CN1499094A - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

本发明要提供一种耐磨性和附着性提高而摩擦系数进一步降低的滑动部件。该滑动部件基体的部分表面上设有条纹，以使其以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为8至18μmRz。一种干性涂层润滑剂含有一种聚酰胺酰亚胺树脂、至少一种选自于环氧硅烷和环氧树脂的涂层改进剂和至少一种选自于氮化硅和氧化铝的硬质颗粒。这样的构造不仅能提高滑动部件的耐磨性和附着性，而且能降低滑动部件的摩擦系数。

Description

滑动部件
发明领域
本发明是关于一种在其上形成有一种干性涂层润滑剂涂层的滑动部件，使其耐磨性提高而摩擦系数降低。
背景技术
各种滑动部件相对于所接触的配合部件滑动是已知的。在这种滑动部件上，基(母)体(基材)的表面形成一层由树脂粘合剂、硬质颗粒和固体润滑剂等构成的涂层(膜)。该涂层使滑动部件的耐磨性提高而摩擦系数降低(参考下列专利文献1至3)。
当专利文献1至3中所述的涂层为一层时，可能会有涂层与基体的附着力不够的情况。如果附着力不够，涂层可能会在比较短的时间内从基体表面剥落下来，这取决于滑动部件的使用条件。因此，由涂层所提高的耐磨性和降低的摩擦系数的持续时间(寿命)受到影响。有鉴于此，必要时为保证附着力而在基体上先涂覆一层底涂(底漆)。然后，在底涂的上层涂覆涂层。其结果是，工时和费用增加。
在使用滑动性能差的铝合金和镁合金做基体时，如果使用条件荷刻，则会发生卡咬(胶着，粘附)或擦磨。由于铝合金和镁合金的摩擦系数大，用这些材料作基体时，可采用以下两种方法。第一种方法是在基体表面镀镍、锡或做改性覆盖膜处理。第二种方法是用数种固体润滑剂和热硬化树脂混合制成的干性涂层(膜)覆盖或涂覆基体表面。任何方法均使处理费用增加。
在复杂的镀覆工艺中，固体润滑剂被分散，该镀覆能有效防止卡咬现象出现。但是，复杂的镀覆工艺所形成的镀层具有大的摩擦系数并且造价昂贵。另外，使镀层增厚需要额外的抛光加工，这妨碍镀层与铝合金的匹配。
将数种固体润滑剂与常规的热硬化树脂混合的组合物被用来做涂层。但是，由于附着性低，涂层容易从基体上剥落下来。导致滑动部件提前磨损。
为克服上述滑动部件的缺点，本申请的申请人开发了具有低摩擦系数和高耐磨性的干性涂层润滑剂(参考下面的专利文献4)。除了上述优点外，该干性涂层润滑剂对基体的附着性增加，并且可以使涂层的单层厚度增加，而无论基体的种类如何。但是，为了进一步提高滑动性能，还需要滑动部件的摩擦特性如摩擦系数、耐磨性以及防止卡咬基体的性能进一步改善。
[专利文献1]日本专利延迟公开第10-37962号
[专利文献2]日本专利延迟公开第7-97517号
[专利文献3]日本专利延迟公开第6-279708号
[专利文献4]日本专利申请第2002-16023号
发明内容
本发明是在上述情形下做出的，其目的是提供一种能进一步降低摩擦系数同时提高耐磨性和附着性的滑动部件。
本发明的滑动部件包括一个基体和一种涂层，该涂层由干性涂层润滑剂制成并且形成在该基体的要形成为滑动表面的至少部分表面上。该基体的所述部分表面设有条纹(沟纹)，以使其以十点平均粗糙度(也称表面粗糙度十点高度或轮廓微观不平度十点高度)(JIS B0601(2001))表示的表面粗糙度为8至18μmRz。该干性涂层润滑剂含有一种聚酰胺酰亚胺树脂、至少一种选自于环氧硅烷和环氧树脂的涂层改进剂和至少一种选自于氮化硅和氧化铝的硬质颗粒。
通常，在滑动部件的基体表面上形成条纹，以防止产生卡咬。由于基体表面设有条纹，使基体即使因涂层磨损而暴露的表面直接接触(贴靠)配合部件，滑动部件卡咬于配合部件的情况也可以确实减少。
可以推定随着涂层的表面粗糙度变小，则摩擦系数降低。使基体的表面粗糙度小对涂层的表面粗糙度有影响。相反，在基体表面形成的防止卡咬的条纹使基体的表面粗糙度大，这导致涂层的表面粗糙度大。这和上面的要求相反。
本申请的发明人经过刻苦和仔细的研究，发现了设有条纹的滑动部件的优选表面粗糙度和涂层的优选成分，从而减小滑动部件的摩擦系数。由条纹确定的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度优选为8至18μmRz。涂层优选由具有特别组成(组分)的干性涂层润滑剂制成。
