CN107763072A

CN107763072A - 滑动部件及方法

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Publication number: CN107763072A
Application number: CN201710700083.9A
Authority: CN
Inventors: 奥利维耶·博勒佩尔; 凯勒茵夫·麦克韦恩
Original assignee: Mahle International GmbH; Mahle Composants Moteur France SAS; Mahle Engine Systems UK Ltd
Current assignee: Mahle International GmbH; Mahle Composants Moteur France SAS; Mahle Engine Systems UK Ltd
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2018-03-06
Anticipated expiration: 2037-08-16
Also published as: GB2552997A; GB2552997B; US10337558B2; BR102017017653A2; EP3284965A1; CN107763072B; US20180051749A1; EP3284965B1; BR102017017653B1; GB201614192D0

Abstract

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。

Description

滑动部件及方法

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***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

现在应当参照所附的独立权利要求，如在所附的独立权利要求中所限定的，本发明提供一种滑动部件以及用于形成滑动部件的覆盖层的方法。本发明的优选或有益的特征在从属权利要求中提出。

在第一方案中，本发明因此可以提供包括覆盖层的滑动部件。所述覆盖层有益地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约1.5Wm^-1K^-1的导热率，以及在大约5和大约7之间的莫氏硬度。

通过使用聚合物材料，本发明提供了一种滑动部件，其可以有益地具有已知的聚合物覆盖层的抗摩擦特性。具有大于1.5Wm^-1K^-1的导热率，以及在大约5和大约7之间的莫氏硬度的金属氧化物的存在可以有益地提供明显地减少滑动部件上的磨损的抑制磨损效果，同时展现出色的耐疲劳性。发明人已经发现，相比于传统的聚合物覆盖层，包括根据本发明的覆盖层的滑动部件可以展现达到90％的磨损减少。

体现本发明的滑动部件可以特别适于在流体润滑的应用中使用。滑动部件的特别有益的应用为作为燃机中的滑动轴承，例如曲柄轴和/或曲柄轴轴承，大端轴承和小端衬套。体现本发明的滑动部件特别适于在车辆发动机中使用，包括那些装备有停止-起动(stop-start)发动机技术的发动机，其中该发动机在使用寿命期间经受实质上比传统发动机更多的起动，并且其中在润滑油的均匀的流体动力膜在轴承/工作表面上建立之前，曲柄轴从静止逐渐加速。

体现本发明的滑动部件也可以用于在包括衬套、活塞裙、活塞环、内衬、曲柄轴以及连杆的发动机部件上形成多个滑动表面。它们也可以用作诸如止推垫圈、凸缘或半内衬的部件，或者这些部件的一部分。设想其他合适的应用，并且将对本领域技术人员是易于显而易见的。

体现本发明的滑动部件可以有益地提供高负荷承载能力以及增强的耐磨性，使其适于涉及高温的应用以及尤其是部件的高速移动或旋转。

优选地，覆盖层可以包括具有至少15Wm^-1K^-1，或者至少20Wm^-1K^-1，或者至少30Wm^-1K^-1的更高导热率的金属氧化物。

具有高于1.5Wm^-1K^-1的导热率的金属氧化物的使用可以有益地增加覆盖层的导热率。在涉及高温的高速应用中，这可以允许覆盖层从其表面尽可能快地消散热，以便减少由于过热而导致的咬死的可能性。相比于现有技术的覆盖层，特别是那些包括具有仅0.37Wm^- ¹K^-1的低导热率的氧化铁、Fe₂O₃的现有技术的覆盖层，这可以提供益处。

在本发明的替代方案中，覆盖层可以包括具有至少0.5Wm^-1K^-1，或者优选地至少2Wm^-1K^-1的稍低导热率的金属氧化物，虽然覆盖层在高操作温度下的性能可以比上述本发明的第一方案低。

覆盖层可以包括具有大于3或4或5和/或小于6或7或8，优选5和7之间的莫氏硬度的金属氧化物。发明人已经发现具有大于大约8的莫氏硬度的金属氧化物，诸如具有9的莫氏硬度的Al₂O₃对于在用于滑动应用的覆盖层中使用是不理想地粗糙的。这些氧化物在覆盖层中的存在可以导致滑动部件或协作部件的增加的磨损。具有大于大约8的莫氏硬度的颗粒也可以不利地形成覆盖层中的疲劳裂缝的起始点，减少了覆盖层的耐疲劳性。另一方面，根据使用期间施加至覆盖层的负荷，具有低于大约3或4或4.5的莫氏硬度的金属氧化物可能不足够硬来产生覆盖层中的期望的磨损减少。发明人已经发现具有大约5和大约7之间的莫氏硬度的金属氧化物提供了最好的磨损减少，同时保持高耐疲劳性。

