[发明专利]轴承材料、轴承和方法

说明书

在用于滑动轴颈支承(诸如曲柄轴主轴承)的轴承元件中，轴承壳4支撑滑动层或者覆盖层12。所述覆盖层由轴承材料形成，该轴承材料是被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺(PAI)塑料聚合物材料。用于制造轴承材料的方法，包括这些步骤：准备聚酰胺酰亚胺聚合物材料；以及当形成的聚合物材料达到预定分子质量时，添加含烃反应物至所述反应混合物以形成轴承材料，轴承材料包括被具有反应功能性的烃族功能化的聚酰胺酰亚胺塑料聚合物材料。用于制造述轴承材料的另一方法涉及混合聚酰胺酰亚胺塑料聚合物与催化剂；以及添加含烃反应物至反应混合物。

技术领域

本发明涉及一种轴承材料，用于制造所述轴承材料的方法以及包括所述轴承材料的轴承或者轴承元件。本发明尤其涉及一种改进的塑料轴承材料，用来形成普通轴承的运行表面或者滑动表面。实现本发明的轴承材料和元件尤其适合于使用在自动化环境中，包括用于支撑可旋转或者可滑动的发动机部件，以及用作其他可旋转或者可滑动部件(诸如止推垫圈以及凸缘轴承组件)，或用作其他可旋转或者可滑动部件的一部分。

背景技术

轴承元件通常公知为包括钢底、基板层以及滑动层(或者覆盖或者运行层)。这些通常使用在发动机，诸如内燃机中，例如作为连接杆中的曲柄轴和/或凸轮轴支撑轴承以及大端轴承以及小端衬套。它们还可以用作止推垫圈(轴向轴承)。

例如，用作内燃机中的曲柄轴颈轴承的普通轴承通常是半柱形并且具有层状构造。该构造典型地包括：背部，其由强背衬材料诸如钢制成，厚度在大约1mm或更大的区域中；第一轴承材料构成的衬套，其粘附至背部并且具有的厚度从大约0.1至0.5mm；以及第二轴承材料层，其粘附至第一轴承材料的表面并且具有的厚度为小于大约40μm。第二轴承材料的表面形成实际运行或者滑动表面，具有共同操作的轴颈表面。

例如，当其安装在主支承壳体或者连接杆大端时，背部提供了强度以及对轴承壳变形的阻力。如果第二轴承材料层由于任何原因被磨损，第一轴承材料层可以提供合适的支承运行属性，防止轴颈表面接触强背衬材料。其还结合至背衬，并且支撑以及结合至第二轴承材料。第一轴承材料通常可以是铝基合金或者铜基合金。铜基合金(诸如青铜)典型地使用在高负载轴承中以提供用于第二轴承材料层的额外支撑。

与轴颈协作的第二轴承材料层还可以称为覆盖物或者覆盖层。通常，其已经由较软金属层形成，以提供兼容性(轴承适应支承表面和轴颈之间的小的未对准的能力)和嵌入性(防止会在润滑油中传播的碎片或者污垢颗粒刻划或者破坏轴颈表面的能力，通过使这种碎片能够嵌入支承表面中来实现这种防止)。

近来，已经使用包括塑料聚合物材料基质的支承覆盖层。例子描述在WO2004/113749以及WO2010/066396中。这种覆盖材料通常基于聚酰胺酰亚胺(PAI)基质，包含各种填充材料，诸如硬质增强颗粒，固体润滑剂材料的软颗粒以及诸如金属颗粒的其他成分。硬质增强颗粒可以包括陶瓷或者金属氧化物颗粒。固体润滑剂可以包括诸如石墨或者二硫化钼的材料。金属颗粒可以包括铝颗粒，诸如铝薄片。

已经证明PAI材料能够提供强健以及有效的轴承材料，包括在现代内燃烧发动机的挑战性条件中，其中，停止-启动操作，以降低燃料消耗，要求典型发动机承受极大地增加的数量的停止-启动操作。每次发动机重新开始时，完全流体润滑无法在适当位置，因此轴承(诸如曲柄轴轴承)需要能够承受增加数量的非流体润滑启动操作。已经证明具有合适的填充材料的PAI涂覆的轴承能够提供良好的性能，包括兼容性和嵌入性，但是，本发明的申请人已经发现，其能够有利地改善PAI轴承材料的性能以及包括这些材料的轴承的性能。

发明内容

正如随附的独立权利要求限定的，本发明提供了一种轴承材料，轴承元件以及用于制造轴承材料的方法，现在参考此方法。在从属权利要求中陈述了本发明的一些优选或者有利特征。

在第一方案中，提供了轴承材料，其包括被烃族功能化的聚酰胺酰亚胺(PAI)塑料聚合物材料。