CN103314058B

CN103314058B - 增加摩擦的涂料及由其涂覆的机械零件

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Publication number: CN103314058B
Application number: CN201180064487.4A
Authority: CN
Inventors: T.冯施雷尼茨
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2031-12-07

Abstract

本发明涉及增加摩擦的涂料，其含有粘合剂(9)和硬质材料颗粒(6)作为成分,其中,硬质材料颗粒(6)含有钛硼化合物或由钛硼化合物组成。

Description

增加摩擦的涂料及由其涂覆的机械零件

本发明涉及一种增加摩擦的涂料(Lack)。此外，本发明还涉及一种经涂覆的机械零件，由两个机械零件形成的装置以及在两个机械零件之间形成摩擦连接的方法。

机械零件可以可靠地彼此相互连接，通过例如，高贴合压使它们在为此所提供的接触面的范围内互相挤压。贴合压力可由例如螺栓、螺钉或类似的连接部件产生，其使机械零件横向、特别是垂直地在接触面上互相施加预应力。只要无法克服由接触面之间的摩擦所产生的摩擦力，机械零件的连接就是机械性能稳定的，即，机器部件之间不存在相对运动。在摩擦力矩方面也同样适用。

摩擦力的大小取决于贴合压力和接触面的摩擦系数。一个临界状态会出现在，当作用在连接上的负荷是如此之高，以至于最大的加载力能克服对抗的摩擦力。在这种情况下，使得主要为拉力负荷而设计的连接部件负荷剪力并且会损坏或者可使连接由内部运动而破坏。因此，应当如此设计连接，以便于在提供的工作条件下不同的力不超过可获得的摩擦力。

大的摩擦力可以通过高贴合压和高摩擦系数得以实现。在一定的限度内，由相应的高贴合压产生大的摩擦力仍可能是相对容易的。然而，非常高的贴合压力使得对连接部件的抗拉强度和对所连接的机械零件的抗压强度设置的要求越来越高，这越来越难得以满足或者只留下不可接受的开销。因此，特别是在连接承受高负荷的应用中，理想的是达致尽可能高的摩擦系数。例如轴承的固定，特别是风力发电站的转子轴承就属于这种情况。其中，达到尽可能大的于轴承内环或外环之间的摩擦力矩是必要或适当的，例如，双排圆锥滚子轴承和相关联的安装法兰。这同样适用于具有多个内环的轴承。在这种情况下应避免内环之间的相对运动。

因此本发明的目的是，使两个机械零件之间的接触面的摩擦系数达到尽可能的高。特别地，根据“TL/TP-KOR-Stahlbauten，Anhang E，Blatt85，Verkehrsblatt-Dokument Nr.B5259”，此摩擦系数应高于在给定表面光洁度的情况下，用于摩擦连接的以碱金属硅酸盐为基础带有锌末的已知涂层材料所提供的摩擦系数。优选地，所述高摩擦系数应当不需要预先表面喷砂(Strahlen)就能达到，所以没有代价高昂的表面预处理的需求以及不存在由磨料颗粒污染轴承的风险。

该目的是通过本发明的权利要求书中的特征组合来实现的。

本发明中的增加摩擦的涂料含有粘合剂和硬质材料颗粒作为其成分,在其中，硬质材料颗粒含有钛硼化合物或由钛硼化合物组成。

此外，本发明涉及增加摩擦的涂料，它含有粘合剂和硬质材料颗粒作为其成分，其中，硬质材料颗粒具有的努氏硬度HK0.1至少为2000N/mm²的，优选至少为2500N/mm²。例如其努氏硬度HK0.1可以为2600N/mm²。作为替代或附加，所述硬质材料颗粒可具有的MOS-硬度至少为8.0，优选至少为9.0。例如其MOS-硬度可以为9.5。此外，硬质材料颗粒在室温下的电阻率最高为1x10^-4Ω·cm，优选最高为5x10^-5Ω·cm。特别地，硬质材料的颗粒在室温下可具有9～15x10^-6Ω·cm的电阻率。

本发明具有的优点是，它可以实现非常高的摩擦系数。另外一个优点是，没有代价高昂的表面预处理,特别是不需要对应在其上应用涂料的机械零件的表面进行喷砂。额外的优点是，工艺简化消除了在喷砂过程中的磨料残留长期损伤机械零件的风险。

通过使用导电的硬质材料颗粒，可使于机械零件不希望有的电绝缘性由该涂料得以避免。此外，建立了导电的涂层在几乎整个表面上形成的可能性。这对于例如形成有效的防腐蚀能产生有利的影响。

硬质材料颗粒可含有陶瓷材料或由陶瓷材料组成。陶瓷材料使得用一个具有成本效益的方式能实现非常高的硬度。

基于聚氨酯的涂料可成为本发明的涂料(pigment)。这种涂料也使得一个不以最佳方式制备的基底具有非常高的附着强度。原则上，基于环氧树脂的涂料也是可以的。此外，对于该涂料优选的是单组分体系。这使得用非常少的费用就可加工。但该涂料也可以由双组分体系形成。

