CN103998237A - 使用热喷涂技术的在基底上的聚合物涂层 - Google Patents

使用热喷涂技术的在基底上的聚合物涂层 Download PDF

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Abstract

本发明公开了层压材料制品，可以包括基底和非氟化聚合物化合物与氟化聚合物化合物的非均匀混合物的层。该层压材料制品可以包括沿垂直于该基底的轴的渐变浓度梯度。该渐变浓度梯度可以包括非氟化聚合物与氟化聚合物化合物的量相对于垂直于该基底的轴的变化。该层可以进一步包括至少一种填料。该层压材料可以用作轴承材料。

Description

使用热喷涂技术的在基底上的聚合物涂层
技术领域
本公开涉及包含基底、包含直接施加于其上的非氟化热塑性塑料的过渡层和氟化聚合物的层压材料，该氟化聚合物可以充当施加到该过渡层上的滑动层。
背景技术
包含具有金属载体材料、中间层和施加于其上的滑动层的层结构的层压材料在现有技术中早已以多种形式为人所知，并用于多个技术领域，例如在汽车工程领域中。
对于滑动轴承，尤其是常规轴承材料，由PTFE化合物材料组成的滑动层依次施加到中间层上。在该滑动轴承材料中，该中间层(其具有将滑动层牢固粘接到载体材料上的功能)仅仅是由青铜粒子烧结的青铜层。但是，该方法因多种原因而存在问题，包括层压材料产品的性能限制和无法确保PTFE与载体材料之间的组合。因此，始终需要用于诸如滑动轴承的应用的改善的层压材料。
因此，有利的是能够制造具有金属载体与滑动层的强粘合性的层压材料。
发明内容
在第一方面，层压材料制品包括基底和层。该层可以包括非氟化聚合物化合物与氟化聚合物化合物的非均匀混合物。该层压材料制品可以包括沿垂直于该基底的轴的渐变浓度梯度。该渐变浓度梯度可以包括非氟化聚合物与氟化聚合物化合物的量相对于垂直于该基底的轴的变化。
在第二方面，层压材料制品可以包括基底和覆盖该基底的多孔非氟化聚合物层。该层压材料可以进一步包括氟化聚合物化合物层。该氟化聚合物化合物层可以覆盖并渗透该多孔非氟化层。
在第三方面，轴承制品可以包括金属基底和覆盖该金属基底的非氟化聚合物的不连续层。该轴承制品可以进一步包括氟化聚合物化合物的层。该氟化聚合物化合物可以覆盖并渗透该不连续层。
在第四方面，轴承材料可以包括具有经粗糙化的表面的金属基底。该轴承材料可以进一步包括多孔PEEK层。该轴承材料可以进一步包括连续PTFE组合物层。该连续PTFE组合物层可以覆盖并渗透该多孔PEEK层。
在第五方面，制造轴承制品的方法可以包括提供具有主表面的基底并粗糙化该基底的主表面。该方法可以进一步包括向该主表面上施加非氟化聚合物层。该方法可以进一步包括用含氟聚合物组合物涂布该非氟化聚合物层以形成层压材料。该方法可以进一步包括压制该层压材料以形成该轴承制品。
附图说明
通过参考附图可以更好地理解本公开，其许多特征和优点对本领域技术人员变得显而易见。
图1以截面视图显示了示例性层压材料；和
图2显示了用于形成层压材料的方法。
图3显示了层压材料样品的摩擦试验的结果。
不同附图中使用相同的附图标记显示类似或相同的项目。
具体实施方式
在一个实施方案中，一种层压材料制品包括基底。该层压材料可以进一步包括包含非均匀混合物的层。该非均匀混合物可以进一步包括非氟化聚合物化合物。此外，该非均匀混合物可以包括氟化聚合物化合物。该层压材料制品可以包括沿垂直于该基底的轴的渐变浓度梯度。该渐变浓度梯度包括非氟化聚合物与氟化聚合物化合物的量相对于垂直于该基底的轴的变化。
图1以截面视图显示了一种示例性层压材料。层102描述了覆盖非氟化聚合物层材料106(其在该实例中为PEEK)的氟化聚合物化合物，如PTFE。层102的非氟化聚合物化合物和氟化化合物可以渗透层106，由此形成混合区域104。层106覆盖基底108。
谈及该层压材料的基底108，在实施方案中，该基底可以包括金属基底或金属合金基底。该金属基底可以包括金属或金属合金。在一个特定实施方案中，该金属基底可以包括铝。在另一个特定实施方案中，该金属合金基底可以包括钢、青铜或黄铜。在实施方案中，该金属载体包括钢、冷轧钢材料编号1.0338、冷轧钢材料编号1.0347、亚光镀锌钢、不锈钢材料编号1.4512、不锈钢材料编号1.4720、不锈钢材料编号1.4310、铝、合金或其任意组合。
