專利名稱：用于低摩擦或軟基底應用的自潤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滑表面涂料組合物。
背景技術(shù)：
與另一表面滑動接觸的表面(通常是金屬)，會因為使用或者應力而發(fā)生劣化，這通常被稱為“磨損”。壓力、大負載重量及往復運動會使得磨損發(fā)生的速度變快。當在機械裝置中使用這樣的組件時，即，所述組件具有與另一表面滑動接觸的表面，磨損會造成諸多不得不對該等組件進行維修和更換的問題。某些情況下，不得不因為表面所受的磨損而更換機械裝置本身。
為了減少磨損量并且減少被迫頻繁維修和更換組件及/或機械裝置的情況，公知的是利用涂料組合物對該等組件的表面進行處理。業(yè)界亦將涂料組合物稱為襯墊系統(tǒng)，自潤滑表面涂料組合物，或潤滑劑?，F(xiàn)有的自潤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)之類潤滑填料的樹脂、石墨、及硫化鑰。自潤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)近來有諸多進步，但許多自潤滑表面涂料組合物具有碎裂和流體易于吸收性，這會減損涂料的效用。許多現(xiàn)有的自潤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，同時平衡該表面的磨損量以及所受的摩擦并且改進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滑表面涂料組合物。所述自潤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，以形成自潤滑表面涂料組合物，所述潤滑劑填料含有約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 潤滑表面涂料組合物還包括觸變劑，諸如氣相二氧化硅、細聚四氟乙烯粉，或它們的組合； 及引發(fā)劑，諸如過氧化苯甲酰、異丙苯過氧化氫、過氧化甲乙酮，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。所述自潤滑表面涂料組合物還包括觸變劑，諸如氣相二氧化硅、細聚四氟乙 烯粉，或它們的組合；及引發(fā)劑，諸如過氧化苯甲酰、異丙苯過氧化氫、過氧化甲乙酮，或它 們的組合。
通過下文的附圖和詳細描述，進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)參考示出實施例的附圖，并且其中類似的元件標有類似的標號 I為示出根據(jù)本文所示一實施例的滑動頸軸承的立體圖；2為示出根據(jù)本文所示一實施例的滑動頸軸承的剖視圖；3為示出根據(jù)本文所示一實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)本文所示一實施例的球形軸承的剖視圖 7為400，000次測試后，示例3的振蕩測試的I號測試軸承的鈦軸的一部分的8為240，000次測試后，示例3的振蕩測試的I號參考軸承的鈦軸的一部分的具體實施方式
如圖I 6所不,主要由標號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滑表面涂料組合物22。在沉積自潤滑表面涂料組合物22之前，可對表面20進行處理以達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，細砂噴磨，或丸噴磨)進行噴磨處理。例如，利用 20粗砂尺寸的氧化鋁進行粗砂噴磨。然而，應理解，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上達成所需的表面光潔度之后，可對該表面進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。對表面20進行清潔之后，可在沉積自潤滑表面涂料組合物22之前對該表面進行干燥。
在表面20上沉積自潤滑表面涂料組合物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，可通過任何可有效地將涂料組合物固化在表面上的方法對自潤滑表面涂料組合物22進行固化。此后，可將自潤滑表面涂料組合物22加工為具體的所需尺寸。
自潤滑表面涂料組合物22主要為可用于任何受益于該涂料之應用的涂料。自潤滑表面涂料組合物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，自潤滑表面涂料組合物22還可包括潤滑劑填料，并且根據(jù)不同的應用，還可包括其他附加組分，諸如觸變劑和引發(fā)劑。
自潤滑表面涂料組合物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)使用自潤滑表面涂料組合物22的應用而變換。
一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。另一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。另一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中， 自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，根自潤滑表面涂料組合物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。另一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，根自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。另一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。再一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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。另一實施例中，自潤滑表面涂料組合物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)有的自潤滑表面涂料組合物，自潤滑表面涂料組合物22中使用金屬性丙烯酸酯化合物可增大自潤滑表面涂料組合物與表面20的黏附。
應理解，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滑表面涂料組合物，所述自潤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，所述自潤滑表面涂料組合物還包括潤滑劑填料。
7.如權(quán)利要求6所述的軸承，其特征在于，所述自潤滑表面涂料組合物中所述潤滑劑填料的含量為所述自潤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)劑選自過氧化苯甲酰、異丙苯過氧化氫、過氧化甲乙酮，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所述的自潤滑表面涂料組合物，其特征在于，所述自潤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所述的自潤滑表面涂料組合物，其特征在于，所述自潤滑表面涂料組合物中所述潤滑劑填料的含量為所述自潤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所述的自潤滑表面涂料組合物，其特征在于，所述自潤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、細聚四氟乙烯粉，或它們的組合；及 引發(fā)劑，其選自過氧化苯甲酰、異丙苯過氧化氫、過氧化甲乙酮，或它們的組合。
27.如權(quán)利要求26所述的自潤滑表面涂料組合物，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用的自潤滑表面涂料組合物。一種具有表面及沉積在所述表面上的自潤滑表面涂料組合的軸承，其中所述自潤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C09D7/12GK102979824SQ20121032261
公開日2013年3月20日 申請日期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 申請人:美國滾柱軸承公司