硬质材料颗粒可包含二硼化钛或由二硼化钛组成。二硼化钛结合了极高的硬度和良好的导电性。

本发明的涂料可以成为防腐蚀涂料并且可含有防腐蚀材料作为另外的成分。这具有的优点是，通过在表面上施加这种涂料使得无需额外的支出就能形成防腐蚀的保护。特别是，本发明的涂层可含有锌作为防腐蚀材料。

此防腐蚀材料可以是导电的。特别是，此防腐蚀材料的电导率可至少为1x10⁶A/Vm，优选至少为10x10⁶A/Vm。典型的数值位于16.7到18.3x10⁶A/Vm之间。此防腐蚀材料可以是固体。这具有特别的优点，即使在强压影响下，形成的涂层的可压缩性是受限的。这导致的可能性为，有了这样的涂层就可形成永久的机械稳定的连接。在这里，防腐蚀材料的硬度可以比所述的硬质材料颗粒低。另外，防腐蚀材料可至少部分呈粉末状。同样地，防腐蚀材料也可至少部分呈薄片状。特别地，防腐蚀材料可包含锌或由锌组成。

本发明的涂料可包含另外的硬质材料颗粒作为另外的成分。这些另外的硬质材料颗粒可鉴于其它功能作为硬质材料颗粒而被优化。例如，另外的硬质材料颗粒可采用稍微分散的颗粒尺寸，从而可以作为机械零件之间的间隔物。例如，另外的硬质材料颗粒可含有碳化硼或由碳化硼组成。

此外，该涂料(lacquer)可包含溶剂，例如石脑油。

下面列出的所有信息中有关物质所占的百分比针对的是各自的体积，即在各种情况下％值是指体积％。

针对包含溶剂的涂料的体积，所含溶剂的比例可以为20-40％。其中，包含溶剂的涂料可具有的硬质材料颗粒的含量至少为10％，优选至少为20％。如果存在其它的硬质材料颗粒，该涂层可具有的所有硬质材料颗粒的总含量至少为10％，优选至少为20％。另外，包含溶剂的涂料可具有的防腐蚀材料的含量至少为10％，优选至少为20％。

针对不含溶剂的体积，该涂料所含粘合剂的比例可以为20-40％。粘合剂的含量较高导致的是防腐蚀效果不足。粘合剂的含量较低使得涂料于基底足够的粘合强度不再得到保证。此外，针对不含溶剂的体积，该涂料可含高达10％的添加剂。例如，该涂层可包含触变剂作为添加剂。总体而言，针对不含溶剂的体积，该涂料可具有的无粘合剂的固体含量至少为50％，优选至少为70％。

针对不含溶剂、粘合剂以及添加剂的涂料体积，该涂料所含硬质材料颗粒的比例可以为30-70％，特别为40-60％。硬质材料颗粒的含量较低导致的是明显较低的摩擦系数。防腐蚀材料的比例依照相同的参照可以是70-30％，特别是60-40％。对于较低的防腐蚀材料含量结果是不充分的防腐蚀保护。此外，该涂料可具有的另外的硬质材料颗粒的含量最高为30％，优选为至少20％作为替代。

硬质材料颗粒可具有的平均颗粒尺寸最大是100μm，优选最大是60μm。此外，该硬质材料颗粒可具有的平均颗粒尺寸最小是5μm，优选最小是10μm。另外，该硬质材料颗粒可具有的最大颗粒尺寸最大是150μm，优选最大是110μm。

本发明还涉及一种经涂层涂覆的机械零件，该涂层含有由钛硼化合物制成的硬质材料颗粒。

本发明还涉及由一种具有第一接触面的机械零件和具有第二接触面的机械零件形成的装置。在第一接触面或第二接触面上涂有本发明的涂料。此外，第一接触面和第二接触面朝向彼此预加应力(vorspannen)。

第一机械零件和/或第二机械零件可以构成轴承组件，尤其是大型轴承，特别是风力发电站(Windkraftanlage)。轴承组件可形成轴承环，特别是内环或外环，尤其是滚动轴承或滑动轴承的内环或外环。所述的第一接触面和第二接触面可以是例如，内环的膛壁、外环的外表面、内环的端面，外环的端面，壳体的膛壁、轴的外表面、壳体的端面或轴肩的端面。

在干燥状态下涂料的层厚可为至少15μm，优选至少20μm。此外，在干燥状态下的层厚可以最大为70μm，优选最大为50μm。

此外，本发明还涉及一种用于在第一机械零件和第二机械零件之间形成摩擦连接的方法。在该方法中，本发明的涂料被施加到第一机械零件的第一接触面或第二机械零件的第二接触面。涂料干燥后，使第一机械零件和第二机械零件在接触面的范围内彼此朝对方互相按压从而至少使一些包含在涂料中的硬质材料颗粒压入到所述第一接触面和第二接触面。这样形成的互锁的微连接就会造成非常高的摩擦系数。