进一步谈及该基底108，该基底可以具有至少大约0.5微米、如至少大约1微米、至少大约5微米、至少大约10微米或至少大约100微米的表面粗糙度。在另一个实施方案中，该基底可以具有不大于大约500微米、如不大于大约200微米、不大于大约100微米、不大于大约80微米或甚至不大于大约40微米的表面粗糙度。此外，要理解的是基底108的总表面粗糙度可以在上述任意最小和最大值之间的范围内。
在又一个实施方案中，可以预处理该基底108以具有所需的表面粗糙度。在一种情况下，基底108可以包括表面特征。例如，对于金属或金属合金基底，该主表面可以包括结构化板、肋板(ribbed plate)、织造织物、网或金属泡沫。在一个特定实施方案中，该金属或金属合金基底具有蜂窝状表面特征。在其它实施方案中，可以通过电解镀锌处理金属基底的表面以粗糙化、升级或涂布该表面。在其它实施方案中，可以通过机械结构化增加该金属载体的主表面。该结构化可以包括刷面处理、喷砂、蚀刻、穿孔、酸洗、冲孔、挤压、卷曲、深冲压、去弯曲(decambering)、渐进板成型、挤拉(ironing)、激光切割、轧制、锤击、轧花、掏槽及其任意组合。
谈及非氟化聚合物化合物形成的层106，在实施方案中，该非氟化聚合物化合物形成多孔的或不连续的覆盖该基底108的非氟化聚合物层。该非氟化聚合物层可以具有孔隙率，该孔隙率定义为孔隙体积对非氟化聚合物总体积的比并在向基底108施加非氟化聚合物作为层106之后和在任何进一步加工之前测定。
该孔隙可以是限定在整个层106中延伸的通道的互连网络的开口孔隙形式。或者，该层106可以包括描述和表征为彼此分离的离散和单个孔隙的封闭孔隙的内容。在至少一个实施方案中，层106可以包括开口孔隙和封闭孔隙的混合。
该层中的孔隙量可以构成主要含量，如大于层106总体积的50体积％。在其它情况下，层106可以包括次要含量的孔隙，这可以代表该层总体积的小于50体积％。此外，该本体可以含有主要含量的封闭孔隙。不过，在其它情况下，粘接的磨料体可以含有主要含量的开口孔隙。
在某些情况下，该孔隙率可以为层106总体积的不大于大约70体积％。在其它情况下，可以形成层106，以使得孔隙量为不大于大约60体积％，如不大于大约50体积％、不大于大约40体积％、不大于大约30体积％、不大于大约25体积％、不大于大约20体积％、不大于大约15体积％、不大于大约10体积％、不大于大约5体积％或甚至不大于大约2体积％。在至少一种非限制性实施方案中，层106可以含有至少大约1体积％、如至少大约5体积％、至少大约10体积％、至少大约20体积％、至少大约30体积％或甚至至少大约40体积％的孔隙量。此外，要理解的是层106中的孔隙总量可以在上述任意最小和最大百分比之间的范围内。
仍参照层106，在其它实施方案中，该非氟化聚合物化合物构成不连续层。不连续层提供浓度梯度的基础。在层压材料横截面中的浓度梯度是两个相邻单元胞室(unit cells)之间一种成分的量的差异。当成分量在三个相邻单元胞室中顺序降低或提高时，建立渐变浓度梯度，其中三个单元胞室沿轴排列。
如图1中所示，单元胞室110、112和114沿垂直于基底108的轴排列。该单元胞室具有边缘长度a。该边缘长度a可以变化并可以是层106的平均厚度的一部分。例如，边缘长度a可以是层106的平均厚度的三分之一、四分之一、五分之一或甚至六分之一。在其它实施方案中，边缘长度可以为至少大约2微米，如至少大约4微米或甚至大约8微米。在其它实施方案中，边缘长度a可以为不大于大约20微米，如不大于大约15微米或甚至不大于大约10微米。在其它实施方案中，边缘长度a以使得沿垂直于基底108的轴的三个相邻单元胞室覆盖层106平均厚度的至少大约0.7、如至少大约0.8或甚至至少大约0.9的方式选择。在其它实施方案中，边缘长度a以使得沿垂直于基底108的轴的三个相邻单元胞室覆盖层106平均厚度的不大于大约0.99、如不大于大约0.98或甚至不大于大约0.95的方式选择。
对于渐变浓度梯度，单元胞室110、112和114含有不同量的非氟化聚合物化合物，其中该量沿垂直于基底108的轴降低。在一个实施方案中，对于渐变浓度梯度，单元胞室114中的非氟化聚合物量小于单元胞室112中的量，并且单元胞室112中的非氟化聚合物量小于单元胞室110中的量。非氟化聚合物化合物量可以通过在整个单元胞室面积a2上积分被层106占据的面积来测定。
在另一个实施方案中，层106可以占据单元胞室110中单元胞室面积a2的主要部分，如至少大约50％，如至少大约70％或甚至至少大约90％和不大于大约99.9％，如不大于大约98％或不大于大约95％。在另一个实施方案中，层106可以占据单元胞室112中单元胞室面积a2的至少大约30％，如至少大约40％或甚至至少大约50％和不大于大约90％，如不大于大约80％或甚至不大于大约70％。在另一个实施方案中，层106可以占据单元胞室114中单元胞室面积a2的次要部分，如至少大约1％，如至少大约2％或甚至至少大约5％和不大于大约50％，如不大于大约40％或甚至不大于大约30％。
