CN117940683A - 滑动材料、轴承及其制造和使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中1)该滑动层具有小于0.064的均方根梯度；2)该滑动层具有小于10％的顶点材料部分；3)该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，并且其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
Description
技术领域
本公开整体涉及滑动材料，并且具体地涉及用于轴承的滑动材料及其制造和使用方法。
背景技术
通常，包含滑动材料的滑动构件将相对运动约束为期望的运动并且减小运动部件之间的摩擦。一种类型的滑动构件可位于组件内介于第一部件的外表面和第二部件中的孔的内表面之间的间隙中。示例性组件可包括门、机罩、后挡板和发动机室铰链、座椅(例如，座椅倾斜度调整器)、转向柱、飞轮、传动轴组件，或者可包括其他组件，特别是用于汽车应用的那些组件。有时，需要在此类组件中的部件，诸如第一部件(诸如轴)和第二部件(诸如外壳)上具有某些滑动特性。因此，存在对提供改善的滑动特性同时保持该组件的更长寿命的改善的滑动构件和滑动材料的持续需要。
发明内容
本发明的实施方案可包括：一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种组件，该组件包括：第一部件；第二部件；和位于该第一部件与该第二部件之间的轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种组件，该组件包括：第一部件；第二部件；和位于该第一部件与该第二部件之间的轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种组件，该组件包括：第一部件；第二部件；和位于该第一部件与该第二部件之间的轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种方法，该方法包括：提供基材；将滑动层施加到该基材以提供具有覆盖在该基材之上的纹理化滑动层的层压体，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种方法，该方法包括：提供基材；将滑动层施加到该基材以提供具有覆盖在该基材之上的纹理化滑动层的层压体，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
本发明的实施方案可包括：一种方法，该方法包括：提供基材；将滑动层施加到该基材以提供具有覆盖在该基材之上的纹理化滑动层的层压体，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
附图说明
通过参考附图，可更好地理解本公开，并且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言变得显而易见。
图1包括生产根据一个实施方案的滑动材料的方法；
图2A包括根据一个实施方案的滑动材料的横截面视图；
图2B包括根据一个实施方案的滑动材料的横截面视图；
图2C包括根据一个实施方案的滑动材料的横截面视图；
图3是示出根据该实施方案的滑动材料的表面的轮廓线的图解视图；
图4是出于说明的目的示出图3所示的轮廓线的简化型式的图解视图；
图5是示出沿图3所示的轮廓线连接凹陷部的底部和突出部的顶点的直线的图解视图；
图6A包括根据本发明构造的轴承的一个实施方案的透视图；
图6B包括根据本发明构造的轴承的一个实施方案的透视图；
图6C包括根据本发明构造的轴承的一个实施方案的透视图；
图6D包括根据本发明构造的轴承的一个实施方案的透视图；
图6E包括根据本发明构造的组件内的轴承的一个实施方案的透视图；
图7包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下的比较结果；
图8包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下的比较结果；
图9包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下的比较结果；
图10包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下的比较结果；
图11包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下的比较结果；
图12包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在销盘测试下的比较结果；
图13包括具有根据本文的实施方案的滑动材料的轴承(P)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(T,P)在增加的压力下经受测试的摩擦系数的比较结果；
图14包括具有根据本文的实施方案的滑动材料的轴承(P)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(T,P)的均方根梯度的比较结果；
图15包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(P)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(T,P)的顶点材料部分的比较结果；
图16包括具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(P)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(T,P)的最低点材料部分的比较结果；
图17包括随时间推移经历测试的具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(P)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(T,P)的扭矩的比较结果；并且
图18包括随时间推移经历测试的具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(P)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(T,P)的扭矩的比较结果。
技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的元件中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改善对本发明的实施方案的理解。在不同附图中使用相同的附图标号指示相似或相同的项目。
具体实施方式
提供以下结合附图的描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下讨论将集中于教导内容的具体实施方式和实施方案。提供该焦点以帮助描述教导内容，并且不应将其解释为对教导内容的范围或适用性的限制。然而，基于如本申请中公开的教导内容，可以使用其他实施方案。
术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变型形式旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或此类方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包含性的或，而不是排他性的或。例如，条件A或B由以下任一项满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B两者均为真(或存在)。