借助包含在涂料中的固体，如锌，可以使涂层在之后产生的更高的贴合压下不再被明显地压缩以及由此可导致尺寸变化或由磨损促使的微移动。仅靠硬质材料颗粒不能保证接触面的支承足够稳定，因为随着压力的增加，硬质材料颗粒被更深地压入接触面。

在湿润状态下涂层厚度可为至少20μm，优选至少25μm。此外，在湿润状态下涂层厚度可以最大为80μm，优选为最大为60μm。该涂料也可施加到第一或第二机械零件的不在装置相对面的其它表面。第一机械零件和/或第二机械零件可以为轴承组件，尤其是大型轴承，特别是风力发电站。

本发明将在下文中参考示例性实施方案对本发明的涂料的组成及运用加以详细地说明。

图1示出了用以说明依照本发明形成的摩擦连接的原理图。

正如在下面会被更详细地说明的那样，本发明的涂层在出现最初所需的成型之后在很大程度上是不可压缩的并且具有增加摩擦的和抗腐蚀特性(包括单面应用的相对面的防护)。该涂料特别适合作为用于大型轴承的涂涂料(Anstrich)，特别是用于滚动轴承或滑动轴承的外表面以及双列圆锥滚子轴承的内环接触面的涂料。例如该涂料可以用于大型滚动轴承，它们被安装在风力发电站或其它大型机械上。

对于大型轴承，除外表面的腐蚀防护以外，提高表面的摩擦系数在有些地方也是可取的，例如，其上应该用一些法兰连接。但在那里，防腐蚀要求通常较低。同样地，应以简单的方式实现例如在内半环之间的摩擦系数的增加。

关于理想涂料的要求对于大型滚动轴承来说是复杂的。它应当极好地保证能避免磨料残留带来的危害，其残留在尽管粗糙度不足但仍非喷砂的(nichtgestrahlten)和精加工的钢表面上，此残留能产生长期有害的精细污染(Feinkontamination)；它应当是可简单无误混合的并且是按已定义的层厚可均匀施加的；它应当能很好的覆盖并且应以仅单一的层完成;它应当非常快速地可机械负荷地硬化;它应当是硬化处理过的、耐磨损的以及耐高压的;它必需是绝对耐油的;它应当于施加时在毛细作用下仅有少量流入缝隙;以及它允许在法兰连接的负荷下硬化无任何的蠕变或流动或变形。另一方面，它不允许是易碎的或易于剥落的并且必须有剩余的弹性。同时，它应该提供最大的防腐蚀保护以及额外提高的静摩擦系数。

该要求的一部分可以通过选择湿固化的单组分-聚氨酯-体系来解决，以下缩写为1K-PU-体系，其在约30％粘合剂(即约70％的固体在干燥层中，即无溶剂)的情况下可容易并均匀地施加、可快速干燥的、高黏附的以及化学还有机械稳定的，尽管其弹性由于填充剂只是可轻度压缩的。该涂料的固化是由PU-系统中官能性末端(异氰酸酯)的交联来实现的。干燥涂层的体积大约是湿层的70体积％。使用每滚一次涂覆可使干燥层的层厚实现40μm±5μm。

与硅酸盐不同，聚氨酯也能在粘结剂含量增加时在无喷砂的滚动轴承表面上黏附地很好。按照DIN EN ISO4624附着强度测试在打磨过的、无喷砂的钢表面上典型的撕断压强(AbreiBwert)为17-20MPa，其中经由撕裂而产生的断裂发生在涂层内部。

单纯的防腐蚀可以通过在干燥层中的锌粉含量来实现，例如60％至70％。这样的金属粉末填充的涂料不会发生固体粉末和粘结剂的反应，聚氨酯使得锌粉简单地“粘合”在表面上。由此，没有限定也是可以的，可用另外的填充物粘合，只要它们是惰性的，不与聚氨酯(PU)发生反应。

从硬的色料填充添加剂如硫酸钡到软的添加剂如滑石粉或聚四氟乙烯(PTFE)这样的无限变化在原则上是可以考虑的。

当基体的防腐蚀性和抗压性同时是必须的时候，例如，可将提高摩擦的粉末，在最简单的情况下如石英粉和锌粉，添加到涂料中，优选湿固化的单组分-聚氨酯-基础的涂料中。粘度可由聚氨酯的预交联度(Vorvernetzungsgrad)和溶剂的含量如此设定以使于滚压所需的层厚达到例如40μm。

然而，锌粉全部或部分地由提高摩擦的粉末来替换，会使得防腐蚀性能消失或至少减少。究其原因是，当锌粒子彼此互相接触时，需要非常高的锌含量－更大量的锌，在单位面积上对于直流电防防护(galvanischen Schutz)将是必要的。

虽然锌填充的涂料的摩擦系数理所当然地增加，特别是锌—硅酸盐—涂料，例如，带有锌末的碱金属硅酸盐涂料；但是这既不是接近可调节的也不是进一步可提高的。

相对于摩擦连接的锌涂料，进一步增加摩擦需要有微型细齿的硬质颗粒。通过硬质颗粒可以与要连接的机械零件形成互锁的微连接。此外，硬质颗粒可以作为锚固点在层中反抗高含锌量基体的蠕变。