进一步谈及层106和组成该层的材料，该非氟化聚合物化合物可以包括聚醚醚酮(PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其任意组合。在一个特定实施方案中，该非氟化聚合物化合物基本上由聚醚醚酮(PEEK)组成。
移到图1中的元素102，其包含氟化聚合物化合物，该氟化聚合物化合物可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)及其任意组合。在一个特定实施方案中，该氟化聚合物化合物基本上由聚四氟乙烯(PTFE)组成。
层106和102(包括混合区104)的组合厚度可以为至少大约2微米，如至少大约5微米、至少大约10微米、至少大约20微米、至少大约40微米、至少大约80微米或甚至至少大约120微米。在另一个实施方案中，该层的组合厚度可以为不大于大约1毫米，如不大于大约800微米、不大于大约500微米、不大于大约300微米、不大于大约200微米或不大于大约150微米。此外，要理解的是层106和102的组合厚度可以在任何上述最小和最大百分比之间的范围内。
谈及层106的平均厚度。在某些情况下，非氟化聚合物化合物层106的厚度可以为至少大约1微米，如至少大约2微米、至少大约5微米、至少大约10微米、至少大约20微米、至少大约30微米、至少大约50微米、至少大约70微米或至少大约100微米。在其它情况下，多孔非氟化聚合物层106可以具有不大于大约800微米、如不大于大约500微米、如不大于大约300微米、不大于大约200微米、不大于大约180微米、不大于大约150微米或不大于大约120微米的厚度。此外，要理解的是，层106的平均厚度可以在任何上述最小和最大百分比之间的范围内。
谈及层102的平均厚度，该氟化聚合物化合物层可以具有至少大约2微米、如至少大约5微米、至少大约10微米、至少大约20微米、至少大约30微米、至少大约50微米、至少大约70微米或至少大约90微米的厚度。在其它情况下，氟化聚合物化合物层102可以具有不大于大约800微米、如不大于大约500微米、不大于300微米、不大于大约200微米、不大于大约180微米、不大于大约150微米或不大于大约120微米的厚度。此外，要理解的是层102的平均厚度可以在任何上述最小和最大百分比之间的范围内。
谈及不同层材料的重量量，在实施方案中，该非氟化聚合物化合物可以包括层102和106(包括混合区104)的组合重量的至少大约5重量％，如至少大约10重量％、至少大约20重量％或至少大约30重量％。在其它实施方案中，该非氟化聚合物化合物可以包括层102和106(包括混合区104)的组合重量的不大于大约80重量％，如不大于大约60重量％或不大于大约40重量％。
在其它实施方案中，包括在层102和106中的层材料量可以表示为体积量。在实施方案中，该非氟化聚合物构成包括混合区104与任何封闭孔隙(未显示在图1中)的层102和106的总体积的至少大约5体积％，如至少大约10体积％、至少大约20体积％、至少大约30体积％或至少大约40体积％。在其它实施方案中，该非氟化聚合物构成该非氟化聚合物层和氟化层的总体积的不大于大约90体积％，如不大于大约80体积％、不大于大约60体积％、不大于大约40体积％或不大于大约30体积％。
在某些情况下，该非氟化化合物或氟化层可以包括至少一种填料。该填料可以包括纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳族聚酯(Ekonol)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任意组合。
该填料可以以不同的量存在于各聚合物化合物中。在实施方案中，填料量可以是该聚合物化合物总体积的至少大约1体积％，如至少大约2体积％、至少大约5体积％、至少大约10体积％、至少大约20体积％或甚至至少大约30体积％。在其它实施方案中，该填料可以以该聚合物化合物总体积的不大于大约90体积％、如不大于大约75体积％、不大于大约60体积％、不大于大约50体积％或不大于大约40体积％存在。此外，要理解的是至少一种填料的量可以在任何上述最小和最大体积百分比之间的范围内。
