CN105637244B - 具有硫化锌和硫酸钡的滑动轴承材料和滑动轴承复合材料 - Google Patents

具有硫化锌和硫酸钡的滑动轴承材料和滑动轴承复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN105637244B
CN105637244B CN201480057119.0A CN201480057119A CN105637244B CN 105637244 B CN105637244 B CN 105637244B CN 201480057119 A CN201480057119 A CN 201480057119A CN 105637244 B CN105637244 B CN 105637244B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sliding bearing
volume
barium sulfate
zinc sulphide
fillers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480057119.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105637244A (zh
Inventor
A·亚当
N·菲艾契哈科尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52278641&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN105637244(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Federal Mogul Wiesbaden GmbH filed Critical Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Publication of CN105637244A publication Critical patent/CN105637244A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105637244B publication Critical patent/CN105637244B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201—Composition of the plastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/203—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining
    • F16C33/205—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining with two layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/12—Mixture of at least two particles made of different materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2272—Ferric oxide (Fe2O3)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C08K2003/3009—Sulfides
    • C08K2003/3036—Sulfides of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C08K2003/3045—Sulfates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/30—Fluoropolymers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/30—Fluoropolymers
    • F16C2208/32—Polytetrafluorethylene [PTFE]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/20—Thermoplastic resins
    • F16C2208/58—Several materials as provided for in F16C2208/30 - F16C2208/54 mentioned as option
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
    • F16C2208/80—Thermosetting resins
    • F16C2208/82—Composites, i.e. fibre reinforced thermosetting resins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/203—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining
    • F16C33/206—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining with three layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及滑动轴承材料(16)，所述滑动轴承材料(16)具有50至85体积％的作为基础材料的含氟聚合物并且还具有填料，所述填料包含硫化锌(18)和硫酸钡(20)和任选的以总填料含量计至多40体积％的其它填料(28)，其中硫化锌(18)与硫酸钡(20)的体积比例在0.1和15.7之间，优选在0.8和4.88之间，特别优选在1.5和3.44之间。所述滑动轴承材料(16)可以嵌入机械稳定的复合材料结构中。滑动轴承材料(16)特别用在具有设置所述复合材料的金属背衬的层状复合材料中。

Description

具有硫化锌和硫酸钡的滑动轴承材料和滑动轴承复合材料
本发明涉及基于塑料的滑动轴承材料以及包含相应滑动轴承材料的滑动轴承复合材料。
在许多情况下致力于使滑动轴承无需维修。为了能够实现无需维修，滑动轴承必须具有良好的干式运转性能，即即使不使用液体润滑剂也能运转，为此，所使用的材料必须可承受高摩擦。
通过DE 195 24 968已知，使用包含填料的作为基础材料的含氟聚合物可以改进滑动轴承的干式运转性能。通常通过例如以μm/min测得的磨损速率表征干式运转性能。
例如包含PTFE(聚四氟乙烯)和作为填料的MoS2(二硫化钼)、PTFE和铅或PTFE、CaF2(二氟化钙)和ZnS(硫化锌)的滑动轴承材料在很长时间以来是已知和常用的。特别地，基于PTFE并且具有填料MOS2或六方氮化硼(h-BN)的滑动轴承材料具有高的摩擦承受力。
MOS2是矿物产物，其具有高的加工要求以实现不变的品质。铅由于其毒性而不再用作填料，并且CaF2和ZnS单独造成不足以用于所有相关应用的磨损速率。六方BN目前是非常昂贵的材料，因此出于经济原因使用六方BN作为填料是不利的。
具有包含PTFE和硫化锌的滑动层的轴承材料在一段时间以来是已知的并且目前属于标准材料。EP 1 390 629 B1中描述了基于PTFE并且具有10-25体积％ZnS的材料，所述材料中混合了碳纤维和PPSO2。DE 10 2006 048 311 A1中描述了由塑料基质和至多20％PTFE以及5-15％硫酸钡或硫化锌的添加剂组成的组合物。
还考虑了硫化锌和硫酸钡和任选其它填料的填料组合。EP 1 716 342 B1提出例如具有升高的孔体积和50体积％PVDF或60体积％PA、PESU或PPS的塑料基质的材料，其中包含高于5体积％的PTFE和至少5体积％，优选8至12体积％的硫化锌和/或硫酸钡。然而所述实施例要么只包含硫化锌，要么只包含硫酸钡。EP 1 526 296 A2描述了基于PEEK、PPS或PA的材料，所述材料具有硬化组分和碳纤维但是不具有PTFE，ZnS和/或BaSO4的含量为5至15重量％，其中具体只提到了具有ZnS的组合物。DE 36 01 569 A1公开了加入细粒ZnS和BaSO4作为塑料复合滑动轴承中的聚合物的添加剂，其中可以包含以基质材料计5至40体积％的份数的硫化锌、以硫化锌粒子计至多5体积％的BaSO4。所述实施例这样选择，要么只使用硫化锌，要么只使用硫酸钡，或者使用具有0.5体积％的少量硫酸钡的硫化锌。
然而，因此实现的磨损速率的改进仍不足以用于许多应用领域，因此本发明的目的是提供具有作为基础材料的含氟聚合物和填料的滑动轴承材料，所述滑动轴承材料具有比已知滑动轴承材料更低的磨损速率。
在前文所述类型的滑动轴承材料的情况下，通过50至85体积％的作为基础材料的含氟聚合物与填料的组合实现所述目的，所述填料包含硫化锌和硫酸钡和任选的以总填料含量计至多40体积％的其它填料，其中硫化锌与硫酸钡的体积比例在0.1和15.7之间，优选在0.1和10.0之间，更优选在0.8和4.88之间，特别优选在1.5和3.44之间。
已经发现，相比于要么只具有硫化锌要么只具有硫酸钡或者具有含少量硫酸钡的硫化锌的材料，使用根据本发明的结构可以以出人意料的方式显著改进磨损速率。相比于基于含氟聚合物并且具有硫化锌填料的已知滑动轴承材料，通过硫化锌与硫酸钡的体积比例的整个要求保护的范围，磨损速率降低至1.5分之一，在0.1至10的比例下，磨损系数甚至降低至二分之一以下。在1.5至3.44的更窄的比例范围内，磨损速率进一步趋向至二分之一，总共甚至趋向至五分之一。相对地，基于含氟聚合物和硫酸钡填料的已知滑动轴承材料，在0.1至10的比例下，磨损速率可以降低至1.6分之一以下，并且在最窄的范围内，降低至三分之一以下。
硫化锌和硫酸钡以平均粒度优选为5μm或更小，特别是1μm或更小的粉末形式存在。
因此一方面实现磨损速率的进一步降低，另一方面改进制造滑动轴承材料时的可分散性，这简化了制造过程并且因此成本低廉。
特别优选地，硫化锌成分和硫酸钡成分以锌钡白形式存在。
锌钡白是通过硫化锌和硫酸钡的共同沉淀产生的混合物，所述混合物可以以10比90至60比40的组成(即硫化锌与硫酸钡的0.11至1.5的体积比例)获得。
优选地，其它填料以总填料含量的2至20体积％的份数存在。
其它填料根据应用技术进行选择并且具有例如热固性塑料或高温热塑性塑料。
通过热固性塑料或高温热塑性塑料可以实现磨损速率的进一步降低，而不会损坏反向运动元件的表面。其特别升高塑料层本身的承载能力并且能够实现更长的操作时间而不会暴露烧结结构。在此被证明特别适合作为高温热塑性塑料的是聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、PEEK(聚醚醚酮)、PPSO2(聚苯砜)、PPS(聚苯硫醚)、全芳族或部分芳族的聚酰胺或聚酯或其混合物。