增加摩擦的添加剂的要求与对良好的表面光洁度和高耐腐蚀性的要求截然相反。增加摩擦的添加剂或磨料颗粒大幅度地降低了部分防腐蚀能力。其它传统的添加剂例如铁云母于这里无帮助，其自身促使再度有利的防腐蚀保护，但仅是摩擦连接是有效的，而使用微型细齿的硬质颗粒可达到最大的摩擦系数。

对于硬质材料作为增加摩擦的添加剂，所有基于高硬度和在安装过程中施加贴合压的微型细齿，都是可以考虑的不同的变种。

对于最大程度的增加摩擦，非常坚硬的颗粒是适合的，其具有有棱角的几何形状，例如磨粒。尤其是质地坚韧的磨粒品种(Schleifkornsorten)是适合的，例如单晶刚玉、立方刚玉或锆刚玉。同样地，也可以使用低成本的石英粉(莫氏硬度：7)。但上述所有材料在压力下往往会碎裂。这带来的风险是，游离的颗粒尖端裂开，效果消退并且之后在拆卸大型的滚柱轴承时在表面上会有微细的磨料粉尘。特别是可能存在这样的一种风险：为了增加摩擦应在大型轴承相邻内环之间进行涂涂料，并从此处开始存在朝向滚道的入口，任选在拆除此处设置的密封圈之后。此外，增加摩擦的效果会通过硬质粒子的解体而降低。例如，拆除后，后续重组大型滚柱轴承会在增加摩擦方面已有强烈的效果损失。如果大型滚柱轴承在初始安装时因意外原因被再次拆开或在安装之前有机械的负荷，效果已经在初始安装时被极大地降低了。上述材料从而主要适用于不允许安装后调整和出错处理的一次性涂层。可能的应用情况是绝对只有一次可拧紧，例如大型滚动上的外部法兰连接。在这样的应用中，使用这些材料是廉价的并且很好的实现了显著的摩擦力的增加，但不具有高的防腐蚀性能。

对于清洁敏感的区域，像两个内环的碰撞处，在初始安装和拆除方面伴随着多次的或至少更安全的可用性，使用例如氧化锆球(ZrO₂)代替Al₂O₃是可以考虑的。其只是有一个类似于滚动轴承钢的硬度，不会碎裂，所以可以认为是安全的。例如，用做球体的是700HV，有68％的氧化锆和32％玻璃相的无定形二氧化硅。但其达到的摩擦系数低于上述磨粒品种，因为进入淬硬滚动轴承钢的渗入由于硬度和形状是低的，并且球形形状在负荷下更倾向于滚动。

上述材料的变化各有其不同的优势和局限。共同点是，防腐蚀性能在很大程度上被取消。

另一种可能性是，例如，碳化硼粉末B₄C。碳化硼粉末在合适的磨粒里是可用的。例如，12-40μm的粒径是可用的(F360级)，适合单层40μm厚的PU涂层。碳化硼粉末有一个可比金刚石的硬度，而且价格相当低廉。一旦该粉末与涂料结合并且接下来不能被吸入，(来自于肺和眼睛的纯矿尘负荷的)健康风险就会消失。这里就有一种非常稳定的但廉价的颗粒，其在无撞击的压力下几乎不会碎裂并且可使其不费吹灰之力地压入硬化的滚动轴承钢－来自外法兰和内环连接的要求的共生关系。然而，防腐蚀是无法通过碳化硼粉末达成的。

因而，在本发明中，其它硬质材料颗粒会被优选给定。按照本发明，提供这样一种湿固化的1K-PU-涂料，其固体含量约为70％、例如约40％至60％的锌和60％至40％的高导电性的应用碳化硼(B₄C)的硬质材料。这种硬质材料是二硼化钛(TiB₂)。二硼化钛是一种导电的陶瓷粉末并且一直以来完全没有应用在涂料中。二硼化钛以其合理的价格和合适的颗粒大小是可用的。室温下二硼化钛的电阻率为9至15x10^-6Ωcm。

