專利名稱：：熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及汽車空調(diào)壓縮機(jī)斜盤，其中斜盤是由金屬基體和滑動(dòng)接觸層組成，特別涉及以熱固性聚酰亞胺為基礎(chǔ)材料的改性滑動(dòng)接觸層的自潤滑斜盤及制備方法。
背景技術(shù)：
：斜盤是汽車空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，該斜盤設(shè)置在壓縮機(jī)軸腔內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸上，通常的斜盤是由基體和滑動(dòng)接觸層組成，基體采用鐵基、鋼基、鋁基中的一種通過機(jī)械加工制成，滑動(dòng)接觸層含有石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、鉛、粘結(jié)劑和碳化鈣或氧化鋁微粒子的硬質(zhì)點(diǎn)，滑動(dòng)接觸層的厚度為20μπι30μπι。采用上述的技術(shù)解決方案，壓縮機(jī)的斜盤與滑履間的潤滑性能得以改善，而提升滑動(dòng)接觸層性能是斜盤性能提升的關(guān)鍵要素。多年來業(yè)內(nèi)在不斷對(duì)滑動(dòng)接觸層進(jìn)行開發(fā)研究，一代又一代新品斜盤孕育而生，使得斜盤的性能不斷提高，以滿足市場(chǎng)的更高需求。如日本道康寧亞洲株式會(huì)社(中國專利公開號(hào)CN1583918A)的用于滑動(dòng)件的涂料組合物，其技術(shù)方案是一種用于滑動(dòng)件的涂料組合物，含有聚酰胺酰亞胺樹脂和固體潤滑劑，并通過混合這些成份制備，由用于滑動(dòng)件的涂料組合物制成的滑動(dòng)膜具有令人滿意的滑動(dòng)性能，該方案的特點(diǎn)是一種新型的無鉛配方。又如日本株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)(中國專利公開號(hào)CN1401898A)的滑動(dòng)部件和壓縮機(jī)，其技術(shù)方案是在作為壓縮機(jī)的滑動(dòng)部件的斜盤和滑履上形成一含有固態(tài)潤滑劑熱塑性聚酰亞胺涂層。熱塑性聚酰亞胺是一種熱塑性樹脂，對(duì)于該固態(tài)潤滑劑可以采用聚四氟乙烯，因此可以獲得一種壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括滑動(dòng)特性得到改善的滑動(dòng)部件。以上兩種技術(shù)方案制成的斜盤對(duì)比前期的斜盤，在技術(shù)性能上都有所提高，但在進(jìn)行干摩擦試驗(yàn)中還是出現(xiàn)了問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種使用壽命長，能在短期內(nèi)承受干摩擦的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤及制備方法。本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是是由金屬基體和自潤滑耐磨涂層組成，所述金屬基體為鐵基、鐵銅燒結(jié)基、銅基、鋁基、鋅基中的一種，所述金屬基體是通過機(jī)械加工方式制成的；在金屬基體兩側(cè)環(huán)形平面上涂覆有自潤滑耐磨涂層，該自潤滑耐磨涂層構(gòu)成所述斜盤環(huán)形平面工作層；其特征在于所述的自潤滑耐磨涂層的耐磨涂料組成成份按重量百分含量包括熱固性聚酰亞胺4065%和固體潤滑劑3560%。所述的固體潤滑劑是二硫化鉬、聚四氟乙烯、石墨中的一種或兩種或三種混合使用。固體潤滑劑的平均粒徑優(yōu)選不大于15μm。本發(fā)明的自潤滑耐磨涂料中還可加入占總質(zhì)量百分比0.1的摩擦調(diào)節(jié)劑，所述的摩擦調(diào)節(jié)劑是指Cr02、Si02、AI203、ZnO、SiC、Si3N4的一種也可是它們中的任何幾種混合物。摩擦調(diào)節(jié)劑的加入極大的提高了斜盤的耐磨損性和抗咬合性。