專利名稱：具有滑動(dòng)薄膜的部件、裝置、組份、壓縮機(jī)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成在滑動(dòng)表面上的滑動(dòng)薄膜、一種用于形成滑動(dòng)薄膜的組合物、一種包括滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)件、一種由滑動(dòng)件制成的滑動(dòng)裝置、以及一種斜盤式壓縮機(jī)，還涉及一種滑動(dòng)裝置的示例、以及一種用于形成滑動(dòng)薄膜的方法和一種用于制造該滑動(dòng)件的方法。
背景技術(shù)：
裝配在汽車上的設(shè)備例如發(fā)動(dòng)機(jī)和用于空調(diào)器的斜盤式壓縮機(jī)設(shè)置有用于滑動(dòng)工作的滑動(dòng)件。參照斜盤式壓縮機(jī)作為示例，其設(shè)置有線性滑動(dòng)的活塞、滑動(dòng)地與活塞接觸的缸孔、旋轉(zhuǎn)地滑動(dòng)的斜盤、與斜盤滑動(dòng)地接觸的滑履、主軸、以及與主軸滑動(dòng)地接觸同時(shí)支承該主軸的軸承。潤(rùn)滑劑通常供應(yīng)到這種滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面上以便主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。在斜盤式壓縮機(jī)的情況下，在斜盤式壓縮機(jī)中存在的霧狀潤(rùn)滑劑基本上保持滑動(dòng)表面之間的潤(rùn)滑。
然而，斜盤式壓縮機(jī)在啟動(dòng)或負(fù)載突然波動(dòng)之后可能出現(xiàn)滑動(dòng)表面的潤(rùn)滑狀態(tài)變差或甚至是暫時(shí)無潤(rùn)滑狀態(tài)的情況。即使出現(xiàn)這種情況，優(yōu)選的是通過例如抑制滑動(dòng)表面之間咬合從而保持滑動(dòng)表面之間的穩(wěn)定滑動(dòng)特性。
從這種觀點(diǎn)來看，包括固體潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)薄膜可設(shè)置在例如斜盤式壓縮機(jī)中的斜盤表面上。例如未審查的日本專利(KOKAI)No.8-199327、未審查的日本專利(KOKAI)No.8-199327、未審查的日本專利(KOKAI)No.11-193780、未審查的日本專利(KOKAI)No.2003-183685披露了這種滑動(dòng)薄膜。具體地說，未審查的日本專利(KOKAI)No.8-199327披露了一種相反表面覆蓋有固體潤(rùn)滑劑層(例如滑動(dòng)薄膜)的斜盤，其中合成樹脂加入到例如MoS2、聚四氟乙烯(以下簡(jiǎn)稱為“PTFE”)、和石墨(以下簡(jiǎn)稱為“Gr”)固體潤(rùn)滑劑中。未審查的日本專利(KOKAI)No.11-193780披露了一種斜盤，其中的一個(gè)在活塞壓縮沖程中承受大載荷的表面設(shè)置有固體潤(rùn)滑劑層，另一個(gè)表面設(shè)置有熱噴涂層。未審查的日本專利(KOKAI)No.2003-183685披露了這樣一種斜盤，相反的表面覆蓋有固體潤(rùn)滑劑層，其中除了MoS2、PTFE、Gr之外還混合有Ni、Fe、Cr、和Co。
然而，由于尺寸減小、重量減輕、和其它嚴(yán)格的要求，在滑動(dòng)薄膜之間的載荷大于常規(guī)的情況。對(duì)于承受大載荷的斜盤式壓縮機(jī)而言，通過簡(jiǎn)單地使得滑動(dòng)表面設(shè)置有上述的常規(guī)固體潤(rùn)滑劑層就不能必要地確保令人滿意的防止咬合的性能。

發(fā)明內(nèi)容
在基于以上情況下作出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種滑動(dòng)薄膜，與上述的常規(guī)固體潤(rùn)滑劑層相比，該滑動(dòng)薄膜展示出更好的防止咬合的特性。而且，本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于形成該滑動(dòng)薄膜的組合物、一種包括滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)件、一種由滑動(dòng)件制成的滑動(dòng)裝置、以及一種斜盤式壓縮機(jī)，以及一種滑動(dòng)裝置的示例。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于形成滑動(dòng)薄膜的方法和一種用于制造該滑動(dòng)件的方法。
注意到未審查的日本專利(KOKAI)No.11-193780還披露了例如錫(Sn)、鉛(Pb)、銦(In)的金屬作為固體潤(rùn)滑劑包含在滑動(dòng)薄膜內(nèi)。然而，該專利根本沒有披露其中實(shí)際混合有Sn、Pb、In的滑動(dòng)薄膜。其僅僅是涉及這些金屬作為某種固體潤(rùn)滑劑。而且，該專利披露了獲得Sn基鍍敷層或Sn基熱噴涂層。然而，其僅僅是將這些處理作為用于僅包括固體潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)薄膜的某種底涂層。
未審查的日本專利(KOKAI)No.2003-183685還披露了一種混合在固體潤(rùn)滑劑層的鎳顆粒粉末，其具有有助于在固體潤(rùn)滑劑層中的MoS2和石墨粘接到配合的滑動(dòng)表面上的作用。然而，這種作用與Sn等的作用完全地不同，與以下描述的本發(fā)明的低熔點(diǎn)材料的作用完全不同。因此，以下將詳細(xì)描述的本發(fā)明的低熔點(diǎn)材料與未審查的日本專利(KOKAI)No.2003-183685披露的鎳在技術(shù)角度來看完全不同。
斜盤式壓縮機(jī)已經(jīng)是公知的。然而，以上描述可類似地應(yīng)用于葉片式的壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)以及其它形式的壓縮機(jī)。而且，以上描述不限于壓縮機(jī)，而是可類似地應(yīng)用于通常的在惡劣條件下工作的滑動(dòng)裝置。
因此，為了解決該問題，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)真地進(jìn)行了研究，并且重復(fù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。因此，發(fā)明人構(gòu)思到出來在常規(guī)的固體潤(rùn)滑劑之外在滑動(dòng)薄膜中再加入低熔點(diǎn)材料(例如Sn)，并且還確認(rèn)所獲得的滑動(dòng)薄膜展示出良好的抗咬合特性。因此，發(fā)明人完成了本發(fā)明。
(滑動(dòng)薄膜)例如，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜是這樣一種滑動(dòng)薄膜，其包括固體潤(rùn)滑劑；用于使得該固體潤(rùn)滑劑保持在基底的表面上的粘合劑樹脂，該粘合劑樹脂展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度；以及低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)。
當(dāng)本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜設(shè)置在基底的表面上時(shí)，與帶有常規(guī)滑動(dòng)薄膜的基底相比，提高了在基底與其配合部件之間的抗咬合特性。因此，設(shè)置有所獲得的基底的滑動(dòng)裝置的可靠性和耐用性得到改善。此外，可以預(yù)料到本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜不僅提高了抗咬合特性，而且還降低了滑動(dòng)表面之間摩擦系數(shù)。注意，除了提高抗咬合特性之外，耐磨性的提高和摩擦系數(shù)的降低在下文中適當(dāng)?shù)亟y(tǒng)稱為“良好的滑動(dòng)特性”。
還沒有明確滑動(dòng)薄膜為何能夠具有良好的滑動(dòng)特性。然而，所確信的是，包含在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中的低熔點(diǎn)材料至少有效地吸收了在惡劣潤(rùn)滑狀態(tài)下滑動(dòng)工作所產(chǎn)生的摩擦熱，惡劣潤(rùn)滑狀態(tài)例如為差潤(rùn)滑狀態(tài)和無潤(rùn)滑狀態(tài)。因此，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜抑制了由摩擦熱引起的變差，因此延長(zhǎng)了滑動(dòng)薄膜的壽命。因此現(xiàn)在可確信提高了該滑動(dòng)薄膜的抗咬合特性。以下將詳細(xì)描述該優(yōu)點(diǎn)。
通常，當(dāng)較差的潤(rùn)滑狀態(tài)和無潤(rùn)滑狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，基底及其配合部件(以下統(tǒng)稱為“滑動(dòng)件”)已經(jīng)設(shè)置有包括固體潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)薄膜，以便抑制基底與配合部件之間的咬合。然而，如上所述，對(duì)于常規(guī)的滑動(dòng)薄膜而言不能容易地確保令人滿意抗咬合特性，這是因?yàn)閷?duì)于滑動(dòng)件的潤(rùn)滑條件和工作環(huán)境而言在近來變得更加惡劣。
本發(fā)明的發(fā)明人考慮到，引起該缺陷的原因在于摩擦熱使得常規(guī)薄膜迅速變差。即，當(dāng)滑動(dòng)薄膜穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)，或多或少地產(chǎn)生摩擦熱。當(dāng)潤(rùn)滑劑充分地供應(yīng)到滑動(dòng)表面之間時(shí)，這種滑動(dòng)薄膜的變差不太可能發(fā)生，這是因?yàn)樵诨瑒?dòng)表面之間的潤(rùn)滑劑薄膜降低了滑動(dòng)表面之間的摩擦系數(shù)并且分散了其間施加的壓力，并且潤(rùn)滑劑還使得摩擦熱排散出去，因此產(chǎn)生較少的摩擦熱。
然而，當(dāng)滑動(dòng)表面變成較差的潤(rùn)滑狀態(tài)和無潤(rùn)滑狀態(tài)時(shí)，幾乎沒有潤(rùn)滑產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。即使固體潤(rùn)滑劑可以或多或少地降低滑動(dòng)表面之間的摩擦系數(shù)，在預(yù)定時(shí)間之后摩擦熱迅速增加，并且由此使得滑動(dòng)薄膜的溫度快速升高。
