分钟以上，活塞20朝气缸孔底部运动时气缸孔内气体压强可达到约2MPa，活塞端面所承受的压力以及活塞运动中的惯性力经滑履30传递作用在斜盘上，一个滑履作用在斜盘上的压力可达到约1200N。

斜盘一般采用铁，例如QT500铸铁或45钢或轴承钢，或者铝合金作为基体。滑履一般由铁系金属制成，如轴承钢、GCr15钢，并经淬火和回火处理，硬度高。由于滑履硬度高，斜盘基体较易磨损。如图1的斜盘组件局部剖视图所示，在斜盘基体表面增加滑动层，以减小斜盘与滑履的磨擦系数，提高润滑效果。

如图2的斜盘表面结构放大图所示，在斜盘10的基体11上按顺序形成中间层12和滑动接触层13。中间层使用的热固性树脂选自聚酰亚胺树脂(PI)、聚苯酯树脂(POB)中的一种或两种，优选聚酰亚胺树脂，中间层使用的固体润滑剂为聚四氟乙烯和石墨的混合剂。用刮涂或滚涂工艺使中间层覆盖在基体上。

热固性聚酰亚胺和聚苯酯热稳定性好，可长期承受高温，属于耐高温的粘结剂。聚酰亚胺与碳钢基材之间的粘结强度在聚合物中最高。

滑动接触层13使用的热固性树脂选自聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)、聚醚酮树脂(PEK)、聚醚砜树脂(PES)，优选聚酰胺酰亚胺树脂。滑动接触层13使用的固体润滑剂为聚四氟乙烯和二硫化钼的混合剂。并在其中添加少量酚树脂、呋喃树脂等。

聚酰胺酰亚胺的拉伸强度高于其它树脂，在高负荷下的热变形温度高。

聚醚酮，易与高强度材料形成复合材料，应用于耐高温结构材料、耐磨材料。

聚醚砜，可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点，难燃，与环氧树脂粘结性好，耐油。

聚酰胺酰亚胺、聚醚酮、聚醚砜分别具有适用于表面滑层的特性，尤其是聚酰胺酰亚胺，能满足压缩机内的工作环境，达到理想的效果。含聚酰胺酰亚胺、聚醚酮、聚醚砜树脂滑动接触层可与聚酰亚胺、聚苯酯树脂中间层之间可靠结合。

中间层的形成采用刮涂或滚涂的方法，在基材表面覆盖中间层厚度d1为0.02mm≤d1≤0.04mm，刮涂和滚涂工艺可以通过控制刮刀或者滚筒的表面质量，设定涂层的厚度，一般可以一次涂布达到所需的涂层厚度。当中间层涂布在基材上以后，进行固化烧结，烧结温度t1为220℃≤t1≤380℃。冷却后，在中间层上喷涂表面滑动层，厚度d2为0.002mm≤d2＜0.02mm，喷涂过程要经过多道喷扫才能形成均一的厚度，特点是比较薄、质地均匀，但是耗时长。表面滑动层涂布后，进行固化烧结，烧结温度t2为150℃≤t2＜220℃。

相对于聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)、聚醚酮树脂(PEK)、聚醚砜树脂(PES)，聚酰亚胺树脂(PI)、聚苯酯树脂(POB)价格较低廉，因此上述涂层厚度关系的设置可有效降低成本。

中间层树脂的数均分子量高于滑动接触层树脂，综合考虑到成本与性能指标，中间层树脂的数均分子量选择为20000-200000，滑动接触层树脂的数均分子量选择为小于2000-20000。

为了将两层涂层结构斜盘的滑动特性与传统技术的润滑特性进行对比，我们对尺寸与斜盘10相同的斜盘试样进行干摩擦试验和耐磨试验，来检验和说明该滑动部件的滑动特性。来检验和说明该滑动部件的滑动特性。

干摩擦试验设备及试样情况：

试验采用自制的盘式干摩擦试验机。斜盘试样基体材料采用45钢，斜盘试样尺寸为Φ96mm×Φ54mm×6.4mm，其中每个斜盘试样表面分别对中间层和滑动接触层的组分和厚度做了不同选择。为了使表面光滑，对比件表面粗糙度均加工至Ra1.6μm。相对摩擦副的滑履为半球状，直径Φ15，材料采用GCr15钢，淬火回火处理，硬度HV650～880，表面粗糙度Ra0.2μm；3个滑履均布在斜盘试样表面，并通过转盘对3个滑履施加1200N的压力。并在转盘的带动下以1000r/min的转速在斜盘试样上转动，产生滑动摩擦副。在这种条件，测量斜盘和滑履的咬合时间。所得到的结果列于表1。

表1

耐磨试验

试验采用自制的盘式耐磨试验机。斜盘试样基体材料采用45钢，斜盘试样尺寸为Φ95mm×Φ55mm×6mm，其中每个斜盘试样表面分别对中间层和滑动接触层的组分和厚度做了不同选择。为了使表面光滑，对比件表面粗糙度均加工至Ra1.6μm。相对摩擦副采用直径Φ5，材料GCr15的标准钢球。3个钢球均布在斜盘试样表面，并通过转盘对3个钢球施加1200N的压力。并在转盘的带动下以1000r/min的转速在斜盘试样上转动，产生滑动摩擦副。在这种条件，测定斜盘滑动膜破损时间。所得到的结果列于表2。

表2

如表1和表2所示，采用两层涂层结构的试样1-7，这些试样涂层的抗咬合能力和耐磨性相对于传统技术的对比试样8-11有较为显著的提高。其中中间层采用热固性聚酰亚胺涂层，滑动接触层采用热固性聚酰亚胺涂层的试样1-5，其抗咬合能力更加明显。同时，中间层厚度大于滑动接触层厚度的试样1-2，对比中间层厚度小于滑动接触层厚度的试样4-5，其抗咬合能力和耐磨能力有显著提高。

上述试样1-2，其中间层烧结温度220-380℃，滑动接触层烧结温度小于220℃。按照试样1-2的斜盘涂层结构，试样12，其烧结温度分别为中间层小于220℃，滑动接触层烧结温度大于220℃。试样13，其烧结温度分别为中间层220℃，滑动接触层220℃。试样12-13按上述试验方法得到的结果见表3和表4。

表3

表4

如表1和表2所示，中间层烧结温度小于滑动接触层烧结温度的试样12-13，其抗咬合能力和耐磨能力远不如对比试样1-2。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种滑动件，包括：

基材；

其中所述中间层厚度大于所述滑动接触层。

2.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述中间层树脂的数均分子量高于滑动接触层树脂。

3.如权利要求2所述的滑动件，其特征在于，所述中间层树脂的数均分子量为20000-200000且所述滑动接触层树脂的数均分子量为小于2000-20000。

4.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述中间层树脂和滑动接触层树脂采用的树脂均为热固性树脂。

5.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述中间层树脂中还含有酚树脂、呋喃树脂中至少一种。

6.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述用于中间层的固体润滑剂为聚四氟乙烯和石墨的混合物；且所述用于滑动接触层的固体润滑剂为聚四氟乙烯和二硫化钼的混合物。

7.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述用于压缩机中的滑动件是斜盘式压缩机的斜盘。

8.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述滑动接触层含有60％-80％(重量)的树脂和含有20％-40％(重量)的固体润滑剂，中间层含有70％-90％(重量)的树脂和含有10％-30％(重量)的固体润滑剂。

9.一种滑动件表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，中间层固化烧结温度大于滑动接触层固化烧结温度，中间层固化烧结温度t1为220℃≤t1≤380℃，滑动接触层固化烧结温度t2为150℃≤t2＜220℃。