CN107868609A

CN107868609A - 一种轴瓦聚合物涂层及其制备工艺

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Publication number: CN107868609A
Application number: CN201711008377.1A
Authority: CN
Inventors: 崔新然; 米新艳; 张克金; 贾均红; 曹婷婷
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-04-03

Abstract

本发明涉及一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于：轴瓦的表面覆盖内层连接层，内层连接层的表面覆盖外层润滑层；其通过在轴瓦基材上涂覆一层连接层，大幅提升外层润滑涂层的结合强度，同时降低润滑涂层表面粗糙度，通过加入氟化石墨并优化材料配比和制备工艺，使得涂层具有更好的耐磨性和减磨性，延长轴瓦使用寿命。

Description

一种轴瓦聚合物涂层及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种轴瓦聚合物涂层及其制备工艺，属于复合材料制备和涂层技术领域。

背景技术

随着城市汽车保有量的连年增加，道路拥堵情况越发严重，由于汽车尾气排放而导致的环境质量问题也越来越受到人们的重视。在一些城市中，甚至建议驾驶员在等候交通灯超过一分钟时，尽量关闭发动机，以减少有害物质的排放。与此同时，法国PSA公司曾研究表明，车辆怠速停机可以减少其百公里油耗2.5 % ~ 10 %。由此，在经济和环保双重利益的驱使下，发动机自动启停技术逐渐走进了人们的视野。

发动机自动启停技术可以说是近年来普及最快，发展最为迅猛的汽车环保技术之一，它的广泛应用给拥挤城市中驾驶车辆的人们带来了更多的经济性。然而，启停式发动机的频繁重启所导致的润滑难题，越来越受到整车制造厂商的关注，传统的减磨合金层已很难满足更复杂的工况需求，摩擦环境在有油膜和无油膜间的频繁转换，加快了减磨层的磨损并使之失效，导致轴瓦使用寿命严重降低。

近年来，各轴瓦厂商通过喷涂工艺在轴瓦工作表面形成聚合物减磨涂层，以替代传统的减磨合金层，在这些工艺中，多选择二硫化钼或者石墨作为润滑相，并根据不同制备工艺，不同材料配比获得性能优异的轴瓦聚合物涂层。经检索，专利CN 104879385 A较详细的公开了一种含有二硫化钼的涂层及其喷涂工艺，其性能在以二硫化钼为固体润滑剂的涂层中较为突出，但没有明显的改善，且前处理工艺较为繁琐，专利CN 203979145 U公开了一种具有黑色复合涂层的轴瓦，该黑色复合涂层相对于多元合金镀层拥有更优秀的性能，但其表面粗糙度较大，易导致涂层表面受力不均匀，进而加快磨损，降低轴瓦的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴瓦聚合物涂层及其制备工艺，其通过在轴瓦基材上涂覆一层连接层，大幅提升外层润滑涂层的结合强度，同时降低润滑涂层表面粗糙度，通过加入氟化石墨并优化材料配比和制备工艺，使得涂层具有更好的耐磨性和减磨性，延长轴瓦使用寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于：轴瓦的表面覆盖内层连接层，内层连接层的表面覆盖外层润滑层；

其具体制备工艺，包括以下步骤：

（1）轴瓦表面前处理：对轴瓦待喷涂表面进行喷砂处理，常温清水冲洗后，将轴瓦放入50℃除脂剂中进行超声波清洗3 ~ 5分钟，取出后用常温去离子水冲洗，置于70℃烘箱中烘干30分钟。

（2）一次喷涂内层连接层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5 ~ 15%溶于适量分散剂中，形成均一溶液，将氧化铁1 ~ 5%、碳化硅5 ~ 10%、二氧化钛1 ~ 5%、六方氮化硼5 ~ 15%、三氟化铈1 ~ 5%放入球磨机中低速球磨12小时，然后加入到溶液中均匀搅拌，并在喷涂前加入偶联剂0.1 ~ 3%，余量为分散剂，将获得的混合浆料喷涂于轴瓦表面，喷涂厚度形成涂层的内层连接层。

（3）二次喷涂外层润滑层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5 ~ 12%、石墨10 ~ 20%、氟化石墨5 ~ 10%、余量为分散剂充分混合均匀并喷涂于内层上，形成涂层的外层润滑层。