另外，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的元素和组分。这样做仅仅是为了方便和给出本发明范围的一般意义。该描述应被理解为包括一个、至少一个或单数，也包括复数，或反之亦然，除非清楚地表明其另有含义。例如，当在本文中描述单个实施方案时，可以使用多于一个实施方案来代替单个实施方案。类似地，在本文中描述多于一个实施方案的情况下，单个实施方案可替代该多于一个实施方案。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和示例仅是示例性的，而不旨在是限制性的。就本文未描述的程度而言，关于具体材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可在滑动材料领域内的教科书和其他来源中找到。
本文所述的实施方案整体涉及纹理化滑动层材料以及在组件内创建和使用纹理化滑动层材料的方法。
出于说明的目的，图1包括生产根据上述实施方案的滑动材料的方法。成形工艺10可包括提供基体材料的第一步骤12、用滑动涂层涂覆基体材料以形成滑动材料的第二步骤14以及将滑动材料成形为轴承的第三步骤16。
参见第一步骤12，基体材料可以是基材。在一个实施方案中，基材可至少部分地包含金属。根据某些实施方案，金属可包括铁、青铜、镁、锌、铜、钛、锡、铝、它们的合金，或者可以是另一种类型的材料。更具体地，基材可至少部分地包含钢，诸如不锈钢、碳钢或弹簧钢。例如，基材可至少部分地包含301不锈钢。301不锈钢可以被退火，1/4硬、1/2硬、3/4硬或全硬。此外，钢可包括含有铬、镍或它们的组合的不锈钢。一种具体的不锈钢是301不锈钢。基体材料和/或基材可具有任何结构或形状。在实施方案中，基体材料和/或基材可以是板、片材、织造织物、网、或金属泡沫或它们的组合。例如，在一些实施方案中，基材可包括板和织造织物。在其他实施方案中，基材可包括金属板和覆盖在该金属板之上的不同金属。基材可包括编织网或膨胀金属栅网、膨胀片材或穿孔片材。任选地，编织网可为编织聚合物网。在一个另选实施方案中，基材可不包括网孔或栅网。
在多个实施方案中，基材可以为弹簧钢。弹簧钢基材可以被退火，1/4硬、1/2硬、3/4硬或全硬。弹簧钢基材可具有不小于600MPa，诸如不小于700MPa、诸如不小于750MPa、诸如不小于800MPa、诸如不小于900MPa或诸如不小于1000MPa的拉伸强度。该弹簧钢基材可具有不大于1500MPa或诸如不大于1250MPa的拉伸强度。
在其他实施方案中，基材可具有涂层。该涂层可以是另一种金属或合金的层。在一些实施方案中，涂层可以是金属或包含以下金属中的至少一者的合金：铬、钼、钨、锰、铁、钌、锇、钴、铑、铱、镍、钯、铂、铜、银、金、锌、镉、汞、铝、镓、铟、铊、硅、锗、锡、铅、锑和铋。在其他实施方案中，涂层可为铜合金、铜-锡合金、铜-锌合金、青铜、磷青铜、硅青铜、黄铜、或它们的任何组合。
图2A包括滑动材料或复合材料1000的例示，该滑动材料或复合材料可根据用于形成根据上述实施方案的轴承的滑动材料的成形工艺10的第一步骤12和第二步骤14来形成。出于说明的目的，图2A示出了第二步骤14之后的滑动材料1000的逐层构型。在多个实施方案中，滑动材料1000可包括基材1119(即，在第一步骤12中提供的基体材料)和滑动层1104(即，在第二步骤14中施加的滑动涂层)。如图2A所示，滑动层1104可联接到基材1119的至少一部分。在一个具体实施方案中，滑动层1104可联接到基材1119的表面以便与另一部件的另一表面形成滑动界面。滑动层1104可联接到基材1119的径向内表面以便与另一部件的另一表面形成滑动界面。滑动层1104可联接到基材1119的径向外表面以便与另一部件的另一表面形成滑动界面。在另一个实施方案中，基材1119可以嵌入在滑动层1104内，以便在基材1119的两侧上提供滑动层1104。
该滑动层可以是纹理化的，如以下更详细地讨论的。在多个实施方案中，滑动层1104可包含滑动材料。滑动材料可包含例如例如聚合物，诸如聚酮、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚亚苯基砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、含氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑、或它们的任何组合。在一个示例中，滑动层1104包含聚酮、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚亚苯基砜、含氟聚合物、聚苯并咪唑、它们的衍生物或它们的组合。在一个具体示例中，滑动/耐磨层包含聚合物，诸如聚酮、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚酰胺酰亚胺、它们的衍生物或它们的组合。在另一个示例中，滑动/耐磨层包含聚酮，诸如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮、它们的衍生物或它们的组合。在附加的示例中，滑动/耐磨层可以为超高分子量聚乙烯。示例性含氟聚合物包括氟化乙烯丙烯(FEP)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，全氟烷氧基(PFA)，四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)，聚三氟氯乙烯(PCTFE)，乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)，乙烯氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)，聚缩醛，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚酰亚胺(PI)，聚醚酰亚胺，聚醚醚酮(PEEK)，聚乙烯(PE)，聚砜，聚酰胺(PA)，聚苯醚，聚苯硫醚(PPS)，聚氨酯，聚酯，液晶聚合物(LCP)，以及它们的任何组合。滑动层1104可包含基于固体的材料，包括锂皂、石墨、氮化硼、二硫化钼、二硫化钨、聚四氟乙烯、氮化碳、碳化钨、或类金刚石碳、金属(诸如铝、锌、铜、镁、锡、铂、钛、钨、铅、铁、青铜、钢、弹簧钢、不锈钢)、金属合金(包括列出的金属)、阳极化金属(包括列出的金属)或它们的任何组合。根据具体实施方案，可使用含氟聚合物。在一个实施方案中，滑动层1104可不包含聚四氟乙烯(PTFE)。
在多个实施方案中，滑动层1104还可包含填料，该填料包含玻璃纤维、碳纤维、硅、PEEK、芳族聚酯、碳颗粒、青铜、含氟聚合物、热塑性填料、氧化铝、聚酰胺酰亚胺(PAI)、PPS、聚亚苯基砜(PPSO2)、LCP、芳族聚酯、二硫化钼、二硫化钨、石墨、石墨烯、膨胀石墨、氮化硼、滑石、氟化钙、或它们的任何组合。另外，填料可包含氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氟化钙、氮化硼、云母、硅灰石、碳化硅、氮化硅、硫酸钡、氧化锆、炭黑、颜料或它们的任何组合。在某些实施方案中，滑动层1104可包含有机填料，该有机填料包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、UHMWPE、乙烯丙烯二烯、或它们的混合物。在一个实施方案中，滑动层1104可仅包含聚四氟乙烯(PTFE)作为填料。填料可以是珠粒、纤维、粉末、网孔或它们的任何组合的形式。基于该滑动层的总重量，这些填料可以是至少1重量％，诸如基于该滑动层的总重量至少5重量％或甚至10重量％。