在其它实施方案中，该聚合物化合物可以包括添加剂。该添加剂可以包括软化剂、润滑剂、增塑剂、分散剂、UV吸光剂或改善该层压材料制品的应用性所需的任何其它试剂。在实施方案中，该添加剂可以包括含氟聚合物。
在实施方案中，该层压材料包括轴承制品。在一个特定实施方案中，该层压材料包括滑动轴承。轴承可以以非常大量的非常不同的形状与尺寸制备。最小的轴承，也称为超微型轴承，高度仅有几微米，与之相比，用于其它用途的轴承高度可以高达500毫米。
轴承可以包括平面轴承、环形轴承、轴衬、球窝接头轴承(半球)、滑动轴承、支撑轴承、推力轴承、线性轴承、轴瓦、轴承外圈及其组合。
在一个实施方案中，本文中所述的层压材料是免维护的。术语“免维护”描述了如早期车门轴承的情况那样无需润滑的层压材料。但是，免维护轴承的寿命超过并入这些轴承的产品的平均寿命或用于相同目的的常规轴承的寿命。
在一个特定实施方案中，轴承制品包括PEEK层，其中该PEEK层是多孔的。孔隙率(孔隙体积对PEEK层总体积的比)可以为至少大约0.05，如至少大约0.1或至少大约0.2。该孔隙率可以不大于大约0.8，如不大于大约0.7，或不大于大约0.5。
在一个实施方案中，该轴承制品包括厚度为至少大约10微米、如至少大约20微米、至少大约30微米、至少大约50微米或至少大约70微米的PTFE组合物层。在另一个实施方案中，该轴承制品包括厚度为不大于大约500微米、如不大于大约400微米、不大于大约300微米、不大于大约200微米、不大于180微米或不大于大约150微米的PTFE组合物层。
在一个实施方案中，该轴承制品以组合的聚合物层(即PEEK层与PTFE组合物层的组合)的至少大约10体积％、如至少大约20体积％、至少大约40体积％或至少大约50体积％的量包括PEEK。在另一个实施方案中，该轴承制品以组合的层(即PEEK层与PTFE组合物层的组合)的不大于大约80体积％、如不大于大约70体积％、不大于大约60体积％或不大于大约50体积％的量包括PEEK层。
在又一个实施方案中，该轴承制品具有进一步包括填料的PTFE组合物层。该填料可以包括纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳族聚酯(Ekono1)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任意组合。
在一个实施方案中，形成轴承制品的方法可以包括提供具有主表面的基底。该方法可以进一步包括粗糙化该基底的主表面。该方法可以进一步包括向该主表面上施加非氟化聚合物层。该方法还可以包括用含氟聚合物组合物涂布非氟化聚合物层以形成层压材料。此外，该方法可以包括压制该层压材料以形成该轴承制品。
图2显示了用于形成层压材料的示例性方法。用非氟化粉末204热(205)喷涂包括经粗糙化的表面的金属基底202。该喷涂通过能够热喷涂的设备206进行。热喷涂产生非氟化聚合物的多孔层214.该多孔层214可以喷涂至任何所需厚度。施加的非氟化聚合物的量可以依赖于诸如粘接到金属背衬上的所需强度的性质或其它性质，例如电绝缘性，这可能需要更厚的层。在热喷涂该非氟化聚合物层后，通过刮板208平整该层。接着，由敷料器210将氟化聚合物化合物粉末212施加到该多孔层214上。该氟化聚合物化合物可以包括本文中所述的任意氟化聚合物化合物或含氟聚合物与另一种聚合物、填料、表面剂、软化剂、增塑剂或任何其它有益试剂的混合物。
该氟化聚合物化合物层可以施加至任何所需厚度，这取决于其应用目的。该含氟聚合物化合物层可以喷涂、刷涂、涂膜(paint coat)或通过任何常规方法施加到该多孔层214上。例如，如图2中所示，该含氟聚合物可以喷涂。在实施方案中，该非氟化聚合物化合物与该氟化聚合物化合物可以如图2中所示依次喷涂、同时喷涂(未显示在图2中)或部分同时喷涂(未显示在图2中)。关于部分同时喷涂，存在喷涂该非氟化聚合物化合物时的阶段、同时施加非氟化聚合物化合物与氟化聚合物化合物时的阶段和施加氟化聚合物化合物时的阶段。
在施加含氟聚合物化合物粉末时，该组件承受压力和/或热处理。如图2中所示，该组件可以通过辊216压制。在另一个实施方案中，辊216也可以加热，由此压延该组件。可以用加热器218施加热220。任选地，在热处理后，可以通过辊220压制或压延该组件以形成化合物层224。在其它未显示在图2中的实施方案中，该组件可以承受冷轧，并随后进行聚合物或塑料烧结。
谈及非氟化聚合物粉末，该非氟化聚合物可以包括聚醚醚酮(PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其任意组合。在一个实施方案中，该非氟化聚合物基本上由聚醚醚酮(PEEK)组成。
