滑動(dòng)件及其表面處理方法與流程

本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)件，特別是壓縮機(jī)的滑動(dòng)件。

背景技術(shù)：
在滑動(dòng)件技術(shù)領(lǐng)域中，其在重載或無潤(rùn)滑條件下展示了極好的抗咬合性和耐磨性。日本公開專利特開2005-146366公開了一種滑動(dòng)部件，具備基材和基材上的保護(hù)膜層，保護(hù)膜層包括耐熱樹脂構(gòu)成的中間層和耐熱樹脂的混合劑構(gòu)成的固體潤(rùn)滑劑表層。其中，中間層、表層的耐熱樹脂可以是聚酰胺酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂。中間層還含有硬質(zhì)顆粒、極壓材、界面活性劑、矽烷偶合劑、加工穩(wěn)定劑、抗氧化劑、固體潤(rùn)滑劑。中間層和表層采用同種類的樹脂。在上述專利說明書中公開的滑動(dòng)件具有良好的特性。然而，該滑動(dòng)件需要在一惡劣或重載條件下運(yùn)行，而安裝有該滑動(dòng)件的各種裝置需要具有減小的尺寸和重量，以及增加的性能。另外，斜盤式壓縮機(jī)最重要的操作條件是干燥潤(rùn)滑的操作條件。在這種條件下固體潤(rùn)滑劑可適當(dāng)保留良好的抗咬合能力。但是，在其中固體潤(rùn)滑劑不利于的是易磨損。增加粘結(jié)樹脂的量可以克服這個(gè)缺點(diǎn)，但粘結(jié)樹脂的增加量有一個(gè)限制，因?yàn)榭蓪?dǎo)致抗咬合能力下降。綜上所述，本領(lǐng)域缺乏一種同時(shí)提高抗咬合壓縮機(jī)中的滑動(dòng)件，例如斜盤與滑履、葉片與氣缸之間摩擦阻力大，而摩擦面往往又出現(xiàn)缺油現(xiàn)象，因此在高速運(yùn)行時(shí)，滑動(dòng)表面容易出損壞。因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種抗咬合能力和耐磨能力均非常優(yōu)異的滑動(dòng)件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于獲得一種抗咬合能力和耐磨能力均非常優(yōu)異的滑動(dòng)件。本發(fā)明的第二目的在于獲得一種滑動(dòng)件表面處理方法。本發(fā)明第一方面提供一種滑動(dòng)件，包括：基材；中間層，包括主要成分為聚酰亞胺樹脂、聚苯酯樹脂中至少一種的樹脂、任選的用于中間層的固體潤(rùn)滑劑、任選的均勻分散在所述樹脂中的非合金硬質(zhì)添加劑的組合物；形成在所述中間層上的滑動(dòng)接觸層，包括主要成分為聚酰胺酰亞胺樹脂、聚醚酮樹脂、聚醚砜樹脂中至少一種的樹脂、以及任選的用于滑動(dòng)接觸層的固體潤(rùn)滑劑；其中所述中間層厚度大于所述滑動(dòng)接觸層。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述中間層樹脂的數(shù)均分子量高于滑動(dòng)接觸層樹脂。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述中間層樹脂的數(shù)均分子量為20000-200000且所述滑動(dòng)接觸層樹脂的數(shù)均分子量為小于2000-20000。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述中間層樹脂和滑動(dòng)接觸層樹脂采用的樹脂均為熱固性樹脂。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述中間層樹脂中還含有酚樹脂、呋喃樹脂中至少一種。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述用于中間層的固體潤(rùn)滑劑為聚四氟乙烯和石墨的混合物；且所述用于滑動(dòng)接觸層的固體潤(rùn)滑劑為聚四氟乙烯和二硫化鉬的混合物。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述用于壓縮機(jī)中的滑動(dòng)件是斜盤式壓縮機(jī)的斜盤。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述滑動(dòng)接觸層含有60％-80％(重量)的樹脂和含有20％-40％(重量)的固體潤(rùn)滑劑，中間層含有70％-90％(重量)的樹脂和含有10％-30％(重量)的固體潤(rùn)滑劑。本發(fā)明的第二方面提供一種滑動(dòng)件表面處理方法，包括如下步驟：在滑動(dòng)件基材上刮涂或滾涂包括主要成分為聚酰亞胺樹脂、聚苯酯樹脂中至少一種的樹脂、固體潤(rùn)滑劑和均勻分散在所述樹脂中的非合金硬質(zhì)添加劑的組合物的中間層，在中間層上噴涂包括主要成分為聚酰胺酰亞胺樹脂、酚樹脂、呋喃樹脂、聚醚酮樹脂、聚醚砜樹脂中至少一種的樹脂和固體潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)接觸層。