在覆盖层中使用的金属氧化物可以有益地包括氧化铈、氧化锡、二氧化钛或者二氧化锆中的一个或更多。优选地，金属氧化物可以是CeO₂、SnO、SnO₂、TiO₂或者ZrO₂中的一个或更多。

特别优选地，氧化铈或CeO₂在覆盖层中的使用可以允许使用者通过在发动机的油中积累的铈的测量来监视覆盖层的磨损。不同于铁或其他金属，氧化铈不太可能用于发动机***的其他处。因此，油中的铈只能来自于覆盖层的磨损。氧化铈在覆盖层中的存在可以因此有益地用于测量轴承磨损，而不需要直观检查和发动机重建。

由于氧化铈颗粒的高表面能量，氧化铈在覆盖层中的使用可以提供相对于润滑油改进滑动部件的湿润性的进一步的益处。另外，CeO₂的催化剂特性可以有助于防止内燃机中的烟灰沉积或者其他碳基积累。

滑动部件优选地包括通常由1mm或更多的厚度的钢形成的背衬或者基底，其可以涂覆或结合至内衬层(其可以包括多于一个的单独的层)和覆盖层。内衬层通常包括直接粘合至背衬或经由中间层粘合至背衬的铜基材料(例如，铜锡青铜)或者铝基材料(诸如铝或铝锡合金)，并且厚度为从大约0.05至0.5mm。通过夹层形式的扩散式叠层，例如镍的扩散式叠层，覆盖层可以从内衬层分离。覆盖层优选地以一层或更多层涂覆到内衬层(或者夹层，如果存在)上。优选地，覆盖层以至少三层施加，从而提供覆盖层在基底的表面上的良好的厚度控制以及均匀的厚度。

优选地，滑动部件基底包括铁、铝或者诸如青铜或黄铜的铜合金。这些滑动部件基底材料可以在紧急情况中提供良好的工作表面，使得，例如，如果覆盖层快速磨损，滑动部件可以不立即咬死。

覆盖层可以包括微粒或粉末形式的金属氧化物。在该情况下，覆盖层优选地包括具有0.5μm和10μm之间的平均颗粒尺寸(或d50)的金属氧化物颗粒。特别优选地，覆盖层包括具有大于0.5μm或1μm或2μm，和/或小于3μm或4μm或5μm或6μm的平均颗粒尺寸(或d50)的金属氧化物颗粒。

发明人已经发现球形金属氧化物颗粒是特别优选的，因为它们可以比其他颗粒形状在使用期间在将更少的应力引入到聚合物基质中方面更加有效，因此避免了引入聚合物基质的疲劳裂缝的起始点。

覆盖层优选包括分散剂，其可以为聚合物分散剂，特别是当覆盖层包括具有小于2μm的平均颗粒尺寸(或d50)的金属氧化物颗粒时。

覆盖层可以替代地包括非球形形式的金属氧化物，诸如层状的或盘状的或片状的形式的金属氧化物。在该情况下，覆盖层优选地包括具有1:2与1:4之间的，诸如大约1:3的平均纵横比的金属氧化物颗粒。

在每种情况下，平行于覆盖层厚度测量的最大金属氧化物颗粒尺寸应当小于14μm或10μm或5μm或3μm，或者小于沉积有材料的覆盖层的厚度，并且最小金属氧化物颗粒尺寸可以有益地大于0.1μm或0.5μm或1μm。

优选地，覆盖层包括大约0.5wt％(重量百分比)与8wt％之间的金属氧化物。特别优选地，覆盖层包括大约4wt％的金属氧化物。发明人已经发现，在低于0.5wt％时，由金属氧化物提供的磨损减少实质上减少了，同时在0.5wt％与大约8wt％之间的金属氧化物含量提供了实质上的磨损减少，而没有损害滑动部件的耐疲劳性。多于8wt％可以不利地降低聚合物基质的整体性并且因此降低其强度。