该非氟化粉末可以具有至少大约1微米、如至少大约2微米、至少大约5微米或甚至大约10微米的平均粒度。在另一个实施方案中，该非氟化粉末可以具有不大于大约100微米、如不大于大约80微米、不大于大约60微米或甚至不大于大约40微米的平均粒度。
在另一个实施方案中，该方法可以包括用非氟化聚合物粉末喷涂该基底以形成层214至不大于大约800微米、如不大于大约500微米、不大于大约400微米、不大于大约300微米、不大于大约200微米、不大于180微米或不大于大约150微米的厚度。在一个实施方案中，该方法可以包括用非氟化聚合物粉末喷涂该金属基底以形成层214至至少大约5微米、如至少10微米、至少大约20微米、至少大约30微米、至少大约50微米或至少大约70微米的厚度。在实施方案中，该方法包括通过热喷涂或通过火焰喷涂该非氟化聚合物来施加该非氟化聚合物。
谈及该氟化聚合物粉末，该氟化聚合物化合物可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)或其任意组合。在一个实施方案中，该氟化聚合物化合物基本上由聚四氟乙烯组成。
该氟化聚合物粉末可以具有至少大约1微米、如至少大约2微米、至少大约5微米或甚至大约10微米的平均粒度。在另一个实施方案中，该非氟化粉末可以具有不大于大约100微米、如不大于大约80微米、不大于大约60微米或甚至不大于大约40微米的平均粒度。
该氟化聚合物粉末可以作为分散体或以干燥形式施加。该方法包括通过喷涂或涂膜涂布该氟化聚合物粉末。
在另一个实施方案中，该方法可以进一步包括热轧该层压材料层。在另一个实施方案中，该方法可以包括热压制或压延该层压材料。
在一个实施方案中，该非氟化层与该氟化层可以具有至少大约20微米、如至少大约40微米、至少大约80微米或至少大约100微米的组合厚度。在另一个实施方案中，该组合厚度为不大于大约1毫米，如不大于大约500微米或不大于大约300微米。
实施例
高性能非氟化聚合物如PEEK具有有利的性质如耐化学腐蚀性、电绝缘性、自润滑性或对应力的耐久性。氟化聚合物如PTFE具有有利的性质如耐化学腐蚀性、耐热性和低摩擦性。
实施例1
在3巴下对铝金属背衬进行喷砂处理至3-4微米的表面粗糙度Ra。将平均粒度为大约20微米的PEEK热喷涂到经喷砂的铝基底上。热喷涂用ABBrobot4400进行。PEEK使用具有M40喷嘴的Castodyn8000炬火焰喷涂。喷涂距离为100至300毫米，喷嘴扫描速度在150至400毫米/秒之间调节。扫描步距在1至5毫米之间调节。在基底上运行1至5次。随后，用涂料喷枪施加PTFE化合物。该PTFE化合物以100至300毫米的距离、150至400毫米/秒的喷涂速度喷涂1至5次。随后，该组件在340℃下烧结10分钟并在430℃下烧结5分钟。
使用CSM球-盘式摩擦磨损试验仪用5N的载荷以70厘米/秒的速度进行摩擦测试，球的半径为12毫米。该测试运行超过2000米的距离。三个样品的结果总结在图3中。
摩擦测试结果显示COF(摩擦系数)，所有PEEK/PTFE涂层的样品在测试的整个过程中显示基本恒定的COF值。COF的最终值为0.125至0.175。尽管未显示在图3中，所有PEEK/PTFE涂层的测试COF最终值低于单独的PEEK层(无PTFE涂层)或单独的PTFE层(无PEEK层)的测试COF最终值。
注意，在一般描述或实施例中并非所有上述活动均是必要的，一部分特定活性可能并不要求，除了描述的这些之外可以进行一项或多项其它活动。此外，列举的活动的次序并不一定是实施它们的次序。
在上述说明书中已经参照特定实施方案描述了这些概念。但是，本领域普通技术人员理解可以在不离开下文权利要求书所记载的本发明范围的情况下进行各种修改和变化。因此，说明书和附图仅视为说明性的，而不是限制性的，并且本发明的范围意在包括所有此类修改。
本文中所用的术语“包含”、“含有”、“包括”、“囊括”、“具有”、“有”或其任何其它变体意在覆盖非排它性的包括。例如，包含特征列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于这些特征，而是可以包括未明确列举的其它特征或此类工艺、方法、制品或设备所固有的其它特征。此外，除非明确相反地说明，“或”指的是包含性的“或”而不是排它性的“或”。例如，通过下列任意一种满足条件A或B：A是真实的(或存在)且B为虚假的(或不存在)，A是虚假的(或不存在)且B是真实的(或存在)，且A和B均是真实的(或存在)。