通过使其它填料具有固体润滑剂可以进一步影响性能。被证明特别有效作为固体润滑剂的是石墨、具有层结构的金属硫化物或六方氮化硼。固体润滑剂可以改进特别是操作状态下的磨损速率和承受力，烧结结构暴露于所述固体润滑剂并且因此成为滑动偶件。
此外当其它填料具有颜料(特别是焦炭或氧化铁)时，特别在介质润滑的情况下可以降低磨损速率。颜料影响润湿性并且因此影响润滑膜的构造。
当其它填料具有纤维(例如石墨短纤维或芳纶纤维)时，特别改进相对于剪切力的机械承受力。
还被证明有利的是，其它填料具有硬质材料例如碳化硼或氮化硅。当反向运动元件的表面粗糙时，通过所述硬质材料的打磨或抛光作用特别地进一步改进根据本发明的滑动轴承材料的磨损速率。
即使当不存在介质润滑时，通过氧化铁(III)出人意料地造成磨损速率特别明显的降低。有利的是，以滑动轴承材料的总组成计，其它填料具有0.5至8.5体积％的氧化铁(III)，优选1至5体积％的氧化铁(III)，特别优选1至3体积％的氧化铁(III)。优选地，氧化铁(III)的平均粒度为5μm或更小。因此，造成特别均匀的层性能和表面性能。
上述所有填料可以40体积％，优选至多20体积％的所述最高量范围进行组合。
含氟聚合物优选为PTFE(聚四氟乙烯)，或PTFE与PFA(全氟烷氧基烷烃)、MFA(四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚)、FEP(全氟-乙烯-丙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯)、PCTFE(聚氯三氟乙烯)或PVDF(聚偏二氟乙烯)的混合物。
根据本发明的另一个方面，通过具有机械稳定的结构的滑动轴承复合材料实现所述目的，向所述机械稳定的结构中嵌入上述滑动轴承材料。
机械稳定的结构用于提高滑动轴承材料的承载能力，所述滑动轴承材料虽然具有所述出色的摩擦性能但是仅具有低承受力。
根据复合材料的一个有利的实施方案，所述结构由塑料基质形成，以整个复合材料的体积计，所述塑料基质的体积份数在60和95％之间，优选在65和80％之间。
在根据本发明的复合材料的一个优选的实施方案中，塑料基质包含热固性塑料或热塑性塑料，例如PPS(聚苯硫醚)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PSU(聚砜)、PESU(聚醚砜)、PEI(聚醚酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PAI(聚酰胺酰亚胺)或PI(聚酰亚胺)或其混合物。
复合材料的另一个有利的实施方案提出，所述结构由金属织物或金属板网形成。
特别优选地，所述结构由浸渍了滑动轴承材料的烧结基质形成。
浸渍以已知的方式如下进行：在压力下用滑动轴承材料的水悬浮液涂布通常开孔的烧结基质，使糊剂填充基质的孔并且根据用量形成封闭的覆盖层。然后使所产生的材料在350至400℃下经受热处理，滑动轴承材料在热处理中被烧结。
特别优选地，烧结基质具有15至50％的孔体积，其中孔被滑动轴承材料完全填充。
还优选的是，烧结基质被滑动轴承材料的覆盖层覆盖，所述覆盖层具有至多150μm，优选5至40μm的厚度。
烧结基质优选为金属基质并且特别优选由具有5至15重量％锌的青铜组成。
在基于PTFE烧结青铜的复合材料的情况下以如下程度改进导电性：当将5μm/km的最大磨损速率设定为极限值时，在不含润滑剂的条件下在平均负载和速度范围内可以实现至多4MPa m/s的pv值。pv值通常被理解为在尚未超过设定的磨损速率(在此为5μm/km)之前可允许的负载和速度的乘积的最大值。同时所述材料在干式运转时具有有利的摩擦系数。
根据本发明的另一个方面，还通过具有金属背衬的滑动轴承层状复合材料实现所述目的，在所述金属背衬上设置上述类型的复合材料。
所谓的载体金属赋予层状复合材料升高的强度。
为了增强轴承，在所述金属背衬上既可以设置金属织物或金属板网也可以设置塑料基质或烧结青铜。
本发明原则上也可以以实心塑料滑动元件或不同的双层和多层复合材料(例如具有作为基材的实心轴承金属层)的实施方式实现。
借助优选实施例参考附图详细描述本发明。附图显示：
图1显示了根据本发明的滑动轴承层状复合材料的第一个实施例的原理图，
图2显示了根据本发明的滑动轴承层状复合材料的第二个实施例的原理图，
图3显示了磨损速率和硫化锌与硫酸钡的比例的相关性的图，和
图4显示了磨损速率和作为其它填料的氧化铁(III)的含量的相关性的图。
图1显示了根据本发明的滑动轴承层状复合材料101的第一个实施例，所述滑动轴承层状复合材料101包括金属背衬121，设置在金属背衬121上的多孔烧结层14(例如由青铜组成)形式的机械稳定的结构，和与多孔层14粘附结合的滑动轴承材料16。烧结基质被滑动轴承材料的封闭的覆盖层30覆盖。换言之，由烧结基质14限定的层高度小于由滑动轴承材料16限定的层的高度。覆盖层30的厚度d为至多150μm，优选在5至40μm的范围内。覆盖层在一定的磨合时间之后磨损，使得然后位于其下方的带有支撑烧结结构14的滑动层与反向运动元件投入使用。滑动轴承层状复合材料16具有体积份数为50至85％的含氟聚合物以及作为填料的硫化锌18和硫酸钡20。滑动轴承层状复合材料16还具有其它填料28。
图2中显示了滑动轴承层状复合材料102的第二个实施例，所述滑动轴承层状复合材料102包括金属背衬122和与金属背衬122直接粘附结合的滑动层，其中所述滑动层由滑动轴承材料16形成。滑动轴承材料16在其它方面与第一个实施例相同地构造。