这种涂料不作为接合对象(Fügeppartner)之间的绝缘体。由于本身具有惰性的TiB₂的优异导电性使得剩余的锌颗粒进一步地彼此导电连接，由此，锌末量可以显著地减少而不会不利于防腐蚀保护。存在主动阴极腐蚀防护。盐雾试验表明，其防腐蚀性能在涂层局部损伤时仍能保留。其中防腐蚀的品质可以达到如纯聚氨酯－锌－涂料一样。根据EN ISO12944-2:2000，两个40μm的层可达到的防腐蚀性能约为C4/10年。硬质材料颗粒在压力下甚至会导致在钝化处理的表面或相对表面上的啮合的绝对无遮蔽的强制接触，其比起被PU衰弱的平贴的颗粒接触更为导电密切。由此，硬质材料填补了减少的锌颗粒之间的导电连接；与两个表面都有接触；也可经由可能的氧化层穿过未涂涂料的相对表面(优选只在接合对象的其中一面上涂料)；并且会导致渗透进硬化的滚动轴承钢的可增加摩擦的较低碎裂倾向的微啮合。易碎性倾向于片状断裂，从而增加了断裂保留在PU－基体中的可能性。微啮合甚至能促使上过油或润滑过的表面的摩擦系数得以增加。其莫氏硬度为9.5，和碳化硼一样接近金刚石，并且相比而言，努氏硬度3000/2600和维氏硬度3800/3000，其机械强度并没有远低于作为基准的碳化硼(B₄C)。由硼化钛(TiB₂)碎裂制造的粉碎方法可得到有棱角的尖锐的可压碎的颗粒和完全可用于几乎所有颗粒尺寸的筛选。特别令人感兴趣的是，400目至700目的范围对应于最大的颗粒约为50μm或约100μm。这也使得其相比于一些常规的颗粒是有优势的，例如在其它情况下值得考虑的质地坚韧的锆刚玉，其细颗粒目前尚可用。通过涂料的高固体含量由此可以形成机械坚韧的，耐撞击的涂层。这便于处理上过涂料的机器零件。

利用一种溶解器盘可使该涂料得以混合。由于涂料较高的内摩擦，在混合过程中可产生强增温，这反过来又可促进涂料中所含分子的扩大。此外，也可细碎硬质材料颗粒。由于这些原因，混合时间和溶解器盘的旋转速度被限制在对于充分混合所需的最低限度。

本发明的一个典型的配方如下所示(％值是各自在指定的基础上相对的并且由此以体积％代表各自的份额)：

该涂料包含的溶剂含量(例如，石脑油)为20%至40%，特别为30%。

扣除溶剂的含量后，剩下的干物质组成如下，其中总干物质含量用作百分比的参考值：

-20-40%，特别是30％，单组分湿固化聚氨酯(基于芳香族异氰酸酯)；

-50-80%的固体含量；

-最高达10％的添加剂(固态或液态)。

在聚氨酯的含量小于20％时，会出现关于机械零件表面涂料的粘附性的问题；在40％以上，该涂料的防腐蚀效果就不再得到保证，因为一个遍及整个涂层体积的连续的导电连接不再被假定。

固体含量有以下的组成成分，其中总固体含量用作百分比的参考值:

-30-70%,优选40-60%,特别是40%的颗粒大小为700目二硼化钛；

-30-70%,优选40-60%,特别是60%的颗粒大小为5μm的锌。

规定TiB₂的表面残留水分<0.1％，这因为水分反应性的粘合剂是重要的。高达20％的二硼化钛可以由碳化硼B₄C来代替。锌以锌粉的形式混入涂料中。锌粉也可以部分由锌薄片来代替。如果不含锌薄片，可以提供触变添加剂。

声明的典型成分可以是：

锌粉、锌末，稳定化的/锌粉、锌末，为稳定化的/氧化锌/锌薄片/磷酸锌/1,3,5-三甲基苯/均三甲苯/二甲苯，异构体的混合物/异丙苯/二苯基甲烷二异氰酸酯，异构体和同系物/1,2,4-三甲基苯/溶剂石脑油。

对于两个机械零件之间的摩擦连接在本发明中可以采取以下措施。

首先，一个机械零件应在接触到另一机械零件相对面的一定面积范围上涂覆涂料。在温度下降至冰点或冰点以下使用该涂料涂层是可能的。涂料干燥后，使涂覆涂料的表面与相对面互相接触并且通过一个给定的贴合压使得彼此互相按压。要选选择这样高的贴合压，使得至少有一些包含在涂料中的硬质材料颗粒不仅压入涂覆的面而且也压入相对面，从而在两个表面上产生局部凹陷。该贴合压例如可以为约100MPa，其可以通过由螺钉使机械零件被互相拧紧的方式来产生。该贴合压不一定必须长期保持在这么高。减少到其原始值的20％通常不会导致摩擦连接结合的失败。但是重要的是，最初施加的贴合压要足够高。

对于应用的方便性和应用安全性的提高，该涂料可含有颜色指示剂和/或构造指示剂。通过第一种指示剂可以显示出涂料的干燥度。因此，处于潮湿状态的涂料，即涂上后立即，是深灰色的，其随着变干燥日益淡化成中灰色。通过这种方式可确定涂料是否已足够干燥以及已被涂上涂料的机械零件是否可被安装。另一种指示剂可显示，涂料已经受到强大的机械负荷。这可以测试例如在拆卸时涂有该涂料的机械零件，是否存在正确的贴合压，以及由此可以看出，机器零件已被安装过，并且在重新安装之前必须更换涂料。对于其它指示剂可以特别是颜色和构造指示剂的组合，其取决于机械负荷的强度不可逆转地赋予该涂料一个精致的银/灰杂色的外观。

