[发明专利]制备抗摩擦涂层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月6日提交的美国专利申请第14/534331号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

干膜涂层已广泛用于机器或工具零件上，以保护这些零件免于擦伤、卡住或磨损。大多数干膜涂层是有机基的，其使用有机润滑剂或需要聚合物材料将无机润滑剂键合到待保护的基底上。虽然已经证明有机基干膜涂层对于大多数应用是令人满意的，但是在恶劣的操作条件和极端环境下使用机器或工具零件时会产生困难。这些条件可以包括有机物易于降解或分解的高温、液体润滑剂可能凝固或冻结的极低温度，以及润滑剂可能蒸发的低压或高真空应用。因此，对方法和材料的改进受到了行业的好评，该改进改善了对润滑剂和涂层的环境影响。

发明内容

在一个实施例中，现有技术中的上述和其他缺陷通过一种制品来克服，该制品包含基底；包含碳复合物的涂层；以及设置在基底和涂层之间的粘合层；其中该碳复合物包含碳和含有以下一种或多种的粘合剂：二氧化硅；硅；硼；氧化硼(B₂O₃)；金属；或该金属的合金；并且该金属包含以下一种或多种：铝；铜；钛；镍；钨；铬；铁；锰；锆；铪；钒；铌；钼；锡；铋；锑；铅；镉；或硒。

一种涂覆基底的方法包含在基底上设置涂层，该涂层包含碳复合箔；并将涂层粘合到基底。

附图说明

以下描述无论如何都不应视作限制性的。参考附图，相同元件的编号相同：

图1为根据本发明的一个实施例的制品的示意图；并且

图2示出了使用电连接技术涂覆基底的示例性工艺；

图3示出了具有设置在碳复合涂层和基底之间的活化箔的制品；并且

图4示出了各种材料的摩擦测试结果。

具体实施方式

与有机基润滑剂相比，石墨具有许多优点，包括在高温和腐蚀性环境下优异的润滑性。然而，由于碳材料的高石墨化温度(通常大于1500℃)，将石墨材料直接沉积在金属制品上是不切实际的。为了实现稳固的石墨涂层，石墨颗粒可以分散在树脂和溶剂的共混物中，然后涂覆在金属表面上。即使在该方法中可形成润滑膜，涂层中有机物的存在严重限制了其在极端条件(诸如高压、高温和酸性环境)下的应用。

本发明的发明人已经开发出了在金属或陶瓷基底上涂覆石墨的简单并且稳固的工艺。有利地，石墨与形成碳复合物的无机粘合剂一起使用。涂层中无机粘合剂的存在显著提高了石墨的机械强度。同时，无机粘合剂促进了涂层与基底的粘合。这些工艺淘汰了现有技术工艺通常所需的树脂和溶剂，因此提供了即使在高压、高温和腐蚀性环境下，在高达450℃的条件下可靠和有效的润滑的涂层。在进一步有利的特征中，涂层提供不受灰尘、污垢和湿气影响的干燥和清洁的润滑。此外，涂层还可以具有终生润滑而不老化、蒸发或氧化。

在一个实施例中，提供了一种制品，包含基底；包含碳复合物的涂层；以及设置在基底和涂层之间的粘合层，其中该碳复合物包含石墨和无机粘合剂。

基底可以是金属或陶瓷材料。其可以不进行表面处理来使用或可以进行处理，包括化学地、物理地或机械地处理基底。例如，可以例如通过砂磨、研磨或喷砂来粗糙化处理基底或增加基底的表面积。还可以通过化学和/或机械方式清洁基底的表面以除去污染物。

基底的金属包括元素周期表第1族到第12族的元素、它们的合金或它们的组合。示例性金属是镁、铝、钛、锰、铁、钴、镍、铜、钼、钨、钯、铬、钌、金、银、锌、锆、钒、硅或它们的组合，包括它们的合金。金属合金包括例如铝基合金、镁基合金、钨基合金、钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴和镍基合金、铁和镍基合金、铁和钴基合金、铜基合金，以及钛基合金。如本文所用，术语“金属基合金”是指金属合金，其中合金中特定金属的重量百分比大于合金的任何其他组分的重量百分比，基于合金的总重量。示例性金属合金包括钢、镍铬合金、黄铜、铅锡锑合金、青铜、因瓦(invar)合金、铬镍铁合金、哈斯特洛伊(hastelloy)合金、镁锆锌合金、镁铝锌合金、铝铜锌锰合金，以及铝镁锌硅锰合金。