图3显示了基于PTFE的滑动轴承材料的磨损速率与加入的填料硫化锌与硫酸钡的比例的相关性。ZnS体积份数以基于两种填料的体积之和以标准化的方式给出。
为了研究耐磨损性，ZnS和BaSO4各自的加入量从总填料量的0％变化至100％。不存在其它填料。硫化锌和硫酸钡的累积的体积份数始终为滑动轴承材料的总体积的30％。将所述滑动轴承材料的样本分别加工成三层滑动轴承层状复合物材料，所述三层滑动轴承层状复合物材料由1.25mm厚的钢背衬、0.2mm至0.23mm厚的烧结青铜和位于其上的0.02mm至0.05mm厚的滑动轴承材料的覆盖层组成。对于所述样本，分别用78mm2的试样通过销辊式摩擦仪测量0.52m/s和17.5MPa负载下的磨损速率并且进行对比。
图3的图表的区域I为硫化锌与硫酸钡的在0.1和15.7之间的体积比例，并且基于两种填料的总体积标准化的ZnS含量在0.09和约0.94之间。在该范围之外，两侧的磨损速率分别显著升高，使得该区域中的磨损速率完全小于1.3μm/min，并且直接相比于只具有硫化锌或只具有硫酸钡的组合物，磨损速率已经降低了约33％。
在区域II中(区域II是区域I的一个部段并且具有硫化锌与硫酸钡的在0.8和4.88之间的体积比例，对应于约0.44至0.83的标准化的ZnS份数)，滑动轴承材料的磨损速率为0.6μm/min或更低，因此仅为只具有硫化锌的组合物的磨损速率的约一半。
虽然在0.2和0.4之间的改变的比例下磨损速率几乎不改变，但在进一步升高硫化锌份数时可以观察到磨损速率的继续降低。因此在区域III中(其中硫化锌与硫酸钡的体积比例在1.5和3.44之间，标准化的ZnS体积份数在0.6和0.77之间)，存在根据本发明的滑动轴承材料的磨损速率的最小值。在整个区域III中，磨损速率低于0.5μm/min并且最小为约0.4μm/min，其相比于已知滑动轴承明显降低至三分之一至五分之一。
图4中显示了磨损速率与作为其它填料28的氧化铁(III)的含量的相关性，其中含氟聚合物(在该情况下为PTFE)占滑动轴承材料的体积份数为70％并且硫化锌与硫酸钡的比例为3.0。这对应于图3的图像中的区域III的上限处的基于硫化锌和硫酸钡的总体积标准化的0.75的硫化锌含量。因此在不加入氧化铁(III)时预期约0.43μm/min的磨损速率，其也被证实是图4的图表中的曲线的起点。
如图4进一步显示，磨损速率随着氧化铁(III)(Fe2O3)的加入进一步降低。在实验中，以滑动轴承材料的总组成计的Fe2O3的体积份数升高至9.0体积％，其中在0.5至8.5体积％的区域A中已经观察到磨损速率的明显降低。
优选的是1至5体积％Fe2O3的区域B，其中受试样本的磨损速率降低至0.22μm/min的最小值，因此相比于只具有硫化锌或硫酸钡的组合物降低至六分之一或九分之一。然而需要考虑的是，Fe2O3对反向运动表面起摩擦作用。虽然这在磨合过程中在较低程度上是希望的，但并不是持久的。因此区域B并非以约3.5体积％Fe2O3时的最小值为中心设置，而是在5体积％时已经向上走向。
出于相同的原因，1至3体积％Fe2O3的区域C甚至不包括最小值，而是在磨损速率首次达到约0.23μm/min时的Fe2O3含量处终止。
表1中列出了所选择的根据本发明的组合物的磨损测试的结果并且对比了对比材料。根据本发明的滑动轴承材料的组合物如上所述以表中给出的范围包含PTFE、硫化锌和BaSO4以及其它填料。滑动轴承层状复合材料的构造与上述相同。这也适用于对比材料。最后，用于确定磨损速率(“wear rate”)的试验条件也与上述相同。还确定了摩擦系数(“friction”)。
表1
续表1
首先需要指出的是，对比材料(“Comp A”至“Comp F”)和根据本发明的材料(“1”至“25”)在摩擦系数方面不具有明显区别。但是在一些实施例情况中，如序号18、19和20，可以发现摩擦系数的降低。然而这归因于固体润滑剂的加入。
相反，表中的实施例1至3已经证明，在硫化锌与硫酸钡的要求保护的比例范围中，磨损速率相比于对比实施例中可实现的磨损速率明显降低。这也明显适用于具有更高的总填料含量的组合物，正如实施例2和3与对比实施例E的对比所示。对此，其它填料(除氧化铁(III))的加入量也不变化，正如实施例1至3与实施例10至13的对比所示。
然而当加入填料Fe2O3时发现磨损速率的降低，如与不具有Fe2O3的实施例1至3相比的具有Fe2O3的实施例5至8或者具有其它填料的连同具有Fe2O3和不具有Fe2O3的所有实施例所示。
还测试了具有32体积％ZnS和68体积％BaSO4的锌钡白的作用。销辊式试验台的相应结果在表1中作为实施例4、9、16、17、20、23、25列出。显然，为了实现根据本发明的效果也可以使用这种特别均匀的混合物。
实施例10-17说明了加入高温热塑性塑料作为其它填料的影响，实施例18-20说明了固体润滑剂的影响，实施例21-23说明了纤维的影响。在实施例24和25中，加入氮化硅(Si3N4)作为硬质材料，其中还使用固体润滑剂，从而抵抗对摩擦系数的负面影响和反向运动表面的磨损。
正如已经解释的，含氟热塑性塑料、BaSO4、ZnS和任选Fe2O3和其它填料的混合物也可以嵌入热塑性塑料材料的基质中，所述基质以整个复合材料体积计的体积份数在60和95％之间，优选在65和80％之间。所述混合物不仅可以以实心塑料的形式也可以以层状复合材料的形式在金属载体(例如钢或具有多孔青铜烧结层的钢)上加工成滑动元件。
