專利名稱：用于低摩擦或軟基底應(yīng)用的自潤(rùn)滑表面涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自潤(rùn)滑表面涂料組合物，尤其涉及包括這樣的表面的軸承，即，所述表面的至少一部分上沉積有所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物。
背景技術(shù)：
與另一表面滑動(dòng)接觸的表面(通常是金屬)，會(huì)因?yàn)槭褂没蛘邞?yīng)力而發(fā)生劣化，這通常被稱為“磨損”。壓力、大負(fù)載重量及往復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)使得磨損發(fā)生的速度變快。當(dāng)在機(jī)械裝置中使用這樣的組件時(shí)，即，所述組件具有與另一表面滑動(dòng)接觸的表面，磨損會(huì)造成諸多不得不對(duì)該等組件進(jìn)行維修和更換的問(wèn)題。某些情況下，不得不因?yàn)楸砻嫠艿哪p而更換機(jī)械裝置本身。
為了減少磨損量并且減少被迫頻繁維修和更換組件及/或機(jī)械裝置的情況，公知的是利用涂料組合物對(duì)該等組件的表面進(jìn)行處理。業(yè)界亦將涂料組合物稱為襯墊系統(tǒng)，自潤(rùn)滑表面涂料組合物，或潤(rùn)滑劑?，F(xiàn)有的自潤(rùn)滑表面涂料組合物包括但不限于橡膠、陶瓷、 纖維、帶有聚四氟乙烯(PTFE)之類潤(rùn)滑填料的樹脂、石墨、及硫化鑰。自潤(rùn)滑表面涂料組合物減小與該涂料接觸之表面磨損量及所受的磨損，從而有助于增加界定出該表面之組件的使用壽命和效用。
盡管涂料組合物技術(shù)近來(lái)有諸多進(jìn)步，但許多自潤(rùn)滑表面涂料組合物具有碎裂和流體易于吸收性，這會(huì)減損涂料的效用。許多現(xiàn)有的自潤(rùn)滑表面涂料組合物并不適用于所有表面，諸如軸承上的表面。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，即使一種自潤(rùn)滑表面涂料組合物可用于一種軸承結(jié)構(gòu)或者一種尺寸的軸承，該自潤(rùn)滑表面涂料組合物也可能不適用于不同的軸承結(jié)構(gòu)或尺寸。因此，需要這樣的一種自潤(rùn)滑表面涂料組合物，即，其可適用于多種表面并且碎裂和流體吸收的可能性較小，同時(shí)平衡該表面的磨損量以及所受的摩擦并且改進(jìn)該涂料組合物沉積于其上之表面的整體性能。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文所述的各個(gè)方面，提供了一種軸承，包括
表面；及沉積在所述表面上的自潤(rùn)滑表面涂料組合物。所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物包括可固化丙烯酸酯組合物，所述可固化丙烯酸酯組合物含有金屬性組合物。所述金屬性組合物包括根據(jù)式I的金屬性丙烯酸酯化合物
I)BCH2=OC-O養(yǎng)O -C-C=CH2IIRR
其中R = H or CH3
M = Zn, Ca
式I ;及約30%質(zhì)量百分比 約45%質(zhì)量百分比的PTFE纖維。
根據(jù)本文所述的其他方面，一種制造自潤(rùn)滑表面涂料組合物的方法，包括形成含 有金屬性組合物的可固化丙烯酸酯組合物，其中所述金屬性組合物包括根據(jù)上述式I的金 屬性丙烯酸酯化合物。所述方法還包括將潤(rùn)滑劑填料和觸變劑與所述可固化丙烯酸酯組合 物組合，以形成自潤(rùn)滑表面涂料組合物，所述潤(rùn)滑劑填料含有約30%質(zhì)量百分比 約45% 質(zhì)量百分比的PTFE纖維。
根據(jù)本文所述的其他方面，一種自潤(rùn)滑表面涂料組合物，包括含有金屬性組合物 可固化丙烯酸酯組合物，所述金屬性組合物根據(jù)上述式I的金屬性丙烯酸酯化合物。所述 自潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括諸如聚四氟乙烯、銅粉、二硫化鑰、氮化硼粉、石墨粉，或它們 的組合的潤(rùn)滑劑填料，以及約30%質(zhì)量百分比 約45%質(zhì)量百分比的PTFE纖維。所述自 潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括觸變劑，諸如氣相二氧化硅、細(xì)聚四氟乙烯粉，或它們的組合； 及引發(fā)劑，諸如過(guò)氧化苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、過(guò)氧化甲乙酮，或它們的組合。
根據(jù)本文所述的其他方面，一種自潤(rùn)滑表面涂料組合物，包括可固化丙烯酸酯組 合物，含有包括單甲基丙烯酸鋅、二甲基丙烯酸鋅、及氧化鋅的金屬性組合物；乙氧基化 雙酚A 二甲基丙烯酸酯、三官能團(tuán)酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、及乙氧基化三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯。所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括諸如聚四氟乙烯、銅粉、二硫化鑰、氮化 硼粉、石墨粉，或它們的組合的潤(rùn)滑劑填料，以及約30%質(zhì)量百分比 約45%質(zhì)量百分比 的PTFE纖維。所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括觸變劑，諸如氣相二氧化硅、細(xì)聚四氟乙 烯粉，或它們的組合；及引發(fā)劑，諸如過(guò)氧化苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、過(guò)氧化甲乙酮，或它 們的組合。