该基材1119可具有至少约0.05mm，诸如至少约0.1mm、至少约0.15mm、至少约0.2mm、至少约0.25mm、至少约0.3mm、至少约0.35mm、至少约0.4mm、或至少约0.45mm的厚度Ts。该基材1119可具有不大于约5mm、不大于约4mm、不大于约3mm、不大于约2.5mm、不大于约2mm，诸如不大于约1.5mm、不大于约1mm、不大于约0.9mm、不大于约0.8mm、不大于约0.7mm、不大于约0.6mm、不大于约0.55mm、或不大于约0.5mm的厚度Ts。还应当理解，基材1119的厚度Ts可为上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值。基材1119的厚度可以是均匀的，即，在基材1119的第一位置处的厚度可以等于在沿该基材的第二位置处的厚度。基材1119的厚度可以是不均匀的，即，在基材1119的第一位置处的厚度可以不同于在沿该基材的第二位置处的厚度。
该滑动层1104可具有至少约0.05mm，诸如至少约0.1mm、至少约0.15mm、至少约0.2mm、至少约0.25mm、至少约0.3mm、至少约0.35mm、至少约0.4mm、或至少约0.45mm的厚度TSL。该滑动层1104可具有不大于约5mm、不大于约4mm、不大于约3mm、不大于约2.5mm、不大于约2mm、诸如不大于约1.5mm、不大于约1mm、不大于约0.9mm、不大于约0.8mm、不大于约0.7mm、不大于约0.6mm、不大于约0.55mm、或不大于约0.5mm的厚度TSL。还应当理解，该滑动层1104的厚度TSL可为上述最小值和最大值中的任一者之间的任何值。滑动层1104的厚度可以是均匀的，即，在滑动层1104的第一位置处的厚度可等于在沿该滑动层的第二位置处的厚度。滑动层1104的厚度可以是不均匀的，即，在滑动层1104的第一位置处的厚度可以不同于在沿该滑动层的第二位置处的厚度。可以理解，不同的滑动层1104可具有不同的厚度。滑动层1104可覆盖在所示的基材1119之上的一个主表面，或覆盖在两个主表面之上。基材1119可至少部分地被滑动层1104包封。即，滑动层1104可覆盖基材1119的至少一部分。基材1119的轴向表面可从滑动层1104暴露。
图2B包括滑动材料或复合材料的另选实施方案的例示，该滑动材料或复合材料可根据用于形成根据上述实施方案的轴承的滑动材料的成形工艺10的第一步骤12和第二步骤14来形成。出于说明的目的，图2B示出了第二步骤14之后的滑动材料1002的逐层构型。根据该具体实施方案，滑动材料1002可以类似于图2A的复合材料1000，不同的是该滑动材料1002还可包括至少一个粘合剂层1121和滑动层1104(即，第二步骤14中施加的滑动涂层)，该粘合剂层可将滑动层1104联接到基材1119(即，第一步骤12中提供的基体材料)。在另一个另选的实施方案中，作为固体部件、编织网或膨胀金属栅网的基材1119可被嵌入滑动层1104与基材1119之间所包括的至少一个粘合剂层1121之间。
粘合剂层1121可包含轴承领域常用的任何已知的粘合剂材料，包括但不限于含氟聚合物、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚/聚酰胺共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯(ETFE)、ETFE共聚物、全氟烷氧基(PFA)、或它们的任何组合。另外，粘合剂可包含至少一种选自-C＝O、-C-O-R、-COH、-COOH、-COOR、-CF2＝CF-OR或它们的任何组合的官能团，其中R为含有1个与20个之间的碳原子的环状或直链有机基团。另外，粘合剂可包含共聚物。在一个实施方案中，热熔性粘合剂可具有不大于250℃，诸如不大于220℃的熔融温度。在另一个实施方案中，粘合剂可在高于200℃，诸如高于220℃分解。在另外的实施方案中，热熔性粘合剂的熔融温度可高于250℃或甚至高于300℃。粘合剂层1121可具有约1微米至50微米，诸如约7微米至15微米的厚度。在一个实施方案中，热熔性粘合剂可具有不大于250℃，诸如不大于220℃的熔融温度。在另一个实施方案中，粘合剂可在高于200℃，诸如高于220℃分解。在另外的实施方案中，热熔性粘合剂的熔融温度可高于250℃或甚至高于300℃。
粘合剂层1121可具有介于约1微米至约80微米之间，诸如介于约10微米和约50微米之间、诸如介于约20微米和约40微米之间的厚度TAL。在多个实施方案中，粘合剂层1121可具有介于约3微米和20微米之间的厚度TAL。在多个实施方案中，粘合剂层1121可具有介于约10微米和60微米之间的厚度TAL。还应当理解，粘合剂层1121的厚度TAL可为上述最小值与最大值中的任一者之间的任何值。粘合剂层1121的厚度可以是均匀的，即，在粘合剂层1121的第一位置处的厚度可以等于在沿该粘合剂层的第二位置处的厚度。粘合剂层1121的厚度可以是不均匀的，即，在粘合剂层1121的第一位置处的厚度可以不同于在沿该粘合剂层的第二位置处的厚度。
粘合剂层1121的厚度可以基本上对应于基材1119的粗糙度，该粗糙度被定义为基材1119表面的粗糙度轮廓的最大轮廓顶点高度与最大轮廓最低点深度之间的距离Rmax。以这种方式，可确保将足够厚的粘合剂层1121施加到基材1119，从而确保在滑动层1104和基材1119之间的全域粘结。粘合剂层1121也不应制成太厚。在这种情况下，将存在这样的风险，即，在接合这些层时，粘合剂层1121的多个部分可从该粘结部中被压出，或者当滑动材料经受剪切应力时，可能在粘合剂层1121的在基材1119表面的粗糙度轮廓上方突出的多个部分内发生内聚破裂。
例如，基材1119的表面粗糙度可以为至少约0.01微米、至少约0.02微米、至少约0.05微米、至少约0.1微米、至少约0.5微米、至少约1微米、至少约2微米、至少约5微米、至少约10微米、至少约20微米、至少约50微米、至少约100微米、至少约200微米、或至少约400微米。在其他实施方案中，表面粗糙度小于约400微米、小于约200微米、小于约100微米、小于约50微米、小于约25微米、小于约20微米、小于约15微米、小于约10微米、小于约5微米、小于约3微米、小于约2微米、或甚至小于约1微米。在又一实施方案中，基材1119可具有在约0.1微米至约400微米、约0.5微米至约100微米、或约1微米至约50微米范围内的表面粗糙度。
此外，可通过电镀锌处理基材1119的表面以使表面粗糙化、升级或涂覆该表面。这在施加粘合剂层1121之前完成。在其他实施方案中，可通过机械结构化来增加基材1119的表面积。该结构化可包括刷光、喷砂、蚀刻、穿孔、酸洗、冲压、压制、卷曲、深拉、脱模、增量片材成形、熨烫、激光切割、轧制、锤打、压花、底切、以及它们的任何组合。例如，结构的压花允许相互啮合的可能性，这对所产生的结合力具有积极效果。
图2C包括滑动材料或复合材料的另选实施方案的例示，该滑动材料或复合材料可根据用于形成根据上述实施方案的轴承的滑动材料的成形工艺10的第一步骤12和第二步骤14来形成。出于说明的目的，图2C示出了第二步骤14之后的滑动材料1003的逐层构型。根据该具体实施方案，滑动材料1003可以类似于图2B的滑动材料1002，不同的是该滑动材料1003还可包括至少一个防腐蚀层1704、1705和1708，以及耐腐蚀涂层1124和滑动层1104(即，在第二步骤14中施加的滑动涂层)，该耐腐蚀涂层可包括增粘剂层1127和环氧树脂层1129，该增粘剂层和环氧树脂层可联接到基材1119(即，第一步骤12中提供的基体材料)。