（4）高温固化处理：将二次喷涂后的轴瓦置于通风干燥处30 ~ 60分钟，然后放置在150℃烘箱中进一步干燥处理1小时，最后放入马弗炉中进行高温固化1.5小时，取出后空冷至室温。

所述的喷砂处理采用的砂子粒径不小于80目。

所述的石墨和氟化石墨均为粉体，粒径小于10微米，两者添加质量比为2:1。

所述的分散剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中任意一种或两种，其中任意两种的比例为体积比1:1。

所述的内层连接层的厚度为10~ 15微米，外层润滑层的厚度为5 ~ 10微米。

所述的固化温度为250 ~ 320℃，升温速率≤ 10 ℃/min。

本发明的积极效果是氟化石墨是碳和氟直接反应而制得的一种石墨层间化合物，当氟碳比不小于1时，氟化石墨具有较好的化学稳定性和耐候性，其在高温、真空、高负荷下相较于二硫化钼和石墨具有更优越的润滑性能。将氟化石墨与石墨按一定配比制作成涂层稳定的外层，在保证涂层整体性能的前提下，获得更好的化学和热稳定性，使得涂层整体在各种苛刻条件下，尤其是频繁启停所形成的不稳定工作环境中，始终保持良好的润滑性能，当石墨与氟化石墨的质量比为2:1时，获得的涂层性能最好。将碳化硅、氧化铁、六方氮化硼、三氟化铈、二氧化钛作为内层连接层的结构增强相和稳定相，进一步保证涂层的使用寿命。

轴瓦待喷涂表面前处理工艺中，为了减少操作工序，轴瓦待喷涂表面采用直接喷砂处理，去除油污的同时，在待喷涂表面形成均匀的粗糙度，然后用除脂剂进行超声清洗，使表面彻底洁净，保证涂层内层能更好的附着于金属基材。

本发明与同类产品性能检测对比如下表1所示，检测设备：CSM摩擦磨损试验机，检测参数：5mm直径钢球，载荷10N，往复距离4mm，往复速度100mm/s，运行时间10min。

表1

附图说明

图1为本发明中轴瓦聚合物涂层结构剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明：如图1所示，一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于：轴瓦1的表面覆盖内层连接层2，内层连接层2的表面覆盖外层润滑层3。

其具体制备工艺，包括以下步骤：

（1）轴瓦表面前处理：对轴瓦1待喷涂表面进行喷砂处理，常温清水冲洗后，将轴瓦放入50℃除脂剂中进行超声波清洗3 ~ 5分钟，取出后用常温去离子水冲洗，置于70℃烘箱中烘干30分钟。

（2）一次喷涂内层连接层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5 ~ 15%溶于适量分散剂中，形成均一溶液，将氧化铁1 ~ 5%、碳化硅5 ~ 10%、二氧化钛1 ~ 5%、六方氮化硼5 ~ 15%、三氟化铈1 ~ 5%放入球磨机中低速球磨12小时，然后加入到溶液中均匀搅拌，并在喷涂前加入偶联剂0.1 ~ 3%，余量为分散剂，将获得的混合浆料喷涂于轴瓦表面，喷涂厚度形成涂层的内层连接层2。

（3）二次喷涂外层润滑层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5 ~ 12%、石墨10 ~ 20%、氟化石墨5 ~ 10%、余量为分散剂充分混合均匀并喷涂于内层上，形成涂层的外层润滑层3。

（4）高温固化处理：将二次喷涂后的轴瓦1置于通风干燥处30 ~ 60分钟，然后放置在150℃烘箱中进一步干燥处理1小时，最后放入马弗炉中进行高温固化1.5小时，取出后空冷至室温。

所述的喷砂处理采用的砂子粒径不小于80目。

所述的固化温度为250 ~ 320℃，升温速率≤ 10 ℃/min。

实施例1

（1）轴瓦表面前处理：对轴瓦待喷涂表面进行喷砂处理，常温清水冲洗后，将轴瓦放入50 ℃除脂剂中进行超声波清洗3 ~ 5分钟，取出后用常温去离子水冲洗，置于70 ℃烘箱中烘干。

