專利名稱：：用于滑動部件的組合物和涂覆有該組合物的滑動部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于滑動部件的組合物。更具體而言，本發(fā)明涉及這樣一種用于滑動部件的組合物，該組合物施用于所述滑動部件的表面，并且提供具有良好的耐磨性的潤滑膜。即，當(dāng)潤滑膜形成在滑動部件的表面上時，即使形成的潤滑膜被加壓和滑動時，也不會形成潤滑膜的較大破裂，并且防止?jié)櫥ぐl(fā)生較大的剝離。
背景技術(shù)：
：用于潤滑機械(例如流體機械)的滑動部件(例如斜盤式壓縮器)的用于滑動部件的組合物是已知的。這些用于滑動部件的組合物被涂覆在各滑動部分(例如活塞或軸承)的表面上，并且起到潤滑膜的作用。因而，這些用于滑動部件的組合物被要求為使得潤滑膜在不會由于長期使用而受到磨損的條件下具有低的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的耐磨性，并且和配對部件具有良好的相容性。作為這樣的用于滑動部件的組合物，已知有基礎(chǔ)樹脂中含有固體潤滑劑的組合物或基礎(chǔ)樹脂中含有粒徑為微米級別的硬質(zhì)微細(xì)顆粒的組合物。例如，專利文獻(xiàn)1公開了包含70至97質(zhì)量％的固體潤滑劑和3至30質(zhì)量％的基礎(chǔ)樹脂的用于滑動部件的組合物，其中所述固體潤滑劑選自二硫化鉬、二硫化鎢、氮化硼、石墨和碳纖維。所述基礎(chǔ)樹脂包含選自聚酰亞胺基樹脂、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂中的樹脂以及成膜助劑。此外，專利文獻(xiàn)2公開了用于滑動部件的組合物的基礎(chǔ)樹脂，其選自聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺基樹脂和環(huán)氧基樹脂。另外，所述基礎(chǔ)樹脂含有固體潤滑劑，所述固體潤滑劑包括10至40體積％的二硫化鉬、10至40體積％的片狀石墨或脈石墨、和10至40體積％的聚四氟乙烯。另外，固體潤滑劑的總量為30至60體積％，剩余基本上為基礎(chǔ)樹脂。進(jìn)一步地，專利文獻(xiàn)2還公開了用于滑動部件的組合物，其包含這樣的基礎(chǔ)樹脂，所述基礎(chǔ)樹脂含有粒徑為0.01至3μm的硬質(zhì)微細(xì)顆粒。所述微細(xì)顆粒例如為硫化鋅、氧化鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化硅等。專利文獻(xiàn)1日本專利未審查的公開No.JP-A-7-247493專利文獻(xiàn)2日本專利未審查的公開No.JP-A-2005-08951
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題然而，如圖1所示，在上述用于滑動部件的組合物用作潤滑膜的情況下，當(dāng)加壓和滑動時在形成的潤滑膜中產(chǎn)生較大的破裂，并且有時與添加劑(例如固體潤滑劑和硬質(zhì)顆粒)分離。然后，由這樣形成的剝離痕跡引起滑動面的進(jìn)一步的剝離和磨損。即，剝離痕跡成為進(jìn)一步剝離的緣由。另外，由于分離的較大的塊粘附到配對部件上、然后配對部件的表面變得粗糙，因此可引起二次損壞。因此，促進(jìn)了滑動表面的磨損。鑒于此，本發(fā)明的目的是提供這樣的用于滑動部件的組合物，該組合物提供具有良好的耐磨性的潤滑膜。