对于覆盖层成分，能够贯穿其厚度而变化。例如如果覆盖层如上所述沉积在三层中，则每层可以具有不同的成分。在这样的情况下期望的金属氧化物的重量百分比可以像在多层中的一个层中测量的那样，或者可以为在整个覆盖层中测量的平均值。

优选地，覆盖层的总厚度在3μm和4μm之间。更优选地，覆盖层的总厚度在8μm和10μm之间。

优选地，聚合物材料包括聚酰胺酰亚胺(PAI)。其他合适的聚合物基包括：聚酰亚胺；聚酰胺；环氧化物；环氧树脂；酚或聚苯并咪唑(PBI)；或者这些材料中的任意的结合。这样的聚合物材料可以有益地提供耐高温性、耐磨性以及耐化学性。

在本发明的优选实施例中，覆盖层可以由聚酰胺酰亚胺(PAI)聚合物材料形成，其中分散有氧化铈、CeO₂的颗粒。氧化铈具有12Wm^-1K^-1的导热率以及6的莫氏硬度。覆盖层具有大约10μm的厚度，并且包括4wt％的、具有2μm的平均颗粒尺寸(d50)的球形氧化铈颗粒。

体现本发明的覆盖层可以包括许多具有大于1.5Wm^-1K^-1的导热率以及在大约5μm与大约7μm之间的莫氏硬度的金属氧化物中的一个或更多，从而提供较好的磨损减少特性。可以基于许多因素做出使用哪种金属氧化物的选择，诸如成本、实用性、颜色以及健康和安全因素，以及给定的金属氧化物提供的导热率与莫氏硬度的结合。优选地，金属氧化物被选择为氧化铈、氧化锡、二氧化钛或者二氧化锆中的一种或更多。

金属氧化物颗粒的形状优选地通常为球形，并且优选地选择为具有直径在0.5与2微米之间的平均颗粒尺寸。在优选的实施例中，颗粒可以是直径在0.5与10微米之间，或者优选地直径在0.1与5微米之间，并且特别优选地直径在0.5与2微米之间。可以出现这些范围以外的颗粒，但是应当避免大于期望的覆盖层的厚度的颗粒，因为它们可能不可接受地从覆盖层突出，并且远小于0.5微米的颗粒可能难以在工业加工中运用。例如，小颗粒可能自燃。

金属氧化物颗粒可以因此具有d90、或者甚至d95或d100的、小于6μm或者8μm或者10μm或者12μm，以及d10或者甚至d5或者d0的大于0.1μm或者0.2μm或者0.3μm或者0.5μm。

根据第二方案，本发明可以提供一种用于滑动部件的覆盖层材料，其中所述覆盖层材料包括聚合物材料以及金属氧化物，其中所述金属氧化物具有大于1.5Wm^-1K^-1的导热率以及大约5μm与大约7μm之间的莫氏硬度。关于本发明的其他方案所讨论的覆盖层材料的优选或有益的特征也可以用于至第二方案的覆盖层材料。

根据第三方案，本发明可以提供一种用于形成滑动部件的覆盖层的方法，其包括以下步骤：将聚合物材料与具有大于1.5Wm^-1K^-1的导热率以及大约5μm与大约7μm之间的莫氏硬度的金属氧化物颗粒混合以形成分散体(dispersion)；以及将所述分散体沉积到基底上。

优选地，根据第三方案的方法可以是形成本发明第一方案的滑动部件的方法，其中第三方案的分散体实质上对应于关于本发明的第一方案和第二方案所描述的覆盖层的材料。关于本发明的其他方案所讨论的覆盖层的优选地或有益的特征也可以应用于第三方案的方法。

金属氧化物和聚合物材料优选地为关于本发明的第一方案所描述的。在本方法期间，聚合物材料优选地保持为液态，例如如本领域已知的那样，通过溶解在溶剂中或其他工艺。在沉积到基底上之后，分散体被允许固化，在基底上形成一层或更多层覆盖层。

所述方法可以包括如下另外的步骤：添加分散剂或分散介质到聚合物材料与金属氧化物的混合物中。优选地，分散剂可以为聚合物分散剂，或者活性聚合物分散剂，例如聚合烷氧基化物。这可以有益地改善聚合物材料内的金属氧化物颗粒的分散体，并且防止金属氧化物的凝聚。当与有凝聚倾向的小颗粒尺寸的金属氧化物一起使用时这可以是特别有益的。特别有益地，当金属氧化物具有2μm或以下的平均颗粒尺寸(或d50)时，分散剂被添加至聚合物材料与金属氧化物的混合物。