图1中所示的是按照本发明方法形成的摩擦连接的原理图。正如下文更详细地解释的那样，对于这样的摩擦连接，系统的层厚与要选择的颗粒大小必须互相关联。

摩擦连接形成于第一构件1和第二构件2之间。构件1和2可以是任意的机械零件。特别地，它可以是轴承环和壳体或框架部分的配对，轴承环通过壳体或框架部分围绕摩擦连接旋转相连。同样，它也可以是例如两个轴承环的配对。

第一构件1具有第一接触面3以及第二构件2具有第二接触面4，其中，该第一接触面3和第二接触面4是面对面的，并且彼此互相隔开。第一接触面3和第二接触面4之间的区域被摩擦层5所填充。摩擦层5可以通过施加本发明的涂料于例如第一接触面3然后干燥形成。摩擦层5具有导电的硬质材料颗粒6，特别是以二硼化钛形式存在的硬质材料颗粒。此外，摩擦层5还具有薄片状的防腐蚀材料7，特别是以锌薄片和粉末状形式存在的防腐材料8，尤其是以锌粉的形式。所有摩擦层5的成分被捆绑在一个基体9中，特别是以聚氨酯粘合剂的形式。

从图1可以看出，硬质材料颗粒6具有比压缩后的摩擦层5的厚度还大的尺寸并且由此突出于摩擦层5的两侧，其不仅被压入第一构件的第一接触面3而且也被压入第二构件的第二接触面4。以这种方式在硬质材料颗粒6与构件1、2之间的会形成互锁的微连接，其导致了非常高摩擦系数。对于抛光的滚动轴承环其摩擦系数可达到例如约0.48。硬质材料颗粒6旁的薄片状防腐蚀材料7和/或粉末状防腐材料8可以紧密碰触并且可由此形成导电连接。在薄片状防腐蚀材料7之间以及粉末状防腐材料8之间也可出现多点碰触并且由此形成导电连接。此外，摩擦层5的导电成分还可与第一接触面3和第二接触面4互相碰触。以这种方式，形成一个连续的贯穿整个摩擦层5体积的导电连接，以便于包含在摩擦层5中的薄片状防腐蚀材料7和粉末状防腐材料8可以可靠地保护接触面3，4免受腐蚀。

此外，穿过薄片状防腐蚀材料7和粉末状防腐蚀材料8的摩擦层5是非常有承载力的，可使得机械性能非常稳定地与摩擦层5的连接能够在构件1和2之间形成，其不会由于在此期间出现的峰值压力而松动或磨损，它的尺寸精度也不会被削弱。其它有足够承载力的固体也可达到类似的效果，但不能提供防腐蚀的保护。然而单独由聚氨酯也不能达到可观的程度，因为其会塌陷以及会通过蠕变或流动而移位。

以下考量基于，一直只对机械配对的一个面施加涂料，即图1中所示的接触面3和4中的一个，这样也降低了生产成本。

远远大于涂料的层厚的颗粒使得表面粗糙化并且妨碍施加以及处理已经完成涂覆的零件，例如升降装置滑动。其表面不平并且对周围造成磨损。由于滚动效应，大的颗粒应用在辊的时候可使得在颗粒后形成层覆盖缺口。

明显小于层厚并且不能支撑在其它固体上的颗粒，在只有部分弹性的聚氨酯(PU)-锌-基体里是无效的并且不会导致机械啮合。要么在硬基体里嵌入颗粒是必要的(如化学镀镍)，要么颗粒必须到达两个安装配件。因此在选择弹性基体时会使用相对较大的颗粒。另一方面，所有的硬质材料颗粒的直径与涂层厚度相符合是没有必要的，这反过来对于涂料的附着力是非常不利的。来自于锌和TiB₂或TiB₂和B₄C这些固体的高加载确保了，即使对于较小的颗粒在聚氨酯基体里也不会存在完全的蠕变性。

此外，在法兰的螺栓连接或其它机械零件的高负荷下，涂料的，即聚氨酯的非固体成分部分和所含的锌粉一起在直至整个装置表面上的蠕变是不可避免的。由螺栓连接产生的达到装置表面的接触压的适合值约为100MPa。由这个值开始提高到300MPa会导致相对低的最多2μm的残余沉降。未观察到蠕变。对于约35μm的层厚，初始的压缩约为5μm。由于典型为70％的固体含量，层系统的总蠕变性仍被视为是低的。在这里，硬质颗粒还有助于防止(滑的)锌的共同蠕变(Mitkriechen)。由于涂层的高粘附性，即使在上述的接触压下在拆除机械零件后可看出无涂层剥落以及无涂层传布给未上涂料的相对面。用溶剂剥离涂层是不可能的，使得涂层必须在机械零件继续使用时以机械的方式去除并且由新的涂层替换，以便于再次达到非常高的摩擦系数。

开始时相比于例如硅酸盐涂料更大的涂层平衡能力由于蠕变(可塑的)和弹性是有利的，以调整施加的厚度差异和形成遍及整个装置表面的大接合面。另外，蠕变使得所述硬质材料颗粒裸露在外。由于蠕变防水或密封也会被涉及到，为了使例如腐蚀性液体不能渗透进接合面之间。