根据上述滑动部件，由干性涂层润滑剂形成的涂层可获得各种优点，如摩擦系数降低、耐磨性提高和附着性增加。另外，条纹的形成可起到防止卡咬的作用。还有，滑动部件的摩擦力降低的效果，与没有设置条纹的滑动部件以及与设有条纹的表面的十点平均表面粗糙度小于或大于8至18μmRz的情况相比十分显著。
环氧硅烷为一种较佳的涂层改进剂。干性涂层润滑剂最好是包括至少一种选自于聚四氟乙烯、二硫化钼和石墨的固体润滑剂。
涂层的表面粗糙度，其十点平均粗糙度最好为0.5至7μmRz。较好的涂层膜厚为8至20μm。典型的滑动部件为活塞，条纹和涂层形成在其裙部上。
根据本发明的滑动部件，可以由干性涂层润滑剂提供降低摩擦系数的作用、提高附着性的作用和提高耐磨性的作用。另外，还显示出由条纹的形成所产生的防烘烤作用。
此外，利用干性涂层润滑剂与形成条纹所产生的特殊表面粗糙度的特殊组合，可以进一步降低摩擦系数和进一步提高耐磨性。这些优点由特殊的构造形成，基体的部分表面设置条纹，以使以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为8至18μmRz；而干性涂层润滑剂含有聚酰胺酰亚胺树脂、至少一种选自于环氧硅烷和环氧树脂的涂层改进剂和至少一种选自于氮化硅和氧化铝的硬质颗粒。
附图说明
结合附图参考下面的详细说明能更好地理解本发明，可容易地对本发明及其诸多优点获得更完整的了解，所有这些构成公开内容的一部分。
图1为显示磨损试验方法的示意图；
图2为表示磨损试验(i)的试验结果的曲线图；
图3为表示磨损试验(ii)的试验结果的曲线图；
图4为表示摩擦试验(i)的试验结果的曲线图；
图5为表示摩擦试验(ii)的试验结果的曲线图；
图6为表示摩擦试验(iii)的试验结果的曲线图；
图7为表示附着力试验结果的曲线图；
图8为表示刮擦(scuff)评估试验的结果的曲线图；
图9为表示刮擦评估试验的结果的曲线图；
图10为表示机器摩擦评估试验方法的示意图；
图11为表示摩擦评估试验(i)的试验结果的曲线图；以及
图12为表示摩擦评估试验的试验结果的曲线图。
具体实施方式
大概描述了本发明之后，参考在此提供的具体的优选实施例—其目的只是用于描述而非对所附的权利要求的范围进行限制，可以对本发明进一步加深理解。
干性涂层润滑剂包括具有树脂粘合剂的热稳定性和高耐磨性和大附着性的聚酰胺酰亚胺树脂，硬质颗粒和喷膜(涂层)改进剂。如果必要，对于干性涂层润滑剂，可以将固体润滑剂和聚酯改性硅树脂合在一起。此外，如有必要还可以加入一种颜料。具有这种组成的干性涂层润滑剂可以使滑动部件具有高耐磨性，低摩擦系数和高附着性。
本发明的干性涂层润滑剂包括的主要成分为聚酰胺酰亚胺树脂，还包括聚酰胺酰亚胺树脂的涂层改进剂，以及硬质颗粒。
因为成形树脂构成干性涂层的主要部分，可以用熟知的具有优秀的耐热性和附着性的聚酰胺酰亚胺树脂。市售的聚酰胺酰亚胺树脂可用来涂覆基体。
涂层改进剂是提高含有硬质颗粒、固体润滑剂和树脂粘合剂的树脂粘合剂的性能的添加物质。它特别能提高树脂粘合剂的聚酰胺酰亚胺的性能，从而使干性涂层润滑剂的物质性质改善。
环氧树脂或环氧硅烷作为涂层改进剂被单独使用或者两者被合在一起使用。环氧硅烷最好是单独使用。聚酯改性硅树脂可以和环氧硅烷一起使用。
为提高干性涂层润滑剂的耐磨性和附着性，相对于100体积份的聚酰胺酰亚胺树脂，环氧树脂的添加量最好是0.5至10体积份。环氧树脂的添加量低于0.5体积份就没有效果，所以是不可取的。环氧树脂的添加量高于10体积份就降低耐磨性和附着性，因而也是不可取的。
环氧树脂与液态的聚酰胺酰亚胺树脂具有好的相溶性。在聚酰胺酰亚胺树脂中加入环氧树脂作为涂层改进剂，不仅由于相亲性强而使聚酰胺酰亚胺树脂对铝的附着性提高，而且由于环氧树脂和聚酰胺酰亚胺树脂的反应(聚酰胺酰亚胺树脂本身的缩合反应)使耐磨性提高。
环氧硅烷可提高固体润滑剂和硬质颗粒相对于聚酰胺酰亚胺树脂的分散性。身为液态并具有无机结构的环氧硅烷，具有与无机固体例如铝的相亲性的并具有有机基。环氧硅烷作为涂层改进剂使用可提高聚酰胺酰亚胺树脂和无机固体之间的分散性。具有环氧基的环氧硅烷可以有助于使附着性提高。
相对于100体积份的聚酰胺酰亚胺树脂，环氧硅烷的添加数量最好是0.5至5体积份。环氧硅烷的添加数量小于0.5体积份时，就没有效果，是不可取的。环氧硅烷的添加数量大于5体积份时，降低了耐磨性和附着性，也是不可取的。