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，中間層固化燒結(jié)溫度大于滑動(dòng)接觸層固化燒結(jié)溫度，中間層固化燒結(jié)溫度t1為220℃≤t1≤380℃，滑動(dòng)接觸層固化燒結(jié)溫度t2為150℃≤t2＜220℃。附圖說明圖1為斜盤組件局部剖視圖；圖2為斜盤表面結(jié)構(gòu)放大圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，通過改進(jìn)制備工藝，獲得了一種抗咬合能力和耐磨能力均非常優(yōu)異的滑動(dòng)件。在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。如無具體說明，本發(fā)明的各種原料均可以通過市售得到；或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。本發(fā)明的其他方面由于本文的公開內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，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)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件進(jìn)行。除非另外說明，否則所有的份數(shù)為重量份，所有的百分比為重量百分比，所述的聚合物分子量為數(shù)均分子量。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。實(shí)施例壓縮機(jī)中的滑動(dòng)件，例如斜盤與滑履、葉片與氣缸之間摩擦阻力大，而摩擦面往往又出現(xiàn)缺油現(xiàn)象，因此在高速運(yùn)行時(shí)，滑動(dòng)表面容易出損壞。在壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，斜盤10轉(zhuǎn)速一般達(dá)到800轉(zhuǎn)/分鐘以上，活塞20朝氣缸孔底部運(yùn)動(dòng)時(shí)氣缸孔內(nèi)氣體壓強(qiáng)可達(dá)到約2MPa，活塞端面所承受的壓力以及活塞運(yùn)動(dòng)中的慣性力經(jīng)滑履30傳遞作用在斜盤上，一個(gè)滑履作用在斜盤上的壓力可達(dá)到約1200N。斜盤一般采用鐵，例如QT500鑄鐵或45鋼或軸承鋼，或者鋁合金作為基體。滑履一般由鐵系金屬制成，如軸承鋼、GCr15鋼，并經(jīng)淬火和回火處理，硬度高。由于滑履硬度高，斜盤基體較易磨損。如圖1的斜盤組件局部剖視圖所示，在斜盤基體表面增加滑動(dòng)層，以減小斜盤與滑履的磨擦系數(shù)，提高潤(rùn)滑效果。如圖2的斜盤表面結(jié)構(gòu)放大圖所示，在斜盤10的基體11上按順序形成中間層12和滑動(dòng)接觸層13。中間層使用的熱固性樹脂選自聚酰亞胺樹脂(PI)、聚苯酯樹脂(POB)中的一種或兩種，優(yōu)選聚酰亞胺樹脂，中間層使用的固體潤(rùn)滑劑為聚四氟乙烯和石墨的混合劑。用刮涂或滾涂工藝使中間層覆蓋在基體上。熱固性聚酰亞胺和聚苯酯熱穩(wěn)定性好，可長(zhǎng)期承受高溫，屬于耐高溫的粘結(jié)劑。聚酰亞胺與碳鋼基材之間的粘結(jié)強(qiáng)度在聚合物中最高?；瑒?dòng)接觸層13使用的熱固性樹脂選自聚酰胺酰亞胺樹脂(PAI)、聚醚酮樹脂(PEK)、聚醚砜樹脂(PES)，優(yōu)選聚酰胺酰亞胺樹脂?；瑒?dòng)接觸層13使用的固體潤(rùn)滑劑為聚四氟乙烯和二硫化鉬的混合劑。并在其中添加少量酚樹脂、呋喃樹脂等。聚酰胺酰亞胺的拉伸強(qiáng)度高于其它樹脂，在高負(fù)荷下的熱變形溫度高。聚醚酮，易與高強(qiáng)度材料形成復(fù)合材料，應(yīng)用于耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐磨材料。聚醚砜，可以在高溫下連續(xù)使用和在溫度急劇變化的環(huán)境中仍能保持性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，難燃，與環(huán)氧樹脂粘結(jié)性好，耐油。聚酰胺酰亞胺、聚醚酮、聚醚砜分別具有適用于表面滑層的特性，尤其是聚酰胺酰亞胺，能滿足壓縮機(jī)內(nèi)的工作環(huán)境，達(dá)到理想的效果。含聚酰胺酰亞胺、聚醚酮、聚醚砜樹脂滑動(dòng)接觸層可與聚酰亞胺、聚苯酯樹脂中間層之間可靠結(jié)合。中間層的形成采用刮涂或滾涂的方法，在基材表面覆蓋中間層厚度d1為0.02mm≤d1≤0.04mm，刮涂和滾涂工藝可以通過控制刮刀或者滾筒的表面質(zhì)量，設(shè)定涂層的厚度，一般可以一次涂布達(dá)到所需的涂層厚度。當(dāng)中間層涂布在基材上以后，進(jìn)行固化燒結(jié)，燒結(jié)溫度t1為220℃≤t1≤380℃。冷卻后，在中間層上噴涂表面滑動(dòng)層，厚度d2為0.002mm≤d2＜0.02mm，噴涂過程要經(jīng)過多道噴掃才能形成均一的厚度，特點(diǎn)是比較薄、質(zhì)地均勻，但是耗時(shí)長(zhǎng)。