[发明专利]滑动部件及方法

说明书

本发明涉及一种诸如用于发动机的滑动部件的滑动部件2，包括形成抵靠钢轴颈等的轴承表面的覆盖层12。覆盖层12包括聚合物材料和金属氧化物，其中所述金属氧化物具有大于大约1.5Wm^‑1K^‑1的导热率，以及在大约5与大约7之间的莫氏硬度。覆盖层通过将聚合物材料与金属氧化物的颗粒混合以形成分散体，并且将所述分散体沉积到基底6、4上而形成。

技术领域

本发明涉及滑动部件以及用于制造滑动部件的方法。特别地，本发明涉及滑动部件的覆盖层以及用于形成覆盖层的方法。用于发动机的滑动部件可以是，诸如轴承、轴承壳、衬套、止推垫圈、轴颈轴承等。

背景技术

在内燃机中，每个主要轴承组件通常包括一对保持曲柄轴的圆柱轴颈的半轴承。每个半轴承包括半圆柱轴承壳。轴承壳通常具有分层的结构，从而提供所需的机械性能。强背衬材料提供结构强度，并且涂覆有具有优选的摩擦特性的一个或更多层，从而提供面对并支撑协作的曲柄轴轴颈的轴承表面。背衬通常是钢的，厚度为1mm或更多，并且涂覆有或结合至内衬层(其可以包括多于一个单独的层)，以及面对曲柄轴轴颈的覆盖层。

覆盖层的功能是提供相对软的、能够容纳更硬的钢曲柄轴轴颈与轴承壳之间的任何小偏离的舒适的层，并且接纳并嵌入可以在油供给中循环并进入轴承的脏颗粒，以便防止对轴颈的损坏或防止轴颈的刻痕。覆盖层的这些功能分别叫做适应性和嵌入性。

这些功能需要覆盖层相对软并可变形，但同时足够强健以提供具有长使用寿命的轴承表面，而没有由于过负荷或疲劳而导致的开裂，并且没有不可接受的磨损。

覆盖层由覆盖层材料制成，所述覆盖层材料可以是金属层，包括例如铅、锡、铋、银、铜合金或铝合金。覆盖层可以通过电镀加工、溅射或电镀施加至基底。替代地，覆盖层材料可以是非金属材料，包括人造树脂基、或基质，以及用于加强滑动部件的负荷承载能力和/或耐磨性的添加剂。

通常已知的是，覆盖层材料的磨损能够导致覆盖层材料所施加至的内衬层的暴露。这能够由于咬死而导致滑动部件的故障。

朝向具有缩小尺寸的更高动力输出的发动机系统的现代高速柴油发动机的趋势已经进一步导致增加的峰值气缸压力，更高的扭矩以及更高的温度。这些因素意味着，轴承材料，特别是上连杆和下主轴承，需要在增加的压力和降低的油膜厚度和粘度下来执行。

近年来覆盖层的性能的特别的挑战已经从现代车辆发动机的节能构造上升为“停止-起动”操作。虽然发动机轴承在使用期间被传统地液压润滑，但当发动机起动时很少的或没有润滑油可以被提供至轴承。因此，发动机的停止-起动操作在轴承的性能上寄予更高的要求，并且特别是覆盖层的性能。

在滑动部件领域的研究已经导致覆盖层材料的合成的广泛使用，一些合成物合并了相对更硬的颗粒，特别是其中覆盖层材料的大部分为人造树脂基或基质，意在提供具有增强的耐磨性的滑动部件。例如在下面的现有技术中，对氧化铁在覆盖层材料中的使用已经存在一些兴趣。

以美国辉门公司(Federal-Mogul Wiesbaden GmbH)的名义公布的国际专利申请第WO2010076306号描述了具有基底和施加至基底的滑动层材料的滑动元件。滑动层材料包括至少一个可交联的粘合剂或者至少一个高熔点热塑材料，或者是包含至少一个高熔点热塑材料或至少一个“硬塑料(Duroplast)”材料的基质材料。滑动层材料包含体积百分比优选为0.1至15体积％的Fe₂O₃。

美国辉门公司(Federal-Mogul Wiesbaden GmbH)以商品名“IROX(RTM)”销售曲柄轴轴承和连杆，其包括基底和由聚酰胺(PAI)和Fe₂O₃颗粒组成的覆盖层。

虽然已经做出尝试以改进用于滑动部件的覆盖层的性能，但仍然存在对于改进的覆盖层性能的明显需要。

发明内容