为此，以体积％计的示例性组成为：
70％PEEK、21％PTFE、2.7％ZnS、6.3％BaSO4
90％PEEK、8.5％PTFE、0.75％ZnS、0.75％BaSO4
80％PEEK、10.6％PTFE、2.7％ZnS、6.4％BaSO4、0.4％Fe2O3
65％PESU、19.2％PTFE、4.6％ZnS、11.2％BaSO4
80％PESU、14％PTFE、1.8％ZnS、4.2％BaSO4
70％PESU、25.2％PTFE、2.25％ZnS、2.25％BaSO4、0.3％Fe2O3
70％PPS、16.5％PTFE、3.9％ZnS、9.6％BaSO4
85％PPS、10.5％PTFE、1.35％ZnS、3.15％BaSO4
60％PPS、26.8％PTFE、3.6％ZnS、8.4％BaSO4、1.2％Fe2O3
80％PPA、17％PTFE、1.5％ZnS、1.5％BaSO4
60％PPA、22％PTFE、5.2％ZnS、12.8％BaSO4
70％PPA、20.1％PTFE、2.7％ZnS、6.3％BaSO4、0.9％Fe2O3
下文示例性地解释滑动轴承材料的制备：可以通过PTFE分散体进行制备，所述PTFE分散体混合了硫化锌和硫酸钡和任选的其它填料，使其在之后引起的凝结时造成均匀分布。由此产生糊状物料，所述糊状物料具有之后的涂布过程所需的性能，其中在涂布之前还必须除去溢出的液体。
例如剧烈搅拌12L水、25g月桂基硫酸钠、6.3kg硫化锌和3.0kg硫酸钡20分钟的时间，然后加入36kg 30％的PTFE分散体。继续搅拌2分钟之后补充100g 20％的硝酸铝溶液，进行凝结之后补充1L甲苯并且继续搅拌3分钟。
附图标记列表
101、102 滑动轴承层状复合材料
12 金属背衬
14 多孔层
16 滑动轴承材料
18 硫化锌(ZnS)
20 硫酸钡(BaSO4)
28 其它填料
30 滑动层

Claims (22)

1.滑动轴承材料(16)，所述滑动轴承材料(16)具有50至85体积％的作为基础材料的含氟聚合物并且具有填料，所述填料包含硫化锌(18)和硫酸钡(20)和任选的以总填料含量计至多40体积％的其它填料(28)，其中硫化锌(18)与硫酸钡(20)的体积比例在0.1和15.7之间。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，硫化锌(18)和硫酸钡(20)以平均粒度为5μm或更小的粉末形式存在。
3.根据权利要求1所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，硫化锌成分和硫酸钡成分以锌钡白形式存在。
4.根据权利要求1至3任一项所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，其它填料(28)以总填料含量的2至20体积％的份数存在。
5.根据权利要求1至3任一项所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，其它填料(28)选自热固性塑料；高温热塑性塑料；固体润滑剂；颜料；纤维材料；和硬质材料。
6.根据权利要求1至3任一项所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，以滑动轴承材料的总组成计，其它填料(28)包含0.5至8.5体积％的氧化铁(I I I)。
7.根据权利要求1至3任一项所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，含氟聚合物为PTFE或PTFE与PFA、MFA、FEP、ETFE、PCTFE或PVDF的混合物。
8.根据权利要求1所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，硫化锌(18)与硫酸钡(20)的体积比例在0.8和4.88之间。
9.根据权利要求1所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，硫化锌(18)与硫酸钡(20)的体积比例在1.5和3.44之间。
10.根据权利要求5所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，其它填料(28)选自聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、PEEK、PPSO2、PPS、全芳族或部分芳族的聚酰胺、聚酯；石墨、金属硫化物、六方氮化硼；焦炭、氧化铁；石墨短纤维、芳纶纤维；碳化硼、氮化硅；及其混合物。
11.根据权利要求1至3任一项所述的滑动轴承材料(16)，其特征在于，以滑动轴承材料的总组成计，其它填料(28)包含1至3体积％的氧化铁(I I I)。
12.滑动轴承复合材料，其特征在于，向机械稳定的结构中嵌入根据权利要求1-11任一项所述的滑动轴承材料(16)。
13.根据权利要求12所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，所述结构由塑料基质形成，以整个复合材料的体积计，所述塑料基质的体积份数在60和95％之间。
14.根据权利要求13所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，塑料基质具有一种或多种选自PPS、PPA、PVDF、PSU、PESU、PEI、PEEK、PAI或PI的热固性塑料或热塑性塑料。