即，即使形成的潤滑膜被加壓和滑動，也不會形成潤滑膜的較大破裂，并且防止?jié)櫥ぐl(fā)生較大的剝離。解決問題的手段作為實現(xiàn)上述目的而進(jìn)行試驗的結(jié)果，關(guān)于用于滑動部件的組合物，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)通過將比配對材料軟的納米金屬顆粒引入基礎(chǔ)樹脂中，可以誘導(dǎo)在納米顆粒周圍產(chǎn)生破裂。從而，即使形成的潤滑膜被加壓和滑動，也會抑制潤滑膜中較大破裂的產(chǎn)生和較大剝離的產(chǎn)生。因此，完成了本發(fā)明。S卩，為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供下列方面。(1)一種用于滑動部件的組合物，包含基礎(chǔ)樹脂；和許多納米金屬顆粒，其中所述納米金屬顆粒比在待被滑動的滑動部件軟，且其中所述軟質(zhì)納米金屬顆粒的含量為5體積％或更低。(2)如(1)所述的用于滑動部件的組合物，其中所述軟質(zhì)納米金屬顆粒為至少一種如下的物質(zhì)，該物質(zhì)選自Cu、Ag、Bi、Al、Sn、Pb、In、Mg、Zn、Au和Sb的單一金屬、氧化物和硫化物，所述組中排除Al的氧化物以及Bi、Al、Sn和In的硫化物。(3)如⑴或⑵所述的用于滑動部件的組合物，其中所述軟質(zhì)納米金屬顆粒的平均粒徑為0.1至lOOnm。(4)如⑴至(3)中任一項所述的用于滑動部件的組合物，還包含固體潤滑劑，其中所述固體潤滑劑的含量為20至80體積％。(5)如(4)所述的用于滑動部件的組合物，其中所述固體潤滑劑的含量為20至70體積％。(6)如(5)所述的用于滑動部件的組合物，其中所述固體潤滑劑的含量為20至50體積％。(7)一種涂覆有(1)至(6)中任一項所述的用于滑動部件的組合物的滑動部件作為基件。發(fā)明的優(yōu)點當(dāng)本發(fā)明的用于滑動部件的組合物被施加和涂覆在滑動部件的表面上以形成潤滑膜時，本發(fā)明提供具有良好的耐磨性的潤滑膜。由于含有軟質(zhì)納米金屬顆粒而在納米顆粒周圍誘導(dǎo)破裂的產(chǎn)生，因此即使形成的潤滑膜被加壓和滑動，也會抑制潤滑膜中較大破裂的產(chǎn)生和較大剝離的產(chǎn)生。如圖2所示，在由本發(fā)明的用于滑動部件的組合物形成的潤滑膜中，即使發(fā)生剝離，由于含有軟質(zhì)納米金屬顆粒，剝離也是微小的。因此，抑制較大剝離的產(chǎn)生，使得不會引起較大的塊粘附至配對部件的二次損壞。另外，如圖3所示，在由本發(fā)明的用于滑動部件的組合物形成的潤滑膜中，認(rèn)為當(dāng)所含的軟質(zhì)納米金屬顆粒暴露于表面時，軟質(zhì)納米金屬顆粒由于和配對部件的滑動而被壓碎。另外，軟質(zhì)納米金屬顆粒被錘薄并轉(zhuǎn)移至配對部件，從而形成薄膜。據(jù)推測所述薄膜具有優(yōu)異的滑動性能，因此更加改善了滑動性能。圖1示出由常規(guī)的用于滑動部件的組合物形成的潤滑膜的剝離和磨損的機理。圖2示出由本發(fā)明的用于滑動部件的組合物形成的潤滑膜的剝離和磨損的機理。圖3示出軟質(zhì)納米金屬顆粒從由本發(fā)明的用于滑動部件的組合物形成的潤滑膜轉(zhuǎn)移至配對部件的機理。圖4示出實施例中使用的旋轉(zhuǎn)振動測試儀。圖5為實施例中使用的旋轉(zhuǎn)振動測試儀的正面圖，其中斜板的Rr面為正面。