基材1119可以涂覆有防腐蚀层1704和1705，以防止滑动材料1003在处理之前腐蚀。另外，可将防腐蚀层1708施加在层1704之上。层1704、1705和1708中的每一者可具有约1微米至50微米，诸如约7微米至15微米的厚度。层1704和1705可包括锌、铁、锰或它们的任何组合的磷酸盐，或纳米-陶瓷层。另外，层1704和1705可包括官能硅烷、纳米级硅烷基底漆、水解硅烷、有机硅烷增粘剂、溶剂/水基硅烷底漆、氯化聚烯烃、钝化表面、可商购获得的锌(机械/电镀)或锌-镍涂层或它们的任何组合。层1708可包括官能硅烷、纳米级硅烷基材底漆、水解硅烷、有机硅烷增粘剂、溶剂/水基硅烷底漆。防腐蚀层1704、1706和1708可以在处理过程中被去除或保留。
滑动材料1003还可包括耐腐蚀涂层1125。耐腐蚀涂层1125可具有约1微米至50微米，诸如约5微米至20微米以及诸如约7微米至15微米的厚度。耐腐蚀涂层1125可包括增粘剂层1127和环氧树脂层1129。增粘剂层1127可包含锌、铁、锰、锡的磷酸盐、它们的任何组合或纳米-陶瓷层。增粘剂层1127可包含官能硅烷、纳米级硅烷基层、水解硅烷、有机硅烷增粘剂、溶剂/水基硅烷底漆、氯化聚烯烃、钝化表面、可商购获得的锌(机械/电镀)或锌-镍涂层或它们的任何组合。环氧树脂层1129可以是热固化环氧树脂、紫外固化环氧树脂、红外固化环氧树脂、电子束固化环氧树脂、辐射固化环氧树脂或空气固化环氧树脂。此外，环氧树脂层1129可包含聚缩水甘油醚、二缩水甘油醚、双酚A、双酚F、环氧乙烷、氧杂环丙烷、环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、2-甲基环氧乙烷、9,10-环氧-9,10-二氢蒽或它们的任何组合。环氧树脂层1129还可包含硬化剂。硬化剂可包含胺、酸酐、苯酚酚醛清漆硬化剂诸如苯酚酚醛清漆聚[N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺](PHPMI)、甲阶酚醛树脂、脂肪胺化合物、聚碳酸酐、聚丙烯酸酯、异氰酸酯、包封的多异氰酸酯、三氟化硼胺络合物、基于铬的硬化剂、聚酰胺或它们的任何组合。通常，酸酐可以符合式R-C＝O-O-C＝O-R'，其中R可以是如上所述的CXHYXZAU。胺可包括脂族胺(诸如单乙基胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等)、脂环胺、芳族胺(诸如环脂族胺、环脂族胺、酰氨基胺、聚酰胺、双氰胺、咪唑衍生物等)、或它们的任何组合。
在一个实施方案中，在图1的步骤14下，如上所述的滑动材料或复合材料1000、1002、1003上的任何层可各自设置在辊中并从其剥离以在压力下、在升高的温度下(热压或冷压或辊压)、通过粘合剂或通过它们的任何组合而接合在一起。如上所述，滑动材料1000的任何层可层压在一起，使得它们至少部分地彼此重叠。如上所述，滑动材料1000、1002、1003上的任何层可使用涂覆技术(诸如例如物理或气相沉积、喷涂、电镀、粉末涂覆)或通过其他化学或电化学技术施加在一起。在一个具体实施方案中，滑动层1104可以通过辊对辊涂覆工艺(包括例如挤出涂覆)来施加。可将滑动层1104加热至熔融或半熔融状态，并通过狭槽冲模挤出到基材1119的主表面上。在另一个实施方案中，滑动层1104可以是铸造或模制的。
在一个实施方案中，滑动层1104可以被胶合或以其他方式粘附到基材1119以形成层压体。在一个实施方案中，可使用熔融粘合剂层1121将滑动层1104或任何层胶合或以其他方式粘附到基材1119以形成层压体。在一个实施方案中，滑动层1104或任何层可以聚合物带的形式被胶合或以其他方式粘附到基体1119以形成层压体。在一个实施方案中，材料或滑动材料1000、1002、1003上的中间层或突出层中的任一者可形成层压体。层压体可被切割成可形成为轴承的条带或坯料。对层压体的切割可包括冲压、压制、冲孔、锯的使用，或者可以不同的方式进行机加工。切割层压体可产生包括基材1119的暴露部分的切割边缘。
在其他实施方案中，在图1的步骤14下，如上所述的滑动材料1000、1002、1003上的层中的任一者可通过涂覆技术(诸如例如物理或气相沉积、喷涂、电镀、粉末涂覆)或通过其他化学或电化学技术来施加。在一个具体实施方案中，滑动层1104可以通过辊对辊涂覆工艺(包括例如挤出涂覆)来施加。可将滑动层1104加热至熔融或半熔融状态，并通过狭槽冲模挤出到基材1119的主表面上。在另一个实施方案中，滑动层1104可以是铸造或模制的。
现在参见图1所示的成形工艺10的第三步骤16，根据某些实施方案，将滑动材料1000、1002、1003成形为轴承可包括切割操作。在一个实施方案中，切割操作可包括冲压、压制、冲孔、锯、深拉伸的使用，或者可以不同的方式进行机加工。在多个实施方案中，切割操作可在滑动材料上形成周向表面。切割操作可限定从第一主表面开始到与第一主表面相对的第二主表面的切割方向，以形成周向表面或边缘。另选地，切割操作可限定从第二主表面开始到第一主表面的切割方向以形成周向表面或边缘。该滑动材料现在可成形为用于所期望的应用的轴承。
在使滑动材料成型之后，可以对该滑动材料或轴承进行清洁以去除在形成和成型过程中使用的任何润滑剂和油。另选地，清洁可以为涂层的施加准备基材的暴露表面。清洁可包括使用溶剂进行的化学清洁和/或机械清洁(诸如超声清洁)。
作为图1的方法的结果，根据上述实施方案，覆盖基材中的基材1119的滑动层1104可被纹理化以具有形成滑动表面的微观上的微小微凸体(例如，表面上的顶点和最低点)，而不是滑动层1104本身的宏观厚度的变化。如图2C所示，滑动表面是滑动层1104的表面中的一个表面，即与基材1119相对侧上的表面。
图3是将X轴放大200倍并且将Y轴放大1000倍的放大图。获取滑动层1104的表面形状作为图3所示的轮廓线。该轮廓线表示在包含平行于滑动层1104的厚度方向的平面的横截面中的滑动层1104的表面的顶点和最低点。通过使用X-Y坐标系来表示轮廓线。具体地，X轴表示两个任意点之间的位置，并且Y轴表示滑动层1104的厚度方向，即，Y轴方向上的位置表示表面的顶点和最低点的深度和高度。因此，根据滑动层1104的表面形状，轮廓线C包含顶点和最低点。
为了便于说明，图4图解示出了图3所示的轮廓线C的简化型式。包含顶点和最低点的轮廓线C被作为参考的平行于X轴的假想直线Lx在Y轴方向上划分为上部和下部。在滑动层1104的滑动表面在微观上平坦的情况下，滑动层1104的滑动表面、X轴和假想直线Lx彼此平行。当轮廓线C被假想直线Lx划分时，从假想直线Lx向下突出的凹陷区域(最低点)和从假想直线Lx向上突出的突出区域(顶点)彼此分离。在图4中，凹陷区域被“网格化”，并且突出区域被“阴影化”。将被定位成使得凹陷区域的面积总和S1与突出区域的面积总和S2相等的假想直线Lx定义为凹凸平均线Lv。即，在滑动层1104的滑动表面上，从凹凸平均线Lv向下突出的凹陷区域的面积总和S1与从凹凸平均线Lv向上突出的突出区域的面积总和S2相等(S1＝S2)。将从凹凸平均线Lv向下突出的区域定义为最低点21，并且将从凹凸平均线Lv向上突出的区域定义为顶点22。
在本发明实施方案中，X轴被定义在滑动层1104或滑动材料的表面的周向和径向上的中心位置，并且被定义为与周向相切的方向以用于测量。考虑到滑动层1104的施加，可以在测量中在位置的数量、位置和方向方面任意调整任意两点。