15.根据权利要求12所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，所述结构由金属织物或金属板网形成。
16.根据权利要求12所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，所述结构由浸渍了滑动轴承材料的烧结基质形成。
17.根据权利要求16所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，烧结基质具有15至50％的孔体积，其中孔被滑动轴承材料填充。
18.根据权利要求17所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，烧结基质被滑动轴承材料的覆盖层覆盖，所述覆盖层具有至多150μm的厚度。
19.根据权利要求16所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，烧结基质由具有5至15重量％锡的青铜组成。
20.根据权利要求13所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，所述结构由塑料基质形成，以整个复合材料的体积计，所述塑料基质的体积份数在65和80％之间。
21.根据权利要求18所述的滑动轴承复合材料，其特征在于，烧结基质被滑动轴承材料的覆盖层覆盖，所述覆盖层具有5至40μm的厚度。
22.具有金属背衬的滑动轴承层状复合材料，在所述金属背衬上设置有根据权利要求12至21任一项所述的滑动轴承复合材料。
CN201480057119.0A 2013-12-27 2014-12-22 具有硫化锌和硫酸钡的滑动轴承材料和滑动轴承复合材料 Active CN105637244B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013227187.5A DE102013227187B4 (de) 2013-12-27 2013-12-27 Gleitlagerwerkstoff und Gleitlager-Verbundwerkstoff mit Zinksulfid und Bariumsulfat
DE102013227187.5 2013-12-27
PCT/EP2014/079008 WO2015097158A1 (de) 2013-12-27 2014-12-22 Gleitlagerwerkstoff und gleitlager-verbundwerkstoff mit zinksulfid und bariumsulfat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105637244A CN105637244A (zh) 2016-06-01
CN105637244B true CN105637244B (zh) 2018-10-12

Family

ID=52278641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480057119.0A Active CN105637244B (zh) 2013-12-27 2014-12-22 具有硫化锌和硫酸钡的滑动轴承材料和滑动轴承复合材料

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20160319867A1 (zh)
EP (1) EP3087283B1 (zh)
CN (1) CN105637244B (zh)
CA (1) CA2927128A1 (zh)
DE (1) DE102013227187B4 (zh)
ME (1) ME03006B (zh)
MX (1) MX2016007761A (zh)
WO (1) WO2015097158A1 (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013227186B4 (de) * 2013-12-27 2016-08-18 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlackbeschichtung und Gleitlager-Schichtverbundwerkstoff mit einer solchen
GB201514579D0 (en) * 2015-08-17 2015-09-30 Invibio Device Component Mfg Ltd A device
DE102016223372A1 (de) 2016-11-25 2017-11-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verstellgetriebe
DE102016223615A1 (de) 2016-11-29 2018-05-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stabilisatorlager für ein Fahrwerk
DE102017107959A1 (de) * 2017-04-12 2018-10-18 Ks Gleitlager Gmbh Gleitmaterial auf PTFE-Polymerbasis mit die tribologischen Eigenschaften verbessernden Füllstoffen