附圖的數(shù)字和標(biāo)記說明1旋轉(zhuǎn)振動測試儀2發(fā)動機3活塞4鞋狀物5:圓筒體6斜盤7油霧注射噴嘴具體實施例方式作為本發(fā)明的用于滑動部件的組合物中使用的基礎(chǔ)樹脂，可以任意使用用作用于滑動部件的組合物的基礎(chǔ)樹脂的各種樹脂，然而，可以優(yōu)選使用具有優(yōu)異的耐熱性的樹脂，例如聚酰亞胺樹脂(如聚酰胺酰亞胺和聚酰亞胺)、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。特別優(yōu)選使用拉伸強度為150MPa或更大、伸長率為40%或更高的樹脂。本發(fā)明的用于滑動部件的組合物含有軟質(zhì)納米金屬顆粒。此處，軟質(zhì)金屬是指金屬比滑動的配對部件軟。作為軟質(zhì)納米金屬顆粒，可以使用軟質(zhì)金屬(例如Cu、Ag、Bi、Al、Sn、Pb、In、Mg、Sb、Zn和Au)的單一金屬、氧化物和硫化物的納米顆粒，并且排除Al的氧化物以及Bi、Al、Sn和In的硫化物的納米顆粒?？梢詢H使用一種軟質(zhì)納米金屬顆粒，也可以聯(lián)合使用兩種或多種。待使用的軟質(zhì)納米金屬顆粒的形狀并無限定，可以使用球形、塊狀和扁平狀，然而考慮到滑動性能、特別是配對部件的攻擊性，優(yōu)選球形顆粒。軟質(zhì)納米金屬顆粒的平均粒徑優(yōu)選為0.1至lOOnm，更優(yōu)選為0.1至40nm?？紤]到潤滑膜的抗剝離性和納米金屬顆粒的轉(zhuǎn)移，平均粒徑優(yōu)選為0.1至IOOnm。作為優(yōu)選使用的軟質(zhì)納米金屬顆粒，示例有010、々8、2110、31102、411、111203、8丨203，上述都由C.I.KASEICO.,LTD.以“NanoTeckPowder”的名稱生產(chǎn)。為了獲得這些納米顆粒，例如示例出下面被稱為PVS法的方法。起初，賦予原料熱能，使得產(chǎn)生氣化的金屬原子。隨后，氣化的金屬原子和反應(yīng)性氣體(例如氧氣等)接觸以獲得金屬氧化物的分子和分子簇。然后，將金屬氧化物瞬時冷卻并獲得上述納米顆粒。本發(fā)明用于滑動部件的組合物中軟質(zhì)納米金屬顆粒的含量為大于0體積％并小于等于5體積％、優(yōu)選小于等于1體積％。當(dāng)該含量大于5體積％時，納米金屬顆粒團聚，因此存在可能失去納米金屬顆粒所特有的滑動性能的風(fēng)險。在本發(fā)明的用于滑動部件的組合物中，如果需要，基礎(chǔ)樹脂中可含有固體潤滑劑，其類似于用于滑動部件的常規(guī)組合物中使用的那些，例如聚四氟乙烯、二硫化鉬、二硫化鎢、氮化硼、石墨、碳纖維等?？梢詢H使用一種固體潤滑劑，也可以聯(lián)合使用兩種或多種。固體潤滑劑的平均粒徑通常優(yōu)選為0.5至30微米。通過使用固體潤滑劑，滑動性能得到改善。當(dāng)使用固體潤滑劑時，固體潤滑劑的含量優(yōu)選為20至80體積％，更優(yōu)選為20至70體積％，進(jìn)一步優(yōu)選為20至50體積％。當(dāng)該含量大于80體積％時，難以形成潤滑膜。當(dāng)該含量小于20體積％時，滑動性能略有降低。可通過常規(guī)方法來制備本發(fā)明的用于滑動部件的組合物。通常，可通過使用混合器(例如Henschel混合器、超級混合器、球磨機、轉(zhuǎn)鼓混合器、珠磨機、捏合器等)將一定量的各種組成成分(例如基礎(chǔ)樹脂、軟質(zhì)納米金屬顆粒、固體潤滑劑(如果需要)等)和有機溶劑混合來制備。