本發(fā)明所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤的生產(chǎn)工藝，其中自潤滑耐磨涂層的涂覆方法依次是1、自潤滑耐磨涂料的配制①按以上自潤滑耐磨涂料配比；②配制室環(huán)境溫濕度溫度20°C25°C，濕度50%以下；③混合攪拌用溶劑N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，加入熱固性聚酰亞胺、固體潤滑劑，有摩擦調(diào)節(jié)劑的加摩擦調(diào)節(jié)劑配置成涂料混合物充分?jǐn)嚢?4h，以無明顯氣泡為度；2、噴涂①噴涂室環(huán)境溫濕度，溫度20°C25°C，濕度50%以下；②涂層表面均勻無漏噴區(qū)域及氣泡；3、自潤滑耐磨涂層燒結(jié)烘箱爐初設(shè)溫度50°C左右，斜盤單面干燥加溫以50°C、IOh線性升溫至300°C后停止加熱，自然冷卻后出爐后進(jìn)行第二面噴涂。對(duì)斜盤進(jìn)行第二面干燥加溫50°C、IOh線性升溫至300°C后，保溫Ih后，再300°C、Ih線性升溫到380°C后保溫lh，停止加熱自然冷卻出爐；4、對(duì)耐磨涂層精加工車、磨加工耐磨涂層，加工后的自潤滑耐磨涂層的單面厚度控制在20μm30μm，兩側(cè)環(huán)形平面的平行度<8μm。本發(fā)明的滑動(dòng)接觸層的基體是熱固性聚酰亞胺，它是一種熱固性樹脂，熱固性樹脂與熱塑性樹脂的區(qū)別在于熱固性樹脂在受熱后會(huì)固化，而不能再熔融和不能再成型加工，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。而熱塑性樹脂在受熱后會(huì)熔融、變形，冷卻時(shí)才會(huì)固化；從化學(xué)上講熱固性樹脂在成型加工時(shí)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成固定的分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。熱塑性樹脂在高溫下加工時(shí)不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，聚合物分子仍保持線型長鏈。熱固性聚酰亞胺具有出色的力學(xué)性能，優(yōu)良的耐燃性、耐磨性、耐溶劑性、耐高溫，更突出是高性能復(fù)合的重要樹脂基體。與玻璃纖維、碳纖維、硼纖維(及其織物)增強(qiáng)的層壓結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，用于制造宇航器、飛機(jī)等部件。本發(fā)明以熱固性聚酰亞胺樹脂為基體，添加石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯的固體潤滑劑填充物，制成自潤滑耐磨劑涂在斜盤金屬基體兩側(cè)環(huán)形平面上，經(jīng)高溫加熱后固化，能使固體潤滑劑牢固地保留在熱固性聚酰亞胺的樹脂涂層中，該樹脂涂層在高溫下有好的抗咬合性和最初適應(yīng)性，以及足夠的耐久性和耐熱性。更適合制成自潤滑斜盤，它與用熱塑性聚酰亞胺作涂層材料比較具有更明顯的耐高溫和耐磨損性能，具有很好的耐磨損性和附著性，在技術(shù)性能和使用壽命上均有顯著改善或提高。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、采用熱固性聚酰亞胺為基體材料，再加入固體潤滑劑和摩擦調(diào)節(jié)劑制成的樹脂涂層斜盤，其性能超越以熱固性聚酰胺亞胺、熱塑性聚酰胺亞胺、熱塑性聚酰亞胺為基體材料制成的斜盤。2、樹脂涂層不含鉛。3、制作工藝簡單、成本低。圖1是熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤的剖面示意圖；圖2是摩擦磨損試驗(yàn)示意圖；圖3是實(shí)施例1的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤測(cè)試后的狀態(tài)圖；圖4是比較例1熱固性聚酰胺亞胺自潤滑斜盤測(cè)試后的狀態(tài)圖；圖5是比較例2熱塑性聚酰胺亞胺自潤滑斜盤測(cè)試后的狀態(tài)圖6是比較例3熱塑性聚酰亞胺自潤滑斜盤測(cè)試后的狀態(tài)圖。