TW202323690A

TW202323690A - 軸承材料及其製造及使用方法

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Publication number: TW202323690A
Application number: TW111146332A
Authority: TW
Inventors: 貝特泰伊; 安德烈沃爾多夫納; 阿克夏爾維耶爾姆; 沃伊科帕夫斯基; 朱利亞齊格勒
Original assignee: 德商聖高拜塑膠製品股份有限公司
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-06-16
Also published as: MX2024006232A; WO2023099744A1; US20230175552A1; KR20240111751A; CN118202164A

Abstract

一種軸承材料，其包括基材及覆蓋基材之滑動層，其中滑動層包括填料，該等填料包括wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。

Description

軸承材料及其製造及使用方法

本揭露係關於一種軸承材料，其包含基材及滑動層。

包含具有金屬支撐材料或基材、及施加於其上之滑動層的層狀結構之軸承材料長期以來已以各種形式於先前技術中已知，且係用於各式各樣的技術領域中，例如在汽車工程領域中。目前，存在具有使用特定組成物之軸承材料的需求，以最小化摩擦係數、且最大化軸承材料與另一組件之配接表面之間的耐磨性。因此，對改良軸承材料有持續需求。

一種軸承材料，其包含：基材及覆蓋該基材之滑動層，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。

所屬技術領域中具有通常知識者瞭解，圖式中的元件是為了簡單及清楚而繪示，且不一定按比例繪製。例如，圖式中的一些元件的尺寸可相對於其他元件誇大，以幫助改善對本發明的實施例的理解。在不同圖式中使用相同參考符號指示類似或相同的項目。

結合圖式提供以下描述以幫助理解本文所揭示的教示內容。以下論述將著重於教示內容的特定實施方案及實施例。提供此重點以幫助描述教示內容且不應解釋為限制教示內容之範圍或適用性。然而，可基於本申請案中所揭示之教示內容來使用其他實施例。

用語「包含(comprises/comprising)」、「包括(includes/including)」、「具有(has/having)」或其任何其他變化意欲涵蓋非排他性包括。例如，包含特徵清單之方法、物品、或設備不必然限於彼等特徵，而是可包括未明確列出或此類方法、物品、或設備固有的其他特徵。另外，除非明確相反陳述，否則「或(or)」係指「包含性或(inclusive-or)」且不是「排他性或(exclusive-or)」。例如，藉由下列中任一者滿足條件A或B：A係真（或存在）且B係偽（或不存在）；A係偽（或不存在）且B係真（或存在）；及A及B兩者皆係真（或存在）。

此外，使用「一(a/an)」以描述本文所述之元件及組件。此僅為方便起見且給出本發明之範圍的一般意義。此描述應理解為包括一個、至少一個，或單數理解為亦包括複數，或反之亦然，除非明確其另有含義。例如，當在本文中描述單一實施例時，可使用多於一個實施例代替單一實施例。類似地，當在本文中描述多於一個實施例時，單一實施例可取代多於一個實施例。

除非另有定義，否則本文中所用之所有技術及科學用語具有與本發明所屬領域中具有通常知識者通常所理解相同的含義。材料、方法、及實例僅為說明性且不意欲為限制性。在本文中未描述的情況下，關於特定材料及處理動作之許多細節係習知的且可在軸承材料領域內之教科書及其他來源中找到。

例示性軸承材料100之結構係顯示於圖1中。軸承材料100可用以使用所屬技術領域中已知之習知方法形成軸承。如圖1中所示，基材係由101表示，而102表示施加於其之滑動層。在一實施例中，提供基材101，且將滑動層102施加至基材101，使得其覆蓋基材101。在一實施例中，將滑動層102施加至基材101，使得其覆蓋並與基材101直接接觸。在一實施例中，將滑動層102施加至基材101，使得其覆蓋基材101，其間具有中介層。本文設想軸承材料100可包括額外的層及組成物。

在一實施例中，基材101可至少部分地包括金屬。根據某些實施例，金屬可包括鐵、銅、鈦、錫、鋁、其合金，或可係另一類型的材料。更具體而言，基材101可至少部分地包括鋼，諸如不鏽鋼、碳鋼、或彈簧鋼。例如，基材101可至少部分地包括301不鏽鋼。301不鏽鋼可經退火、¼硬、½硬、¾硬、或全硬。此外，鋼可包括不銹鋼，不鏽鋼包括鉻、鎳、或其組合。在某些實施例中，基材101可包括編織網或擴張金屬網格。替代地，編織網可係編織聚合物網。再者，在此等替代實施例中，基材101之網結構可嵌入滑動層102中。基材101可包括導電材料。