最好是将1至12体积份的聚酯改性硅树脂加入到100体积份的聚酰胺酰亚胺树脂中。用聚酯改性硅树脂作为涂层改进剂和聚酰胺酰亚胺树脂一起，可以使涂层表面粗糙度变小，并能形成低摩擦系数的涂层。
聚酯改性硅树脂特别在喷涂产品中是能够完成涂层表面实现低摩擦系数的添加剂。由于与聚酰胺酰亚胺树脂的相亲性小，聚酯改性硅树脂不与聚酰胺酰亚胺树脂反应。但是喷涂薄膜形成时会在聚酰胺酰亚胺树脂表面形成硅薄膜。它具有降低界面张力的特性，所以喷涂薄膜使其流平性提高而得以平滑。
不能达到聚酯改性树脂的效果的酚醛树脂和三聚氰胺树脂(蜜胺树脂)是不可取。它们与聚酰胺酰亚胺树脂的相亲性差，不与之反应，以异物存在于树脂粘合剂中。
为平衡滑动部件的耐磨性和配合部件的磨损，作为硬质颗粒可以采用莫氏硬度9的氧化铝(Al2O3)和氮化硅(Si3N4)。如果硬质颗粒的硬度大于这个值，配合部件的磨损量就会变大。如果低于这个值，滑动部件的耐磨性就会不够。氮化硅或氧化铝可以单独使用，或者两者可以合在一起使用。
硬质颗粒的平均颗粒直径优选为0.1至5μm，而更好的平均颗粒直径为小于2μm。平均颗粒直径小于0.1μm时，耐磨性和附着性降低，而不可取。颗粒直径大于5μm时，对配合部件具有较大的配合攻击(损伤)性，而不可取。除了平均颗粒直径小之外，还要求颗粒大小(粒度)分布均匀，以保持耐磨性和限制对配合部件的磨损。分布不均匀导致其性能变化，所以是不可取的。
相对于100体积份的聚酰胺酰亚胺树脂，硬质颗粒的添加数量优选是1至15体积份，更好的是5至10体积份。为使涂层的摩擦系数更小，优选为2体积份，而为了使涂层的耐磨性大，则优选为6至9体积份。
关于硬质颗粒的形状，可取的是用燃烧方法制造的配合攻击性较小的球形。更好的是用气相晶体生长方法制造的块状，以及用破碎方法制造的碎粉也是可取的。
干性涂层润滑剂优选是加入固体润滑剂。聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS2)和石墨可以作为固体润滑剂使用。特别是可以使用以乳液聚合、悬浮聚合或者破碎方法制造的聚四氟乙烯。
相对于100体积份的聚酰胺酰亚胺树脂，固体润滑剂的添加数量优选是1至12体积份，而更好的是1至6体积份。
滑动部件在润滑状态下使用时，最好是加入较少量的固体润滑剂，以减少耐磨性和增加摩擦系数。优选地是以12体积份为上限。另一方面，滑动部件在非润滑状态下使用时，最好是加入较多的固体润滑剂，以提高耐磨性降低摩擦系数。优选地以1体积份为下限。在非润滑状态不形成由条纹产生的油槽。但是，由于覆盖薄膜的形成而达到使摩擦系数降低的效果，并且由于树脂表面的接触而达到了防止卡咬的效果。
固体润滑剂需要小尺寸和以较少的数量显示效果，而平均颗粒直径最好是小于或等于5μm。滑动部件典型地作为活塞使用，其部分部位上形成有条纹和涂层。另外，本发明的滑动部件可以适用于各种用途的部件，比如：活塞环、垫片和离合器，而与润滑的状态无关。同样，对滑动部件基体的种类没有任何限制，各种不同的基体都可以应用。
本发明的滑动部件的至少一部分滑动表面上设有条纹。条纹形成为使其十点平均粗糙度为8至18μmRz。另外，滑动部件的至少一部分滑动表面上还用喷涂干性涂层润滑剂的方法设有涂层(覆盖膜)。当配合部件的滑动表面的表面粗糙度小于或等于3μmRz时，滑动部件显示出极小的摩擦系数。
可以采用表面粗糙度小于或等于8μmRz的基体，或者采用表面粗糙度经抛光后具有小于或等于3μmRz的表面粗糙度的基体。此外，也可以采用其滑动表面抛光后达到镜面水平的表面粗糙度0.5至1.5μmRz的基体。在任何情况下，基体的滑动表面上还设有条纹。条纹形成为使以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为8至18μmRz。对于这种条纹的形成，其节距选为200至300μm，深度选为6至12μm。
在本发明的滑动部件中，在表面粗糙度为8至18μmRz的带有条纹的基体滑动表面上，还形成有涂层。涂层的表面粗糙度优选为0.5至7μmRz，该涂层的较佳厚度为8至20μm。
如上所述，发明人在刻苦而仔细的研究后发现，在基体滑动表面上形成的条纹，以及在这样形成的滑动表面上形成的涂层，可以减少摩擦系数。滑动表面的表面粗糙度为8至18μmRz，涂层由干性涂层润滑剂制成。