金属氧化物优选以形成分散体的0.5wt％和8wt％之间(特别优选地分散体的2wt％和4wt％之间)的量被添加至聚合物材料。已经发现0.5wt％与8wt％之间的金属氧化物含量提供了实质的磨损减少，而没有损害滑动部件的耐疲劳性，而小于0.5wt％则展现了更加不理想的耐磨性，并且多于8wt％可以不利地降低聚合物基质的整体性，并且因此降低其强度。

也可以选择分散在聚合物材料中的金属氧化物的量，从而提供期望的量或者符合对覆盖层性能的具体要求。

可以参照覆盖层材料中的金属氧化物的量选择添加至覆盖层材料的分散剂的量。优选地，覆盖层材料包括以下量的分散剂，其与覆盖层材料中的金属氧化物的重量百分比为：大于2wt％，或3wt％，或4wt％，和/或小于7wt％，或8wt％，或10wt％。特别优选地，分散剂可以以覆盖层材料中的金属氧化物的大约8wt％的量添加。

所述方法可以包括以下另外的步骤：通过添加溶剂、色素材料、填充材料、整平剂和稀释剂中的任意一种来调节混合物的成分和粘度。优选地，能够承受高剪切应力的部件被在混合之前添加至混合物，并且在高剪切应力下混合混合物直到均匀地分散。随后不能承受高剪切应力的部件可以被添加，并且以低速混合，直到均匀分散在混合物中。

在本发明的一个优选的实施例中，金属氧化物，以及可选的分散剂被添加至预先准备的聚合物涂层，诸如能够经济地获得的PAI基涂层材料中。

附图说明

现在将通过示例，参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1为包含了体现本发明的覆盖层的半圆柱轴承壳的四分之三视图；

图2为示出了在包括了体现本发明的六个覆盖层的七个不同覆盖层的测试中的材料的体积损失(磨损)的图表。

具体实施方式

图1示出了用于内燃机的主轴承组件的半轴承或半圆柱轴承壳2，其用于保持曲柄轴的圆柱轴颈。该半轴承包括半圆柱轴承壳。轴承壳具有包括了钢背衬4的分层结构。背衬涂覆有或者结合至内衬层6，所述内衬层6包括镍扩散式叠层和铜-锡青铜的层8，或者夹层10。覆盖层12通过将涂层喷洒到夹层上而形成。

图1中示出的涂覆有体现了本发明的各种覆盖层的类型的多个轴承的磨损试验结果示出在图2中。

根据第一实施例，覆盖层材料通过将聚酰胺酰亚胺(PAI)连同金属氧化颗粒、分散剂以及填充剂一起添加至溶剂并且在高速剪切下混合而形成。随后将不能承受高速剪切混合的任何填充剂与均匀剂(leveller)和更多的溶剂一起添加，并且混合物以慢速混合直到全部成分合并并均匀地混合。

在将混合物或分散剂施加到基底上之前，混合物的粘度通过添加合适的稀释剂被调整为喷涂粘度。

本领域技术人员将理解，溶剂、填充剂、整平剂以及稀释剂的种类适于在本发明的方法中使用。例如，合适的溶剂、填充剂、整平剂以及稀释剂可以包括用于形成现有技术的聚合物基(polymer-based)的覆盖层的那些。

根据该方法的替代的第二实施例，覆盖层材料通过将金属氧化物颗粒、分散剂和稀释剂混合在一起，并且将由此产生的混合物添加至提前准备的PAI基涂层材料而形成。结合的混合物随后在低剪切下混合在一起直到分散。

示例1：氧化铈(8％的重量百分比(wt％)，2微米)聚合物涂层的配制

形成覆盖层的方法的第一示例性方法包括以下步骤。

将聚酰胺酰亚胺(PAI)与N-乙基吡咯烷酮(N-Ethylpyrrolidone,NEP)/乙酸丁酯溶剂混合物的第一部分连同聚合物分散剂、微粒化的PTFE以及平均尺寸2微米的氧化铈(CeO₂)颗粒添加至混合容器。加入的氧化铈的量等于最终的分散体的总重量的大约8wt％。也加入了整平剂和大约24wt％的铝片。继续混合直到添加剂完全散布在混合物中以形成覆盖层材料的分散体。