同样，使用“一个”或“一种”来描述本文中所述的元素和组分。这仅仅是为了方便并给出本发明的范围的一般含义。这种描述应理解为包括一种或至少一种，并且该单数还包括复数，除非其明显另有所指。
术语“平均”当指的是数值时想要指的是平均值，几何平均值或中值。
上文中已就特定实施方案描述了益处、其它优点和问题的解决方案。但是，益处、优点、问题的解决方案和可以使任何益处、优点或解决方案产生或变得更为显著的任何特征不应解释为任何或所有权利要求的关键的、必要的或基本特征。
在阅读说明书后，本领域技术人员将理解，某些特征为清楚起见在本文中在单独的实施方案中描述，也可以在单个实施方案中组合提供。相反，为简化起见在单一实施方案中描述的各种特征也可以单独地提供或以任何子组合提供。此外，提到以范围描述的值包括该范围内的各个和每一数值。

Claims (68)

1.层压材料制品，包含：
基底；
包含非氟化聚合物化合物与氟化聚合物化合物的非均匀混合物的层；
其中所述层压材料制品包括沿垂直于所述基底的轴的渐变浓度梯度，其中所述渐变浓度梯度包括所述非氟化聚合物与所述氟化聚合物化合物的量相对于所述垂直于所述基底的轴的变化。
2.根据权利要求1所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物化合物选自聚醚醚酮(PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其任意组合。
3.根据权利要求1所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物化合物基本上由聚醚醚酮组成。
4.根据权利要求1、2或3所述的层压材料，其中所述氟化聚合物化合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)或其任意组合。
5.根据权利要求1、2或3所述的层压材料，其中所述氟化聚合物化合物基本上由聚四氟乙烯组成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的层压材料，其中所述层具有至少大约5微米、如至少大约10微米或至少大约20微米的厚度。
7.根据权利要求6所述的层压材料，其中所述层具有不大于大约1毫米、如不大于大约500微米或不大于大约300微米的厚度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物占所述层的至少大约10重量％，如至少大约20重量％或至少大约30重量％。
9.根据权利要求8所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物占所述层的不大于大约80重量％，如不大于大约60重量％或不大于大约40重量％。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的层压材料，其中所述层进一步包括填料。
11.根据权利要求10所述的层压材料，其中所述填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳族聚酯(Ekonol)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任意组合。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的层压材料，其中所述基底包括金属基底或金属合金基底。
13.根据权利要求12所述的层压材料，其中所述金属基底具有至少大约1微米、至少大约5微米、至少大约10微米或至少大约100微米的表面粗糙度。
14.根据权利要求13所述的层压材料，其中所述表面粗糙度不大于大约200微米，如不大于大约100微米或不大于大约80微米。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物进一步包括软化剂或增塑剂。
16.根据权利要求15所述的层压材料，其中所述软化剂或所述增塑剂包括含氟聚合物。
17.一种层压材料制品，包含：
基底；
覆盖所述基底的多孔非氟化聚合物层；和
覆盖并渗透所述多孔非氟化层的氟化聚合物化合物层。
18.根据权利要求17所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物选自聚醚醚酮(PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其任意组合。