滑动部件的摩擦系数降低的原因如下。第一，条纹的形成在滑动表面上产生规则的凹凸。形成于滑动表面的涂层具有凹凸纹。在涂层的凹陷的表面部分，填入油形成油槽。这样，滑动部件在润滑状态下滑动，从而使滑动部件的摩擦系数降低。
另外，由于形成规则的凹凸，油槽也有规则地形成。在形成油槽(条纹)的表面上降低摩擦系数的作用是恒定的。
相反，即使是在一通过将普通的干性涂层润滑剂喷在带有条纹的滑动表面上而形成涂层时，也可能在涂层表面形成小的凹凸。但是，用具有普通组成的干性涂层润滑剂使涂层变厚是困难的，涂层表面在摩擦开始时就会由于干性涂层润滑剂的差的耐磨性而被磨平。由于这个原因，在初始摩擦时油槽不形成或消失，上述的降低摩擦系数的效果没有达到。
此外，涂层上形成的凹凸使这部分滑动表面与配合部件接触的面积变窄。由于普通组成的干性涂层润滑剂的较小的耐磨性，涂层与配合部件接触部分的磨损量大于未接触部分。这样，接触部分的涂层在相当短的时间内磨损。当涂层磨损后，位于涂层下面的具有较大摩擦系数的基体就露出来了。
这样，带有条纹的滑动表面的摩擦系数大于没有条纹的。通常，不带条纹的滑动部件—基体的表面粗糙度小—的摩擦系数具有降低的摩擦系数。
带有条纹的滑动部件的用十点平均粗糙度表示的表面粗糙度优选地是8至18μmRz。如果表面粗糙度小于或大于该范围，则降低摩擦系数的效果减小。为进一步降低摩擦系数，带有条纹的滑动表面的表面粗糙度更好的是在8至15μm。为进一步提高耐磨性，表面粗糙度优选为11至18μm。
涂层的层(膜)厚根据基体的上述表面粗糙度来确定，以使涂层具有足够的表面粗糙度。优选的膜厚为8至20μm。通过在这个范围内选择膜厚，可形成由条纹造成的凹凸以降低摩擦系数。
0.5至7μmRz的涂层表面粗糙度对进一步降低摩擦系数有作用。更好的是表面粗糙度低于或等于3μm。
还有，在本发明的滑动部件中，在基体滑动表面上形成的条纹，除了降低摩擦系数的作用外，还可提供与普通条纹同样的效果。即使涂层磨损或剥落后，条纹也可以防止滑动部件与配合部件发生卡咬。
涂层可以用常规方法形成，比如用参考文献4(日本专利延迟公开第2002-16023)中所公开的方法。首先，基体的滑动表面用普通的抛光(研磨)加工如用抛光车床进行抛光，用切削加工在其上形成条纹。然后，用脱脂溶剂或脱脂碱通过施以超声波去除涂层表面的油分和污物(污渍)。
基体预热至60至80℃，然后用已知的方法如气喷法或丝网印刷方法形成涂层。涂层通过预干燥流平之后，在已知的条件，如180℃条件下烘烤和硬化90分钟，或者在200℃条件下进行20分钟。
烘烤条件如时间和温度可选择设置。比如，较低的烘烤温度需要较长的烘烤时间，而较高的烘烤温度则需要较短的烘烤处理。
对于带有条纹的滑动表面，可以和上述处理一起进行蚀刻处理、喷水或喷砂处理。这些处理可以产生一个新的表面，该表面上形成表面粗糙度为30μmRz的微细而尖锐的凹凸。干性涂层润滑剂进入到微细的凹凸之间，通过锚定作用显示出相当于电镀的附着性。在新的表面上形成的凹凸不是规则的，但是要取得锚定效果并不需要其规则性。
在这个处理的实例中，通过设置节距为200至300μm和深度为6至12μm的条纹而形成表面粗糙度为8至15μmRz的滑动表面。在此滑动表面上，用蚀刻方法形成表面粗糙度为6至30μmRz的新的表面。
在本发明的滑动部件中，涂层可以根据滑动部件的用途，只形成于基体的一部分上或者形成于基体的全部。涂层也可以形成于整个滑动表面或者只是滑动表面的一部分上。
涂层涂覆在整个滑动表面可以使涂覆工艺的工时较少。部分涂覆可以获得以下两个优点。那就是，最小面积的涂覆可以减少干性涂层润滑剂需要的工时，而接触配合部件的小的滑动表面可进一步降低摩擦系数。另外，为提高润滑剂的流动，可以在部分滑动部件上进行厚度为20μm的条纹样图案印刷涂覆。这样，就可以获得流体摩擦降低至小的摩擦系数而且成本低的滑动部件。
在本发明的滑动部件中，该涂层可以用几种干性涂层润滑剂涂覆两层或三层的方式来形成，这些干性涂层润滑剂具有在各干性涂层润滑剂的组成范围内的不同的组成。比如，将含有较多硬颗粒的第一层(耐磨损层)涂在基体侧面之后，在第一层的上表面涂上含有较少硬颗粒的第二层(亲和层)。