覆盖层材料的粘度通过稀释剂的混合而调整，从而实现适于喷洒或丝网印刷的粘度。

由该第一示例性方法形成的覆盖层包括以下材料：

名称	固体的重量百分比(wt％)
		聚酰胺酰亚胺(PAI)	54
氧化铈	8
		聚对苯二甲酸乙二醇酯(PTFE)	9
铝片	24
		其他*	5

*整平剂、分散剂、其他填充剂

示例2：氧化锡(IV)(0.5％的重量百分比，0.5微米)聚合物涂层的配制

形成覆盖层的第二示例性方法包括以下步骤。

将聚酰胺酰亚胺(PAI)与N-Ethylpyrrolidone(NEP)/乙酸丁酯溶剂混合物的第一部分连同聚合物分散剂、微粒化的PTFE以及平均尺寸0.5微米的氧化锡(SnO₂)颗粒添加至混合容器。加入的氧化锡的量等于最终的分散体的总重量的大约0.5wt％。也加入了整平剂和大约26wt％的铝片。继续混合直到添加剂完全散布在混合物中以形成覆盖层材料的分散体。

由该第二示例性方法形成的覆盖层包括以下材料：

名称	固体的重量百分比
		聚酰胺酰亚胺(PAI)	58
氧化锡(IV)	0.5
		聚对苯二甲酸乙二醇酯(PTFE)	9
铝片	26
		其他*	6.5

*整平剂、分散剂、其他填充剂

基底优选在覆盖层材料的施加前进行预加热。这可以有助于防止覆盖层材料相对于基底的下垂。基底可以被预加热至大约30和大约100摄氏度之间的表面温度，优选加热至大约40和大约85摄氏度之间的表面温度。

可选地，在覆盖层被施加至基底之前，覆盖层材料可以被预加热。覆盖层材料可以被预加热至40与70度之间，优选地预加热至40与60摄氏度之间。这可以仅在施加覆盖层材料的第一层之前进行，或者在施加多于一层覆盖层材料之前，或者在施加每层覆盖层材料之前。

在施加覆盖层材料之前使覆盖层材料的温度与基底的温度匹配，和/或在覆盖层材料施加至基底期间将覆盖层材料保持在恒定温度下可以有助于确保覆盖层材料在基底上的均匀性。其可以有助于保持覆盖层材料的一致的粘度，并且由此确保施加每层覆盖层材料的工艺特性以及覆盖层材料的所施加的层的所产生的厚度是一致的且可重复的。

覆盖层材料可以以本领域技术人员所知的多种方式中的一种施加至基底。将覆盖层材料施加到基底上以形成体现本发明的滑动部件的优选方法为将覆盖层材料以液体的形式喷洒到基底上。覆盖层材料优选地通过喷杆或喷嘴施加。

在覆盖层材料的喷洒与覆盖层材料的干燥之后，覆盖层被固化。固化使聚合物材料硬化，并且产生聚合物链的交联。固化给予覆盖层材料所期望的滑动或工作特性。

如图2所示，本发明的实施例的改进的性能已经由加速的磨损测试证明。这些测试使用试验台实施，在所述试验台中单个的半轴承面向上布置，并且电驱动的旋转电测试轴颈被向下装载到半轴承中。离心安装的轴颈从其旋转轴线偏离大约1.8mm，以实现3.64mm的TIR(total indicator reading，总读数)并且标称上比测试轴承孔小6.7mm，以产生大的间隙，使得轴的离心率容纳在半轴承内。轴承通过位于轴承间隙的前侧的喷洒杆进行润滑。该磨损测试提供可重复的条件组来比较不同的覆盖层，并且为了确保数据的稳健性，每个类型的轴承至少测试六个。

材料在覆盖层中的体积损失为覆盖层磨损的测量结果。

在相同的条件下测试了七种类型的轴承，在图2中被称作轴承A至G。

轴承A为具有由上述方法的第二实施例形成的覆盖层的轴承，包括PAI和4wt％的球形CeO₂颗粒，其平均颗粒尺寸(d50)为2.554微米，d5颗粒尺寸为0.889微米，以及d95颗粒尺寸为4.666微米。氧化铈具有12Wm^-1K^-1的导热率以及6的莫氏硬度。