为了便于说明，图5图解示出了图4所示的轮廓线C的简化型式。在本发明实施方案中，通过使用彼此相邻的最低点21和顶点22之间的关系来进一步验证滑动层1104或滑动材料的性能。最低点21中的每一者具有处于最低点21的最深位置处，即最靠近基材1119的位置处的底部31。与最低点21相邻的突出部22具有处于顶点22的最高位置处，即最远离基材1119的位置处的顶点32。如上所述，当最低点21和顶点22彼此相邻且凹凸平均线Lv处于两者之间时，能够用假想直线L将最低点21的底部31和顶点22的顶点32彼此连接。直线L的梯度是通过将在Y轴方向上测量的介于最低点21的底部31与顶点22的顶点32之间的距离45除以在X轴方向上测量的介于底部31与顶点32之间的距离35来计算的值。所得到的直线L的梯度平均值是平均梯度SDQ或均方根梯度。在多个实施方案中，低摩擦材料的均方根梯度可小于0.064。
此外，均方根梯度可具有从最低点到顶点的平均角度α。该角度α可以是至少0.01°，诸如0.05°，诸如0.1°，诸如0.15°，诸如0.5°，诸如1°，诸如1.5°，诸如2°或诸如3°。
此外，顶点材料部分Smr1可计算为包含顶点的低摩擦材料的百分比。换句话讲，该基材的厚度可被称为TS，并且Smr1是将低摩擦材料的总厚度TSL的降低的顶点除以基材或芯表面的厚度TS的面积材料比。降低的顶点是由于与相邻部件的初始磨损而去除的面积。在多个实施方案中，低摩擦材料的顶点材料部分Smr1可以小于10％。
此外，最低点材料部分Smr2可被计算为包含最低点的低摩擦材料的百分比。换句话讲，该基材的厚度可被称为TS，并且Smr2是将低摩擦材料的总厚度TS的降低的最低点除以基材或芯表面的厚度TS的面积材料比。降低的最低点是保持施加在表面上的液体(例如，润滑脂)以便改善润滑性的面积。在多个实施方案中，低摩擦材料的最低点材料部分Smr1可小于75％。
所得的纹理化滑动层1104在多个顶点22中的至少一个顶点22与多个最低点21中的至少一个最低点21之间可具有最小距离，该最小距离可以为0.05mm。
因此，根据本文的实施方案，可包括一种方法。该方法可包括提供基材1119；以及将滑动层1104施加到基材1119以提供具有覆盖在该基材1119之上的纹理化滑动层1104的层压体，其中该滑动层1104包括具有多个顶点22和最低点21的微凸体，其中1)该滑动层具有小于0.064的均方根梯度；2)该滑动层具有小于10％的顶点材料部分；3)该滑动层具有小于75％的最低点材料部分。该方法还可包括切割坯料以形成层压体。该方法还可包括由该坯料形成半成品轴承。
如上所述，滑动层1104可联接到基材1119的表面以便与另一部件的另一表面形成滑动界面。作为该方法的结果，滑动层1104与另一个部件的摩擦系数可以小于0.02，如下文更详细讨论的。
在多个实施方案中，所得的滑动材料可形成为轴承。出于说明的目的，图6A示出了可通过轧制适当尺寸的复合材料件1000、1001、1002、1003来生产的轴承(通常表示为100)形状，该复合材料件可以最初如上所述作为坯料存在。轴承100可相对于中心轴线在轴向方向上延伸。即，中心轴线可沿轴承100的长度纵向延伸。轴承100包括大致圆柱形的侧壁102。如本文所用，“大致圆柱形”是指以下形状：当定位在具有围绕轴线的旋转主体的最佳拟合圆柱体中时，在任何位置处从该最佳拟合圆柱体偏离不大于15％、在任何位置处偏离不大于10％、在任何位置处偏离不大于5％、在任何位置处偏离不大于4％、在任何位置处偏离不大于3％、在任何位置处不大于偏离2％、或在任何位置处偏离不大于1％。在一个实施方案中，“大致圆柱形”可指在内部部件与外部部件之间组装(即，处于安装状态)的大致圆柱形主体310。在另一个实施方案中，“大致圆柱形”可指在内部部件与外部部件之间组装之前(即，处于未安装状态)的大致圆柱形主体310。在具体实施方案中，大致圆柱形侧壁102可以为具有对应于围绕具有两个纵向平面端部部分的轴旋转的形状的圆柱形侧壁。在多个实施方案中，坯料可被轧制以形成可形成环形形状的大致圆柱形侧壁102。在多个实施方案中，侧壁102可包括基材1119和复合材料1000、1001、1002中的至少一个低摩擦层1104，如图2A至图2C所示。低摩擦材料1104可基本上覆盖轴承100的内表面或外表面中的至少一者的全部。
出于说明的目的，图6B示出了可通过轧制适当尺寸的复合材料件1000、1001、1002、1003并进行翻边来生产的轴承(通常表示为100)形状，该复合材料件可以最初如上所述作为坯料存在。图6B可包括图6A的所有结构和设计，并且为了简洁起见，对应的附图标号保持相同并且是指与图6A的结构相同的结构。图6B与图6A的不同之处可在于，图6B的轴承100可具有轴向横截面基本上为L形的环形形状，从而形成环形凸缘122。换句话讲，轴承100可以具有在径向方向和轴向方向上延伸的L形轴承横截面。轴承的其他轴向横截面形状是可能的。例如，轴承100可具有C形轴承横截面。在多个实施方案中，L形轴承100可通过包括冲压成形轴承100的深拉方法来实现。
出于说明的目的，图6C示出了可通过轧制适当尺寸的复合材料件1000、1001、1002、1003并进行翻边来生产的轴承(通常表示为33)形状，该复合材料件可以最初如上所述作为坯料存在。图6C可包括图6A和图6B的所有结构和设计，并且为了简洁起见，对应的附图标号保持相同并且是指与图6A和图6B的结构相同的结构。图6C与图6B的不同之处可在于，图6C的轴承33可包括具有锥形圆柱形部分的轴承侧壁102，该锥形圆柱形部分可通过轧制锥形部分并将端部翻折而形成。
出于说明的目的，图6D示出了可通过轧制适当尺寸的复合材料件1000、1001、1002、1003并进行翻边来生产的轴承(通常表示为34)形状，该复合材料件可以最初如上所述作为坯料存在。图6D可包括图6A至图6C的所有结构和设计，并且为了简洁起见，对应的附图标号保持相同并且是指与图6A至图6C的结构相同的结构。图6D与图6B的不同之处可在于，图6D的轴承34示出了安装在外壳(或第二部件150)中的凸缘轴承100，其中轴销(或第一部件160)通过该凸缘轴承100安装以形成组件。
出于说明的目的，图6E示出了可通过轧制适当尺寸的复合材料件1000、1001、1002、1003并进行翻边来生产的轴承(通常表示为35)形状，该复合材料件可以最初如上所述作为坯料存在。图6D可包括图3A至图3D的所有结构和设计，并且为了简洁起见，对应的附图标号保持相同并且是指与图6A至图6D的结构相同的结构。图6E与图6B的不同之处可在于，图6E的轴承100示出了安装在外壳中的两侧凸缘轴承100，其中轴销穿过该两侧凸缘轴承100安装以形成组件。如图6E所示，径向凸缘122可定位在轴承100的两个轴向端部处。
如图6A至图6E所示，轴承材料可由如上所述的坯料形成，并且包括可弯曲成环状(基本上环形的)形状的基材1119(例如，弹簧钢)。轴承100的端部可以不相接(例如，其可以形成为开口环)，从而留下轴向间隙。在其他实施方案中，大致圆柱形侧壁可以是弯曲的，使得端部彼此重叠。在又一些实施方案中，轴承100可以是连续的、未破损的环。该轴承100还可包括适形于环的形状的滑动层1104，如由如上所述的复合材料1000、1001、1002、1003的坯料形成为滑动层1104。轴承100的内表面可具有适形于轴承100的形状的滑动层1104，其中基材1119形成外表面132，如由如上所述的复合材料1000、1001、1002、1003所形成的。另选地或除此之外，轴承100的外表面可具有适形于轴承100的形状的滑动层1104，其中基材1119形成内表面，如由如上所述的复合材料1000、1001、1002、1003所形成的。在其他实施方案中，滑动层1104可层压到该环的两个表面上。