此時，作為有機溶劑，可以是可溶解基礎(chǔ)樹脂的任意溶劑，示例有NMP、二甲苯、醇等。溶劑的種類取決于基礎(chǔ)樹脂的種類?？筛鶕?jù)獲得的用于滑動部件的組合物的所需粘度來任意設(shè)定有機溶劑的量。在滑動部件的表面上的由本發(fā)明的用于滑動部件的組合物形成的潤滑膜同樣可根據(jù)常規(guī)的方法形成。通常，用于滑動部件的組合物通過噴涂法、輥涂法、浸漬法、絲網(wǎng)印刷法、壓印法等而涂覆在滑動部件的表面上，然后通過加熱使涂層硬化以形成潤滑膜。此時，盡管取決于基礎(chǔ)樹脂的種類，但是涂層加熱和硬化的條件可為適于使用的材料的常規(guī)加熱條件。可根據(jù)需要任選設(shè)定在滑動部件的表面上形成的潤滑膜的厚度，然而，其通常優(yōu)選為5至50微米。本發(fā)明的用于滑動部件的組合物可優(yōu)選廣泛地應(yīng)用于機械(例如流體機械)的滑動部件，特別優(yōu)選應(yīng)用于滑動軸承的滑動部件(例如斜板式壓縮器、半軸承、襯套和墊圈的斜板)等。實施例下面將參照實施例和比較例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述，但本發(fā)明不應(yīng)限于此。<實施例1-1、1-2、和比較例1-1至1_4>下面制備原料，該原料用于制備用于滑動部件的組合物。[基礎(chǔ)樹脂]聚酰亞胺樹月旨(PI):“HCI-1200M”，由HitachiChemicalCo.,Ltd.生產(chǎn)。[固體潤滑劑]聚四氟乙烯(PTFE)由KitamuraLimited生產(chǎn)(平均粒徑3微米)石墨(Gr)由NipponGraphiteIndustries,Ltd.生產(chǎn)(平均粒徑1微米)[軟質(zhì)納米金屬顆粒]氧化銅(CuO):"NanoTeckPowder",由C.I.KASEICO.,LTD.生產(chǎn)(平均粒徑30納米，球形)氧化鋅(ZnO):"NanoTeckPowder",由C.I.KASEICO.,LTD.生產(chǎn)(平均粒徑30納米，多面體)[常規(guī)的用于滑動部件的組合物中使用的硬質(zhì)微細(xì)顆粒]氧化鋁(Al2O3):"NanoTeckPowder，，，由C.I.KASEICO.,LTD.生產(chǎn)(平均粒徑30微米，球形)氧化鋁(Al2O3)"Admafine由AdmatechsC0.，Ltd.生產(chǎn)(平均粒徑1微米，球形)氧化鋁(Al2O3):“Al203reagent，，，由MerckKGaA生產(chǎn)(平均粒徑1微米，團狀)下列有機溶劑用于混合上述原料有機溶劑NMP在上述原料中，使用有機溶劑混合54.9體積％的聚酰亞胺樹脂、22.5體積％的PTFEdP22.5體積％的石墨以制備基礎(chǔ)涂覆劑，然后將下表1中所示的0.1體積％的各種顆粒加入所述基礎(chǔ)涂覆劑中，通過使用球磨機來混合，從而獲得用于滑動部件的液體組合物。所獲得的用于滑動部件的液體組合物通過輥涂機而涂覆在鐵系基件上，然后將膜在30(TC下加熱1小時并硬化，從而獲得厚度為15微米的潤滑膜。測定在形成的潤滑膜上的燒付面壓(seizurepressure)，并在測定后觀察滑動表面的外觀。試驗結(jié)果示于下表1中。