[发明专利]用于涂覆引擎活塞的抗摩擦润滑剂

说明书

本发明涉及一种内燃机活塞用的涂层组合物。该组合物包含10重量％‑30重量％的酚醛树脂、10重量％‑30重量％的环氧树脂、10重量％‑30重量％的选自由石墨、MoS₂、WS₂和BN组成的组的至少一种固体润滑剂和5重量％‑30重量％的Fe₂O₃颗粒。

技术领域

本发明涉及一种内燃机活塞用的涂层组合物，特别是一种活塞轴用的涂层组合物。

背景技术

为了减少机动车辆的二氧化碳排放，尤其需要减少动力传动系统中的能量损失。大量的能量损失是由活塞轴和气缸之间的摩擦引起的。

因此，活塞轴的涂层必须具有低摩擦系数。为了保证涂层的足够的使用寿命，涂层同时必须具有高耐磨性。例如，对由于反复的冷启动而具有高度磨耗的引擎运行状态，特别需要高抗性或耐磨性。特别是要避免活塞轴的承重区域中的涂层的通过。

在现有技术中，已知可用于此目的的多种活塞涂层。

例如，DE 102010 047279A1描述了一种活塞涂层，其由低摩擦外磨合层和低磨耗内层组成。内层由嵌入有陶瓷颗粒、芳香族聚酰胺纤维和/或碳纤维的聚合物基质组成，外层由分散有固体润滑剂颗粒的聚合物基质组成。

在DE 102009 002716A1中描述的涂层中，固体润滑剂颗粒和碳纤维用于基于酚醛树脂的基质中。

DE 102008 055194A1公开了一种在基板上施加有至少一个滑动层的滑动元件。该滑动层是包含可交联的粘合剂、高熔点热塑性塑料或duroplast作为基质的减摩漆。该基质包含Fe₂O₃。

发明内容

本发明的目的是提供一种活塞用涂层组合物，其优于已知的涂层，并且针对在活塞轴上的使用已被优化。特别地，提供一种涂层组合物，其易于制造、易于通过印刷方法施加并且具有优异的摩擦和磨耗性能。

该目的通过权利要求1所述的涂层组合物来达成。

出乎意料的是，本发明的组合物产生了这样一种涂层，其性质，例如柔韧性、粘合性、耐磨性和摩擦系数，最佳地适于活塞的条件。此外，本发明的组合物可以以简单且有成本效益的方式生产，并且可以通过印刷方法容易地施加于活塞。这些性质是通过使用特定量的成分(酚醛树脂、环氧树脂、固体润滑剂和Fe₂O₃)来实现的。因此，例如，更低量的Fe₂O₃导致性质的劣化，例如更低的耐磨性。

本发明的组合物包含作为基质材料的优选为热固化性的酚醛树脂。热固化性酚醛树脂，即所谓的甲阶酚醛树脂(resol)，可以通过羟基交联，这与酚醛清漆相反。优选使用平均分子量为500至1500g/mol的酚醛树脂。

作为另外的基质材料，本发明的组合物包含环氧树脂。环氧树脂的添加提高了层与金属表面的粘合性以及其柔韧性。为此目的，优选使用分子量为2000至4000g/mol且环氧当量>700g/mol的双酚A类环氧树脂。

在本发明中，这些树脂优选作为溶剂中的溶液使用。溶剂的选择主要针对所施加的涂层的类型，并且不影响硬化涂层的性质。活塞的涂覆通常通过丝网印刷法进行。对于这种应用，特别优选具有高沸点的溶剂。合适的溶剂是例如乙二醇丁醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇丁醚和乙二醇丁醚。

作为另一选择，酚醛树脂和/或环氧树脂也可以作为水可稀释的分散体使用。在本发明中，所用的聚合物分散体可以在纯水中或水-溶剂组合物中以稀释形式提供。共溶剂可以是例如丁基乙二醇、丙二醇、二丙二醇正丁基醚或石油溶剂油(white spirit)。水/溶剂比优选为1:2以上，最优选为1:1以上。