DE102017117736B4 (de) * 2017-08-04 2019-04-04 Ks Gleitlager Gmbh Metall-Kunststoff-Gleitlagerverbundwerkstoff und hieraus hergestelltes Gleitlagerelement
CN108231973B (zh) * 2017-12-08 2019-08-27 开发晶照明（厦门）有限公司 封装支架
JP6323607B1 (ja) * 2017-12-15 2018-05-16 千住金属工業株式会社 摺動部材及び軸受
US11261914B2 (en) 2017-12-15 2022-03-01 Senju Metal Industry Co., Ltd. Sliding member and bearing
JP6959171B2 (ja) * 2018-03-28 2021-11-02 大同メタル工業株式会社 摺動部材及びその製造方法
JP2019183968A (ja) * 2018-04-10 2019-10-24 オイレス工業株式会社 複層摺動部材
CN109294696B (zh) * 2018-09-17 2024-05-03 浙江长盛滑动轴承股份有限公司 自润滑材料、汽车座椅调角器自润滑轴承及其制造方法
US11913496B2 (en) * 2018-10-17 2024-02-27 Aktiebolaget Skf Elastomeric bearing having carbon-fiber reinforced laminae
JP7092636B2 (ja) * 2018-10-22 2022-06-28 大同メタル工業株式会社 摺動部材及びこれを用いる軸受装置
JP6677896B1 (ja) * 2019-06-12 2020-04-08 千住金属工業株式会社 摺動部材及び軸受
CN110951519B (zh) * 2019-12-06 2022-09-30 平湖市凯丰机械制造有限公司 水润滑固体润滑柱及其制作方法
JP7339202B2 (ja) * 2020-04-08 2023-09-05 大豊工業株式会社 摺動部材
GB2597063A (en) * 2020-07-09 2022-01-19 Invibio Device Component Mfg Limited Composite materials
KR20230124899A (ko) * 2020-12-11 2023-08-28 생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션 프린터 조립체 저마찰 롤러 라이너
JP2023550914A (ja) 2020-12-11 2023-12-06 サン－ゴバン パフォーマンス プラスティックス コーポレイション ソレノイド低摩擦軸受ライナー
DE102022121689A1 (de) 2022-08-26 2024-02-29 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Leitfähiges selbstschmierendes Gleitelement

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3601568A1 (de) * 1986-01-21 1987-07-23 Kolbenschmidt Ag Gleitlagerwerkstoff
EP1526296A2 (de) * 2003-10-20 2005-04-27 KS Gleitlager GmbH Formkörper für gleitende Beanspruchung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4847135A (en) * 1986-01-21 1989-07-11 Kolbenschmidt Aktiengesellschaft Composite material for sliding surface bearings
DE3601569A1 (de) 1986-01-21 1987-07-23 Kolbenschmidt Ag Verbund-gleitlagerwerkstoff
DE19524968A1 (de) 1995-07-08 1997-01-16 Glyco Metall Werke Gleitlagerwerkstoff und dessen Verwendung
DE10126460A1 (de) 2001-05-31 2003-02-06 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht
DE10226266B4 (de) * 2002-06-07 2005-09-15 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
DE102004008633A1 (de) * 2004-02-21 2005-09-08 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
JP3636326B1 (ja) * 2004-05-10 2005-04-06 大同メタル工業株式会社 複層摺動部材