在滑動(dòng)薄膜中，固體潤(rùn)滑劑通常借助粘合劑樹脂保持在滑動(dòng)件的表面上。聚酰胺酰亞胺(以下稱為“PAI”)是良好耐熱性的粘合劑樹脂的代表示例，其具有大約400-500攝氏度的耐熱溫度。然而，當(dāng)摩擦熱使得滑動(dòng)薄膜的溫度升高時(shí)，即使這種具有良好耐熱性的滑動(dòng)薄膜也會(huì)軟化(包括玻璃轉(zhuǎn)化)和質(zhì)量變差甚至破壞。因此，樹脂失去了使得固體潤(rùn)滑劑保持在滑動(dòng)件的表面上的能力。因此，滑動(dòng)件與配合部件直接接觸，沒有受到滑動(dòng)薄膜的保護(hù)。由此使得滑動(dòng)件出現(xiàn)咬合。
即使是本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜，在惡劣滑動(dòng)的情況下也會(huì)出現(xiàn)類似的溫度迅速升高。
然而，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜包括低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料的熔點(diǎn)低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度，并且該低熔點(diǎn)材料與粘合劑樹脂混合。當(dāng)摩擦熱使得本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的溫度迅速升高時(shí)，低熔點(diǎn)材料在粘合劑樹脂軟化之前借助潛熱吸收了大量的摩擦熱，潛熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于比熱。因此，防止本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的溫度的升高。由此可抑制或阻止粘合劑樹脂的軟化，最終防止本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的質(zhì)量變差。因此可使得固體潤(rùn)滑劑長(zhǎng)期穩(wěn)固地保持在滑動(dòng)件的表面上。
在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中，熔點(diǎn)低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的低熔點(diǎn)材料可抑制或阻止本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜因所產(chǎn)生的摩擦熱而引起的該滑動(dòng)薄膜的溫度升高。因此，與常規(guī)情況相比，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜可更長(zhǎng)期地穩(wěn)定地保持良好的滑動(dòng)特性。因此，可確信本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜明顯地提高了滑動(dòng)件之間的抗咬合特性。然而，由低熔點(diǎn)材料獲得的這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)僅僅是本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜展示出良好的抗咬合特性的一部分因素。應(yīng)當(dāng)注意，以上的機(jī)理不能解釋本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的所有的良好滑動(dòng)特性。如以下所述，當(dāng)特定成分(例如滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素)出現(xiàn)在配合部件的滑動(dòng)表面上時(shí)，發(fā)明人確認(rèn)該特定成分和包含在該滑動(dòng)薄膜中的低熔點(diǎn)材料形成了新的滑動(dòng)產(chǎn)物。所獲得的新的滑動(dòng)產(chǎn)物展示出進(jìn)一步改善滑動(dòng)特性的優(yōu)點(diǎn)，例如除了上述的提高抗咬合特性之外還降低滑動(dòng)表面之間的摩擦系數(shù)和增加耐磨性。
注意，在本發(fā)明中，粘合劑樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度作為低熔點(diǎn)材料的熔點(diǎn)的門限值引入，這是因?yàn)椴ＡмD(zhuǎn)化溫度是樹脂特別是聚合物的耐熱性的重要特征指數(shù)。另外注意，本發(fā)明涉及的包括滑動(dòng)薄膜的部件是示意性的，例如軸承。
(滑動(dòng)件)本發(fā)明提供了一種包括上述的本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)件。例如，本發(fā)明可提供這樣的滑動(dòng)件，其包括基底；和如權(quán)利要求1所述的形成在該基底的表面上的滑動(dòng)薄膜。
該滑動(dòng)件的典型示例是用于斜盤式壓縮機(jī)的斜盤。
(滑動(dòng)裝置和斜盤式壓縮機(jī))本發(fā)明提供了一種包括上述的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)裝置。例如，本發(fā)明可提供這樣的滑動(dòng)裝置，其包括基底，在該基底上形成有如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜；和與該基底的該滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)地接觸的配合部件。
這種滑動(dòng)裝置可以是斜盤式壓縮機(jī)，或者是斜盤式壓縮機(jī)之外的其它壓縮機(jī)。在下文中，本發(fā)明參照斜盤式壓縮機(jī)來描述滑動(dòng)裝置的典型示例?？捎糜诟鞣N斜盤式壓縮機(jī)，例如排量可變的斜盤式壓縮機(jī)、和排量不可變的斜盤式壓縮機(jī)、單頭活塞的斜盤式壓縮機(jī)、和雙頭活塞的斜盤式壓縮機(jī)。
特定實(shí)施例涉及一種斜盤式壓縮機(jī)，其包括主軸；與該主軸一起旋轉(zhuǎn)的斜盤；具有柱形缸孔的缸體，該缸孔軸向延伸并且在斜盤側(cè)開口；具有與該斜盤接合的接合裝置的活塞，該活塞由擺動(dòng)的斜盤來驅(qū)動(dòng)，并且該活塞具有從接合裝置連續(xù)地延伸活塞頭，該活塞裝配在該缸體的該缸孔中，并且依據(jù)擺動(dòng)的斜盤從而在缸孔中往復(fù)移動(dòng)；可擺動(dòng)地保持在活塞的接合裝置上的成對(duì)的滑履，該滑履與該斜盤的表面滑動(dòng)接觸；和形成在該滑履和該斜盤的表面中的至少一個(gè)表面上的本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜。在這種情況下，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜可形成斜盤的表面上和/或滑履的表面上?；钊臄?shù)量可以是單個(gè)或多個(gè)?；钊O(shè)置有一對(duì)的滑履。當(dāng)然，多個(gè)活塞設(shè)置有多對(duì)滑履。
(用于滑動(dòng)薄膜的組合物)本發(fā)明可提供一種用于滑動(dòng)薄膜的組合物，作為形成該滑動(dòng)薄膜的原材料。例如，本發(fā)明可以是一種用于滑動(dòng)薄膜的組合物，該組合物包括固體潤(rùn)滑劑；展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑樹脂；以及低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)，由此形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜。
這種滑動(dòng)薄膜組合物的特定示例可以是滑動(dòng)薄膜的涂料和滑動(dòng)薄膜的轉(zhuǎn)印薄膜。
(用于形成滑動(dòng)薄膜的方法)本發(fā)明提供了一種用于形成滑動(dòng)薄膜的方法，其包括將用于滑動(dòng)薄膜的涂料涂敷到基底的表面上，該涂料包括展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑樹脂的漆料；低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)；和分散在該漆料中的固體潤(rùn)滑劑；以及借助加熱對(duì)在該涂敷步驟之后形成的涂料薄膜進(jìn)行烘焙，由此形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜。
其次，本發(fā)明還提供了一種用于形成滑動(dòng)薄膜的方法，其包括將借助印刷漿料從而形成的轉(zhuǎn)印薄膜轉(zhuǎn)印到基底的表面上，該漿料包括展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑樹脂；低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)，并且該低熔點(diǎn)材料與該粘合劑樹脂混合；和與該粘合劑樹脂混合的固體潤(rùn)滑劑；以及借助加熱對(duì)在該轉(zhuǎn)印步驟之后形成在該基底的表面上的該轉(zhuǎn)印薄膜進(jìn)行烘焙，由此形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜。
(制造滑動(dòng)件的方法)本發(fā)明提供了一種制造滑動(dòng)件的方法，該滑動(dòng)件包括基底和借助上述的第一和第二方法形成在該基底的表面上的滑動(dòng)薄膜。


參照對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的下列描述并結(jié)合附圖，可以更好地理解本發(fā)明的目的、特征和方面，在附圖中圖1是斜盤式壓縮機(jī)的截面圖，其中具有依據(jù)本發(fā)明的示例的滑動(dòng)裝置；圖2是斜盤與用于斜盤式壓縮機(jī)的滑履滑動(dòng)接觸的放大截面圖；圖3是用于評(píng)價(jià)滑動(dòng)薄膜展示出的抗咬合特性的干式制動(dòng)測(cè)試的視圖；圖4是設(shè)置有各種滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)件展示出的咬合時(shí)間的圖表；圖5是用于評(píng)價(jià)滑動(dòng)薄膜的摩擦力的滑塊-環(huán)的測(cè)試的設(shè)備的示意圖表；圖6是無低熔點(diǎn)材料的滑動(dòng)件的摩擦力振動(dòng)與時(shí)間、摩擦力振動(dòng)在滑塊-環(huán)的測(cè)試中的圖表；圖7是包括20％重量百分比的Sn的低熔點(diǎn)材料的滑動(dòng)件的摩擦力振動(dòng)與時(shí)間、摩擦力振動(dòng)在滑塊-環(huán)的測(cè)試中的圖表；圖8是在滑塊-環(huán)的測(cè)試之后在塊狀測(cè)試件表面中產(chǎn)生的最大磨損深度的柱狀圖；圖9是在干式制動(dòng)測(cè)試之后含28％Sn的滑動(dòng)薄膜的電子掃描圖象(以下稱為“SEM”)；以及圖10是在干式制動(dòng)測(cè)試之后含28％Sn的滑動(dòng)薄膜的電子掃描圖象(以下稱為“EPMA”)。