在數個實施例中，基材101可係彈簧鋼。彈簧鋼基材101可經退火、¼硬、½硬、¾硬、或全硬。彈簧鋼基材101可具有不小於600 MPa之拉伸強度，諸如不小於700 MPa，諸如不小於750 MPa，諸如不小於800 MPa，諸如不小於900 MPa，或諸如不小於1000 MPa。彈簧鋼基材101可具有不大於1500 MPa、或諸如不大於1250 MPa之拉伸強度。

在一個實施例中，基材101係冷軋鋼。在另一實施例中，基材101可係冷軋及後續鍍鋅之鋼、鋁、鍍鋁鋼、或不鏽鋼。設想可省去生態上有問題及處置密集的濕式化學預處理程序，特別是鉻酸鹽處理(chromating)。

基材101可係任何結構或形狀。在實施例中，基材101可係板、片材、織物、網狀物、或金屬發泡體。在一實施例中，基材可包括鋼、冷軋鋼材料編號1.0338、冷軋鋼材料編號1.0347、鍍鋅鋼、不鏽鋼材料編號1.4512、不鏽鋼材料編號1.4720、不鏽鋼材料編號1.4310、鋁、合金、或其任何組合。

在另一實施例中，基材101可具有塗層。塗層可係另一種金屬或合金之層。在一實施例中，塗層係金屬或合金，其含有下列金屬中之至少一者：鉻、鉬、鎢、錳、鐵、釕、鋨、鈷、銠、銥、鎳、鈀、鉑、銅、銀、金、鋅、鋁、鎵、銦、矽、鍺、錫、銻、及鉍。在又另一實施例中，塗層可係銅合金、銅錫合金、銅鋅合金、青銅、磷青銅、矽青銅、黃銅、或其任何組合。

在甚至一個進一步實施例中，基材101可具有不同本質的表面。基材101可具有平滑表面、粗糙化或結構化表面（例如，藉由將結構刷光(brushing)、噴砂、壓紋達成）。無論表面粗糙度為何，亦可修飾表面以形成電鍍表面，諸如鍍鋅或鍍鋁表面。

例如，基材101之表面粗糙度可係至少約0.01微米、至少約0.02微米、至少約0.05微米、至少約0.1微米、至少約0.5微米、至少約1微米、至少約2微米、至少約5微米、至少約10微米、至少約20微米、至少約50微米、至少約100微米、至少約200微米、或至少約400微米。

在另一實施例中，表面粗糙度可小於約400微米、小於約200微米、小於約100微米、小於約50微米、小於約25微米、小於約20微米、小於約15微米、小於約10微米、小於約5微米、小於約3微米、小於約2微米、或甚至小於約1微米。在又另一實施例中，基材可具有在約0.1微米至約400微米、約0.5微米至約100微米、或約1微米至約50微米之範圍內的表面粗糙度。

基材101之表面可藉由電鍍或塗佈處理，以使表面粗糙、升級、或塗佈表面。在另一實施例中，基材101之表面積可藉由機械結構化增加。結構化可包括刷光加工(brush-finishing)、噴砂、蝕刻、穿孔、酸洗、衝孔、壓製、捲邊、深抽、脫模(decambering)、增量片材成形、引縮(ironing)、雷射切割、輥軋、鎚擊、壓紋、底切、及其任何組合。例如，結構之壓紋允許相互嚙合(intermeshing)之可能性，其對所得接合力具有正面效應。

基材101可具有至少約0.05 mm之厚度Ts，諸如至少約0.1 mm、至少約0.15 mm、至少約0.2 mm、至少約0.25 mm、至少約0.3 mm、至少約0.35 mm、至少約0.4 mm、或至少約0.45 mm。基材101可具有不大於約5 mm、不大於約4 mm、不大於約3 mm、不大於約2.5 mm、不大於約2 mm之厚度Ts，諸如不大於約1.5 mm、不大於約1 mm、不大於約0.9 mm、不大於約0.8 mm、不大於約0.7 mm、不大於約0.6 mm、不大於約0.55 mm、或不大於約0.5 mm。應進一步理解的是，基材101之厚度Ts可係在上述任何最小值與最大值之間的任何值。基材101之厚度可係均勻的，亦即，基材101之第一位置處的厚度可等於沿著其第二位置處的厚度。基材101之厚度可係非均勻的，亦即，基材101之第一位置處的厚度可不同於沿著其第二位置處的厚度。