<燒付面壓試驗>測試儀3個栓/盤式燒付面壓測試儀轉(zhuǎn)速4，OOOr/分潤滑條件霧潤滑配對軸SUJ2(鞋型)負(fù)荷條件預(yù)負(fù)荷從IMPa至3MPa/15分鐘逐漸增加表1實施例1-1實施例1-2比較例1-1比較例1-2比較例1-3比較例________1-4顆粒種類__CuO__ZnO__%__Al2O3__Al2O3Al2O3平均粒3Onm3Onm-3OnmΙμπιΙμιη徑_____；_____形狀球形__多面體__:__nm__球形塊狀試驗燒付面13.5121013.5108結(jié)果壓(MPa)_______滑動后未剝離?；奈磩冸x。基材由于膜剝離。膜剝離。產(chǎn)膜剝離。膜剝離。外觀未暴露。磨損而暴露。_生粘合》__從表1的結(jié)果可見，含有納米顆粒的樣品具有高的燒付面壓，并且可以看到含有軟質(zhì)和球形納米顆粒的樣品的滑動表面幾乎未受到損壞。<實施例2-1、2-2、和比較例2-1至2_3>下面制備用于滑動部件的組合物的原料。[基礎(chǔ)樹脂]聚酰胺酰亞胺樹脂(PAI):“HPC-6000”，由HitachiChemicalCo.,Ltd.生產(chǎn)。聚酰亞胺樹月旨(PI):“HCI-1200M”，由HitachiChemicalCo.,Ltd.生產(chǎn)。[固體潤滑劑]聚四氟乙烯(PTFE)由KitamuraLimited生產(chǎn)(平均粒徑3微米)石墨(Gr)由NipponGraphiteIndustries,Ltd.生產(chǎn)(平均粒徑1微米)[軟質(zhì)納米金屬顆粒]氧化銅(CuO):"NanoTeckPowder",由C.I.KASEICO.,LTD.生產(chǎn)(平均粒徑30納米)[用于滑動部件的常規(guī)組合物中使用的硬質(zhì)微細(xì)顆粒]二氧化鈦(TiO2):"NanoTeckPowder",由C.I.KASEICO.,LTD.生產(chǎn)(平均粒徑30納米)下列有機溶劑用于混合上述原料有機溶劑NMP通過使用珠磨機以下表2所示的比例將上述原料混合，從而獲得用于滑動部件的液體組合物。所獲得的用于滑動部件的液體組合物通過輥涂法而涂覆在鐵系基材上，然后將膜在不超過PTFE的分解溫度的條件(300°C或更低)下加熱并硬化，從而獲得厚度為15微米的潤滑膜。按照下列方式進(jìn)行形成的各個潤滑膜的旋轉(zhuǎn)振動試驗和旋轉(zhuǎn)負(fù)荷試驗。旋轉(zhuǎn)振動試驗和旋轉(zhuǎn)負(fù)荷試驗的結(jié)果示于下表2中。[旋轉(zhuǎn)振動試驗]使用圖4中示出的旋轉(zhuǎn)振動測試儀1在下列條件下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動試驗。在測試儀中，通過旋轉(zhuǎn)傾斜5度安裝在發(fā)動機軸處的斜板6，活塞3從一側(cè)到另一側(cè)往復(fù)運動，其中發(fā)動機2側(cè)為正面(Fr面)，圓筒體5側(cè)為后面(Rr面)。測試條件旋轉(zhuǎn)振動測試儀的旋轉(zhuǎn)速度以1，OOOr/分從1，OOOr/分至7，OOOr/分逐漸增加，然后保持旋轉(zhuǎn)速度為7，OOOr/分。負(fù)荷為215g。測試時間設(shè)定為36分鐘，包括旋轉(zhuǎn)速度逐漸增加的時間。潤滑條件將油霧狀態(tài)下的液體石蠟油以1.Ig/分注射到斜板的Fr面上，以0.6g/分注射到Rr面上。[旋轉(zhuǎn)負(fù)荷試驗]測試條件旋轉(zhuǎn)速度固定為9，500r/分。負(fù)荷以1.6MPa/3分從3.8MPa至12.6MPa逐漸增加，然后保持負(fù)荷為12.6MPa。測試時間設(shè)定為78分鐘，包括負(fù)荷逐漸增加的時間。潤滑條件將冷卻劑和冷凍機油的混合物以霧狀供應(yīng)。