具體實(shí)施例方式
參照以下的優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明，以便更好地理解本發(fā)明，其中這些優(yōu)選實(shí)施例僅僅是示意性的而非限定性的。
以下參照本發(fā)明的特定實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)注意，以下的詳細(xì)描述以及本發(fā)明所涉及的實(shí)施例不僅適用于本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜，而且還適用于本發(fā)明的滑動(dòng)件、用于滑動(dòng)薄膜的組合物、滑動(dòng)裝置、斜盤式壓縮機(jī)、用于形成滑動(dòng)薄膜的方法、以及用于制造滑動(dòng)件的方法。而且，還應(yīng)當(dāng)注意，其取決于以下的特定實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例最優(yōu)化的目的和性能要求。
(1)低熔點(diǎn)材料低熔點(diǎn)材料的一種展示出熔點(diǎn)低于粘合劑樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的材料，該粘合劑樹脂是本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的另一組份。作為低熔點(diǎn)材料的代表性示例，可構(gòu)想到例如單金屬材料、合金、和金屬互化物的金屬材料。然而，低熔點(diǎn)材料不限于這些材料，低熔點(diǎn)材料金屬元素和非金屬元素的化合物。而且，不限于無機(jī)化合物，低熔點(diǎn)材料還可以是有機(jī)元素，例如合成樹脂。低熔點(diǎn)材料包括各種材料中的單種材料，或者可以包括適當(dāng)?shù)亟M合的多種材料。
當(dāng)考慮到使用聚酰亞胺(以下稱為“PI”)或聚酰胺酰亞胺(以下稱為“PAI”)時(shí)，具有良好耐熱性的代表性的樹脂作為粘合劑，其展示出大約200-500攝氏度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg?？紤]該事實(shí)，以下將提出低熔點(diǎn)材料的一些示例。注意到在括號(hào)中的數(shù)值表明了低熔點(diǎn)材料的熔點(diǎn)范例。
作為單金屬物質(zhì)，可使用單一物質(zhì)的低熔點(diǎn)材料，例如銦(In157攝氏度)、錫(Sn232攝氏度)、鉍(Bi271攝氏度)、鉛(Pb327攝氏度)。當(dāng)然，低熔點(diǎn)材料可以是這些低熔點(diǎn)材料的合金。作為帶有低共熔的組合物的Sn基合金的示例，可提出使用Sn-52In(118攝氏度)、Sn-58Bi(139攝氏度)、Sn-37Pb(183攝氏度)、Sn-3.5Ag(221攝氏度)、Sn-0.7Cu(227攝氏度)。而且，可使用Sn-3Ag-0.5Cu(217-220攝氏度)和Sn-3Ag-2Bi-1In(209-217攝氏度)。注意，在括號(hào)中的位于三元合金和四元合金之后的數(shù)值代表“固相線溫度-液相線溫度”。另外需注意，所有合金組合物以重量百分比％來表示，其中整體上表示為重量的100％。
因此，可以構(gòu)想到各種物質(zhì)作為低熔點(diǎn)材料。然而，低熔點(diǎn)材料優(yōu)選為從包括純錫、錫合金、和錫化合物的一組物質(zhì)中選擇的一種。這些Sn基材料展示出低熔點(diǎn)以及大的潛熱。而且，錫是較便宜的元素并且對(duì)環(huán)境影響較小。
由于低熔點(diǎn)材料的比例取決于本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的規(guī)格和類型以及所使用的固體潤(rùn)滑劑的粘合劑樹脂的比例，因此難以明確地表明在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中的低熔點(diǎn)材料的比例。然而，低熔點(diǎn)材料的比例的下限例如優(yōu)選為重量百分比為0.1％，較優(yōu)選為重量百分比為0.5％，更優(yōu)選為重量百分比為2％，并且低熔點(diǎn)材料的比例的上限例如優(yōu)選為重量百分比為60％，較優(yōu)選為重量百分比為50％，更優(yōu)選為重量百分比為40％，其中本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的整體表示為重量百分比100％。注意這些上限和下限可以適當(dāng)?shù)亟M合。
即使當(dāng)滑動(dòng)薄膜中存在少量的低熔點(diǎn)材料時(shí)，也可以增加滑動(dòng)薄膜的耐用性，以便增強(qiáng)抗咬合特性。然而，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)材料的含量過低時(shí)，低熔點(diǎn)材料的有益效果降低。另一方面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)材料的含量過高時(shí)，這也不是優(yōu)選的，這是因?yàn)楣腆w潤(rùn)滑劑和粘合劑樹脂的含量相對(duì)地下降，導(dǎo)致滑動(dòng)件本身的特性下降。
低熔點(diǎn)材料可優(yōu)選為均勻地分散在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中或靠近本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的表層。因此，低熔點(diǎn)材料優(yōu)選為粒狀或顆粒狀。低熔點(diǎn)材料的特定形狀例如顆粒直徑和縱橫比并不重要，但是可基于本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的規(guī)格以及低熔點(diǎn)材料的可用性和成本來適當(dāng)?shù)剡x擇。然而，可給出以下的示例低熔點(diǎn)材料的顆粒直徑優(yōu)選為大約在0.1-100微米的范圍內(nèi)，較優(yōu)選為在0.1-50微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.5-20微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為1-5微米的范圍內(nèi)。具有過小的顆粒直徑的低熔點(diǎn)材料不僅難以實(shí)現(xiàn)，而且非常昂貴。另一方面，具有過大顆粒直徑的低熔點(diǎn)材料不是優(yōu)選的，這是因?yàn)槠鋸谋景l(fā)明的滑動(dòng)薄膜上突起。即，低熔點(diǎn)材料的最大顆粒直徑優(yōu)選為本發(fā)明的所希望的滑動(dòng)薄膜的薄膜厚度或更小。然而，依據(jù)滑動(dòng)件和滑動(dòng)裝置的規(guī)格，本發(fā)明的已經(jīng)形成的滑動(dòng)薄膜可在經(jīng)過拋光之后再使用。因此，“低熔點(diǎn)材料的最大顆粒直徑優(yōu)選為本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的薄膜厚度或更小”根本不是本發(fā)明必要條件。
注意，用于低熔點(diǎn)材料的原材料粉末可以是機(jī)械壓碎的粉末或者霧化粉末，并且其制造方法不重要。另外注意，即使當(dāng)使用粉末狀的低熔點(diǎn)材料時(shí)，對(duì)于低熔點(diǎn)材料而言也不必在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中保持原材料當(dāng)時(shí)的初始形狀。而且，可以通過在形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜之后對(duì)本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的表面進(jìn)行研磨或拋光從而改變低熔點(diǎn)材料的顆粒狀形式。此外，當(dāng)本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜加熱到低于粘合劑樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的溫度時(shí)，低熔點(diǎn)材料可以完全地或部分地熔化以便擴(kuò)散到本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中。
低熔點(diǎn)材料不限于上述形式，可以想象低熔點(diǎn)材料與現(xiàn)有形式本質(zhì)地不同。例如，當(dāng)Sn粉末用作低熔點(diǎn)材料的原材料時(shí)，并且當(dāng)形成Sn顆粒分散的形式的本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜時(shí)，當(dāng)然可以構(gòu)想到Sn可以與其它元素發(fā)生反應(yīng)以便形成化合物或合金。只要這些新的產(chǎn)物展示出低于粘合劑樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)，這些新的產(chǎn)物就包含在本發(fā)明的低熔點(diǎn)材料內(nèi)。注意，這些新的產(chǎn)物包括以下描述的滑動(dòng)產(chǎn)物。即，稱為本發(fā)明的低熔點(diǎn)材料的成分不必保持在滑動(dòng)薄膜中開始的材料形式，而且可在形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜之后變?yōu)槠渌男问?。例如，作為新的產(chǎn)物，可構(gòu)想到例如上述的Sn-0.7Cu和Sn-3.5Ag的低熔點(diǎn)合金。在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的形成過程中，足夠量的Cu或Ag粉末與Sn粉末混合。其后，在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的粘合劑樹脂的焙烤階段或使用本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的階段中，Sn與Cu或Ag可以形成Sn-Cu合金或Sn-Ag合金，以便變?yōu)樾碌牡腿埸c(diǎn)材料。