也可以在基体侧面形成含有较多硬颗粒和涂层改进剂的第一层(附着层、耐磨层)之后，在第一层的上表面上形成含有较少硬颗粒的第二层(亲和层)。此外，在基体侧面形成含有较多硬颗粒的第一层(耐磨层)之后，在第一层的上表面上形成含有较多固体润滑剂和较少硬颗粒的第二层(以适应于非润滑和烘烤)。
在本发明的滑动部件中，干性涂层润滑剂由于其出色的附着性，无论对何种基体都表现出很好的附着性。对基体的种类没有限制，但是铸铁、钢、各种铝合金、镁合金、锡合金等均可以被优先选用。在有些情况下，为保证基体的耐磨性，该合金包括硬的结晶物质，用硬质成分(硬颗粒和硬纤维)加强的铝合金，和镁合金。在这种情况下，可对硬质颗粒的颗粒直径和添加数量加以选择，以获得理想的附着性。
在本发明的滑动部件中，覆盖膜可以通过丝网印刷形成，比如参考文献4(日本专利延迟公开2002-16023)中公开的例子。
具体实施例
下面，参考实施例来解释本发明。
实施例1
在本发明的滑动部件中，用一个铝合金做的测试片(AC8A)做基体。在基体上用切削加工制成槽宽为200至300μm和深度为6至12μm的条纹。基体的十点平均粗糙度为6至12μmR2。然后对基体进行碱脱脂处理。
使用30重量份的聚酰胺酰亚胺树脂作为干性涂层润滑剂，1重量份的环氧硅烷作为涂层改进剂，以及10重量份的氧化铝作为硬质颗粒。下面要解释的实施例1、实施例2至5和对比例1至5的干性涂层润滑剂的构成等，如表1和2所示。
表1
                                                                        实施例1                   实施例2                   实施例3                   实施例4                    实施例5
干性覆盖膜润滑剂      主剂   聚酰胺酰亚胺树脂     30.2％     ←     ←    ←     ←
涂层改进剂     环氧树脂(epicoat828) 0.2％ ← ← ← ←
    环氧硅烷     0.9％     ←     ←    ←     ←
   硬质颗粒     氧化铝颗粒     10.8％     ←     ←    ←     ←
  固体润滑剂     MoS2     -     -     -    -     -
    石墨     -     -     -    -     -
    PTFE     -     -     -    -     -
溶剂     二甲苯     0％     ←     ←    ←     ←
  N-甲基-2吡咯烷酮     30.8％     ←     ←    ←     ←
    双丙酮醇     4.3％     ←     ←    ←     ←
表面粗糙度   基体滑动表面     11μmRz     8μmRz     13μmRz    15μmRz     18μmRz
    涂层表面     4μmRz     2μmRz     7μmRz    9μmRz     12μmRz
    涂层厚度     12μm     13μm     11μm    11μm     11μm
干性涂层润滑剂的组成是否与本发明相同     ○     ○     ○    ○     ○
滑动表面的条纹粗糙度是否为8至18μmRz     ○     ○     ○    ○     ○
表2                                                                   对比例1                 对比例2                 对比例3                           对比例4               对比例5
干性覆盖膜润滑剂     主剂   聚酰胺酰亚胺树脂     30％     30.2％     ←     ←     ←
涂层改进剂 环氧树脂(epicoat828)     -     0.2％     ←     ←     ←
    环氧硅烷     -     0.9％     ←     ←     ←
    硬质颗粒     氧化铝颗粒     -     10.8％     ←     ←     ←