通過(guò)下文的附圖和詳細(xì)描述，進(jìn)一步示出了上述及其他特征。
現(xiàn)
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖照片；及
圖照片?，F(xiàn)參考示出實(shí)施例的附圖，并且其中類似的元件標(biāo)有類似的標(biāo)號(hào) I為示出根據(jù)本文所示一實(shí)施例的滑動(dòng)頸軸承的立體圖；2為示出根據(jù)本文所示一實(shí)施例的滑動(dòng)頸軸承的剖視圖；3為示出根據(jù)本文所示一實(shí)施例的帶法蘭頸軸承的剖視圖；4為示出根據(jù)本文所示一實(shí)施例的滾輪內(nèi)環(huán)的剖視圖 5為示出根據(jù)本文所示一實(shí)施例的滾輪外環(huán)的剖視圖 6為示出根據(jù)本文所示一實(shí)施例的球形軸承的剖視圖 7為400，000次測(cè)試后，示例3的振蕩測(cè)試的I號(hào)測(cè)試軸承的鈦軸的一部分的8為240，000次測(cè)試后，示例3的振蕩測(cè)試的I號(hào)參考軸承的鈦軸的一部分的具體實(shí)施方式
如圖I 6所不,主要由標(biāo)號(hào)10表不的軸承包括至少一表面20。表面20可由任何合適的材料相處，包括但不限于鈦，鈦合金，錫合金或鉛合金，鋁合金，鋼，不銹鋼，黃銅， 青銅，鑄鐵，或覆有一薄層軟軸承材料的一薄層銀。表面20與另一表面(未示)可移動(dòng)地接觸，所述另一表面包括但不限于軸。
軸承10可為任何類型或結(jié)構(gòu)，包括但不限于平面頸軸承(如圖I和2所示)、螺栓型或擋圈型滾輪(主要如圖4和5所示)、螺栓型或擋圈型凸輪從動(dòng)軸承、套筒軸承、帶法蘭頸軸承(如圖3所示)、球形軸承(如圖6所示)、滾珠軸承、軸襯、橫軸承(slat bearings)、 及滾子軸承等。
至少一表面20具有沉積于其至少一部分上的自潤(rùn)滑表面涂料組合物22。在沉積自潤(rùn)滑表面涂料組合物22之前，可對(duì)表面20進(jìn)行處理以達(dá)成所需的表面光潔度。一示例中，表面20經(jīng)噴磨處理，以在表面相處所需的粗糙度?？捎萌魏慰山邮艿姆椒ú⑶医?jīng)由任何可接受的介質(zhì)(例如粗砂(grit)噴磨，細(xì)砂噴磨，或丸噴磨)進(jìn)行噴磨處理。例如，利用 20粗砂尺寸的氧化鋁進(jìn)行粗砂噴磨。然而，應(yīng)理解，其他示例中，噴磨處理可使用其他介質(zhì)和其他尺寸的介質(zhì)，例如碳化硅。
在表面20上達(dá)成所需的表面光潔度之后，可對(duì)該表面進(jìn)行清潔以去除油脂和外部碎片?？刹捎靡环N有效的清潔方法來(lái)去除表面20的油脂和外部碎片。清潔方法包括但不限于堿清洗、乳化清洗、溶劑清洗、蒸汽脫脂、酸清潔、酸浸蝕、鹽浴脫落等。對(duì)表面20進(jìn)行清潔之后，可在沉積自潤(rùn)滑表面涂料組合物22之前對(duì)該表面進(jìn)行干燥。
在表面20上沉積自潤(rùn)滑表面涂料組合物22的合適方法包括但不限于噴涂、旋涂、 浸涂、注射涂，及任何可有效地涂料沉積在表面上的方法。一旦沉積在表面20上，可通過(guò)任何可有效地將涂料組合物固化在表面上的方法對(duì)自潤(rùn)滑表面涂料組合物22進(jìn)行固化。此后，可將自潤(rùn)滑表面涂料組合物22加工為具體的所需尺寸。
自潤(rùn)滑表面涂料組合物22主要為可用于任何受益于該涂料之應(yīng)用的涂料。自潤(rùn)滑表面涂料組合物22包括可固化丙烯酸酯組合物，其具有包括金屬性丙烯酸酯化合物的金屬性組合物。除了該可固化丙烯酸酯組合物外，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22還可包括潤(rùn)滑劑填料，并且根據(jù)不同的應(yīng)用，還可包括其他附加組分，諸如觸變劑和引發(fā)劑。
自潤(rùn)滑表面涂料組合物22所使用的可固化丙烯酸酯組合物可含有多種化合物， 諸如一或多種可固化丙烯酸酯和金屬性組合物。所述可固化丙烯酸酯組合物所含化合物的類型和含量可根據(jù)使用自潤(rùn)滑表面涂料組合物22的應(yīng)用而變換。
一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約3%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。另一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約4%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。另一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約5%質(zhì)量百分比 約55% 質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約10%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中， 自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約15%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，根自潤(rùn)滑表面涂料組合物22 中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約20%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。