在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中的低熔點(diǎn)材料的含量被認(rèn)為顯著地影響在粘合劑樹脂在玻璃轉(zhuǎn)化溫度時(shí)經(jīng)歷玻璃轉(zhuǎn)化之前由低熔點(diǎn)材料吸收的摩擦熱的總熱量。然而，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)材料在短時(shí)間內(nèi)吸收摩擦熱時(shí)，低熔點(diǎn)材料的顆粒直徑分布也被認(rèn)為可影響本發(fā)明的滑動(dòng)件的溫度升高，而不限于其含量。因此，所希望的是依據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的所需規(guī)格來控制低熔點(diǎn)材料的比例和形式。
(2)粘合劑樹脂粘合劑樹脂使得固體潤(rùn)滑劑和低熔點(diǎn)材料穩(wěn)固地固定或保持在基底的表面上。粘合劑樹脂的類型并不特別重要。然而，優(yōu)選的是粘合劑樹脂本身也可展示出良好的滑動(dòng)特性。
對(duì)于粘合劑樹脂而言，可從包括例如熱固樹脂、熱塑性樹脂、非熱塑性樹脂、結(jié)晶樹脂、和非結(jié)晶樹脂的一組中適當(dāng)?shù)剡x擇至少一種樹脂。具體地說，例如可提出使用PAI(280攝氏度)、聚酰亞胺(以下稱為“PI”，410攝氏度)、聚醚醚酮(以下稱為“PEEK”，143攝氏度)、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯、液晶聚合物(以下稱為“LCP”，360攝氏度)、聚醚砜(以下稱為“PES”，230攝氏度)、聚醚酰亞胺(以下稱為“PEI”，217攝氏度)。注意，在括號(hào)中的數(shù)值表示示例性的粘合劑樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg。特別的，PAI是作為粘合劑樹脂的適當(dāng)選擇，其具有良好的滑動(dòng)特性，例如耐磨性、耐熱性、且經(jīng)濟(jì)高效。
粘合劑樹脂不必包括單種樹脂或包括多種混合在一起的樹脂。而且，粘合劑樹脂不能只包括純樹脂，而是除了樹脂之外還包括強(qiáng)化顆粒，強(qiáng)化顆粒分散在樹脂中以便加強(qiáng)樹脂作為粘合劑的功能。而且，還可使用耦合劑，以便不僅提高固體潤(rùn)滑劑和低熔點(diǎn)材料的適應(yīng)性而且如果需要還可提高強(qiáng)化顆粒在粘合劑樹脂中的適應(yīng)性。此外，在粘合劑樹脂中可以使用溶劑以便使得固體潤(rùn)滑劑分散。
除了固體潤(rùn)滑劑和低熔點(diǎn)材料的適當(dāng)含量之外，可平衡在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中的粘合劑樹脂的比例。然而，粘合劑樹脂的比例的下限例如優(yōu)選為體積百分比為20％，較優(yōu)選為體積百分比為30％，并且粘合劑樹脂的比例的上限例如優(yōu)選為體積百分比為80％，較優(yōu)選為體積百分比為70％，其中本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜整體表示為體積百分比為100％。注意，這些上限和下限可以適當(dāng)?shù)亟M合。
粘合劑樹脂的比例過低導(dǎo)致固體潤(rùn)滑劑和低熔點(diǎn)材料分離，從而使得所獲得滑動(dòng)薄膜的耐磨性下降。相反，粘合劑樹脂的比例過高導(dǎo)致固體潤(rùn)滑劑和低熔點(diǎn)材料的比例相對(duì)明顯下降，由此使得所獲得的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)特性變差。優(yōu)選的是，依據(jù)所使用的固體潤(rùn)滑劑和本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的規(guī)格，適當(dāng)?shù)乜刂普澈蟿渲谋壤?br> (3)固體潤(rùn)滑劑固體潤(rùn)滑劑的類型并不重要。不僅可使用單種固體潤(rùn)滑劑，還可使用混合在一起的多種固體潤(rùn)滑劑。當(dāng)使用多種固體潤(rùn)滑劑時(shí)，單獨(dú)的固體潤(rùn)滑劑可以彼此對(duì)滑動(dòng)特性進(jìn)行補(bǔ)償，以便從整體來看可形成具有良好滑動(dòng)特性的滑動(dòng)薄膜。
對(duì)于這種固體潤(rùn)滑劑而言，可使用以下的固體潤(rùn)滑劑PTFE、乙烯四氟乙烯(以下稱為“ETFE”)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(以下稱為“FEP”)、二硫化鉬(MoS2)、二硫化鎢(WS2)、氟化鈣(CaF2)、石墨(C)、和氮化硼(BN)。
在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中的固體潤(rùn)滑劑的比例取決于該滑動(dòng)薄膜的規(guī)格。然而，固體潤(rùn)滑劑的比例的下限例如優(yōu)選為體積百分比為20％，較優(yōu)選為體積百分比為30％，并且粘合劑樹脂的比例的上限例如優(yōu)選為體積百分比為80％，較優(yōu)選為體積百分比為70％，其中本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜整體表示為體積百分比為100％。注意，這些上限和下限可以適當(dāng)?shù)亟M合。
特別的，固體潤(rùn)滑劑優(yōu)選為包括從PTFE、MoS2、石墨的一組物質(zhì)中選擇的至少一種。而且，固體潤(rùn)滑劑較優(yōu)選為包括這三種物質(zhì)化合在一起。獨(dú)立的固體潤(rùn)滑劑的比例可優(yōu)選為對(duì)于PTFE為10-40％體積百分比，對(duì)于MoS2為5-30％體積百分比，對(duì)于石墨為10-30％體積百分比，其中本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜整體表示為體積百分比為100％。在這種情況下，對(duì)于本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜整體表示為體積百分比為100％，PAI的體積為50-80％重量百分比。
固體潤(rùn)滑劑的比例過低導(dǎo)致所獲得的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)特性變差。另一方面，固體潤(rùn)滑劑的比例過高導(dǎo)致粘合劑樹脂和低熔點(diǎn)材料的比例相對(duì)明顯下降并且使得固體潤(rùn)滑劑分離，從而使得所獲得滑動(dòng)薄膜的耐磨性下降。優(yōu)選的是，依據(jù)所使用的固體潤(rùn)滑劑的類型和本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的規(guī)格，適當(dāng)?shù)乜刂乒腆w潤(rùn)滑劑的優(yōu)化比例。
(4)基底、配合部件、和滑動(dòng)件基底是滑動(dòng)件的底層。本發(fā)明的滑動(dòng)件包括至少一個(gè)表面由本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜覆蓋的基底?；椎牟牧峡梢允卿X合金、鎂合金、鋼、鑄鐵、陶瓷、和樹脂中的任何材料?；卓梢孕纬蔀槠矫嫘螤?、柱形、球形中的任何形狀。
為了加強(qiáng)滑動(dòng)薄膜與基底的表面之間的粘接，可通過切割、噴丸、或陽極氧化處理使得基底的表面具有適當(dāng)?shù)拇植诙?即基底的表面粗糙化)?；蛘?，基底的表面可設(shè)置有熱噴涂層。
配合部件是當(dāng)其與本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)接觸時(shí)相對(duì)于該滑動(dòng)薄膜移動(dòng)的部件。配合部件的表層特性和材料不重要。然而，與基底相似，配合部件可設(shè)置有與本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜相似的滑動(dòng)薄膜。對(duì)于基底的描述可類似地應(yīng)用于配合部件的材料和形狀。注意，在本說明書中，為了描述簡(jiǎn)明，部件中的基底的至少一個(gè)表面上形成有本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的部件適當(dāng)?shù)胤Q為“滑動(dòng)件”。
本發(fā)明的滑動(dòng)件展示出良好的滑動(dòng)特性，并且因此適用于在惡劣的滑動(dòng)狀態(tài)下的部件。例如，這種部件可以是軸、軸承座圈、軸承環(huán)、內(nèi)燃機(jī)的活塞、和用于機(jī)動(dòng)車空調(diào)器的斜盤式壓縮機(jī)的斜盤和滑履。
滑動(dòng)件的所需滑動(dòng)特性取決于其應(yīng)用場(chǎng)合。然而，適當(dāng)?shù)氖?，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的厚度優(yōu)選為在0.1-120微米的范圍內(nèi)，較優(yōu)選為5-100微米、更優(yōu)選為5-60微米。厚度過薄的滑動(dòng)薄膜難以穩(wěn)定地長(zhǎng)期保持滑動(dòng)特性。另一方面，厚度過大的滑動(dòng)薄膜不是優(yōu)選的，這是因?yàn)橹圃爝@種滑動(dòng)薄膜的時(shí)間較長(zhǎng)從而導(dǎo)致制造成本過高。
(5)滑動(dòng)產(chǎn)物由低熔點(diǎn)材料實(shí)現(xiàn)的吸收摩擦熱的作用被認(rèn)為是由于其中一個(gè)原因引起的，即如上所述本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜比常規(guī)的滑動(dòng)薄膜展示出更高抗咬合特性。然而，本發(fā)明的發(fā)明人確認(rèn)，在本發(fā)明人重復(fù)地進(jìn)行各種測(cè)試和分析以便認(rèn)真研究本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜之后，在特定的滑動(dòng)狀態(tài)下在滑動(dòng)表面形成了新的滑動(dòng)產(chǎn)物。該滑動(dòng)產(chǎn)物被認(rèn)為或多或少地進(jìn)一步提高了滑動(dòng)件之間的滑動(dòng)特性。具體地說，除了上述的抗咬合特性之外，該滑動(dòng)產(chǎn)物被認(rèn)為進(jìn)一步有助于降低滑動(dòng)表面之間的摩擦系數(shù)并且提高了滑動(dòng)薄膜的耐磨性，因此滑動(dòng)產(chǎn)物還改善了本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)特性、可靠性和耐用性。