在數個實施例中，軸承材料100可包括滑動層102。滑動層102可包括低摩擦材料。低摩擦材料可包括例如聚合物，諸如聚酮、聚芳醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚苯硫醚、聚醚碸、聚碸、聚苯碸、聚醯胺醯亞胺、超高分子量聚乙烯、氟聚合物、聚醯胺、聚苯并咪唑、或其任何組合。在一實例中，滑動層102包括聚酮、聚芳醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯硫醚、聚苯碸、氟聚合物、聚苯并咪唑、其衍生物、或其組合。在一具體實例中，低摩擦/耐磨層包括聚合物，諸如聚酮、熱塑性聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚苯硫醚、聚醚碸、聚碸、聚醯胺醯亞胺、其衍生物、或其組合。在一進一步實例中，低摩擦/耐磨層包括聚酮，諸如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮、其衍生物、或其組合。在一額外實例中，低摩擦/耐磨層可係超高分子量聚乙烯。例示性氟聚合物包括氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚二氟亞乙烯(PVDF)、全氟烷氧基(PFA)、聚甲醛(POM)、四氟乙烯、六氟丙烯、及二氟亞乙烯之三聚物(THV)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)。再者，低摩擦/耐磨層可包括聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)、聚碸、聚醯胺(PA)、聚伸苯醚、聚苯硫醚(PPS)、聚胺甲酸酯、聚酯、液晶聚合物(LCP)、或其任何組合。滑動層102可包括固體基材料（包括鋰皂、石墨、氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢、聚四氟乙烯、氮化碳、碳化鎢、或類鑽碳）、金屬（諸如鋁、鋅、銅、鎂、錫、鉑、鈦、鎢、鐵、青銅、鋼、彈簧鋼、不鏽鋼）、金屬合金（包括所列金屬）、陽極氧化金屬（包括所列金屬）、或其任何組合。根據特定實施例可使用氟聚合物。如本文中所使用，「低摩擦材料(low friction material)」可係相對於鋼測量的乾靜摩擦係數小於0.5（諸如小於0.4、小於0.3、或甚至小於0.2）的材料。「高摩擦材料(high friction material)」可係相對於鋼測量的乾靜摩擦係數大於0.6（諸如大於0.7、大於0.8、大於0.9、或甚至大於1.0）的材料。滑動層102可係不導電或低導電滑動材料，例如包括不導電或低導電的材料。

為了改善軸承材料之機械及一般物理性質，滑動層102可含有填料、顏料、及/或染料。填料可增加及/或改善導熱性及/或磨損性質。填料可係纖維、無機材料、熱塑性材料、礦物材料、或其混合物。例如，纖維可包括玻璃纖維、碳纖維、及聚芳醯胺。無機材料可包括陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化鋁、硫化鉬、青銅、及碳化矽。無機材料可呈織物、粉末、球體、或纖維之形式。熱塑性材料之實例可包括聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、聚苯碸(PPSO2)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚碸(PES)、聚醚酮(PEK)、及芳族聚酯(Ekonol)、或其混合物。礦物材料之實例可包含矽灰石及硫酸鋇。填料可呈珠、纖維、粉末、網狀物、或其任何組合之形式。填料可呈珠、纖維、粉末、網狀物、或其任何組合之形式。

以滑動層102之總體積計，填料可以至少約1 vol%、至少約5 vol%、至少約10 vol%、至少約15 vol%、至少約20 vol%、至少約25 vol%、至少約30 vol%、至少約35 vol%、至少約40 vol%、至少約50 vol%、至少約60 vol%、至少約70 vol%、至少約80 vol%、或至少約90 vol%之量存在於滑動層中。

以滑動層102之總重量計，填料可以至少約1 wt%、至少約5 wt%、至少約10 wt%、至少約15 wt%、至少約20 wt%、至少約25 wt%、至少約30 wt%、至少約35 wt%、至少約40 wt%、至少約50 wt%、至少約60 wt%、至少約70 wt%、至少約80 wt%、或至少約90 wt%之量存在於滑動層中。

在數個實施例中，以滑動層102之總重量計，滑動層102可包括包含重量%至少0.1 wt%的矽灰石之填料，諸如以滑動層102之總重量計，至少0.5 wt%、至少1 wt%、至少5 wt%、至少10 wt%、至少15 wt%、至少20 wt%、至少25 wt%、或甚至30 wt%。在數個實施例中，滑動層102可包括填料，填料包含重量%在滑動層102之總重量之10與30%之間的矽灰石。