圖中1、斜盤；2、金屬基體；3、自潤滑磨涂層；4、專用的摩擦、磨損試驗(yàn)設(shè)備；5、半鋼球。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例、比較例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤1是由金屬基體2和自潤滑耐磨涂層3組成，所述金屬基體2為鐵基、鐵銅燒結(jié)基、銅基、鋁基、鋅基中的一種，所述金屬基體2是通過機(jī)械加工方式制成的；為增加金屬基體2和自潤滑耐磨涂層3的結(jié)合強(qiáng)度，金屬基體2需通過磷化處理或噴砂和磷化表面處理工藝。在金屬基體2兩側(cè)環(huán)形平面上涂覆有自潤滑耐磨涂層3，該自潤滑耐磨涂層3構(gòu)成所述斜盤1環(huán)形平面工作層；所述的自潤滑耐磨涂層3的耐磨涂料組成成份按重量百分含量包括熱固性聚酰亞胺4065%和固體潤滑劑3560%。其中固體潤滑劑選用二硫化鉬(MoS2)、聚四氟乙烯(PTFE)、石墨材料中的至少一種或兩種或三種混合。固體潤滑劑的平均粒徑不大于15μm，特別是0.210μm。在自潤滑耐磨涂層3的組成成份中按重量百分含量還有0.1的摩擦調(diào)節(jié)劑。所述的摩擦調(diào)節(jié)劑是指CrO2、Si02、A1203、ZnO、SiC、Si3N4中的一種或是它們中的任何幾種混合物。熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤1的生產(chǎn)工藝，其中自潤滑耐磨涂層3的涂覆方法依次是(1)、自潤滑耐磨涂料的配制①按以上自潤滑耐磨涂料配比；②配制室環(huán)境溫濕度溫度20°C25°C，濕度50%以下；③混合攪拌用溶劑N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，加入熱固性聚酰亞胺、固體潤滑劑，有摩擦調(diào)節(jié)劑的加摩擦調(diào)節(jié)劑配置成涂料混合物充分?jǐn)嚢?4h，以無明顯氣泡為度；(2)、噴涂①噴涂室環(huán)境溫濕度，溫度20°C25°C，濕度50%以下；②用涂裝機(jī)對(duì)斜盤噴涂表面噴涂，涂層表面均勻無漏噴區(qū)域及氣泡；(3)、自潤滑耐磨涂層燒結(jié)烘箱爐初設(shè)溫度50°C左右，斜盤單面干燥加溫以50°C、10h線性升溫至300°C后停止加熱，自然冷卻后出爐后進(jìn)行第二面噴涂；對(duì)斜盤進(jìn)行第二面干燥加溫50°C、IOh線性升溫至300°C后，保溫Ih后，再300°C、Ih線性升溫到380°C后保溫lh，停止加熱自然冷卻出爐。還可將金屬基體2表面在噴涂工序前通過磷化處理或噴砂和磷化處理。在金屬基體2兩側(cè)環(huán)形平面上的自潤滑耐磨涂層3燒結(jié)后最終進(jìn)行精密加工，加工后的自潤滑耐磨涂層3的單面厚度控制在20μm30μm，兩側(cè)環(huán)形平面的平行度<8μm。下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)這樣理解下面的實(shí)施例，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明的具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件。除非另有說明，所有的份數(shù)為重量份，所有的百分比為重量百分比。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>以上各實(shí)施例自潤滑耐磨涂層3的涂覆方法均依次是(1)自潤滑耐磨涂料的配制①按以上對(duì)應(yīng)的自潤滑耐磨涂料配比；②配制室環(huán)境溫濕度溫度20℃一25℃，濕度50％以下；⑧混合攪拌用溶劑N一甲基吡咯烷酮作為溶劑，加入對(duì)應(yīng)的熱固性聚酰亞胺、固體潤滑劑，有摩擦調(diào)節(jié)劑的加摩擦調(diào)節(jié)劑配置成涂料混合物充分?jǐn)嚢?—4h，以無明顯氣泡為度；(2)噴涂①噴涂室環(huán)境溫濕度，溫度20°C25°C，濕度50%以下；②用涂裝機(jī)對(duì)斜盤噴涂表面噴涂，涂層表面均勻無漏噴區(qū)域及氣泡；(3)耐磨涂層燒結(jié)烘箱爐初設(shè)溫度50°C左右，斜盤單面干燥加溫以50°C、10h線性升溫至300°C后停止加熱，自然冷卻后出爐后進(jìn)行第二面噴涂；對(duì)斜盤進(jìn)行第二面干燥加溫50°C、IOh線性升溫至300°C后，保溫Ih后，再300°C、Ih線性升溫到380°C后保溫lh，停止加熱自然冷卻出爐；(4)對(duì)耐磨涂層精加工車、磨加工耐磨涂層，加工后的自潤滑耐磨涂層3的單面厚度控制在20μm30μm，兩側(cè)環(huán)形平面的平行度<8μm。為與其它材料有一個(gè)對(duì)比，以說明本發(fā)明的性能，特選現(xiàn)有技術(shù)的熱固性聚酰胺酰亞胺、熱塑性聚酰胺酰亞胺以及熱塑性聚酰亞胺來分別替代實(shí)施例1中的熱固性聚酰亞胺，其它配方材料及含量相同，做成試樣件作對(duì)比試驗(yàn)，所采用的金屬基體均為45號(hào)鋼。具體比較實(shí)施如下比較例1耐磨自潤滑斜盤涂層按日本道康寧亞洲株式會(huì)社(中國專利公開號(hào)CN1583918A)公開的技術(shù)方案，由55%熱固性聚酰胺酰亞胺、15%聚四氟乙烯、10%二硫化鉬、19.5%石墨、0.5%碳化硅組成。用溶劑N-甲基吡咯烷酮作為溶劑配置成涂料噴涂在斜盤金屬基體2兩側(cè)，在烘箱爐中烘干燒結(jié)，再經(jīng)車、磨加工成0.0200.035mm厚的耐磨涂層3。比較例2:耐磨自潤滑斜盤層按日本道康寧亞洲株式會(huì)社(中國專利公開號(hào)CN1583918A)公開的技術(shù)方案，由55%熱塑性聚酰胺酰亞胺、15%聚四氟乙烯、10%二硫化鉬、19.5%石墨、0.5%碳化硅組成。用溶劑N-甲基吡咯烷酮作為溶劑配置成涂料噴涂在斜盤金屬基體2兩側(cè)，在烘箱爐中烘干燒結(jié)，再經(jīng)車、磨加工成0.0200.035mm厚的耐磨涂層3。比較例3耐磨自潤滑斜盤涂層按日本株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)(中國專利公開號(hào)CN1401898A)公開的技術(shù)方案，由55%熱塑性聚酰亞胺、15%聚四氟乙烯、10%二硫化鉬、19.5%石墨、0.5%碳化硅組成。用溶劑N-甲基吡咯烷酮作為溶劑配置成涂料噴涂在斜盤金屬基體2兩側(cè)，在烘箱爐中烘干燒結(jié)，再經(jīng)車、磨加工成0.0200.030mm厚的耐磨涂層3。按實(shí)施例1與比較例1、例2、例3制作的試件通過端面干摩擦磨損測(cè)試，試驗(yàn)在專用的摩擦、磨損試驗(yàn)設(shè)備4上進(jìn)行。固定斜盤1后，用三個(gè)直徑為12mm的半鋼球5，硬度為HV880,作為對(duì)磨件，在斜盤1的環(huán)形平面上均勻分布三個(gè)半鋼球5滑動(dòng)，對(duì)磨件和斜盤1間的載荷P是5MPa，對(duì)磨件與斜盤1的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度V是3.35m/s,時(shí)間設(shè)定40min，如圖2所示。測(cè)試結(jié)果如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，磨損量實(shí)施例1明顯小于所有比較例；從圖3、4、5、6也可以看出測(cè)試后的比較例出現(xiàn)明顯的磨損劃痕和局部的剝落現(xiàn)象，而相對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品則在干摩擦的狀態(tài)下有顯著的耐磨性和抗咬合性能。權(quán)利要求一種熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤是由金屬基體和自潤滑耐磨涂層組成，所述金屬基體為鐵基、鐵銅燒結(jié)基、銅基、鋁基、鋅基中的一種，所述金屬基體是通過機(jī)械加工方式制成的；在金屬基體兩側(cè)環(huán)形平面上涂覆有自潤滑耐磨涂層，該自潤滑耐磨涂層構(gòu)成所述斜盤環(huán)形平面工作層；其特征在于所述的自潤滑耐磨涂層的耐磨涂料組成成份按重量百分含量包括熱固性聚酰亞胺40～65％和固體潤滑劑35～60％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤，其特征在于固體潤滑劑選用二硫化鉬、聚四氟乙烯、石墨材料中的至少一種或兩種或三種混合使用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤，其特征在于固體潤滑劑的平均粒徑優(yōu)選不大于15μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤，其特征是在自潤滑耐磨涂層的組成成份中按重量百分含量還有0.1的摩擦調(diào)節(jié)劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤，其特征是所述的摩擦調(diào)節(jié)劑是指CrO2、Si02、AI203、ZnO、SiC、Si3N4中的一種或是它們中的任何幾種混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤的生產(chǎn)工藝，其特征是自潤滑耐磨涂層的涂覆方法依次是(1)自潤滑耐磨涂料的配制按以上對(duì)應(yīng)的自潤滑耐磨涂料配比；配制室環(huán)境溫濕度溫度20°C25°C，濕度50%以下；混合攪拌用溶劑N-甲基吡咯烷酮作為溶劑，加入對(duì)應(yīng)的熱固性聚酰亞胺、固體潤滑劑，有摩擦調(diào)節(jié)劑的加摩擦調(diào)節(jié)劑配置成涂料混合物充分?jǐn)嚢?4h，以無明顯氣泡為度；(2)噴涂噴涂室環(huán)境溫濕度，溫度20°C25°C，濕度50%以下；涂層表面均勻無漏噴區(qū)域及氣泡；(3)耐磨涂層燒結(jié)烘箱爐初設(shè)溫度50°C左右，斜盤單面干燥加溫以50°C、10h線性升溫至300°C后停止加熱，自然冷卻后出爐后進(jìn)行第二面噴涂；對(duì)斜盤進(jìn)行第二面干燥加溫500CUOh線性升溫至300°C后，保溫Ih后，再300°C、lh線性升溫到380°C后保溫lh，停止加熱自然冷卻出爐；7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述金屬基體表面在噴涂工序前通過磷化處理或噴砂和磷化處理。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述金屬基體兩側(cè)環(huán)形平面上的自潤滑耐磨涂層2燒結(jié)后最終進(jìn)行精密加工，加工后的自潤滑耐磨涂層的單面厚度控制在20μm30μm，兩側(cè)環(huán)形平面的平行度<8μm。全文摘要本發(fā)明公開了一種熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤及制備方法。旨在提供一種使用壽命長，能在短期內(nèi)承受干摩擦的熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤及制備方法。熱固性聚酰亞胺耐磨自潤滑斜盤是由金屬基體和自潤滑耐磨涂層組成，所述金屬基體為鐵基、鐵銅燒結(jié)基、銅基、鋁基、鋅基中的一種，所述金屬基體是通過機(jī)械加工方式制成的；在金屬基體兩側(cè)環(huán)形平面上涂覆有自潤滑耐磨涂層，該自潤滑耐磨涂層構(gòu)成所述斜盤環(huán)形平面工作層；其特征在于所述的自潤滑耐磨涂層的耐磨涂料組成成份按重量百分含量包括熱固性聚酰亞胺40～65％和固體潤滑劑35～60％。自潤滑耐磨涂層的涂覆方法依次是自潤滑耐磨涂料的配制；噴涂；自潤滑耐磨涂層燒結(jié)。文檔編號(hào)B05D5/00GK101806299SQ201010138688公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年3月30日優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日發(fā)明者孫志華申請(qǐng)人:浙江長盛滑動(dòng)軸承有限公司