滑動(dòng)產(chǎn)物被認(rèn)為是新的合金或化合物，其通過于低熔點(diǎn)材料或組份的一部分發(fā)生反應(yīng)而形成。注意，該化合物包括金屬互化物。與低熔點(diǎn)材料反應(yīng)以便形成滑動(dòng)產(chǎn)物的滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素可與低熔點(diǎn)材料一起包含在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜中，或者靠近配合部件與該滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面。然而，優(yōu)選的是，滑動(dòng)薄膜包括低熔點(diǎn)材料和滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素，這是因?yàn)闊o論配合部件的成分如何均可形成滑動(dòng)產(chǎn)物。
當(dāng)滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素存在于配合部件的側(cè)面上適，在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的側(cè)面與配合部件的側(cè)面之間出現(xiàn)滑動(dòng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移。例如，當(dāng)滑動(dòng)產(chǎn)物形成在配合部件的滑動(dòng)表面上適，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的組份轉(zhuǎn)移到配合部件。即使當(dāng)滑動(dòng)產(chǎn)物形成在另一側(cè)上時(shí)，也可相似地出現(xiàn)該轉(zhuǎn)移。因此，滑動(dòng)產(chǎn)物可形成在滑動(dòng)薄膜的側(cè)面或配合部件的側(cè)面上，或者可形成這兩個(gè)側(cè)面上。而且，所形成的滑動(dòng)產(chǎn)物可作為薄膜完全或部分地覆蓋滑動(dòng)表面。或者，滑動(dòng)產(chǎn)物以分散形式存在于滑動(dòng)表面上。存在的滑動(dòng)產(chǎn)物的形式并不重要。
作為這種滑動(dòng)產(chǎn)物的某些示例，可使用鎳合金和鎳化合物，其由包括Sn、Pb、In、或Bi及Ni的低熔點(diǎn)材料以及滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素形成。例如，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)材料包括Sn且滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素包括Ni時(shí)，滑動(dòng)產(chǎn)物包括Sn-Ni化合物。采用斜盤式壓縮機(jī)作為示例，低熔點(diǎn)材料可形成斜盤的表面，并且鎳鍍層可形成在與斜盤滑動(dòng)接觸的滑履的表面上，本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜包括Sn。在這種情況下，Sn-Ni化合物層可作為新的產(chǎn)物形成。依據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所獲得的Sn-Ni化合物層如此形成，即，使得該化合物層粘接到滑履的表面上，以便形成新的滑動(dòng)表面，其中Sn是微小顆粒并分散。
作為另一示例，可形成“第二”滑動(dòng)產(chǎn)物層。當(dāng)固體潤(rùn)滑劑包括與Sn在一起的MoS2顆粒時(shí)，本發(fā)明人注意到這樣的情況，包括Sn-S-Mo的滑動(dòng)產(chǎn)物層在早期階段中通過摩擦形成在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的表面上，該滑動(dòng)產(chǎn)物層被認(rèn)為進(jìn)一步提高了該滑動(dòng)薄膜的耐磨性。注意，存在多種滑動(dòng)產(chǎn)物連續(xù)形成的情況。在這種情況下，滑動(dòng)產(chǎn)物分別稱為并分為“第一”滑動(dòng)產(chǎn)物、“第二”滑動(dòng)產(chǎn)物、“第三”滑動(dòng)產(chǎn)物等，以便方便描述。注意，階數(shù)越高的滑動(dòng)產(chǎn)物層越遠(yuǎn)離地形成在本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)表面上。
(6)用于滑動(dòng)薄膜的組合物、用于形成滑動(dòng)薄膜的方法、用于制造滑動(dòng)件的方法依據(jù)本發(fā)明的用于滑動(dòng)薄膜的組合物包括用于形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜所需的成分，即，至少為固體潤(rùn)滑劑、粘合劑樹脂、和低熔點(diǎn)材料?；诒景l(fā)明的滑動(dòng)薄膜的規(guī)格，本發(fā)明的組合物包含其它的成分。而且，本發(fā)明的組合物采用的形式取決于形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的方法。例如，當(dāng)該滑動(dòng)薄膜通過涂敷形成在基底的表面上時(shí)，本發(fā)明的組合物適于作為滑動(dòng)薄膜的涂料，其中粘合劑樹脂作為漆料。而且，當(dāng)本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜由轉(zhuǎn)印方法形成時(shí)，本發(fā)明的組合物適于作為用于滑動(dòng)薄膜的漿料，以便例如形成更便于絲網(wǎng)印刷的轉(zhuǎn)印薄膜。
當(dāng)在基底的表面上由滑動(dòng)薄膜的涂料形成該滑動(dòng)薄膜時(shí)，該形成方法包括以下步驟將用于滑動(dòng)薄膜的涂料涂敷到基底的表面上，涂料的粘性適當(dāng)?shù)鼗谕糠蠓椒▉砜刂?；以及?duì)在該涂敷步驟之后借助例如加熱所形成的涂料薄膜進(jìn)行烘焙。該涂敷步驟可借助刷涂、噴涂、和浸沒在涂料浴槽中來實(shí)現(xiàn)。更具體地說，可采用已知的涂敷方法，例如輥涂敷、輥涂布、空氣噴涂涂敷、無空氣的噴涂涂敷、靜電涂敷、電沉積涂敷和絲網(wǎng)印刷。
在烘焙步驟中，涂敷在基底的表面上的涂料薄膜在預(yù)定的條件下被加熱，以便穩(wěn)固地形成滑動(dòng)薄膜并同時(shí)使得所形成的滑動(dòng)薄膜粘接到基底的表面上。烘焙步驟可與干燥步驟組合，該干燥步驟用于使得在涂敷步驟之后所形成的涂料薄膜干燥。而且，當(dāng)粘合劑樹脂包括熱固樹脂時(shí)，熱固樹脂經(jīng)過交聯(lián)以便在烘焙步驟中固化。
當(dāng)在基底的表面上通過轉(zhuǎn)印步驟形成本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜時(shí)，該形成步驟包括以下步驟借助將用于滑動(dòng)薄膜的漿料絲網(wǎng)印刷到安裝基底上從而形成轉(zhuǎn)印薄膜；將所獲得的轉(zhuǎn)印薄膜轉(zhuǎn)印到基底的表面上；以及對(duì)于基底的表面形成的涂料薄膜進(jìn)行烘焙。已經(jīng)描述了本發(fā)明的用于形成的方法。然而，應(yīng)當(dāng)理解對(duì)于形成方法的上述描述可類似地應(yīng)用于制造本發(fā)明的滑動(dòng)件的方法中。
(7)滑動(dòng)裝置本發(fā)明的滑動(dòng)裝置包括形成有本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)件；以及與該滑動(dòng)件的滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)接觸的配合部件。對(duì)于這樣滑動(dòng)裝置而言，可構(gòu)想到許多不同類型的裝置。例如，即使限于機(jī)動(dòng)車的領(lǐng)域，也具有發(fā)動(dòng)機(jī)、各種泵、用于空調(diào)器的斜盤式壓縮機(jī)。在下文中，斜盤式壓縮機(jī)即用于機(jī)動(dòng)車空調(diào)器的制冷劑壓縮機(jī)作為示例詳細(xì)描述，并且其上形成有本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的斜盤也將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1示出了本發(fā)明的滑動(dòng)裝置的實(shí)施例的斜盤式壓縮機(jī)“C”的截面圖。斜盤式壓縮機(jī)“C”包括前殼體16、缸體10、和后殼體18，在圖中以從左到右的順序布置。前殼體16、缸體10、和后殼體18形成殼體21，其中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸50、斜盤60、單頭活塞14(以下稱為活塞14)、和電磁控制閥90。
在缸體10中，形成有多個(gè)柱形缸孔12，以便以環(huán)形方式圍繞缸體10的軸向中心?；钊?4往復(fù)地裝配在相應(yīng)的缸孔12中。前殼體16安裝到缸體10的軸向相反端面中的一個(gè)端面上。后殼體18借助閥板20安裝到缸體10的軸向相反端面中的另一個(gè)端面上。
入口腔22和出口腔24設(shè)置在后殼體18與閥板20之間。入口腔22和出口腔24分別借助入口端口26和出口端口28與未示出的制冷循環(huán)回路連接。而且，閥板20設(shè)置有入口孔32、入口閥34、出口孔36、和出口閥38。
轉(zhuǎn)軸50在缸體10的軸向中部被旋轉(zhuǎn)地支承。轉(zhuǎn)軸50的相反端中的一個(gè)端部與未示出的驅(qū)動(dòng)源連接。斜盤60可軸向相對(duì)移動(dòng)且相對(duì)于轉(zhuǎn)軸50傾斜地安裝。斜盤60設(shè)置有通孔61，其位于斜盤60的軸向中心線上，并且轉(zhuǎn)軸50穿過該通孔。通孔61具有沿上下方向朝向相反側(cè)開口的尺寸從大到小逐漸減小的內(nèi)徑，因此在相反側(cè)開口橫截地形成窄縫。旋轉(zhuǎn)盤62固定在轉(zhuǎn)軸50上，并且還借助止推軸承64可旋轉(zhuǎn)地支承在前殼體16上。