在數個實施例中，以滑動層102之總重量計，滑動層102可包括包含重量%至少0.1 wt%的硫酸鋇之填料，諸如以滑動層102之總重量計，至少0.5 wt%、至少1 wt%、至少5 wt%、至少10 wt%、至少15 wt%、至少20 wt%、至少25 wt%、或甚至30 wt%。在數個實施例中，滑動層102可包括填料，填料包含重量%在滑動層102之總重量之5與15%之間的硫酸鋇。

在數個實施例中，以滑動層102之總重量計，滑動層102可包括包含重量%至少0.1 wt%的顏料之填料，諸如以滑動層102之總重量計，至少0.5 wt%、至少1 wt%、至少5 wt%、至少10 wt%、至少15 wt%、至少20 wt%、至少25 wt%、或甚至30 wt%。在數個實施例中，滑動層102可包括填料，填料包含重量%在滑動層102之總重量之5與15%之間的顏料。

在一個實施例中，填料可呈連續相之粒子形式。粒子具有至少約2:1、至少約3:1、至少約4:1、或至少約5:1之初級縱橫比。初級縱橫比意指最長尺寸對第二長尺寸之比率，其中兩個尺寸彼此成正交關係。

在又另一實施例中，填料粒子具有至少約1:1、至少約2:1、至少約3:1、或至少約4:1之次級縱橫比。次級縱橫比意指第二長尺寸對第三長尺寸之比率，其中兩個尺寸彼此成正交關係。

在一個進一步實施例中，至少50百分比的粒子具有不大於約30微米、不大於約25微米、不大於約20微米、不大於約18微米、不大於約15微米、不大於約13微米、或甚至不大於約10微米之初級尺寸。

在又另一實施例中，至少50百分比的填料粒子具有不大於約20微米、不大於約18微米、不大於約15微米、不大於約13微米、不大於約10微米、不大於約8微米、不大於約5微米、或不大於約3微米之次級尺寸。

在甚至一個進一步實施例中，至少50百分比的填料粒子具有不大於約20微米、不大於約18微米、不大於約15微米、不大於約13微米、不大於約10微米、不大於約8微米、不大於約5微米、不大於約3微米之三級尺寸。

在一個具體實施例中，填料粒子在整個滑動層中具有非均質的大小分布。當滑動層之中央至滑動層之邊緣有初級尺寸之梯度時，在滑動層中建立非均質的大小分布。例如，在一個實施例中，中心區域（例如在滑動層之中心線之50微米內）中之粒子可具有大於邊緣區域（亦即，在滑動層之表面或邊緣之50微米內）中之粒子的平均液滴大小。在一個實例中，中心區域中之平均液滴大小可係7微米，逐漸降低至在邊緣區域中之1微米之平均液滴大小。

施加至基材101之滑動層102可包括嵌入式氟聚合物作為包藏化合物。此類化合物可由聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、或其混合物製成。在一具體實施例中，滑動層102可包括PTFE包藏化合物。

在一實施例中，滑動層102可具有至少約0.05 mm之厚度T _SL，諸如至少約0.1 mm、至少約0.15 mm、至少約0.2 mm、至少約0.25 mm、至少約0.3 mm、至少約0.35 mm、至少約0.4 mm、或至少約0.45 mm。在一實施例中，滑動層102可具有不大於約5 mm、不大於約4 mm、不大於約3 mm、不大於約2.5 mm、不大於約2 mm之厚度T _SL，諸如不大於約1.5 mm、不大於約1 mm、不大於約0.9 mm、不大於約0.8 mm、不大於約0.7 mm、不大於約0.6 mm、不大於約0.55 mm、或不大於約0.5 mm。應進一步理解的是，滑動層102之厚度T _SL可係在上述任何最小值與最大值之間的任何值。滑動層102之厚度可係均勻的，亦即，滑動層102之第一位置處的厚度可等於沿著其第二位置處的厚度。滑動層102之厚度可係非均勻的，亦即，滑動層102之第一位置處的厚度可不同於沿著其第二位置處的厚度。可理解的是，不同的滑動層102可具有不同的厚度。滑動層102可覆蓋基材101之一個主表面，顯示或覆蓋兩個主表面。基材101可至少部分地被滑動層102包封。亦即，滑動層102可覆蓋基材102之至少一部分。基材102之軸向表面可自滑動層102暴露。