[兩種試驗的評價標(biāo)準(zhǔn)]旋轉(zhuǎn)振動在7，OOOr/分的條件下運行36分鐘(包括轉(zhuǎn)數(shù)逐漸增加的時間)者被評定為具有足夠性能者。旋轉(zhuǎn)負(fù)荷在9，500r/分、12.6MPa的條件下運行78分鐘(包括負(fù)荷逐漸增加的時間)者被評定為具有足夠性能者。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表2中的結(jié)果清楚可見，本發(fā)明的用于滑動部件的組合物具有優(yōu)異的耐磨性。盡管參照具體實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，可以在不偏離本發(fā)明的范圍的條件下做出各種改變和修改。本申請基于2007年9月27日提交的日本專利申請(日本專利申請No.2007-252610)，其內(nèi)容以引用的方式并入本文中。工業(yè)實用性當(dāng)本發(fā)明的用于滑動部件的組合物被施加并涂覆在滑動部件的表面以形成潤滑膜時，本發(fā)明提供具有良好的耐磨性的潤滑膜。g卩，由于含有軟質(zhì)納米金屬顆粒而在納米顆粒周圍誘導(dǎo)破裂的產(chǎn)生，因此即使形成的潤滑膜被加壓和滑動，也會抑制潤滑膜中較大破裂的產(chǎn)生和較大剝離的產(chǎn)生。權(quán)利要求一種用于滑動部件的組合物，包含基礎(chǔ)樹脂；和納米金屬顆粒，其中所述納米金屬顆粒比在待在所述滑動部件上滑動的配對部件軟，以及其中所述軟質(zhì)納米金屬顆粒的含量為5體積％或更低。2.如權(quán)利要求1所述的用于滑動部件的組合物，其中所述軟質(zhì)納米金屬顆粒為至少一種選自下組的物質(zhì)Cu、Ag、Bi、Al、Sn、Pb、In、Mg、Zn、Au和Sb的單一金屬、氧化物和硫化物，所述組中排除Al的氧化物以及Bi、Al、Sn和In的硫化物。3.如權(quán)利要求1或2所述的用于滑動部件的組合物，其中所述軟質(zhì)納米金屬顆粒的平均粒徑為0.1至lOOnm。4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于滑動部件的組合物，還包含固體潤滑劑，其中所述固體潤滑劑的含量為20至80體積％。5.如權(quán)利要求4所述的用于滑動部件的組合物，其中所述固體潤滑劑的含量為20至70體積％。6.如權(quán)利要求5所述的用于滑動部件的組合物，其中所述固體潤滑劑的含量為20至50體積％。7.一種滑動部件，包括涂覆有權(quán)利要求1至6中任一項所述的用于滑動部件的組合物的基件。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于滑動部件的組合物，該組合物能夠形成這樣的潤滑膜，其即使在形成的潤滑膜受壓和滑動時也不會在形成潤滑膜中發(fā)生較大的破裂，并且防止發(fā)生潤滑膜大的剝離，并改善了耐磨性。所述用于滑動部件的組合物的特征在于包括基礎(chǔ)樹脂和金屬納米顆粒，所述金屬納米顆粒比滑動配對材料軟，所述軟質(zhì)金屬納米顆粒的含量為5體積％或更低。文檔編號C08K3/22GK101809092SQ20088010926公開日2010年8月18日申請日期2008年9月26日優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日發(fā)明者袴田光昭申請人:大豐工業(yè)株式會社