鉸接機(jī)構(gòu)66使得斜盤60與轉(zhuǎn)軸50一起旋轉(zhuǎn)，并且同時(shí)使得斜盤傾斜。注意，斜盤60的傾斜伴隨著相對(duì)于轉(zhuǎn)軸50的軸向移動(dòng)。鉸接機(jī)構(gòu)66包括支承臂67、導(dǎo)向銷69、和斜盤60的通孔61、以及轉(zhuǎn)軸50的外周表面。支承臂67固定到設(shè)置到旋轉(zhuǎn)盤62上。導(dǎo)向銷69固定地設(shè)置在斜盤60上，并且可滑動(dòng)地裝配到支承臂67的導(dǎo)向孔68中。
活塞14包括接合裝置70和活塞頭72。接合裝置70以類似凹座的形式與斜盤60的外周接合?；钊^72與接合裝置70成一體，并且分別可滑動(dòng)地裝配到缸孔12中。活塞頭72是中空的以便減輕重量。活塞頭72、缸孔12、閥板20共同地形成壓縮腔。注意，接合裝置70借助成對(duì)的半球形冠狀滑履76與斜盤60的外周接合。注意，活塞14稱為單頭活塞，這是因?yàn)榻雍涎b置70的僅一個(gè)相反側(cè)設(shè)置有活塞頭72。
旋轉(zhuǎn)的斜盤60使得活塞14往復(fù)地運(yùn)動(dòng)。具體地說，斜盤60的選擇運(yùn)動(dòng)借助滑履76轉(zhuǎn)變成活塞14的線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在吸氣沖程過程中，活塞14從上死點(diǎn)移動(dòng)到下死點(diǎn)，在入口腔22中的制冷劑氣體經(jīng)由入口孔32和入口閥34被吸入到缸孔12內(nèi)的壓縮腔中。在壓縮沖程過程中，活塞14從下死點(diǎn)移動(dòng)到上死點(diǎn)，保持在缸孔12內(nèi)的壓縮腔中的制冷劑氣體被壓縮，并且經(jīng)由出口孔36和出口閥38排到出口腔24中。當(dāng)制冷劑氣體被壓縮時(shí)，壓縮的反作用力軸向地作用在活塞14上。前殼體16經(jīng)由活塞14、斜盤60、旋轉(zhuǎn)盤62、和止推軸承64從而承受該壓縮反作用力。
通氣通道80設(shè)置成穿過缸體10。通氣通道80使得出口腔24與斜盤腔86連接，該斜盤腔形成在前殼體16與缸體10之間。在通氣通道80的中部附近，設(shè)置有電磁閥90。包括計(jì)算機(jī)的未示出的控制設(shè)備基于關(guān)于冷卻負(fù)荷的信號(hào)來控制供應(yīng)給電磁閥90的電磁線圈92的電流。
在轉(zhuǎn)軸50中，設(shè)置有排氣通道100。排氣通道100的相反端部中的一個(gè)端部通向設(shè)置在缸體10的中心附近的支承孔102，并且相反端部中的另一個(gè)端部通向斜盤腔86。注意，支承孔102經(jīng)由排氣端口104與入口腔22連通。
斜盤式壓縮機(jī)“C”是排量可變式的壓縮機(jī)。即，作為高壓側(cè)的出口腔24與作為低壓側(cè)的入口腔22之間的壓力差可用于控制斜盤腔86內(nèi)的壓力。因此，可以控制在斜盤腔86內(nèi)的壓力、作用在活塞14的后端上的壓力、以及缸孔12內(nèi)的壓縮腔壓力之間的壓力，壓縮腔壓力作用與活塞14的前端。因此，斜盤60的傾斜角度可改變，以便改變活塞14的行程，由此控制斜盤式壓縮機(jī)“C”的出口排量。注意，可通過給電磁控制閥90通電或斷電，使得斜盤腔86與出口腔24連通或切斷斜盤腔86與出口腔24的連通，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)斜盤腔86中的壓力的控制。
注意，在依據(jù)本實(shí)施例的斜盤式壓縮機(jī)“C”中，除了少數(shù)的鉸接機(jī)構(gòu)66之外，用于改變斜盤60的傾斜角度的裝置還包括缸孔12、活塞14、入口腔22、出口腔24、支承孔102、通氣通道80、斜盤腔86、電磁控制閥90、排氣通道100、排氣端口104、以及未示出的控制設(shè)備。
缸體10和活塞14由鋁合金制成。活塞14的外周表面設(shè)置有氟碳樹脂涂層。氟碳樹脂涂層防止與類似金屬直接接觸，以便加強(qiáng)抗咬合特性，并且同時(shí)盡可能地減小活塞14與缸孔12之間裝配空間(或間隙)。
活塞14的接合裝置70大致形成為截面為U形，并且包括成對(duì)的臂120、122和連接器124。臂120、122沿穿過活塞頭72的軸向中心線的方向彼此平行地延伸。連接器124使得臂120、122的基部端彼此連接。在臂120、122的彼此面對(duì)的內(nèi)側(cè)向表面中，形成有凹形的球面128，其相應(yīng)地作為滑履保持表面。注意，這兩個(gè)凹形球面128位于相同的球面上。
參照?qǐng)D2，滑履86形成半球形的冠狀形狀，并且包括球面132和平表面138。球面132即滑履76的外周表面中的一個(gè)表面大致形成為凸形的球面。平表面138即滑履76的外周表面中的另一個(gè)表面大致形成為平的。在球面132上，滑履76由活塞14的凹形球面128可滑動(dòng)地保持。在平表面138上，滑履76與相對(duì)的滑動(dòng)表面140、142即斜盤60的外周相反表面接觸。因此，滑履76在相反側(cè)面上保持斜盤60的外周。當(dāng)滑履76如此保持斜盤60時(shí)，成對(duì)的滑履76設(shè)計(jì)成便于使得球面132的凸形球面位于相同的球面上。即，滑履76形成為半球形的冠狀形狀，其比實(shí)際的半球小大約斜盤60的厚度的一半。
斜盤60的基底160包括球墨鑄鐵，例如按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(以下稱為JIS)的FCD700、FCD600、FCD500?；蛘撸?60可包括設(shè)備結(jié)構(gòu)的碳綱鋼，例如按照J(rèn)IS的S45C和S55C；鉻鉬鋼，例如按照J(rèn)IS的SCM，或銅合金。
在基底160的相反側(cè)面162、163上，形成有固體潤(rùn)滑劑層166，以及本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜。固體潤(rùn)滑劑層166包括MoS2、石墨、和PTFE(即固體潤(rùn)滑劑)；錫細(xì)粉(即低熔點(diǎn)材料)，以及PAI(即粘合劑樹脂)。固體潤(rùn)滑劑層166具有大約10-20微米的厚度。注意，固體潤(rùn)滑劑層166僅僅是本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的一個(gè)示例。依據(jù)斜盤式壓縮機(jī)“C”的規(guī)格，可使用其它的固體潤(rùn)滑劑層。
固體潤(rùn)滑劑層166可按以下方式形成，例如，液體涂料(即本發(fā)明的用于滑動(dòng)薄膜的組合物)包括上述的固體潤(rùn)滑劑層166的組分，該涂料借助噴涂或轉(zhuǎn)印均勻地粘接到基底160的外表面上。注意，在此的術(shù)語“轉(zhuǎn)印”意味著使用用于輥涂敷的涂料進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。噴涂是涂料噴涂到在先固定的基底160上的方法，以便涂料均勻地粘接到基底160上。在噴涂或轉(zhuǎn)印之后所形成的涂料薄膜進(jìn)行烘焙以便固化。最后，涂料薄膜的外表面被拋光，以便使得固體潤(rùn)滑劑層166具有可適當(dāng)?shù)乜刂频念A(yù)定的尺寸和粗糙度。
固體潤(rùn)滑劑層166的存在使得斜盤60展示出良好的滑動(dòng)特性，例如足夠的抗咬合特性和低摩擦。因此，即使斜盤式壓縮機(jī)“C”在惡劣狀態(tài)下(例如無潤(rùn)滑狀態(tài)或潤(rùn)滑較差的狀態(tài)下)工作時(shí)，可避免在斜盤60與滑履76之間(即滑動(dòng)件之間)出現(xiàn)咬合。因此，可確保斜盤式壓縮機(jī)“C”展示出高耐用性和高可靠性。
注意，與固體潤(rùn)滑劑層166類似的滑動(dòng)薄膜可形成在缸孔12的內(nèi)周表面上和活塞14的活塞頭72的表面上，并且滑動(dòng)薄膜還形成在滑履76的外周表面上和接合裝置70的凹形球面128的表面上。
成對(duì)的滑履76通常由按照J(rèn)IS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))的SUJ2高碳鉻軸承鋼制成，但是其可以由鋁合金制成，其表面設(shè)置有鎳鍍層。具體地說，成對(duì)的滑履76可包括由鋁合金制成的基底，該鋁合金包含硅，例如Al-Si基合金，相當(dāng)于按照J(rèn)IS的A4032，還包括形成在基底上的鎳基鍍層薄膜，例如Ni-P、Ni-B、Ni-P-B、和Ni-P-B-W鍍層薄膜。注意，鎳基鍍層薄膜可由單個(gè)薄膜形成或由多個(gè)不同或相同類型的薄膜形成。
與固體潤(rùn)滑劑層166類似的滑動(dòng)薄膜以及上述的鎳基鍍層薄膜可覆蓋基底的整個(gè)表面，或者僅僅覆蓋承受惡劣滑動(dòng)狀態(tài)的基底的表面的一部分。
排量可變的斜盤式壓縮機(jī)作為本發(fā)明的滑動(dòng)裝置的實(shí)施例進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明的滑動(dòng)裝置并不限于此。壓縮機(jī)作為一種滑動(dòng)裝置可以是排量可變或排量固定的。而且，其壓縮系統(tǒng)可以是往復(fù)式的系統(tǒng)，例如斜盤式系統(tǒng)、擺動(dòng)系統(tǒng)、或旋轉(zhuǎn)式系統(tǒng)，例如葉片式系統(tǒng)或渦旋式系統(tǒng)。此外，在用于空調(diào)器的壓縮機(jī)的情況下，制冷劑的類型并不重要。例如制冷劑可以是用于碳氟化合物的替代制冷劑，或者可以是二氧化碳。
示例以下將描述設(shè)置有多個(gè)本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜的示例的滑動(dòng)件，并且對(duì)于其滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(制備用于滑動(dòng)薄膜的涂料)以下物質(zhì)加入到粘合劑樹脂PAI的樹脂漆料中，即PTFE粉末，具有0.2-100微米平均顆粒直徑的固體潤(rùn)滑劑；具有0.3-10微米平均顆粒直徑的石墨粉末；具有3-40微米平均顆粒直徑的MoS2粉末；以及各種金屬粉末，具有5-20平均顆粒直徑的低熔點(diǎn)材料。添加劑在樹脂漆料中攪拌并分散。由此制備成用于滑動(dòng)薄膜的涂料。