在一實施例中，滑動層102可包括黏著劑。黏著劑可包括軸承領域中常見的任何已知黏著材料，包括但不限於氟聚合物、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醚/聚醯胺共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯(ETFE)、ETFE共聚物、全氟烷氧基(PFA)、或其任何組合。此外，黏著劑可包括選自-C=O、-C-O-R、-COH、-COOH、-COOR、-CF ₂=CF-OR、或其任何組合中之至少一個官能基，其中R係含有在1與20個碳原子之間的環狀或直鏈有機基團。此外，黏著劑可包括共聚物。在一實施例中，熱熔黏著劑可具有不大於250℃之熔融溫度，諸如不大於220℃。在另一實施例中，黏著劑可在高於200℃分解，諸如高於220℃。在進一步實施例中，熱熔黏著劑之熔融溫度可高於250℃或甚至高於300℃。在一實施例中，熱熔黏著劑可具有不大於250℃之熔融溫度，諸如不大於220℃。在另一實施例中，黏著劑可在高於200℃分解，諸如高於220℃。在進一步實施例中，熱熔黏著劑之熔融溫度可高於250℃或甚至高於300℃。

在一個程序中，基材及滑動層兩者在各個情況下皆作為連續材料自輥上卷出。將黏著劑聚合物施加至基材，且可將層在層壓設備中在壓力及升高溫度下彼此連接。為了實現黏著劑層對基材之黏著性的進一步改善、以及基材之腐蝕性質的改善，該程序之一實施例提供對基材表面之粗糙化及/或表面升級。在其他實施例中，該方法可包括塗佈金屬表面。

在一實施例中，如上所述之軸承材料100上之任一層可各自設置於輥中，且自其剝離以在壓力下、在升高溫度下（熱壓或冷壓或輥軋）、藉由黏著劑、或藉由其任何組合連接在一起。如上所述之軸承材料100上之任一層可經層壓在一起，使得其至少部分地重疊另一者。如上所述之軸承材料100上之任一層可使用塗佈技術（諸如例如物理或氣相沉積、噴塗、電鍍、粉末塗佈、或透過其他化學或電化學技術）施加在一起。在一具體實施例中，滑動層102可藉由卷對卷塗佈程序施加，包括例如擠出塗佈。可將滑動層102加熱至熔融或半熔融狀態，並透過狹縫模具(slot die)擠出至基材101之主表面上。在另一實施例中，滑動層102可經澆注或模製。

在一實施例中，滑動層102或任何層可使用黏著劑膠合至基材101，以形成層壓體。在一實施例中，材料或軸承材料100上之中介層或突出層中之任一者可形成層壓體。可將層壓體切割成可形成軸承之條帶或胚料。層壓體之切割可包括使用衝壓機、壓製機、衝孔機、鋸，或可以不同方式機械加工。切割層壓體可產生包括基材101之暴露部分的切割邊緣。

在其他實施例中，如上所述之軸承材料100上之任一層可藉由塗佈技術（諸如例如物理或氣相沉積、噴塗、電鍍、粉末塗佈、或透過其他化學或電化學技術）施加。在一具體實施例中，滑動層102可藉由卷對卷塗佈程序施加，包括例如擠出塗佈。可將滑動層102加熱至熔融或半熔融狀態，並透過狹縫模具(slot die)擠出至基材101之主表面上。在另一實施例中，滑動層102可經澆注或模製。

根據某些實施例，可將軸承材料100形成為軸承。將軸承材料100形成為軸承可包括切割操作，以切割軸承材料100之胚料，接著將胚料形成為成品或半成品軸承。軸承可包括平面軸承、環形軸承、球型關節軸承（半球體）、普通軸承、軸向軸承、推力軸承、線性軸承、軸承殼體、軸承杯、及其組合。在一實施例中，切割操作可包括使用衝壓機、壓製機、衝孔機、鋸、深抽機，或可以不同方式機械加工。在將軸承成型之後，可清潔軸承以移除形成及成型程序中所使用之任何潤滑劑及油。此外，清潔可為基材之暴露表面做準備以用於塗層之施加。清潔可包括用溶劑化學清潔及/或機械清潔（諸如超音波清潔）。

圖2A至圖2F繪示數個可由本文所述之軸承材料形成的軸承200形狀。圖2A繪示可藉由輥軋形成之圓柱形軸承200。圖2B繪示可藉由輥軋及摺緣形成之凸緣軸承200。圖2C繪示具有錐形圓柱形部分之凸緣軸承200，凸緣軸承可藉由將錐形部分輥軋及將一端摺緣形成。圖2D繪示安裝在殼體中之凸緣軸承300，其中軸銷穿過凸緣軸承200安裝。圖2E繪示安裝在殼體中之兩側凸緣軸承200，其中軸銷穿過兩側凸緣軸承200安裝。圖2F繪示L型軸承200，其可使用衝壓及冷深抽程序（而非輥軋及摺緣）形成。如圖2D及圖2E中所示，接著可將軸承200置放於第一組件（例如軸）250與第二組件（例如殼體）260之間，且為總成中之相鄰部件中之至少一者提供配接表面。