表面滑動(dòng)層涂布后，進(jìn)行固化燒結(jié)，燒結(jié)溫度t2為150℃≤t2＜220℃。相對(duì)于聚酰胺酰亞胺樹脂(PAI)、聚醚酮樹脂(PEK)、聚醚砜樹脂(PES)，聚酰亞胺樹脂(PI)、聚苯酯樹脂(POB)價(jià)格較低廉，因此上述涂層厚度關(guān)系的設(shè)置可有效降低成本。中間層樹脂的數(shù)均分子量高于滑動(dòng)接觸層樹脂，綜合考慮到成本與性能指標(biāo)，中間層樹脂的數(shù)均分子量選擇為20000-200000，滑動(dòng)接觸層樹脂的數(shù)均分子量選擇為小于2000-20000。為了將兩層涂層結(jié)構(gòu)斜盤的滑動(dòng)特性與傳統(tǒng)技術(shù)的潤(rùn)滑特性進(jìn)行對(duì)比，我們對(duì)尺寸與斜盤10相同的斜盤試樣進(jìn)行干摩擦試驗(yàn)和耐磨試驗(yàn)，來檢驗(yàn)和說明該滑動(dòng)部件的滑動(dòng)特性。來檢驗(yàn)和說明該滑動(dòng)部件的滑動(dòng)特性。干摩擦試驗(yàn)設(shè)備及試樣情況：試驗(yàn)采用自制的盤式干摩擦試驗(yàn)機(jī)。斜盤試樣基體材料采用45鋼，斜盤試樣尺寸為Φ96mm×Φ54mm×6.4mm，其中每個(gè)斜盤試樣表面分別對(duì)中間層和滑動(dòng)接觸層的組分和厚度做了不同選擇。為了使表面光滑，對(duì)比件表面粗糙度均加工至Ra1.6μm。相對(duì)摩擦副的滑履為半球狀，直徑Φ15，材料采用GCr15鋼，淬火回火處理，硬度HV650～880，表面粗糙度Ra0.2μm；3個(gè)滑履均布在斜盤試樣表面，并通過轉(zhuǎn)盤對(duì)3個(gè)滑履施加1200N的壓力。并在轉(zhuǎn)盤的帶動(dòng)下以1000r/min的轉(zhuǎn)速在斜盤試樣上轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦副。在這種條件，測(cè)量斜盤和滑履的咬合時(shí)間。所得到的結(jié)果列于表1。表1耐磨試驗(yàn)試驗(yàn)采用自制的盤式耐磨試驗(yàn)機(jī)。斜盤試樣基體材料采用45鋼，斜盤試樣尺寸為Φ95mm×Φ55mm×6mm，其中每個(gè)斜盤試樣表面分別對(duì)中間層和滑動(dòng)接觸層的組分和厚度做了不同選擇。為了使表面光滑，對(duì)比件表面粗糙度均加工至Ra1.6μm。相對(duì)摩擦副采用直徑Φ5，材料GCr15的標(biāo)準(zhǔn)鋼球。3個(gè)鋼球均布在斜盤試樣表面，并通過轉(zhuǎn)盤對(duì)3個(gè)鋼球施加1200N的壓力。并在轉(zhuǎn)盤的帶動(dòng)下以1000r/min的轉(zhuǎn)速在斜盤試樣上轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦副。在這種條件，測(cè)定斜盤滑動(dòng)膜破損時(shí)間。所得到的結(jié)果列于表2。表2如表1和表2所示，采用兩層涂層結(jié)構(gòu)的試樣1-7，這些試樣涂層的抗咬合能力和耐磨性相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比試樣8-11有較為顯著的提高。其中中間層采用熱固性聚酰亞胺涂層，滑動(dòng)接觸層采用熱固性聚酰亞胺涂層的試樣1-5，其抗咬合能力更加明顯。同時(shí)，中間層厚度大于滑動(dòng)接觸層厚度的試樣1-2，對(duì)比中間層厚度小于滑動(dòng)接觸層厚度的試樣4-5，其抗咬合能力和耐磨能力有顯著提高。上述試樣1-2，其中間層燒結(jié)溫度220-380℃，滑動(dòng)接觸層燒結(jié)溫度小于220℃。按照試樣1-2的斜盤涂層結(jié)構(gòu)，試樣12，其燒結(jié)溫度分別為中間層小于220℃，滑動(dòng)接觸層燒結(jié)溫度大于220℃。試樣13，其燒結(jié)溫度分別為中間層220℃，滑動(dòng)接觸層220℃。試樣12-13按上述試驗(yàn)方法得到的結(jié)果見表3和表4。表3表4如表1和表2所示，中間層燒結(jié)溫度小于滑動(dòng)接觸層燒結(jié)溫度的試樣12-13，其抗咬合能力和耐磨能力遠(yuǎn)不如對(duì)比試樣1-2。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)內(nèi)容范圍，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)內(nèi)容是廣義地定義于申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍中，任何他人完成的技術(shù)實(shí)體或方法，若是與申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍所定義的完全相同，也或是一種等效的變更，均將被視為涵蓋于該權(quán)利要求范圍之中。在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。