在操作中，轴承100可定位成邻近相对的部件，诸如第一部件或第二部件，诸如定位在如上所述的组件中。在操作中，轴承100可位于两个相对(配合)部件之间。例如，该轴承可位于第一部件(例如，轴)与第二部件(例如，外壳)中的孔之间的环形空间中。第一部件或第二部件可由本领域已知的任何材料制成，其包括但不限于铝、镁、锌、铁或它们的合金。相对部件的表面粗糙度可以为至少约0.01微米、至少约0.02微米、至少约0.05微米、至少约0.1微米、至少约0.5微米、至少约1微米、至少约2微米、至少约5微米、至少约10微米、至少约20微米、至少约50微米、至少约100微米、至少约200微米、或至少约400微米。在其他实施方案中，表面粗糙度可以为小于约400微米、小于约200微米、小于约100微米、小于约50微米、小于约25微米、小于约20微米、小于约15微米、小于约10微米、小于约5微米、小于约3微米、小于约2微米、或甚至小于约1微米。在又一实施方案中，相对部件可具有在约0.1微米至约400微米、约0.5微米至约100微米、或约1微米至约50微米范围内的表面粗糙度。在一个具体实施方案中，第一部件或第二部件中的至少一者的表面具有小于0.4微米的表面粗糙度。轴承100的内部或外部中的至少一者可接触相对的部件以产生滑动界面。
在至少一个实施方案中，该组件可在其部件中的任一者上包括润滑剂。在至少一个实施方案中，润滑剂可包括润滑脂，该润滑脂包含锂皂、二硫化锂、石墨、矿物油或植物油、硅脂、基于氟化醚的润滑脂、阿皮松(apiezo)、食品级润滑脂、石化润滑脂中的至少一者，或可以为不同的类型。在至少一个实施方案中，该润滑剂可包括油，该油包含第I族-第III族+油、石蜡油、环烷油、芳香油、生物润滑油、蓖麻油、芥花油、棕榈油、葵花籽油、菜籽油、妥尔油、羊毛脂、合成油、聚α-烯烃、合成酯、聚亚烷基二醇、磷酸酯、烷基化萘、硅酸酯、离子流体、多烷基化环戊烷、石化基油、PTFE增稠润滑脂中的至少一者，或可以为不同的类型。在至少一个实施方案中，该润滑剂可包括基于固体的润滑剂，该基于固体的润滑剂包含锂皂、石墨、氮化硼、二硫化钼、二硫化钨、聚四氟乙烯、金属、金属合金中的至少一者，或可以为不同的类型。在多个实施方案中，润滑脂可存在于轴承的总表面积的至少25％上。在多个实施方案中，滑动层中的最低点可包含或容纳润滑脂，如下文更详细讨论的。
作为本文实施方案的结果，形成组件。该组件可包括第一部件；第二部件；和位于第一部件306与第二部件302之间的轴承100，该轴承100包括基材1119和纹理化滑动层1104，其中该滑动层1104包括具有多个顶点22和最低点21的微凸体，其中该多个顶点22中的至少一个顶点22与该多个最低点21中的至少一个最低点21之间的最小距离可以为0.05mm，其中当该滑动层1104与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
在一些实施方案中，该组件可以是示例性铰链组件，诸如汽车门铰链、机罩铰链、后挡板铰链、发动机室铰链等。实施方案的应用包括例如用于铰链和其他车辆部件的组件。此外，使用滑动材料或组件可在若干应用中提供增加的有益效果，该应用诸如但不限于门、机罩、后挡板和发动机室铰链、座椅、转向柱、飞轮、传动轴组件、动力传动系统应用(诸如皮带张紧器)或其他类型的应用。根据本文的实施方案，滑动材料可允许在轴承部件界面处保留润滑脂和/或润滑脂的更高流速，从而在轴承/组件的寿命期间产生更一致的摩擦(例如，摩擦系数)。此外，滑动材料可提供纹理化表面以减少组件内润滑脂的不期望静摩擦和粘滑现象。滑动材料可保持轴承与另一部件之间的边界条件，这增加了组件内的轴承寿命。根据本文的实施方案的滑动材料或轴承可在高温、高刚度环境中提供改善的性能并且能够承受组件内的更高压力和速度。根据本文的实施方案的滑动材料或轴承可令人惊讶地提供最佳的表面纹理以将组件中的润滑脂保留在相邻材料之上，同时提供与现有滑动材料或轴承一致的摩擦性能系数。根据本文中的实施方案的滑动材料或轴承可在组件内在具有或不具有润滑的情况下表现出非常好的耐磨性。
实施例
在若干条件下测试根据本文的实施方案的滑动材料(施加于轴承)，其示出该材料在寿命期间实现了改善的目标摩擦和摩擦控制。如下表1所示，利用围绕整个圆周的旋转载荷对组件进行测试，将滑动材料放置在根据本文实施方案的若干提出的组件中：
表1
此外，使用若干测试方法相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)测试滑动材料(施用于轴承)(A)：1)轴颈轴承测试(在不同温度下的标准润滑测试和使用润滑脂的Stribeck测试)；2)在高PV下的销盘测试；3)座椅倾斜度调整器测试；4)用于HVAC应用的高温JPT测试；以及5)用于下小齿轮应用的JBT测试。
在轴颈轴承测试中，将轴承放置在测试轴和测试外壳之间，收集关于轴承扭矩、马达扭矩、温度和速度的数据。图7和图8示出了具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下在摩擦系数和K因子下的比较结果。如图所示，具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在室温、80℃和120℃下示出更高的耐磨性。
在轴颈轴承测试中，将轴承放置在测试轴和测试外壳之间，收集关于轴承扭矩、马达扭矩、温度和速度的数据。图9示出具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试和在利用3000lb载荷以及可变RPM、温度和摩擦系数的Stribeck测试下的比较结果。如图所示，具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在不同的温度和摩擦系数值下示出更高的耐磨性。
在轴颈轴承测试中，将轴承放置在测试轴和测试外壳之间，在利用油的高PVT(120C)条件下收集数据。图10和图11示出了具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在轴颈轴承测试下在不同的扭矩、温度和油温度值下的比较结果。如图所示，具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在不同的油温度和轴承温度以及扭矩值下示出更小的磨损深度。
在高PV下的销盘测试中，将轴承放置在测试轴和测试外壳之间，收集关于轴承扭矩、马达扭矩、温度和速度的数据。图12示出了具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)，在利用23℃温度、25mm冲程长度和以可变PV、磨损率和摩擦系数进行润滑脂润滑的销-盘测试下的比较结果。如图所示，具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)示出更高的耐磨性。
在倾斜度调整器测试中，轴承在座椅倾斜度调整器系统中在3200次锁定到锁定的循环、每循环2分钟以及座椅承受1000lb载荷下进行测试。具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)在粘滑/静摩擦/动摩擦/和磨损方面示出更好的摩擦学性能。
在用于HVAC应用的高温JPT测试中，在HVAC应用中使用POE油在8MPa载荷下以6000RPM完全浸没来测试轴承。如图所示，具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)示出更高的耐磨性和改善的粘结强度。
在下小齿轮应用的JBT测试中，在润滑脂条件下测试轴承。测试参数是使用Molywhite LSG润滑脂在29MPa载荷下以32RPM在80℃下130小时。如图所示，具有根据本文实施方案的滑动材料的轴承(A)相对于具有本领域已知的滑动材料的轴承(B)示出更高的耐磨性。