實施例之應用包括例如用於鉸鏈及其他車輛組件之總成。再者，使用軸承材料或總成可在數個應用中提供增加的益處，諸如但不限於門、引擎蓋、後擋板、及引擎室鉸鏈、座椅、轉向柱、飛輪、傳動軸總成、動力傳動應用（諸如皮帶張緊器）、或車輛組件外部之其他類型的應用。軸承材料係應用於廣泛系列的商業產業中，範圍從重金屬產業至汽車及自行車產業，甚至至烘焙業、筆記型電腦/行動電話鉸鏈、用於太陽能應用之軸承、及更多。根據本文中之特定實施例，軸承材料可出乎意料地最佳化在總成內軸承材料與配接表面之間的磨損性能及摩擦係數。再者，在本文之一些實施例中，顏料填料可具有改善的美觀外觀。此外，根據本文實施例之軸承材料減少軸承材料表面及配接組件之磨損，藉以增加壽命、改善視覺外觀、及改善總成、軸承材料、及其其他組件之效力及性能。

許多不同的態樣及實施例係可能的。以下描述一些該等態樣及實施例。在閱讀本說明書之後，所屬技術領域中具有通常知識者將理解，該等態樣及實施例僅為說明性的且不限制本發明之範疇。實施例可根據如下所列之實施例中之任一或多者。

實施例1：一種軸承材料，其包含：基材及覆蓋該基材之滑動層，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。

實施例2：一種總成，其包含：第一組件；第二組件；及軸承，其位於該第一組件與該第二組件之間，該軸承包含：基材及覆蓋該基材之滑動層，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。

實施例3：一種方法，其包含：提供基材；將滑動層施加至該基材以提供軸承材料，該軸承材料具有覆蓋該基材之滑動層，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。

實施例4：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中根據採用板上三球(three balls on plate)設置之磨損試驗機測試，該軸承具有在0.1與0.4之間的摩擦係數。

實施例5：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中根據採用板上三球設置之磨損試驗機測試，該軸承具有在0.05 µm/h與0.15 µm/h之間的磨損率。

實施例6：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含氟聚合物。

實施例7：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該基材包含金屬。

實施例8：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該基材包含多孔金屬，該多孔金屬係選自網狀材料、網格、擴張片材、或穿孔片材。

實施例9：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該基材包括鋁、鎂、鋅、鐵、或其合金。

實施例10：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯碸(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、或其混合物。

實施例11：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含聚四氟乙烯(PTFE)。

實施例12：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含聚醯胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯碸(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、芳族聚酯、或其混合物。

實施例13：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含填料，該填料包含陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化鋁、硫化鉬、青銅、及碳化矽。

實施例14：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層具有至少約0.05 mm之厚度，諸如至少約0.1 mm、至少約0.15 mm、至少約0.2 mm、至少約0.25 mm、至少約0.3 mm、至少約0.35 mm、至少約0.4 mm、或至少約0.45 mm。

實施例15：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該滑動層具有不大於約5 mm、不大於約4 mm、不大於約3 mm、不大於約2.5 mm、不大於約2 mm之厚度，諸如不大於約1.5 mm、不大於約1 mm、不大於約0.9 mm、不大於約0.8 mm、不大於約0.7 mm、不大於約0.6 mm、不大於約0.55 mm、或不大於約0.5 mm。

實施例16：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該基材具有至少約0.05 mm之厚度，諸如至少約0.1 mm、至少約0.15 mm、至少約0.2 mm、至少約0.25 mm、至少約0.3 mm、至少約0.35 mm、至少約0.4 mm、或至少約0.45 mm。

實施例17：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該基材具有不大於約5 mm、不大於約4 mm、不大於約3 mm、不大於約2.5 mm、不大於約2 mm之厚度，諸如不大於約1.5 mm、不大於約1 mm、不大於約0.9 mm、不大於約0.8 mm、不大於約0.7 mm、不大於約0.6 mm、不大於約0.55 mm、或不大於約0.5 mm。