19.根据权利要求17所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物基本上由聚醚醚酮组成。
20.根据权利要求17、18或19所述的层压材料，其中所述氟化聚合物化合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)或其任意组合。
21.根据权利要求17、18或19所述的层压材料，其中所述氟化聚合物化合物基本上由聚四氟乙烯组成。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的层压材料，其中所述多孔非氟化聚合物层具有至少大约10微米、如至少大约30微米或至少大约70微米的厚度。
23.根据权利要求22所述的层压材料，其中所述多孔非氟化聚合物层具有不大于大约500微米、如不大于300微米、不大于大约180微米或不大于大约150微米的厚度。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的层压材料，其中所述氟化聚合物化合物层具有至少大约10微米、如至少大约30微米或至少大约70微米的厚度。
25.根据权利要求24所述的层压材料，其中所述氟化聚合物化合物层具有不大于约500微米、如不大于300微米、不大于约180微米或不大于约150微米的厚度。
26.根据权利要求17至25中任一项所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物构成组合的聚合物层的至少约10体积％，如至少约20体积％或至少约30体积％。
27.根据权利要求26所述的层压材料，其中所述非氟化聚合物构成包括所述非氟化聚合物层和所述氟化层的组合的不大于约80体积％，如不大于约60体积％或不大于约40体积％。
28.根据权利要求17至27中任一项所述的层压材料，其中所述层进一步包括填料。
29.根据权利要求28所述的层压材料，其中所述填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳族聚酯(Ekonol)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任意组合。
30.根据权利要求17至29中任一项所述的层压材料，其中所述基底包括金属基底或金属合金基底。
31.根据权利要求30所述的层压材料，其中所述金属基底具有至少约1微米、至少约5微米、至少约10微米或至少约100微米的表面粗糙度。
32.根据权利要求31所述的层压材料，其中所述表面粗糙度不大于约200微米，如不大于约100微米或不大于约80微米。
33.一种轴承制品，包含：
金属基底；
覆盖所述金属基底的非氟化聚合物的不连续层；
覆盖并渗透所述不连续层的氟化聚合物化合物的连续层。
34.根据权利要求33所述的轴承制品，其中所述非氟化聚合物选自聚醚醚酮(PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其任意组合。
35.根据权利要求33所述的轴承制品，其中所述非氟化聚合物基本上由聚醚醚酮组成。
36.根据权利要求33、34或35所述的轴承制品，其中所述氟化聚合物化合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)或其任意组合。
37.根据权利要求33、34或35所述的轴承制品，其中所述氟化聚合物化合物是聚四氟乙烯。
38.根据权利要求33至37中任一项所述的轴承制品，其中所述不连续层具有至少约5微米、如至少约10微米或至少约20微米的厚度。
39.根据权利要求38所述的轴承制品，其中所述不连续层具有不大于约500微米、如不大于约300微米、不大于约180微米或不大于约150微米的厚度。
40.根据权利要求33至39中任一项所述的轴承制品，其中所述连续聚合物层具有至少约10微米、如至少约30微米或至少约70微米的厚度。
41.根据权利要求40所述的轴承制品，其中所述连续聚合物层具有不大于约500微米、如不大于300微米、不大于约180微米或不大于约150微米的厚度。
42.根据权利要求33至41中任一项所述的轴承制品，其中所述不连续层构成组合的层的至少约10体积％，如至少约20体积％或至少约30体积％。
43.根据权利要求42所述的轴承制品，其中所述不连续层构成组合的层的不大于约80体积％，如不大于约60体积％或不大于约40体积％。