轴颈轴承测试还可用于确定表面纹理参数。轴颈轴承测试可测试具有平滑表面纹理的滑动材料(T)。平滑表面纹理可具有低摩擦系数，能够在流体动力学条件下操作，但在操作中与相邻部件具有差的液体保持性。轴颈轴承可测试具有粗糙表面纹理的滑动材料(R)。粗糙表面纹理可具有高摩擦系数，但可能在操作中仅能够与相邻部件进行薄边界液体润滑。轴颈轴承可测试根据本文实施方案的滑动材料(P)。
还可使用高频振荡器测试来确定表面纹理参数。高频振荡器测试可测试具有平滑表面纹理的滑动材料(T)。平滑表面纹理可具有低摩擦系数，能够在流体动力学条件下操作，但在操作中与相邻部件具有差的液体保持性。高频振荡器测试可测试具有粗糙表面纹理的滑动材料(R)。粗糙表面纹理可具有高摩擦系数，但可能在操作中仅能够与相邻部件进行薄边界液体润滑。高频振荡器测试可测试根据本文实施方案的滑动材料(P)。
图13是在轴颈轴承测试下随着压力的增加滑动材料对平滑轴的摩擦系数的图表。滑动材料可以以10rpm(0.01m/s)与光滑轴(小于0.06μm的表面粗糙度)一起旋转，其中包含PTFE的润滑脂充当液体。如图13中所示，与粗糙表面纹理滑动材料(R)不同，随着压力增加，根据本文实施方案的滑动材料(P)趋于与平滑表面负相似，这表明流体动力学压力是由流体动力学润滑(例如，流体膜形成)生成的。数据示出，由于摩擦系数随压力增加而降低，流体膜在滑动材料(P)中生成。与现有的滑动材料不同，滑动材料(P)示出负斜率，从而指示在滑动材料(P)和相邻部件之间形成流体膜。
图14是与上述均方根梯度(SDQ)相关的滑动材料摩擦系数的图表。如图14所示，根据本文实施方案的滑动材料的SDQ示出用于生成具有小于0.064的低摩擦系数的流体动压力的最佳梯度。该值示出了由于膜成形而优于现有滑动材料的最佳摩擦系数，如上文关于图13所描述的。此外，该值示出优于现有滑动材料的最佳润滑脂保留，如上文关于图17至图18所描述的。
图15是与如上所述的顶点材料部分百分比相关的滑动材料的图表。如图15所示，根据本文实施方案的滑动材料的顶点材料部分示出用于生成小于10％的流体动压力的最佳百分比。该值示出了由于膜成形而优于现有滑动材料的最佳润滑脂保留和轴承压力，如上文关于图13所描述的。此外，该值示出优于现有滑动材料的最佳润滑脂保留，如上文关于图17至图18所描述的。
图16是与如上所述的最低点材料部分百分比相关的滑动材料的图表。如图16所示，根据本文实施方案的滑动材料的最低点材料部分示出用于生成小于75％的流体动压力的最佳百分比。该值示出了由于膜成形而优于现有滑动材料的最佳润滑脂保留和轴承压力，如上文关于图13所描述的。此外，该值示出优于现有滑动材料的最佳润滑脂保留，如上文关于图17至图18所描述的。
图17是在高频振荡测试(25Hz，+/-10度，恒定PV＝0.70MPA×m/s，使用包含PTFE的润滑脂)下滑动材料扭矩随时间变化的趋势的图表。如图17所示，根据本文实施方案的滑动材料(P)由于最佳的润滑脂保留和摩擦系数而表现出最低的、最恒定的扭矩。该值示出由于扭矩性能的最佳温度性能。还示出，滑动材料(P)的较长寿命指示相对于现有滑动材料的润滑脂保留优化。
图18是在高频振荡测试(25Hz，+/-10度，恒定PV＝0.70MPA×m/s，使用包含PTFE的润滑脂)下的滑动材料温度随时间变化的趋势的图表。如图18中所示，根据本文实施方案的滑动材料(P)由于最佳的润滑脂保留和摩擦系数而表现出在使用过程中的最低温度。该值示出由于扭矩性能的最佳温度性能。还示出，滑动材料(P)的较长寿命指示相对于现有滑动材料的润滑脂保留优化。
许多不同方面和实施方案都是可能的。下文描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是示例性的并且不限制本发明的范围。实施方案可以根据如下列出的实施方案中的任一个或多个实施方案。
实施方案1：一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案2：一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案3：一种滑动材料，该滑动材料包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案4：一种轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案5：一种轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案6：一种轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案7：一种组件，该组件包括：第一部件；第二部件；和位于该第一部件与该第二部件之间的轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案8：一种组件，该组件包括：第一部件；第二部件；和位于该第一部件与该第二部件之间的轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案9：一种组件，该组件包括：第一部件；第二部件；和位于该第一部件与该第二部件之间的轴承，该轴承包括：基材，和覆盖在该基材之上的纹理化滑动层，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案10：一种方法，该方法包括：提供基材；将滑动层施加到该基材以提供具有覆盖在该基材之上的纹理化滑动层的层压体，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案11：一种方法，该方法包括：提供基材；将滑动层施加到该基材以提供具有覆盖在该基材之上的纹理化滑动层的层压体，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案12：一种方法，该方法包括：提供基材；将滑动层施加到该基材以提供具有覆盖在该基材之上的纹理化滑动层的层压体，其中该滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中该滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当该纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
实施方案13：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该部件的表面具有小于0.4微米的表面粗糙度。
实施方案14：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该基材包括选自网状材料、栅网、膨胀板或穿孔板的多孔金属。
实施方案15：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该基材包含铝、镁、锌、铁或它们的合金。
实施方案16：根据实施方案3至4中任一项所述的组件，其中该第一部件或该第二部件中的至少一者的表面包含铝、镁、锌、铁或它们的合金。
实施方案17：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该滑动层包含含氟聚合物。
实施方案18：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该滑动层包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、UHMWPE、或它们的混合物。