另一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約25%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，根自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約30%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約35%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約40%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。另一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約4%質(zhì)量百分比 約35%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約 4%質(zhì)量百分比 約45%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約4%質(zhì)量百分比 約40%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量例如為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約4%質(zhì)量百分比 約30%質(zhì)量百分比。再一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約4%質(zhì)量百分比 約25%質(zhì)量百分比。另一實(shí)施例中，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中可固化丙烯酸酯組合物的含量為自潤(rùn)滑表面涂料組合物的總量的約4%質(zhì)量百分比 約20%質(zhì)量百分比。
所述可固化丙烯酸酯組合物包括金屬性組合物。所述金屬性組合物可包括金屬性丙烯酸酯化合物。較之現(xiàn)有的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，自潤(rùn)滑表面涂料組合物22中使用金屬性丙烯酸酯化合物可增大自潤(rùn)滑表面涂料組合物與表面20的黏附。
應(yīng)理解，可使用任何現(xiàn)有的金屬性丙烯酸酯化合物。然而，一具體示例中，所述金屬性丙烯酸酯具有如式I的結(jié)構(gòu)[
權(quán)利要求
1.一種軸承，包括 表面；及 沉積在所述表面上的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物包括可固化丙烯酸酯組合物，所述可固化丙烯酸酯組合物含有金屬性組合物，所述金屬性組合物包括根據(jù)式I的金屬性丙烯酸酯化合物
2.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，所述可固化丙烯酸酯組合物還包括 乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯； 三官能團(tuán)酸酯； 三乙二醇二甲基丙烯酸酯；及 乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
3.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物中所述可固化丙烯酸酯組合物的含量為所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物總含量的約3%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。
4.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，所述金屬性組合物還包括選自氧化鋅或氧化鈣的金屬性氧化物。
5.如權(quán)利要求4所述的軸承，其特征在于，所述金屬性組合物包括 單甲基丙烯酸鋅； 二甲基丙烯酸鋅；及 氧化鋅。
6.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括潤(rùn)滑劑填料。
7.如權(quán)利要求6所述的軸承，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物中所述潤(rùn)滑劑填料的含量為所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物總含量的至少20%質(zhì)量百分比。
8.如權(quán)利要求6所述的軸承，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑填料選自聚四氟乙烯、銅粉、二硫化鑰、氮化硼粉、石墨粉，或它們的組合。
9.如權(quán)利要求8所述的軸承，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑填料為聚四氟乙烯。
10.如權(quán)利要求9所述的軸承，其特征在于，所述聚四氟乙烯為粉狀、束狀，或它們的組合物。