（2）一次喷涂内层连接层：按质量计将聚酰胺酰亚胺15%溶于适量分散剂中，形成均一溶液，将氧化铁2%、碳化硅5%、二氧化钛1%、六方氮化硼10%、三氟化铈1%放入球磨机中低速球磨12小时，然后加入到溶液中均匀搅拌，并在喷涂前加入偶联剂2%，余量为分散剂，将获得的混合浆料喷涂于轴瓦表面，形成涂层的内层。

（3）二次喷涂外层润滑层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5%、石墨20%、氟化石墨10%、余量为分散剂充分混合均匀并喷涂于内层上，形成涂层的外层。

（4）高温固化处理：将二次喷涂后的轴瓦置于通风干燥处30 ~ 60分钟，然后放置在150℃烘箱中进一步干燥处理1小时，最后放入250 ~ 320℃马弗炉中进行高温固化1.5小时，升温速率≤ 10 ℃/min，取出后空冷至室温。

实施例2

（2）一次喷涂内层连接层：按质量计将聚酰胺酰亚胺10%溶于适量分散剂中，形成均一溶液，将氧化铁5%、碳化硅5%、二氧化钛2%、六方氮化硼12%、三氟化铈1%放入球磨机中低速球磨12小时，然后加入到溶液中均匀搅拌，并在喷涂前加入偶联剂1%，余量为分散剂，将获得的混合浆料喷涂于轴瓦表面，形成涂层的内层。

（3）二次喷涂外层润滑层：按质量计将聚酰胺酰亚胺8%、石墨15%、氟化石墨7.5%、余量为分散剂充分混合均匀并喷涂于内层上，形成涂层的外层。

实施例3

（2）一次喷涂内层连接层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5%溶于适量分散剂中，形成均一溶液，将氧化铁2%、碳化硅5%、二氧化钛2%、六方氮化硼15%、三氟化铈1%放入球磨机中低速球磨12小时，然后加入到溶液中均匀搅拌，并在喷涂前加入偶联剂0.5%，余量为分散剂，将获得的混合浆料喷涂于轴瓦表面，形成涂层的内层。

（3）二次喷涂外层润滑层：按质量计将聚酰胺酰亚胺12%、石墨10%、氟化石墨5%、余量为分散剂充分混合均匀并喷涂于内层上，形成涂层的外层。

Claims

1.一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于：轴瓦的表面覆盖内层连接层，内层连接层的表面覆盖外层润滑层；

其具体制备工艺，包括以下步骤：

（1）轴瓦表面前处理：对轴瓦待喷涂表面进行喷砂处理，常温清水冲洗后，将轴瓦放入50℃除脂剂中进行超声波清洗3 ~ 5分钟，取出后用常温去离子水冲洗，置于70℃烘箱中烘干30分钟;

（2）一次喷涂内层连接层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5 ~ 15%溶于适量分散剂中，形成均一溶液，将氧化铁1 ~ 5%、碳化硅5 ~ 10%、二氧化钛1 ~ 5%、六方氮化硼5 ~ 15%、三氟化铈1 ~ 5%放入球磨机中低速球磨12小时，然后加入到溶液中均匀搅拌，并在喷涂前加入偶联剂0.1 ~ 3%，余量为分散剂，将获得的混合浆料喷涂于轴瓦表面，喷涂厚度形成涂层的内层连接层;

（3）二次喷涂外层润滑层：按质量计将聚酰胺酰亚胺5 ~ 12%、石墨10 ~ 20%、氟化石墨5 ~ 10%、余量为分散剂充分混合均匀并喷涂于内层上，形成涂层的外层润滑层;

2.根据权利要求1中所述的一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于所述的喷砂处理采用的砂子粒径不小于80目。

3.根据权利要求1中所述的一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于所述的石墨和氟化石墨均为粉体，粒径小于10微米，两者添加质量比为2:1。

4.根据权利要求1中所述的一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于所述的分散剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中任意一种或两种，其中任意两种的比例为体积比1:1。

5.根据权利要求1中所述的一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于所述的内层连接层的厚度为10~ 15微米，外层润滑层的厚度为5 ~ 10微米。

6.根据权利要求1中所述的一种轴瓦聚合物涂层，其特征在于所述的固化温度为250 ~320℃，升温速率≤ 10 ℃/min。