實施例18：根據前述實施例中任一者之軸承、總成、或方法，其中該基材係嵌入該滑動層中。

實施例19：根據實施例3之方法，其進一步包含：自該軸承材料切割胚料；及自該胚料形成半成品軸承。

應注意的是，並非所有上述特徵皆係必需的，可能不需要特定特徵之區域，且除了所述者之外，亦可提供一或多個特徵。又再者，所描述之特徵順序不一定是特徵安裝的順序。

為清楚起見，某些特徵在本文中係在分開的實施例之上下文中描述，亦可在單一實施例中組合提供。相反地，為簡潔起見，在單一實施例之上下文中描述之各種特徵亦可分開或以任何子組合提供。

關於特定實施例之益處、其他優點、及問題之解決方案已描述於上，然而，益處、優點、問題之解決方案、及任何可能造成任何益處、優點、或解決方案發生或變得更明顯的特徵不應解讀為任何或所有申請專利範圍之關鍵、所需、或必要特徵。

應注意的是，在一般描述或實例中，並非所有上述活動皆係必需的，可能不需要特定活動之一部分，且除了所描者之外，亦可執行一或多個進一步活動。又再者，所列出之活動順序不一定是其執行的順序。

在閱讀本說明書之後，所屬技術領域中具有通常知識者將理解，為清楚起見，某些特徵在本文中係在分開的實施例之上下文中描述，亦可在單一實施例中組合提供。相反地，為簡潔起見，在單一實施例之上下文中描述之各種特徵亦可分開或以任何子組合提供。再者，提及以範圍陳述之值包括該範圍內之各個及每個值。

本文所述之實施例的說明及圖示意欲提供對各種實施例之結構的一般理解。說明及圖示不意欲作為使用本文所述之結構或方法的總成及系統之所有元件及特徵的詳盡及全面描述。分開的實施例亦可在單一實施例中組合提供，且相反地，為簡潔起見，在單一實施例之上下文中描述之各種特徵亦可分開或以任何子組合提供。再者，提及以範圍陳述之值包括該範圍內之各個及每個值。只有在閱讀本說明書之後，許多其他實施例對所屬技術領域中具有通常知識者而言可係顯而易見的。可使用其他實施例且其可衍生自本揭露，使得可在不脫離本揭露之範疇下進行結構取代、邏輯取代、或任何改變。因此，本揭露應視為說明性的而非限制性的。實例

測試根據本文所述之實施例之軸承材料的摩擦係數及耐磨性。測試根據本文所揭示之實施例之軸承材料C，其中軸承材料包括金屬基材及覆蓋基材之滑動層，其中滑動層包括聚四氟乙烯及填料，以軸承材料之總重量計，填料包括wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。具體而言，矽灰石係wt%為19%之矽灰石，硫酸鋇係wt%為8%之硫酸鋇，且顏料係wt%為3%之群青紫。

軸承材料係在外殼內具有旋轉軸之軸頸軸承中測量，測量摩擦力、法向力、溫度、及磨損深度。含有軸承材料之圓柱形軸套具有約25 mm之內徑、約25 mm之寬度、在約0.5與1.5 mm之間的厚度、及約50至約80 µm之間隙。配接表面係具有大於58 HRC之硬度及在約0.1與約0.2 µm之間的表面粗糙度的鋼1.1228。軸在約23℃下以4個不同壓力及速度條件連續旋轉約300小時。根據本文實施例之軸承材料C及所屬技術領域已知之軸承材料A之4種不同PV條件及結果係如下表1：

P [N/mm ²]	V [m/s]	N [rpm]	Pv [N/mm ²• m/s]	材料 C 平均 k 因子 [x 10 ⁶mm ³/Nm]	材料 A 平均 k 因子 [x 10 ⁶mm ³/Nm]	材料 C 平均 COF	材料 A 平均 COF
0.21	0.54	413	0.113	0.21	1.64	0.35	0.43
4.8	0.06	44	0.278	0.03	1.12	0.27	0.30
15	0.02	15	0.300	0.09	0.44	0.17	0.16
70	0.01	5	0.455	0.23	0.43	0.05	0.06

習知地，較低磨損率常伴隨較高摩擦係數值。然而，如顯示於表1中，根據本文實施例之軸承材料C在測試下指示相對於所屬技術領域中已知之軸承材料A出乎意料地較低的磨損率及相當的摩擦係數。

圖3繪示軸承材料C相對於所屬技術領域中已知之軸承材料A的摩擦係數對時間之線圖。進行四次測試以提供此線圖，其包括針對3個鋼球（板上3球設置磨損試驗機測試）測試軸承材料，各鋼球具有6 mm之直徑且係不鏽鋼級(1.3505)。約4 N之球軸承力、約0.3 m/s之旋轉速度、及在約50小時之時間下。如圖3中所示，軸承材料C顯示出相對於已知軸承材料A出乎意料地改善之摩擦係數。