當(dāng)形成的(除了低熔點(diǎn)材料之外的)整個(gè)滑動(dòng)薄膜表示為重量百分比100％(以下由“％”表示)時(shí)，化合物比例控制成如下情況對(duì)于PAI為34.49％；對(duì)于PTFE為20.73％；對(duì)于石墨為10.85％；對(duì)于MoS2為33.93％。注意，表1列出了低熔點(diǎn)材料的類型及其化合物比例。
(試樣的制造方法)為了模擬斜盤式壓縮機(jī)的斜盤，環(huán)形盤制備成基底。注意，環(huán)形環(huán)由鑄鐵(例如按照J(rèn)IS的FCD700)制成，并且具有95毫米的外徑、16毫米的內(nèi)徑、和6毫米的厚度。在除去油脂且清洗基底的表面之后，用于滑動(dòng)薄膜的上述各種涂料通過噴涂涂敷到各個(gè)表面上，同時(shí)控制涂敷量，(即涂敷步驟)。形成有涂料薄膜的基底放置在保持有空氣的加熱爐內(nèi)，并且加熱到200攝氏度一小時(shí)以便使得涂料薄膜干燥并烘焙，(即烘焙步驟)。在冷卻基底之后，所形成的滑動(dòng)薄膜的表面被拋光，以便將滑動(dòng)薄膜的厚度控制在大約10微米。此刻，滑動(dòng)薄膜展示出按照J(rèn)IS的1.0-3.2微米的粗糙度Rz。因此，制備成表面覆蓋有滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)件(即試樣)。
為了模擬斜盤式壓縮機(jī)的滑履，采用了半球形的冠狀部件作為與滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)接觸的配合部件。該配合部件的滑動(dòng)表面形成為直徑13.5毫米的圓。配合部件由鋁合金(例如重量百分比12％的鋁和重量百分比4％的硅)制成。而且，配合部件的滑動(dòng)表面經(jīng)過無電極的鎳鍍敷。此外，另一配合部件由按照J(rèn)IS的SUJ2軸承鋼制成，并且其滑動(dòng)表面不進(jìn)行任何的鍍敷。
(干式制動(dòng)測(cè)試)通過使用如圖3所示的干式制動(dòng)測(cè)試設(shè)備，可測(cè)量咬合(卡缸)時(shí)間。在此，咬合時(shí)間意味著設(shè)置有滑動(dòng)薄膜的基底(以下簡(jiǎn)稱為“斜盤”)與鎳鍍敷的配合部件(以下簡(jiǎn)稱為“滑履”)彼此咬合的時(shí)間。干式制動(dòng)測(cè)試設(shè)備將預(yù)定載荷施加到斜盤和滑履上，并且使得它們?cè)陬A(yù)定的氣體環(huán)境下無潤(rùn)滑地滑動(dòng)。因此，干式制動(dòng)測(cè)試設(shè)備可再現(xiàn)接近實(shí)際設(shè)備(即斜盤式壓縮機(jī))在無潤(rùn)滑狀態(tài)下的情況。
具體地說，干式制動(dòng)測(cè)試在兩種測(cè)試氣體環(huán)境下即在二氧化碳?xì)怏w和CFC替代氣體(例如R134a)中進(jìn)行。而且，如圖3所示，垂直載荷從圖中的上面施加到兩個(gè)滑履上，其控制在200kgf(即1961N)。注意，斜盤和滑履為平面接觸并且其間的壓力為大約2MPa?；瑒?dòng)速度控制在10.4米/秒。注意，滑動(dòng)速度是圍繞斜盤和滑履接觸的假想圓的圓心旋轉(zhuǎn)的平均速度。為了以不同方式來表示，斜盤以3000rpm的速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)滑履保持固定，并且滑履穩(wěn)定地在斜盤上相對(duì)移動(dòng)。此外，在用于保持滑履的球形座中，埋設(shè)有用于測(cè)量滑履的溫度的熱電偶。
為了判斷是否出現(xiàn)了咬合，需觀察扭矩的改變，該扭矩是驅(qū)動(dòng)馬達(dá)用于使斜盤以恒定速度旋轉(zhuǎn)所需的扭矩。即，連續(xù)地測(cè)量扭矩隨時(shí)間的改變，并且當(dāng)扭矩增大15kgf·cm或更突然的改變時(shí)，可判斷出現(xiàn)了咬合。
以下的表1和表2總結(jié)了由此測(cè)量的相應(yīng)的滑動(dòng)薄膜的咬合時(shí)間的結(jié)果。表1代表了當(dāng)包含在滑動(dòng)薄膜中的低熔點(diǎn)材料的類型和含量(以整個(gè)滑動(dòng)薄膜為100％重量百分比時(shí)的重量百分比％表示)改變時(shí)，在2MPa的二氧化碳?xì)怏w環(huán)境中測(cè)量的滑動(dòng)薄膜的咬合時(shí)間。表2代表了當(dāng)使用采用Sn基低熔點(diǎn)材料并展示出特別優(yōu)于表1所示的其它滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)特性的滑動(dòng)薄膜時(shí)，咬合時(shí)間取決于滑履的類型和測(cè)試氣體環(huán)境的情況。
表1

測(cè)試氣體環(huán)境2MPa-二氧化碳；并且干燥表2

注意，表2中的試樣No.11、試樣No.14、試樣No.17、試樣No.20、試樣No.23、試樣No.26分別與表中的試樣No.1、試樣No.2、試樣No.6、試樣No.7、試樣No.8、試樣No.9相同。而且，圖4示出了表2所示的咬合時(shí)間的散點(diǎn)圖。在圖4中，由于咬合時(shí)間在相同的測(cè)試條件也是波動(dòng)的，因此由實(shí)心點(diǎn)“●”表示多個(gè)數(shù)據(jù)。在對(duì)應(yīng)于圖4的表2中列出多個(gè)咬合時(shí)間。
(ring on block試驗(yàn))根據(jù)圖5所示的環(huán)-塊試驗(yàn)裝置，對(duì)于在基材上實(shí)施了滑動(dòng)薄膜的滑動(dòng)部件的試驗(yàn)片測(cè)定了摩擦力的時(shí)間變化。在該試驗(yàn)裝置中，在規(guī)定環(huán)境的無潤(rùn)滑狀態(tài)下(干燥狀態(tài))，使方柱塊狀的試驗(yàn)片在圓筒狀的配對(duì)材料上滑動(dòng)，并對(duì)其施加規(guī)定荷載，利用作用在試驗(yàn)片上的反作用力來測(cè)定作用在滑動(dòng)面上的摩擦力。在此所使用的試驗(yàn)片是從由滑動(dòng)薄膜(厚度約20μm)包覆的環(huán)狀圓盤(前述的斜盤)上切出的6.5×7.0×6.0mm的方柱塊部件(圖5)。配對(duì)材料的外周面與試驗(yàn)片的滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)地接觸。配對(duì)材料由φ35mm的鉻鋼(JIS相當(dāng)于SCR420的材料)制成，其表面進(jìn)行滲碳處理，表面粗糙度研磨成Rz1.7μm左右。另外，試驗(yàn)片準(zhǔn)備兩種滑動(dòng)薄膜包含20％質(zhì)量的作為低熔點(diǎn)材料的Sn所得的試驗(yàn)片；不含有低熔點(diǎn)材料的試驗(yàn)片。
該環(huán)塊試驗(yàn)在大氣環(huán)境中進(jìn)行10分鐘。從圖上方施加到試驗(yàn)片上的垂直荷載為0.87kgf(8.5N)。滑動(dòng)速度恒定為100mm/sec。換言之，對(duì)試驗(yàn)片進(jìn)行固定，同時(shí)使配對(duì)材料以54rpm恒定地旋轉(zhuǎn)，由此進(jìn)行試驗(yàn)。但是，在該試驗(yàn)前，以上述滑動(dòng)速度預(yù)先進(jìn)行垂直荷載0.22kgf(2.2N)×1分鐘的慣性運(yùn)轉(zhuǎn)、接著進(jìn)行垂直荷載0.44kgf(4.3N)×1分鐘的慣性運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，隨著本試驗(yàn)的進(jìn)行，試驗(yàn)片與配對(duì)材料之間的滑動(dòng)面積變大，所以面壓力也隨之降低，從試驗(yàn)后的表面觀察，可以推定出兩者間的面壓力為10kgf/cm2(1Mpa)左右。
圖6和圖7示出了表示由環(huán)塊試驗(yàn)得到的摩擦力的時(shí)間變化的圖表。圖6是滑動(dòng)薄膜中沒有低熔點(diǎn)材料的情況，圖7是在滑動(dòng)薄膜中含有20％的Sn的情況。
在觀察環(huán)塊試驗(yàn)后的各試驗(yàn)片的滑動(dòng)面時(shí)，在滑動(dòng)薄膜中沒有低熔點(diǎn)材料的情況下磨耗寬度為1.69mm。如果將其換算成磨耗深度則相當(dāng)于約20.3μm。另一方面，在滑動(dòng)薄膜中含有20％的Sn的情況下，磨耗寬度為1.32mm，如果將其換算成磨耗深度則相當(dāng)于約12.4μm。圖7對(duì)比地示出了各磨耗深度。
(SEM分析及EPMA分析)使用在滑動(dòng)薄膜中含有20％的Sn的試驗(yàn)用材料進(jìn)行干燥制動(dòng)(dry lock)試驗(yàn)(在與表2中的試驗(yàn)用材料No.14相同的條件下)，對(duì)試驗(yàn)后的斜盤及滑履的滑動(dòng)表面進(jìn)行了SEM(電子掃描顯微鏡)及EPMA(電子束微分析)分析。觀察的滑動(dòng)面是從試驗(yàn)開始150秒后的燒結(jié)前的滑動(dòng)面。圖8示出了其滑動(dòng)薄膜的SEM照片，圖9示出了其EPMA照片。
作為上述分析的結(jié)果，確認(rèn)了在斜盤一側(cè)的滑動(dòng)薄膜中，Sn不是呈粒子狀而是處于廣泛地分布在滑動(dòng)薄膜中的狀態(tài)(圖9)。此外，還確認(rèn)了在實(shí)施了鍍鎳的滑履表面上具有Sn或Ni-Sn化合物(滑動(dòng)生成物)。進(jìn)而，還確認(rèn)了在該Ni-Sn化合物的表面上，通過從滑動(dòng)薄膜中移出的MoS2與Sn而形成了新的(第二)滑動(dòng)生成物層(Sn-S-Mo化合物)。
(評(píng)價(jià))從表1、表2及圖4可知，通過使滑動(dòng)薄膜含有低熔點(diǎn)材料，燒結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)為以往的4倍～5倍。即使配對(duì)材料或滑動(dòng)氣體環(huán)境發(fā)生變化，通過本發(fā)明的滑動(dòng)薄膜來提高抗咬合性的趨勢(shì)基本不變。作為該主要原因，首先，在粒子狀的低熔點(diǎn)材料熔融等而廣泛地分布到滑動(dòng)薄膜中之際(參照?qǐng)D9)，吸收摩擦熱量，抑制滑動(dòng)薄膜的熱劣化而延長(zhǎng)了其壽命。進(jìn)而，從圖4可知，若滑動(dòng)薄膜含有作為低熔點(diǎn)材料的Sn，在配對(duì)材料的表面上實(shí)施鍍鎳，則其抗咬合性的提高效果格外顯著。