    固体润滑剂     MoS2     10％     -     -     -     -
    石墨     2％     -     -     -     -
    PTFE     3％     -     -     -     -
    溶剂     二甲苯     10％     0％     ←     ←     ←
  N-甲基-2吡咯烷酮     40％     30.8％     ←     ←     ←
    双丙酮醇     5％     4.3％     ←     ←     ←
表面粗糙度    基体滑动表面     11μmRz     3μmRz     6μmRz     21μmRz     30μmRz
    涂层表面     7μmRz     1μmRz     1μmRz     15μmRz     24μmRz
    涂层厚度     8μm     15μm     11μm     10μm     10μm
干性涂层润滑剂的组成是否与本发明相同     ×     ○     ○     ○     ○
滑动表面的条纹粗糙度是否为8至18μmRz     ○     ×     ×     ×     ×
现解释实施例1的滑动部件的涂层的形成方法。
干性涂层润滑剂的调制
在N-甲基-2吡咯烷酮溶液中溶解15％重量的聚酰胺酰亚胺树脂，相对于100％重量的聚酰胺酰亚胺树脂，加入表1和表2所示的重量百分比的涂层改进剂和硬质颗粒，并搅拌混合。然后，用球磨机或三辊磨机混合该溶液，以获得实施例1的干性涂层润滑剂，其中的固体物质均匀地分布于N-甲基-2吡咯烷酮溶液中。
覆盖层的形成
将这样调制的干性涂层润滑剂涂覆在如此准备好的基体上，以形成覆盖层。用丝网印刷方法进行涂覆，使膜厚为13μm。丝网印刷的条件如下。刮刀(squeeze)为尿烷(氨基甲酸乙酯)性质的，硬度为80，形状为剑形；丝网目数为80号，刮刀与丝网的接触角度为90度；工作进给速度为15rpm。涂覆之后，涂层在60℃预干燥10分钟，在180℃烘烤和硬化90分钟。这样就获得了实施例1的滑动部件。
实施例2
实施例2的滑动部件，除了带有条纹的滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度(条纹粗糙度)为8μmRz以外，与实施例1相同。
实施例3
实施例3的滑动部件，除了带有条纹的滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为13μmRz以外，与实施例1相同。
实施例4
实施例4的滑动部件，除了带有条纹的滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为15μmRz以外，与实施例1相同。
实施例5
实施例5的滑动部件，除了带有条纹的滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为18μmRz以外，与实施例1相同。
对比例1
对比例1的滑动部件，除了干性涂层润滑剂的组成以外，与实施例1相同。即，在与实施例1相同的基体的滑动表面上，设置条纹，使其以十点平均粗糙度表示的条纹粗糙度为11μmRz。具有表1和表2所示的配比的干性涂层润滑剂利用与实施例1相同的方式涂覆在滑动表面上。
对比例2
对比例2的滑动部件，除了以十点平均粗糙度表示的条纹粗糙度为3μmRz的以外，与实施例1相同。在对比例2的滑动部件上，用组成与实施例1相同的干性涂层润滑剂以与实施例1相同的方式进行涂覆，从而形成覆盖层。
对比例3
对比例3的滑动部件，除了以十点平均粗糙度表示的条纹粗糙度为6μmRz以外，与实施例1相同。
对比例4
对比例4的滑动部件，除了以十点平均粗糙度表示的条纹粗糙度为21μmRz以外，与实施例1相同。
对比例5
对比例5的滑动部件，除了以十点平均粗糙度表示的条纹粗糙度为30μmRz以外，与实施例1相同。
各特性的评估方法
(1-1)磨损试验(i)
用LFW试验机进行磨损试验。如图1所示，实施例1和对比例1的滑动部件(测试件)被用在测试块的侧面。用开孔部件FC250作为配合部件(测试环)。
如图2所示，对各个滑动部件在试验开始后经过30分钟、90分钟和150分钟时的磨损深度进行测量和对比。试验条件如下。负载为45N，速度为1.8m/s，润滑剂为KWS7330(5W-20)，而温度设定为室温且此后不予控制。