含锌70％的聚氨酯涂料在干燥的涂层中可以被略多于30％地挤压在一起(始终提供一个足够大的接触面)，然后达到一个准金属的硬覆盖层(Hartlage)。正是这样带有非流动性的硬质材料颗粒的涂料具有更低的蠕变效应。例如，35μm的颗粒在40μm的层中在组装过程中刚好形成双面的硬覆盖层。

在一般情况下这样是足够的，即：当筛选硬质材料颗粒时，其最大颗粒大于所需的层厚，并且颗粒尺寸仍然在高斯分布最大值之内。

如果涂料施加厚度是不能准确控制的，则较大的颗粒可以提高在应用过程中的安全性。

在一个实施方案中，涂层形成的厚度为20-45μm(干燥状态)。这样的层厚，可由聚氨酯的单层施加来实现。较低的层厚基本上-即使在常规的锌时-不具有足够的防腐蚀性。涂料可含有400目过筛的二硼化钛粉末，其具有约为50μm的最大颗粒(×100)以及约为15μm的最大数量(×50)。或者，该涂料也可含例如700目过筛的硼化钛粉末，含有约为100μm的最大颗粒(×100)和约为28μm的最大数量(×50)。锌粉的颗粒是这样与硬质材料粉末的颗粒相协调的：以便于达到一个尽可能高的堆积密度。

例如，400目过筛的含量为60％的二硼化钛，在理想层厚为25±5μm时，特别是25-30μm时，可以达到良好的效果。锌粉末的颗粒尺寸约为5μm。于100MPa的贴合压会产生4μm层厚的压缩。之后使可能发生的早期的涂层不均匀性基本上得以抵消，并且使该层中的空隙基本上得以填充，从而使机器零件总是在整个表面上紧贴该涂层。当接贴合压提高到300MPa，涂层厚度进一步减少2μm。通过接触压的进一步增加，不能实现涂层厚度的显著的进一步降低。这主要是由共同被挤压的锌粉的高承载能力而引起的，还防止了硬质材料颗粒的横向流动。聚氨酯的流动性也通过锌粉和硬质材料颗粒大大降低了。由此，整体而言形成了机械高负荷的以及非常稳定的涂层。对于两个由硬钢制成的机械零件的可靠的摩擦连接，在给定条件下贴合压应至少为100MPa。

700目过筛的含量为60％的二硼化钛，在理想层厚为40±10μm时，特别是35-40μm时，也同样适用。这里锌粉末的颗粒尺寸也约为5μm。于100MPa的接触压会产生5μm的涂层厚度的压缩。当接触压提高到300MPa，层厚进一步减少5μm。对于两个由硬钢制成的机械零件的可靠的摩擦连接，在给定条件下贴合压应至少为200MPa。

同样地，例如，700目过筛的含量为40％的二硼化钛，在理想层厚约为35μm时也是可以的。这里锌粉末的颗粒尺寸也约为5μm。在贴合压为100MP时层厚的压缩随着聚氨酯交联程度的不同而有所变化。于低的交联度会产生5μm的层厚的压缩。于较高的交联度，弹性较小，据此压缩也稍低，例如，4μm。当贴合压提高到300MPa，在这两种情况下，层厚再减少1或2μm，这样各自总共减少6μm。

包含在涂料中的两种粉末-或者，如果额外添加碳化硼，所有这三种粉末-的大小是互相相协调的，并且为一个理想厚度的范围而设计最终的单层涂层。对于不同的理想层厚会使用带有不同粉末颗粒的相同的基础配方。不同的涂层厚度要通过所使用粉末的颗粒尺寸并且同时通过聚氨酯-粘合剂的粘度来调整。较高的溶剂添加量(挥发性有机化合物VOC)使得粘度降低并且使涂层变薄-反之亦然。

在进一步的变化中可附加使用颗粒大小例如为10-30μm的氧化锆球(二氧化锆与氧化硅)。这些都只有700HV的硬度，但是是不可压缩的固体填充物并且没有易碎性。通过其球面的形状和与这些特性相关的准确的尺寸筛选，必要时，它们可产生一个明确的间隔物。需要定义厚度的涂层时，氧化锆球的含量能制止锌-聚氨酯-基体的滑动以及二硼化钛颗粒对于可预见的层厚的渗透深度。

要获得尽可能最佳的结果，必须防止该粘合剂在施加后于湿润状态下的凹陷。这就要求调整触变性。出于这个原因，如果向涂料中添加触变剂是有利的。该涂料在移动时变得更流动(涂覆)，没有移动时更坚硬(干燥)。

当不仅使用锌粉，而且使用一部分锌薄片时，可以改善涂层内部的导电接触。在锌粉和锌薄片的混合物中，于彼此更多的接触面上可得到最佳的填充密度。添加锌薄片也会触变。薄片状的导电固体的含量，也可以全部或部分地由铁云母代替由锌薄片组成。