实施方案19：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该滑动层包含有机填料，该有机填料包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、UHMWPE、乙烯丙烯二烯、或它们的混合物。
实施方案20：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该滑动层具有至少约0.05mm，诸如至少约0.1mm、至少约0.15mm、至少约0.2mm、至少约0.25mm、至少约0.3mm、至少约0.35mm、至少约0.4mm、或至少约0.45mm的厚度。
实施方案21：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该滑动层具有不大于约5mm、不大于约4mm、不大于约3mm、不大于约2.5mm、不大于约2mm，诸如不大于约1.5mm、不大于约1mm、不大于约0.9mm、不大于约0.8mm、不大于约0.7mm、不大于约0.6mm、不大于约0.55mm、或不大于约0.5mm的厚度。
实施方案22：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该基材具有至少约0.05mm，诸如至少约0.1mm、至少约0.15mm、至少约0.2mm、至少约0.25mm、至少约0.3mm、至少约0.35mm、至少约0.4mm、或至少约0.45mm的厚度。
实施方案23：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该基材具有不大于约5mm、不大于约4mm、不大于约3mm、不大于约2.5mm、不大于约2mm，诸如不大于约1.5mm、不大于约1mm、不大于约0.9mm、不大于约0.8mm、不大于约0.7mm、不大于约0.6mm、不大于约0.55mm、或不大于约0.5mm的厚度。
实施方案24：根据前述实施方案中任一项所述的轴承、组件或方法，其中该基材嵌入在该滑动层中。
实施方案25：根据实施方案10至12中任一项所述的方法，该方法还包括：从该层压体切割坯料；以及由该坯料形成半成品轴承。
实施方案26：根据实施方案7至9中任一项所述的组件，其中该组件还包括润滑脂。
实施方案27：根据实施方案26所述的组件，其中该润滑脂包含聚四氟乙烯。
实施方案28：根据实施方案26所述的组件，其中该滑动层中的最低点包含该润滑脂。
实施方案29：根据实施方案26所述的组件，其中该润滑脂存在于该轴承的总表面积的至少25％上。
需注意，并非需要以上所描述的所有特征，可能不需要特定特征的区域，并且还可以提供除了所描述的那些之外的一个或多个特征。更进一步，描述特征的顺序不一定是安装特征的顺序。
为了清楚起见，本文在单独实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。
以上已经关于具体实施方案描述了益处、其他优点和问题的解决方案，然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征。
本文描述的实施方案的说明书和图示旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用本文所述的结构或方法的组件和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。也可以在单个实施方案中组合地提供单独实施方案，并且相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每个值。仅在阅读了本说明书之后，许多其他实施方案对于技术人员而言可能是显而易见的。其他实施方案可被使用并从本公开得出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替代、逻辑替代或任何改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。
Claims (15)
1.一种滑动材料，所述滑动材料包括：
基材，和
覆盖在所述基材之上的纹理化滑动层，其中所述滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中所述滑动层具有小于0.064的均方根梯度，其中当所述纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
2.一种滑动材料，所述滑动材料包括：
基材，和
覆盖在所述基材之上的纹理化滑动层，其中所述滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中所述滑动层具有小于10％的顶点材料部分，其中当所述纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
3.一种滑动材料，所述滑动材料包括：
基材，和
覆盖在所述基材之上的纹理化滑动层，其中所述滑动层包括具有多个顶点和最低点的微凸体，其中所述滑动层具有小于75％的最低点材料部分，其中当所述纹理化滑动层与另一部件在旋转界面中接合时引起膜的形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述部件的表面具有小于0.4微米的表面粗糙度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述基材包括选自网状材料、栅网、膨胀板或穿孔板的多孔金属。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述基材包含铝、镁、锌、铁或它们的合金。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述部件的所述表面包含铝、镁、锌、铁或它们的合金。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述滑动层包含含氟聚合物。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述滑动层包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、UHMWPE、或它们的混合物。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述滑动层包含有机填料，所述有机填料包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚苯基砜(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、UHMWPE、乙烯丙烯二烯、或它们的混合物。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述滑动层具有至少约0.05mm的厚度。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述滑动层具有不大于约5mm的厚度。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述基材具有至少约0.05mm的厚度。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述基材具有不大于约5mm的厚度。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动材料，其中所述基材嵌入在所述滑动层中。
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