(1-2)磨损试验(ii)
用与磨损试验(i)相同的试验机和配合部件，对于实施例1、对比例1和2的滑动部件，在试验开始后经过5分钟时测量磨损深度。试验条件，除了试验时间以外，和磨损试验(i)的相同。试验结果示于图3。
(2-1)摩擦试验(i)
用与磨损试验相同的LEW试验机和配合部件，并使用与实施例1和对比例1相同的测试件。试验条件为，负载45N，润滑剂为KWS 7330(5W-20)，试验时间为90分钟，温度为80℃。在1000rpm、2000rpm、3000rpm、4000rpm和5000rpm各转速下分别测量摩擦力(KPa)。试验结果示于图4。
(2-2)摩擦试验(ii)
用与磨损试验(i)相同的LEW试验机和配合部件，并使用与实施例1至4和对比例1至5相同的测试件。试验条件与摩擦试验(i)的相同。为计算摩擦系数(μ)，计算试验开始后经过30分钟时各转速的摩擦系数的平均值，然后计算出所有转速的平均值。试验结果示出图5。
(2-3)摩擦试验(iii)
用与磨损试验(i)相同的LEW试验机和配合部件，并使用与实施例1和对比例1和2相同的测试件。试验条件与摩擦试验(i)的相同。为计算摩擦系数(μ)，计算试验开始后0分钟和5分钟时各转速的摩擦系数的平均值，然后计算出在开始后0和5分钟时所有转速的平均值。试验结果示于图6。
(3)附着试验
先将实施例和对比例的滑动部件煮沸60分钟。然后，用油压式附着性试验机旋转滑动部件，用压力逐渐增强的喷油垂直喷射在滑动部件上。移动喷油使之喷射整个涂覆表面。试验后，肉眼观察各个滑动部件的涂层有无剥落的情况，以此对剥落开始和结束时的油压进行比较和评估。试验的条件为油压为0到200MPa，温度为室温。试验结果示于图7。
(4)刮擦评估试验
刮擦评估试验用磨损试验的相同操作方法进行。使用在上述磨损试验中涂层剥落的实施例1至5和对比例1至4的滑动部件进行试验。从试验开始到出现擦伤的时间作为刮擦的量度。试验结果示出图8和9。
(5-1)用实际的机器做摩擦评估试验(i)
实施例1和比较例1的滑动部件被安装在1GY单活塞发动机上，以测试其在发动机的各个运行阶段的摩擦。试验条件如下。发动机的排量为500cm3，发动机的转数(转速)为2000rpm，缸压为900KPa。用于测量摩擦的传感器连接在其中安置有滑动部件(活塞)的气缸上。基于传感器(浮动缸套系统，float liner system)的输出值计算摩擦力(N)。
用实际的机器做试验的方法示意图如图10所示，试验结果示于图11。在图11的坐标中，作用在活塞上的向上的力变为向下的力时的点表示为0。高于该点的力表示为正值，低于该点的力表示为负值。即图11中示出的摩擦力(N)的绝对值对应于实际摩擦力。这意味着随着图11所示的摩擦力接近零，实际的摩擦力降低。
(5-2)用实际的机器做摩擦评估试验(ii)
用与摩擦试验(i)相同的试验机进行试验，发动机的转数在1000rpm、2000rpm和3000rpm中变化，计算各转数下的摩擦力(KPa)。试验结果如图12所示。
摩擦试验(i)(ii)
如图2所示，实施例1的滑动部件的耐磨性比对比例1的滑动部件明显提高。这是由实施例1和对比例1的干性涂层润滑剂的不同组成(组分)造成的。涂覆具有实施例1的组成的干性涂层润滑剂的涂层比涂覆具有对比例1的普通组成的干性涂层润滑剂的涂层具有更大的耐磨性。
如图3所示，对比例2的滑动部件的磨损量小于对比例1的，而实施例1的磨损量还小于对比例2的。
在对比例1的滑动部件上形成有条纹，使滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为8至18μmRz，但是其涂层由普通成分的干性涂层润滑剂形成。相反，在对比例2的滑动部件上形成有条纹，使滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度在8至18μmRz的范围之外，但是其涂层由具有实施例1的组成的干性涂层润滑剂形成。对比例2的滑动部件的磨损量相比对比例1的滑动部件降低的原因推定为是由于干性涂层润滑剂的不同组成。