双组分聚氨酯或双组分环氧树脂都可以代替单组分聚氨酯使用。凭借硅酸盐化合物(Silikatbindung)既不能形成粘附性又不能形成可成型性(Einformbarkeit)，以至于这样的化合物被排除在外。

另外，也可以互相结合两种涂层，每一种的防腐蚀或增加摩擦的属性都是最佳的。对于其中的一种涂层，单组分-聚氨酯-锌粉涂料可用于外表面的纯防腐蚀性的保护。对于另一种涂层，其施加于接合面，以增加摩擦系数，可以使用一种添加硬质材料颗粒的相同单组分-聚氨酯-基底的不同的混合物。这两种产品因为同样的粘合剂会互相协调，并且因此可以在轴承涂层技术上毫无问题地重叠。为了避免混淆，其中一种产品可以是容易着色的，例如，锌涂料略微泛红以及增加摩擦的涂料纯灰色。

附图标记

1 第一构件

2 第二构件

3 第一接触面

4 第二接触面

5 摩擦层

6 硬质材料颗粒

7 薄片状的防腐蚀材料

8 粉末状的防腐蚀材料

9 基体

Claims

1.增加摩擦的涂料，其含有粘合剂(9)和硬质材料颗粒(6)作为成分,其中，

－硬质材料颗粒(6)具有的努氏硬度HK0.1至少为2000N/mm²或者MOS-硬度至少为8.0以及在室温下电阻率最高为1x10^-4Ωcm，

－所述涂料包括基于聚氨酯的涂料,且

－所述涂料构成为防腐蚀涂料并且含有防腐蚀材料(7、8)作为另外的成分，

其中所述硬质材料颗粒(6)具有比压缩后的摩擦层(5)的厚度大的尺寸。

2.增加摩擦的涂料，其含有粘合剂(9)和硬质材料颗粒(6)作为成分,其中，

－硬质材料颗粒(6)含有钛硼化合物或由钛硼化合物组成，

－所述涂料包括基于聚氨酯的涂料,且

3.权利要求1所述的涂料，其中，硬质材料颗粒(6)含有陶瓷材料或由陶瓷材料组成。

4.权利要求1或2所述的涂料，其中，硬质材料颗粒(6)含有二硼化钛或由二硼化钛组成。

5.权利要求1或2所述的涂料，其中，该涂料包含另外的硬质材料颗粒作为另外的成分。

6.权利要求1或2所述的涂料，其中该涂料包含20-40％体积的粘合剂，针对不含溶剂的涂料体积。

7.权利要求1或2所述的涂料，其中该涂料包含30-70％体积的硬质材料颗粒，针对不含溶剂、粘合剂以及添加剂的涂料体积。

8.权利要求5所述的涂料，其中所述另外的硬质材料颗粒含有碳化硼或由碳化硼组成。

9.权利要求1或2的涂料，其中所述硬质材料颗粒的平均颗粒尺寸最大是150μm。

10.权利要求9的涂料，其中所述硬质材料颗粒的平均颗粒尺寸最小是5μm。

11.经涂覆的轴承组件，其含有由钛硼化合物制成的硬质材料颗粒(6)，其中使用权利要求1至10中任一项的涂料涂覆所述组件。

12.由具有第一接触面(3)的第一机械零件(1)和具有第二接触面(4)的第二机械零件(2)形成的装置，其中，

－第一机械零件(1)和/或第二机械零件(2)构成为轴承组件，

－第一接触面(3)或第二接触面(4)涂覆有增加摩擦的涂料，所述涂料含有粘合剂(9)和硬质材料颗粒(6)作为成分,其中硬质材料颗粒(6)含有钛硼化合物或由钛硼化合物组成，并且

－第一接触面(3)和第二接触面(4)朝向彼此预加应力，

其中所述涂料是权利要求1至10中任一项的涂料。

13.权利要求12的装置，其中所述涂料的层厚至少为15μm,最大为50μm，基于干燥状态。

14.权利要求12的装置，其中所述涂料的层厚至少为20μm,最大为80μm，基于湿润状态。

15.权利要求12的装置，其中所述第一接触面和第二接触面形成互锁的微连接。

16.形成第一机械零件(1)和第二机械零件(2)之间的摩擦配合连接的方法，其中，向第一机械零件(1)的第一接触面(3)上或第二机械零件(2)的第二接触面(4)上施加增加摩擦的涂料，所述涂料含有粘合剂(9)和硬质材料颗粒(6)作为成分,其中硬质材料颗粒(6)含有钛硼化合物或由钛硼化合物组成；并且在涂料干燥后，使第一机械零件(1)和第二机械零件(2)在第一接触面(3)和第二接触面(4)的范围内朝对方互相按压从而使至少一些包含在该涂料中的硬质材料颗粒(6)压入到所述第一接触面(3)和第二接触面(4)中。

17.权利要求16的方法，其中所述涂料是权利要求1至10中任一项的涂料。