圖4繪示軸承材料C相對於所屬技術領域中已知之軸承材料A的磨損深度（以µm計）對時間之線圖。進行四次測試以提供此線圖，其包括針對3個鋼球（板上3球設置磨損試驗機測試）測試軸承材料，各鋼球具有6 mm之直徑且係不鏽鋼級(1.3505)。約4 N之球軸承力、約0.3 m/s之旋轉速度、及在約50小時之時間下。如圖4中所示，軸承材料C顯示出相對於已知軸承材料A出乎意料地改善之磨損深度。

圖5顯示材料C及A（鋼球）之對應部分的磨損表面。根據採用板上三球設置之磨損試驗機測試（板上3球設置磨損試驗機測試），相對於材料C運行的鋼球具有在0.2 µm/h與0.4 µm/h之間的磨損率。根據採用板上三球設置之磨損試驗機測試（板上3球設置磨損試驗機測試），相對於材料A運行的鋼球具有在0.8 µm/h與1.2 µm/h之間的磨損率。因此，如圖5中所示，軸承材料C顯示出相對於已知軸承材料A出乎意料地改善之對應部分（鋼）的磨損性能。如圖5中進一步所顯示，無內襯之總表面與磨損率成正比。因此，如圖5中所示，在測試之後的剩餘表面（無內襯）越大指示磨損率越高。因此，如圖5中所示，軸承材料C顯示出相對於已知軸承材料A出乎意料地改善之磨損率。

100:軸承材料 101:基材 102:滑動層 200:軸承 250:第一組件 260:第二組件 300:凸緣軸承

藉由參照附圖，可更好地理解本揭露，且其許多特徵及優點對所屬技術領域中具有通常知識者而言係顯而易見的。〔圖1〕以示意性截面圖繪示例示性滑動軸承；〔圖2A〕繪示可藉由輥軋形成之圓柱形軸承；〔圖2B〕繪示可藉由輥軋及摺緣(flanging)形成之凸緣軸承；〔圖2C〕繪示具有錐形圓柱形部分之凸緣軸承，凸緣軸承可藉由將錐形部分輥軋及將一端摺緣形成；〔圖2D〕繪示安裝在殼體中之凸緣軸承，其中軸銷(shaft pin)穿過凸緣軸承安裝；〔圖2E〕繪示安裝在殼體中之兩側凸緣軸承，其中軸銷穿過兩側凸緣軸承安裝；〔圖2F〕繪示L型軸承，其可使用衝壓及冷深抽程序（而非輥軋及摺緣）形成；〔圖3〕繪示根據本文實施例之軸承材料相對於所屬技術領域中已知之軸承材料的摩擦係數對時間之線圖；〔圖4〕繪示根據本文實施例之軸承材料相對於所屬技術領域中已知之軸承材料的磨損深度（以µm計）對時間之線圖；〔圖5〕繪示與根據本文實施例之軸承材料接觸運行的磨損鋼球相對於與所屬技術領域中已知之軸承材料接觸運行的磨損鋼球之照片。

在不同圖式中使用相同參考符號指示類似或相同的項目。

100:軸承材料

101:基材

102:滑動層

Claims

一種軸承材料，其包含：基材，及滑動層，其覆蓋該基材，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。
一種總成，其包含：第一組件；第二組件；及軸承，其位於該第一組件與該第二組件之間，該軸承包含：基材，及滑動層，其覆蓋該基材，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。
一種方法，其包含：提供基材；將滑動層施加至該基材以提供軸承材料，該軸承材料具有覆蓋該基材之滑動層，其中該滑動層包含填料，該等填料包含wt%範圍在10與30%之間的矽灰石、wt%範圍在5與15%之間的硫酸鋇、及wt%範圍在0.1與5%之間的顏料。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中根據採用板上三球(three balls on plate)設置之磨損試驗機測試，該軸承具有在0.1與0.4之間的摩擦係數。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中根據採用板上三球設置之磨損試驗機測試，該軸承具有在0.05 µm/h與0.15 µm/h之間的磨損率。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含氟聚合物。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中該基材包含多孔金屬，該多孔金屬係選自網狀材料、網格、擴張片材、或穿孔片材。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中該基材包括鋁、鎂、鋅、銅、錫、鐵、或其合金。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯碸(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、或其混合物。
如前述請求項中任一項之軸承、總成、或方法，其中該滑動層包含填料，該填料包含陶瓷材料、碳、玻璃、石墨、氧化鋁、硫化鉬、青銅、及碳化矽。