作為該主要原因，從前述EPMA的分析結(jié)果可知，認(rèn)為是在配對(duì)材料的滑履表面上新形成的滑動(dòng)生成物(Ni-Sn化合物)或者進(jìn)一步在該Ni-Sn化合物表面上形成的第二滑動(dòng)生成物層的影響。該滑動(dòng)生成物或第二滑動(dòng)生成物層存在于滑動(dòng)面上，降低了滑動(dòng)面之間的摩擦系數(shù)，其結(jié)果，提高了抗咬合性。這一點(diǎn)從圖6及圖7的結(jié)果就可以明顯地看出。即、在不含有低熔點(diǎn)材料的現(xiàn)有滑動(dòng)薄膜的情況下(圖6(a))，在無潤(rùn)滑(干燥)狀態(tài)下持續(xù)滑動(dòng)5分鐘左右后，摩擦力急劇地上升并劇烈地變化。認(rèn)為產(chǎn)生了燒結(jié)而導(dǎo)致了上述現(xiàn)象。另一方面，在含有低熔點(diǎn)材料的本發(fā)明滑動(dòng)薄膜的情況下(圖6(b))，在試驗(yàn)過程中摩擦力(即、摩擦系數(shù))非常穩(wěn)定，幾乎沒有變動(dòng)。這一點(diǎn)不拘泥于在無潤(rùn)滑(干燥)狀態(tài)下的滑動(dòng)，穩(wěn)定的滑動(dòng)特性得到保持，不產(chǎn)生燒結(jié)。
此外，如表2或圖4的結(jié)果可知，在設(shè)置了含有Sn的滑動(dòng)薄膜的情況下，即使在高面壓力(2Mpa)的CO2氣體環(huán)境的嚴(yán)酷環(huán)境下，也可以確認(rèn)為以往的替代氟利昂(R134a)氣體環(huán)境同等以上的、非常優(yōu)異的抗咬合性。這樣高的抗咬合性在含有20％以上的Sn的情況下當(dāng)然可以得到，即使在含有2％左右的Sn的情況下也可以得到。
另外，即使是Sn類材料，在將熔點(diǎn)比粘接劑樹脂(PAI)的玻璃轉(zhuǎn)移溫度高出很多的Sn-20％Cu(液相線溫度545℃)混雜在滑動(dòng)薄膜中的情況下，不能得到上述的效果，只示出了與完全不含有低熔點(diǎn)材料的以往滑動(dòng)薄膜同樣的抗咬合性。
進(jìn)而，在干燥鎖定試驗(yàn)中，在以熱電偶對(duì)滑履的表面溫度進(jìn)行測(cè)定時(shí)，含有低熔點(diǎn)材料的滑動(dòng)薄膜與不含有低熔點(diǎn)材料的滑動(dòng)薄膜相比，其溫度上升緩慢。該主要原因被認(rèn)為是如前所述，由低熔點(diǎn)材料的熔融發(fā)揮了吸收摩擦熱的吸熱效果、以及利用滑動(dòng)生成物使摩擦系數(shù)穩(wěn)定等。
盡管詳細(xì)地描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)實(shí)施本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種滑動(dòng)薄膜，其包括固體潤(rùn)滑劑；用于使得該固體潤(rùn)滑劑保持在基底的表面上的粘合劑樹脂，該粘合劑樹脂展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度；以及低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜，其特征在于，該低熔點(diǎn)材料包括從由單種金屬物質(zhì)、合金、和化合物構(gòu)成的一組材料中選擇的至少一種材料。
3.如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜，其特征在于，該低熔點(diǎn)材料包括從由低熔點(diǎn)的單種金屬物質(zhì)、合金、和化合物構(gòu)成的一組材料中選擇的至少一種材料，該低熔點(diǎn)的單種金屬物質(zhì)包括從錫(Sn)、鉛(Pb)、銦(In)、和鉍(Bi)中選擇的至少一種元素，該合金包括所述元素中的至少一種，該化合物包括所述元素中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜，其特征在于，相對(duì)于重量百分比100％的整體而言其包括重量百分比0.1-60％的該低熔點(diǎn)材料。
5.如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜，其特征在于，還包括與低熔點(diǎn)材料發(fā)生反應(yīng)的滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素，以便在滑動(dòng)表面上形成具有良好滑動(dòng)特性的新的滑動(dòng)產(chǎn)物。
6.如權(quán)利要求5所述的滑動(dòng)薄膜，其特征在于，該低熔點(diǎn)材料包括從錫(Sn)、鉛(Pb)、銦(In)、和鉍(Bi)中選擇的至少一種低熔點(diǎn)金屬；包括鎳(Ni)的所述滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素；和該滑動(dòng)產(chǎn)物包括從鎳合金和鎳化合物構(gòu)成的一組物質(zhì)中選擇的至少一種，該鎳合金和鎳化合物由從錫(Sn)、鉛(Pb)、銦(In)、鉍(Bi)、和鎳(Ni)中選擇的至少一種低熔點(diǎn)金屬形成。
7.一種滑動(dòng)件，其包括基底；和如權(quán)利要求1所述的形成在該基底的表面上的滑動(dòng)薄膜。
8.如權(quán)利要求7所述的滑動(dòng)件，其特征在于，該滑動(dòng)件作為用于斜盤式壓縮機(jī)的斜盤。
9.一種滑動(dòng)裝置，其包括基底，在該基底上形成有如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜；和與該基底的該滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)地接觸的配合部件。
10.一種斜盤式壓縮機(jī)，其包括主軸；與該主軸一起旋轉(zhuǎn)的斜盤；具有柱形缸孔的缸體，該缸孔軸向延伸并且在斜盤側(cè)開口；具有與該斜盤接合的接合裝置的活塞，該活塞由擺動(dòng)的斜盤來驅(qū)動(dòng)，并且該活塞具有從接合裝置連續(xù)地延伸活塞頭，該活塞裝配在該缸體的該缸孔中，并且依據(jù)擺動(dòng)的斜盤從而在缸孔中往復(fù)移動(dòng)；可擺動(dòng)地保持在活塞的接合裝置上的成對(duì)的滑履，該滑履與該斜盤的表面滑動(dòng)接觸；和如權(quán)利要求1所述的形成在該滑履和該斜盤的表面中的至少一個(gè)表面上滑動(dòng)薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的斜盤式壓縮機(jī)，其特征在于，其包括形成在該滑履和該斜盤的表面中的一個(gè)表面上的滑動(dòng)薄膜，并且還包括與包含在滑動(dòng)薄膜中的低熔點(diǎn)材料發(fā)生反應(yīng)的滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素，以便形成具有良好滑動(dòng)特性的新的滑動(dòng)產(chǎn)物，該滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素存在于該滑履和該斜盤的表面中的與滑動(dòng)薄膜滑動(dòng)接觸的另一表面上。
12.如權(quán)利要求11所述的斜盤式壓縮機(jī)，其特征在于，該低熔點(diǎn)材料包括Sn；該滑動(dòng)產(chǎn)物形成元素包括Ni；和該滑動(dòng)產(chǎn)物包括Sn-Ni化合物。
13.如權(quán)利要求12所述的斜盤式壓縮機(jī)，其特征在于，包含在滑動(dòng)薄膜中的該固體潤(rùn)滑劑包括從聚四氟乙烯、二硫化鉬、石墨構(gòu)成的一組中選擇的至少一種；和包含在滑動(dòng)薄膜中的該粘合劑樹脂包括聚酰胺酰亞胺。
14.一種用于滑動(dòng)薄膜的組合物，該組合物包括固體潤(rùn)滑劑；展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑樹脂；以及低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)，由此形成如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜。
15.如權(quán)利要求14所述的組合物，其特征在于，該組合物用于制成用于滑動(dòng)薄膜的涂料或用于滑動(dòng)薄膜的轉(zhuǎn)印薄膜。
16.一種用于形成滑動(dòng)薄膜的方法，其包括將用于滑動(dòng)薄膜的涂料涂敷到基底的表面上，該涂料包括展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑樹脂的漆料；低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)；和分散在該漆料中的固體潤(rùn)滑劑；以及借助加熱對(duì)在該涂敷步驟之后形成的涂料薄膜進(jìn)行烘焙，由此形成如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜。
17.一種制造滑動(dòng)件的方法，該滑動(dòng)件包括基底和借助如權(quán)利要求16所述的方法形成在該基底的表面上的滑動(dòng)薄膜。
18.一種用于形成滑動(dòng)薄膜的方法，其包括將借助印刷漿料從而形成的轉(zhuǎn)印薄膜轉(zhuǎn)印到基底的表面上，該漿料包括展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑樹脂；低熔點(diǎn)材料，該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)，并且該低熔點(diǎn)材料與該粘合劑樹脂混合；和與該粘合劑樹脂混合的固體潤(rùn)滑劑；以及借助加熱對(duì)在該轉(zhuǎn)印步驟之后形成在該基底的表面上的該轉(zhuǎn)印薄膜進(jìn)行烘焙，由此形成如權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)薄膜。
19.一種制造滑動(dòng)件的方法，該滑動(dòng)件包括基底和借助如權(quán)利要求18所述的方法形成在該基底的表面上的滑動(dòng)薄膜。
全文摘要
一種滑動(dòng)薄膜，其包括固體潤(rùn)滑劑、粘合劑樹脂、和低熔點(diǎn)材料。粘合劑樹脂用于使得該固體潤(rùn)滑劑保持在基底的表面上，該粘合劑樹脂展示出玻璃轉(zhuǎn)化溫度。該低熔點(diǎn)材料展示出低于該粘合劑樹脂的該玻璃轉(zhuǎn)化溫度的熔點(diǎn)。低熔點(diǎn)材料的潛熱可吸收在滑動(dòng)件之間產(chǎn)生的摩擦熱，因此阻止粘合劑樹脂的變差。因此，該滑動(dòng)薄膜可獲得更好的抗咬合特性。
文檔編號(hào)C10M125/22GK1699445SQ200510074639
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者杉浦學(xué), 杉岡隆弘, 川浦宏之, 小林孝雄, 渡邊吾朗, 鈴木憲一, 太刀川英男, 長(zhǎng)谷川英雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)