11.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括觸變劑。
12.如權(quán)利要求11所述的軸承，其特征在于，所述觸變劑選自氣相二氧化硅、細(xì)聚四氟乙烯粉，或它們的組合。
13.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物還包括引發(fā)劑。
14.如權(quán)利要求13所述的軸承，其特征在于，所述引發(fā)劑選自過(guò)氧化苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、過(guò)氧化甲乙酮，或它們的組合。
15.如權(quán)利要求14所述的軸承，其特征在于，所述引發(fā)劑選為異丙苯過(guò)氧化氫。
16.如權(quán)利要求I所述的軸承，其特征在于，沉積在所述表面上的所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物與洛氏硬度小于50HRC的另一表面接合。
17.—種制造自潤(rùn)滑表面涂料組合物的方法，包括 形成含有金屬性組合物的可固化丙烯酸酯組合物，其中所述金屬性組合物包括根據(jù)式I的金屬性丙烯酸酯化合物
18.一種自潤(rùn)滑表面涂料組合物，包括 a)可固化丙烯酸酯組合物，含有 金屬性組合物，其包括根據(jù)式I的金屬性丙烯酸酯化合物
19.如權(quán)利要求18所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述可固化丙烯酸酯組合物還包括乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯、三官能團(tuán)酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一種，或者它們的組合。
20.如權(quán)利要求18所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述金屬性組合物還包括金屬性氧化物。
21.如權(quán)利要求20所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述金屬性氧化物選自氧化鋅或氧化鈣。
22.如權(quán)利要求21所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述金屬性組合物包括 單甲基丙烯酸鋅； 二甲基丙烯酸鋅；及 氧化鋅。
23.如權(quán)利要求18所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物中所述可固化丙烯酸酯組合物的含量為所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物總含量的約3%質(zhì)量百分比 約55%質(zhì)量百分比。
24.如權(quán)利要求18所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物中所述潤(rùn)滑劑填料的含量為所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物總含量的至少20%質(zhì)量百分比。
25.如權(quán)利要求18所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物中所述觸變劑的含量為約0. 5%質(zhì)量百分比 約12%質(zhì)量百分比。
26.一種自潤(rùn)滑表面涂料組合物，包括 可固化丙烯酸酯組合物，含有包括單甲基丙烯酸鋅、二甲基丙烯酸鋅、及氧化鋅的金屬性組合物；乙氧基化雙酚A 二甲基丙烯酸酯、三官能團(tuán)酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、及乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯； 潤(rùn)滑劑填料，其選自聚四氟乙烯、銅粉、二硫化鑰、氮化硼粉、石墨粉，或它們的組合； 約30%質(zhì)量百分比 約45%質(zhì)量百分比的PTFE纖維； 觸變劑，其選自氣相二氧化硅、細(xì)聚四氟乙烯粉，或它們的組合；及 引發(fā)劑，其選自過(guò)氧化苯甲酰、異丙苯過(guò)氧化氫、過(guò)氧化甲乙酮，或它們的組合。
27.如權(quán)利要求26所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述觸變劑的含量為約0. 5%質(zhì)量百分比 約12%質(zhì)量百分比。
28.如權(quán)利要求11所述的自潤(rùn)滑表面涂料組合物，其特征在于，所述觸變劑的含量為約0. 5%質(zhì)量百分比 約12%質(zhì)量百分比。
全文摘要
一種用于低摩擦或軟基底應(yīng)用的自潤(rùn)滑表面涂料組合物。一種具有表面及沉積在所述表面上的自潤(rùn)滑表面涂料組合的軸承，其中所述自潤(rùn)滑表面涂料組合物包括可固化丙烯酸酯組合物，所述可固化丙烯酸酯組合物含有金屬性組合物，所述金屬性組合物包括根據(jù)式I的金屬性丙烯酸酯化合物其中R＝H or CH3M＝Zn，Ca式I；及約30％質(zhì)量百分比～約45％質(zhì)量百分比的PTFE纖維。
文檔編號(hào)C09D7/12GK102979824SQ20121032261
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者格雷格·海莫爾, 約翰·考爾斯, 柯蒂斯·馬修·斯沃特利 申請(qǐng)人:美國(guó)滾柱軸承公司