44.根据权利要求33至43中任一项所述的轴承制品，其中所述层进一步包括填料。
45.根据权利要求44所述的轴承制品，其中所述填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳族聚酯(Ekono1)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任意组合。
46.根据权利要求33至45中任一项所述的轴承制品，其中所述金属基底具有至少约1微米、至少约5微米、至少约10微米或至少约100微米的表面粗糙度。
47.根据权利要求46所述的轴承制品，其中所述表面粗糙度不大于约200微米，如不大于约100微米或不大于约80微米。
48.一种轴承材料，包含：
具有经粗糙化的表面的金属基底；
多孔PEEK层；
覆盖并渗透所述多孔PEEK层的连续的PTFE组合物层。
49.根据权利要求48所述的轴承制品，其中所述多孔PEEK层具有至少约0.1、如至少约0.2或甚至至少约0.4的孔隙率。
50.根据权利要求49所述的轴承制品，其中所述孔隙率不大于约0.7，如不大于约0.6或甚至不大于约0.5。
51.根据权利要求48至40中任一项所述的轴承制品，其中所述多孔PEEK层具有至少约30微米、如至少约50微米或至少约70微米的厚度。
52.根据权利要求51所述的轴承制品，其中所述多孔PEEK层具有不大于约200微米、如不大于180微米或不大于约150微米的厚度。
53.根据权利要求48至52中任一项所述的轴承制品，其中所述连续的PTFE组合物层具有至少约10微米、如至少约30微米或至少约70微米的厚度。
54.根据权利要求53所述的轴承制品，其中所述连续的PTFE组合物层具有不大于约150微米、如不大于130微米或不大于约100微米的厚度。
55.根据权利要求48至54中任一项所述的轴承制品，其中所述多孔PEEK层构成组合的层的至少约20体积％，如至少约40体积％或至少约50体积％。
56.根据权利要求55所述的轴承制品，其中所述多孔PEEK层构成组合的层的不大于约80体积％，如不大于约60体积％或不大于约50体积％。
57.根据权利要求48至56中任一项所述的轴承制品，其中所述连续的PTFE层进一步包括填料。
58.根据权利要求57所述的轴承制品，其中所述填料选自纤维、玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺、无机材料、陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化铝、硫化钼、青铜、碳化硅、织造织物、粉末、球体、热塑性材料、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、芳族聚酯(Ekonol)、矿物材料、硅灰石、硫酸钡或其任意组合。
59.根据权利要求48至58中任一项所述的轴承制品，其中所述金属基底具有至少约1微米、至少约5微米、至少约10微米或至少约100微米的表面粗糙度。
60.根据权利要求59所述的轴承制品，其中所述表面粗糙度不大于约200微米，如不大于约100微米或不大于约80微米。
61.一种制造轴承制品的方法，所述方法包括：
提供具有主表面的基底；
粗糙化所述基底的主表面；
向所述主表面上施加非氟化聚合物层；
用含氟聚合物组合物涂布所述非氟化聚合物层以形成层压材料；和
压制所述层压材料以形成所述轴承制品。
62.根据权利要求61所述的方法，其中所述非氟化聚合物选自聚醚醚酮(PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚羟基丁酸酯(PHB)及其任意组合
63.根据权利要求61所述的方法，其中所述非氟化聚合物基本上由聚醚醚酮组成。
64.根据权利要求61、62或63所述的方法，其中所述氟化聚合物化合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)或其任意组合。
65.根据权利要求61、62或63所述的轴承制品，其中所述氟化聚合物化合物基本上由聚四氟乙烯组成。
66.根据权利要求61至65中任一项所述的方法，其中施加所述非氟化聚合物包括热喷涂或火焰喷涂所述非氟化聚合物。
67.根据权利要求61至66中任一项所述的方法，其中所述涂布包括涂膜或喷涂。
68.根据权利要求61至67中任一项所述的方法，其中所述压制包括热压制或压延。
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