DE102006048311A1 (de) 2006-10-02 2008-04-03 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
DE102008055195B4 (de) * 2008-12-30 2013-02-28 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitelement und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2740710A4 (en) * 2011-05-31 2015-05-27 Japan Science & Tech Agency CARBON DIOXIDE ENRICHMENT DEVICE
EP2987833B1 (en) * 2013-04-17 2019-06-12 Daicel-Evonik Ltd. Light-resistant resin composition, and moulded body thereof
EP3163996A4 (en) * 2014-06-30 2018-01-10 Toray Industries, Inc. Laminate and integrally molded article
US9332632B2 (en) * 2014-08-20 2016-05-03 Stablcor Technology, Inc. Graphene-based thermal management cores and systems and methods for constructing printed wiring boards

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3601568A1 (de) * 1986-01-21 1987-07-23 Kolbenschmidt Ag Gleitlagerwerkstoff
EP1526296A2 (de) * 2003-10-20 2005-04-27 KS Gleitlager GmbH Formkörper für gleitende Beanspruchung

Also Published As

Publication number Publication date
EP3087283A1 (de) 2016-11-02
DE102013227187A1 (de) 2015-07-02
DE102013227187B4 (de) 2016-08-18
ME03006B (me) 2018-10-20
CN105637244A (zh) 2016-06-01
US20160319867A1 (en) 2016-11-03
EP3087283B1 (de) 2017-11-29
CA2927128A1 (en) 2015-07-02
MX2016007761A (es) 2016-12-02
WO2015097158A1 (de) 2015-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105637244B (zh) 具有硫化锌和硫酸钡的滑动轴承材料和滑动轴承复合材料
JP6486373B2 (ja) すべり塗膜及びそのような塗膜を有するすべり軸受け層複合材料
JP5076276B2 (ja) 複層摺動部材
EP2188540B1 (en) Metal-backed plain bearing
JP3597866B2 (ja) 無潤滑軸受材料およびかゝる軸受材料を用いた滑り軸受
JP5342883B2 (ja) 複層軸受
KR100419887B1 (ko) 평베어링재료
CN105849182A (zh) 包含具有多峰分子量的ptfe添加剂的自润滑热塑性层
US20110148064A1 (en) Multilayered sliding member and rack guide in rack-and-pinion type steering apparatus for automobile using the same
WO2008141592A1 (fr) Palier autolubrifiant sans plomb et son procédé de production
US10640142B2 (en) Multilayered sliding member and rack-and-pinion type steering apparatus for automobile using the same
JP6599756B2 (ja) 摺動部材
JPWO2005007741A1 (ja) 摺動部材用樹脂組成物および摺動部材
JP2004019759A (ja) 摺動部材
JP3411353B2 (ja) 摺動材料
US9222513B2 (en) Laminate composite
JP3636326B1 (ja) 複層摺動部材
JP2002327750A (ja) 複層軸受
JP2015200339A (ja) 摺動部材
JP2011137528A (ja) 複層軸受
JP2015113457A (ja) 潤滑被膜および滑り軸受
WO2024018835A1 (ja) 樹脂被膜及び摺動部材
JP2006213013A (ja) 複層樹脂摺動部材
JP2001271083A (ja) 摺動部用複合材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant