CN104747414A

CN104747414A - 滑动件

Info

Publication number: CN104747414A
Application number: CN201310752785.3A
Authority: CN
Inventors: 周继峥; 向文斌
Original assignee: Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sanden Behr Automotive Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种滑动件，具有较好的表面润滑效果。为解决上述技术问题，本发明提供一种滑动件，其包括金属基体、覆盖于基体表面的滑动膜，该滑动膜包含粘接树脂和分散在该粘接树脂中的固体润滑剂，其特点是，所述固体润滑剂包含球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中的至少一种。

Description

滑动件

技术领域

本发明涉及滑动件，其用于与其他元件之间发生滑动摩擦，尤其涉及一种覆盖有滑动膜的压缩机的滑动件。

背景技术

在滑动件表面覆盖润滑滑动膜，来增强滑动件表面的耐磨性或者提高表面润滑性，以防止或降低滑动件的磨损、发热或者摩擦噪声产生。例如中国专利文献CN1215141A，提出在滑动件的基体上施加滑动膜：包含选自锡、铜和金属磷酸盐的组分的中间层，以及含热固性树脂和选自二硫化钼和石墨至少一种的固体润滑剂。并对各组分的颗粒度进行了选配，得出选用直径20μm二硫化钼，直径为4μm的石墨，达到较佳的抗卡塞效果，而如果将二硫化钼直径设成低于3μm，或者将石墨直径设成低于0.3μm，则会出现滑动膜强度和耐磨性降低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种滑动件，具有较好的表面润滑效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种滑动件，其包括金属基体、覆盖于基体表面的滑动膜，该滑动膜包含粘接树脂和分散在该粘接树脂中的固体润滑剂，其特点是，所述固体润滑剂包含球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中的至少一种。

所述的滑动件的优选方案中，球状聚四氟乙烯的平均基础粒径在1μm至15μm之间。

所述的滑动件的优选方案中，球状二硫化钼的平均基础粒径在20nm至200nm之间。

所述的滑动件的优选方案中，片状石墨的平均基础粒径在50nm至300nm之间，厚度在5nm至30nm之间。

所述的滑动件的优选方案中，所述固定润滑剂还包括无机填料，所述无机填料为纳米粉体，能均匀地分散于所述固定润滑剂的间隙。

所述的滑动件的优选方案中，所述无机填料的平均粒径在10nm至100nm之间。

所述的滑动件的优选方案中，所述粘接树脂为聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。

所述的滑动件的优选方案中，无机填料是碳化硅、二氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。

所述的滑动件的优选方案中，球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中的至少一种的体积之和在所述固体润滑剂中的体积百分比控制在30-80％内。

所述的滑动件的优选方案中，粘结树脂在滑动膜中的重量百分比为35-75%，优选55-70%；固体润滑剂在滑动膜中的重量百分比为15-45%，优选25-40%；无机填料在滑动膜中的重量百分比为2-20%，优选3-8%。

所述固体润滑剂包含球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中的至少一种，因此滑动件具有较好的表面润滑和修复效果，能达到理想的抗咬合性能和耐磨性能。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为本发明一个实施例的斜盘式压缩机的剖视图。

图2为本发明一个实施例的斜盘的局部示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

在相对高速运动的滑动摩擦部件之间，两者相互压力大时，滑动摩擦力大，易磨损。尤其像压缩机中的某些摩擦部件，比如斜盘式压缩机中的斜盘与滑履之间、滑片式压缩机的滑动叶片与缸体之间，由于受高压、离心等作用，润滑油被甩出，难以停留在滑动摩擦部件上，缺油情况使磨损加剧。

由于在缺油、高压、相对高速运动的情形下，最能反映滑动件的摩擦性能优劣，若滑动件能适应这样的恶劣工况，能持续工作较长时间不被严重磨损或产生咬合现象，则这种滑动件必然也适应于普通的工况。压缩机的斜盘经常处于上述恶劣工况，因此实施例以压缩机的斜盘为例，介绍在高速旋转运动的摩擦部件上，设置滑动膜、作用原理及试验效果。

如图1所示，斜盘式压缩机的外壳是由前缸盖2、缸体1和后盖4装配而成，形成曲轴腔5，吸气腔6、排气腔7和多个气缸孔21。压缩机工作时，主轴9在曲轴腔5中旋转，并带动装在其上的驱动盘11以及与驱动盘11铰接的斜盘10同时旋转，斜盘10的端面与主轴9成一倾角。多个活塞18分别装在各气缸孔21中，每个活塞18与斜盘10之间设置一对滑履8，斜盘10转动过程中活塞18在气缸孔21内往复运动。活塞18朝顶部和底部运动时，分别将制冷气体从吸气腔吸入气缸孔21，以及从气缸孔21排至排气腔7，从而完成对气体的压缩。

斜盘10的转速一般达到800转/分钟以上，活塞18朝气缸孔21底部运动时气缸孔21内气体压强可达到约2MPa，活塞18端面所承受的压力以及活塞18运动中的惯性力经滑履8传递作用在斜盘10上，一个滑履8作用在斜盘10上的压力可达到约1200N。

斜盘10一般采用铁，例如QT500铸铁或45钢，或者铝合金作为基体。滑履8一般由铁系金属制成，如轴承钢、GCr15钢，并经淬火和回火处理，硬度高。由于滑履8硬度高，斜盘10的基体10A较易磨损。因此在斜盘基体10A表面增加滑动膜10B，以减小斜盘10与滑履8的磨擦系数，提高润滑效果。

如图2所示，滑动膜10B成分包含粘结树脂10C和分散在粘结树脂10C中的固体润滑剂。用于滑动膜10B的粘结树脂10C，可选用聚酰亚胺树脂(polyimide)或聚酰胺酰亚胺树脂（Polyamide-Imide），粘结树脂10C在滑动膜10B中的重量百分比为35-75%，优选55-70%；固体润滑剂为聚四氟乙烯（PTFE）10D、二硫化钼10E、石墨10F中的一种或多种，固体润滑剂在滑动膜10B中的重量百分比为15-45%，优选25-40%；另含无机填料10G，可选碳化硅、二氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种，重量百分比为2-20%，优选3-8%。

在固体润滑剂中，至少部分聚四氟乙烯10D’/二硫化钼10E’为球状，或者至少部分的石墨10F’为片状，即滑动膜含有球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中至少一种。

在滑动膜10B中，球状聚四氟乙烯10D’平均基础粒径1-15μm，粒径在该范围的球状聚四氟乙烯10D’占固体润滑剂体积百分比的50%。球状二硫化钼10E’平均基础粒径20-200nm，占固体润滑剂体积百分比的5%。片状石墨10F’（虽为片状，实质为颗粒物）平均基础粒径50-300nm，厚度5-30nm，占固体润滑剂体积百分比的2%。球状二硫化钼10E’/球状聚四氟乙烯10D’在摩擦过程中随转移膜进入摩擦副之间，起到微滚珠作用，另外，在摩擦过程中，部分球状二硫化钼10E’颗粒被压平，形成物理摩擦膜，同时，部分球状二硫化钼10E’颗粒填充到摩擦副的沟犁、凹坑和磨损产生的磨痕中，间接阻隔摩擦副的直接接触，从而提高了涂层的抗磨减摩性能。片状纳米石墨10F’在摩擦过程中，沉积到摩擦副表面，在摩擦力和载荷的作用下，片状纳米石墨10F’，层与层之间发生解离，并沿解离平面滑动，在摩擦副表面形成一层薄片状转移膜，间接阻隔摩擦副的直接接触，从而提高了涂层的抗磨减摩性能。

在无机填料10G中，至少部分为纳米粉体，平均粒径10-100nm。纳米粉体能均匀地分散于实施例中的球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨等的间隙。

为了验证本发明固体润滑剂的改进是否提升滑动膜的效果，进行了抗咬合性能试验以及磨损试验。

咬合试验条件为：咬合试验采用盘式干摩擦试验机，斜盘实施例试样1-4和比较例试样5-7，基体材料采用45号钢，尺寸为Φ95mm×Φ55mm×6mm，其中每个试样基体表面形成相同的粗糙度，然后分别在表面形成含有相同组分的粘结树脂和无机填料，粘结树脂为重量百分比为60%，无机填料为重量百分比为5%的，滑动膜厚度均为0.03mm；实施例试样和比较例试样的总的固体润滑剂的重量百分比为30%。相对摩擦副的滑履为半球状，直径Φ15，材料采用GCr15钢，3个滑履均布在斜盘试样表面，并通过转盘对3个滑履施加共2000N的压力，斜盘试样在转盘的带动下以800r/min的转速转动，产生滑动摩擦副，试验过程无润滑油。在这种条件，测定斜盘和滑履达到咬合状态的时间。试验样品的滑动膜组分如表1，表2是经过试验测得的抗咬合的时间值。

表1滑动膜组分

表2

试样	平均达到咬合状态时间（秒）
		实施1	1337
实施2	1321
		实施3	1309
实施4	1363
		比较5	1130
比较6	1210
		比较7	1190

如用聚酰胺酰亚胺替换聚酰亚胺作为粘结树脂，其它组分相同的情况下，经过试验并与表2相比，抗咬合时间约为表2中的90%，未用表格列出。

磨损试验采用盘式磨损试验机，试样与咬合试验状态相同，试验工况为：压力3000N，速度1m/s，保持600秒。待试样件冷却后，重复相同操作，共完成3次。试验过程无润滑油。试验结果如表3。

表3

试样	平均磨损量（毫米）
		实施1	0.0019
实施2	0.0017
		实施3	0.0020
实施4	0.0015
		比较5	0.0025
比较6	0.0023
		比较7	0.0021

如用聚酰胺酰亚胺替换聚酰亚胺作为粘结树脂，其它组分相同的情况下，经过试验并与表3相比，平均磨损量约为表3中的1.3倍，未用表格列出。

任何比例范围的上述三种形状的固体润滑剂均能产生微滚珠或者层间解离的效果，随着比例的调整，效果仍存在差异。经过对比试验，实施例中所限制的平均基础粒径的固体润滑剂能与滑动件基体更好地作用。另外，平均基础粒径在限定范围内的微粒，体积之和的百分比控制在总的固体润滑剂体积的30-80vol%内（球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼、片状石墨三种的叠加体积），效果更明显。

根据试验结果，实施例的抗咬合能力和耐磨性相对于比较试样有了显著的提高，本发明实施例更能适用恶劣的工作条件。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.滑动件，包括金属基体、覆盖于基体表面的滑动膜，该滑动膜包含粘接树脂和分散在该粘接树脂中的固体润滑剂，其特征在于，所述固体润滑剂包含球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中的至少一种。

2.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，球状聚四氟乙烯的平均基础粒径在1μm至15μm之间。

3.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，球状二硫化钼的平均基础粒径在20nm至200nm之间。

4.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，片状石墨的平均基础粒径在50nm至300nm之间，厚度在5nm至30nm之间。

5.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述固定润滑剂还包括无机填料，所述无机填料为纳米粉体，能均匀地分散于所述固定润滑剂的间隙。

6.如权利要求5所述的滑动件，其特征在于，所述无机填料的平均粒径在10nm至100nm之间。

7.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述粘接树脂为聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。

8.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，无机填料是碳化硅、二氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化硅和三氧化二铝中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，球状聚四氟乙烯、球状二硫化钼和片状石墨中的至少一种的体积之和在所述固体润滑剂中的体积百分比控制在30-80％内。

10.如权利要求1所述的滑动件，其特征在于，粘结树脂在滑动膜中的重量百分比为35-75%；固体润滑剂在滑动膜中的重量百分比为15-45%；无机填料在滑动膜中的重量百分比为2-20%。