实施例1的滑动部件的磨损量比对比例2进一步减少。在实施例1中，涂层中含有和对比例2相同的干性涂层润滑剂，并形成有条纹，使滑动表面的十点平均粗糙度为8至18μmRz。该磨损量的减少推定为是由干性涂层润滑剂的涂层本身的低摩擦性导致的。由于实施例1和对比例2的干性涂层润滑剂相同，使涂层的摩擦系数降低的效果不明显。但是，由于形成于条纹凸出部分的涂层的较高部分首先被磨损，而使磨损量降低。
总之，根据本发明的滑动部件，由于磨损量的减少，令使用寿命得以延长。
摩擦试验(i)(ii)(iii)
如图4所示，实施例1的滑动部件的摩擦力比对比例1的减小。在活塞裙部施加有大的负载而转数大的区域，这一趋势很显著。表明形成涂层的干性涂层润滑剂的不同组成导致了这一结果。
如图5所示，实施例1至5的滑动部件的摩擦系数比对比例2至4的减低。前者在滑动部件上形成有条纹，使其十点平均粗糙度为8至18μmRz，而后者所形成的条纹使其十点平均粗糙度在8至18μmRz的范围之外。考虑到其涂层含有相同成分的干性涂层润滑剂，形成具有十点平均粗糙度为8至18μmRz的条纹有助于进一步降低摩擦系数。
如图6所示，对比例2的滑动部件比对比例1具有更出色的摩擦系数降低效果。在对比例2中，条纹形成为在与本发明不同的范围内，涂层由和本发明相同组成的干性涂层润滑剂制成。在对比例1中，条纹也形成为在与本发明相同的范围内，但是涂层由普通组成的干性涂层润滑剂制成。
本发明的滑动部件比对比例1具有更出色的摩擦系数降低效果。从这一点来看，滑动部件的表面粗糙度和干性涂层润滑剂的组成的特殊组合，显示出摩擦系数的显著的降低作用。
可以肯定的是使涂层的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为0.5至7μmRz可以进一步降低摩擦系数，尽管这里未给出细节。
附着试验
如图7所示，实施例1的滑动部件比对比例1的滑动部件具有更出色的附着性。这一点显示出具有本发明的组成的干性涂层润滑剂比普通的干性涂层润滑剂具有更高的附着性。
刮擦评估试验
如图8所示，尽管实施例1和对比例1的滑动表面都形成有条纹，但实施例1的耐刮擦性与对比例1的相比同等或更好。就是说，由于实施例1的滑动部件的耐磨性高于对比例1，实施例1的基体在因涂层磨损而接触配合部件之前的时间变长。
如图9所示，实施例1至5的滑动部件的耐刮擦性(即防烘烤性能)比对比例2至4的更优异。前者所形成的条纹使滑动表面的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为8至18μmRz，而后者所形成的条纹使表面粗糙度在这个范围以外。因此在这个十点平均粗糙度范围内的条纹可以更好地起到油槽的作用。
用实际的机器进行摩擦评估试验
如图11所示，在爆发阶段(行程)施加大的负载时，实施例1的滑动部件显示出显著的降低摩擦力的作用。如图12所示，在发动机的转数高的区域摩擦力的降低效果很显著。正如所显示的，本发明的滑动部件在高转数和大负载情况下可显示出显著的降低摩擦力的作用。从摩擦力的降低作用来看，该滑动部件可优选地用于汽车发动机的活塞，并能显示出改善的燃料消耗率(里程数)。
在充分描述了本发明之后，本领域的普通技术人员显然可以在不超出包括权利要求在内所阐述的本发明的精神或范围内进行许多改动和变更。

Claims (6)

1.一种滑动部件，它包括一个基体和一种涂层，该涂层由干性涂层润滑剂制成并且形成在该基体的要形成为滑动表面的至少部分表面上，其特征在于：
该基体的所述部分表面设有条纹，以使其以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为8至18μmRz；
该干性涂层润滑剂含有一种聚酰胺酰亚胺树脂、至少一种选自于环氧硅烷和环氧树脂的涂层改进剂和至少一种选自于氮化硅和氧化铝的硬质颗粒。
2.根据权利要求1的滑动部件，其特征是，该涂层改进剂为环氧硅烷。
3.根据权利要求1的滑动部件，其特征是，该干性涂层润滑剂还包括一种选自于聚四氟乙烯、二硫化钼和石墨的固体润滑剂。
4.根据权利要求1的滑动部件，其特征是，该涂层的以十点平均粗糙度表示的表面粗糙度为0.5至7μmRz。
5.根据权利要求1的滑动部件，其特征是，该涂层的厚度为8至20μm。
6.根据权利要求1的滑动部件，其特征是，所述滑动部件为一种活塞，所述条纹和涂层形成于活塞的裙部上。
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