轴承B为包括由上述方法的第二实施例形成的覆盖层的轴承，包括PAI和8wt％的球形CeO₂颗粒，其平均颗粒尺寸(d50)为2.554微米，d5颗粒尺寸为0.889微米，以及d95颗粒尺寸为4.666微米。

轴承C为具有由上述方法的第二实施例形成的覆盖层的轴承，包括PAI和4wt％的球形SnO₂颗粒，其具有0.5微米的平均颗粒尺寸。二氧化锡(SnO₂)具有40Wm^-1K^-1的导热率以及大约6.5的莫氏硬度。

轴承D为具有由上述方法的第二实施例形成的覆盖层的轴承，包括PAI和4wt％的球形SnO₂颗粒，其d10颗粒尺寸为0.2-0.3微米，d50颗粒尺寸为0.5-0.8微米，以及d90颗粒尺寸为1.6-1.9微米。

轴承E为具有由上述方法的第一实施例形成的覆盖层的轴承，包括PAI和8wt％的球形CeO₂颗粒，其平均颗粒尺寸(d50)为2.554微米，d5颗粒尺寸为0.889微米，以及d95颗粒尺寸为4.666微米。

轴承F为具有由上述方法的第一实施例形成的覆盖层的轴承，包括PAI和4wt％的球形SnO₂颗粒，其平均颗粒尺寸为0.5微米。

轴承G为具有根据现有技术的PAI基的覆盖层的轴承，其中覆盖层不包含金属氧化物颗粒。

在相同的磨损测试条件下，轴承A由于磨损损失大约0.3mm³的覆盖层材料；轴承B损失0.25mm³；轴承C损失0.2mm³；轴承D损失0.25mm³；轴承E损失0.7mm³；轴承F损失0.4mm³；而现有技术的轴承G损失大约3.6mm³。体现本发明的全部轴承因此相比于现有技术的参照轴承显示了明显更好的耐磨性。

相比于参照轴承，轴承A、B、C和D全部展示了90％以上的磨损减少，通过本发明的表现最差的轴承，即轴承E，相比于参照轴承依然展示了80％以上的磨损减少。由全部涂层A至F展示的磨损减少也已经被发现明显高于由包括氧化铁形式的金属氧化物颗粒的现有技术的覆盖层所显示的磨损减少。

虽然关于半轴承壳本文进行了描述并在附图中进行了图示，但本发明可以等同地应用于其他滑动发动机部件，包括半环形、环形或者圆形的止推垫圈，以及衬套，和包括这样的滑动发动机部件的发动机。

Claims

1.一种滑动部件，包括覆盖层，其中所述覆盖层包括：

聚合物材料；以及

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。

2.根据权利要求1所述的滑动部件，其中所述金属氧化物为氧化铈、氧化锡、二氧化钛或者二氧化锆中的一种或更多种。

3.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中所述覆盖层包括分散剂。

4.根据权利要求1、2或3所述的滑动部件，其中所述覆盖层包括颗粒形式的所述金属氧化物。

5.根据前面权利要求中的任一项所述的滑动部件，其中所述覆盖层包括具有在0.5μm与10μm之间的平均颗粒尺寸的金属氧化物颗粒。

6.根据前面权利要求中的任一项所述的滑动部件，其中所述覆盖层包括在大约0.5wt％与大约8wt％之间的金属氧化物。

7.根据前面权利要求中的任一项所述的滑动部件，其中所述聚合物材料包括聚酰胺酰亚胺(PAI)。

8.根据前面权利要求中的任一项所述的滑动部件，其中所述覆盖层的总厚度为在大约3μm与大约12μm之间。

9.一种形成滑动部件的覆盖层的方法，包括以下步骤：

将聚合物材料与具有大于大约1.5Wm^-1K^-1的导热率，以及在大约5与大约7之间的莫氏硬度的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上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属氧化物为氧化铈、氧化锡、二氧化钛或者二氧化锆中的一种或更多种。

11.根据权利要求9或10所述的方法，包括将分散剂添加到聚合物材料与金属氧化物的混合物中的步骤。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其中以形成分散体的大约0.5wt％与8wt％之间分散体的量添加金属氧化物。

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中所述聚合物材料包括聚酰胺酰亚胺(PAI)。

14.根据权利要求9至13中的任一项所述的方法，其中将所述分散体通过喷洒而沉积到所述基底上。

15.一种实质上如在本文中参照附图描述的滑动部件。