[發明專利]具有帶涂層工作面的活塞環以及涂層劑

無效

• 申請號: 200580040869.8
• 申請日: 2005-11-28
• 公開（公告）號: CN101065448A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 庫爾特·邁爾
• 申請（專利權）人: 馬勒國際公司
• 主分類號: C08L71/12
• 分類號: C08L71/12;C08L79/08;F16J9/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 顧紅霞;張天舒

技術領域

本發明涉及一種活塞環，其工作面上設有包含合成材料的涂層。本發明還涉及適用于此的涂層劑。

背景技術

在現有技術中公知的是，在活塞環或者至少其工作面上設置由其中嵌入石墨的合成樹脂制成的自潤滑磨合層。例如，在瑞士的專利說明書CH?577?565中描述了這種磨合層。但是，在現代內燃機中，這種磨合層不再能滿足對機械強度和溫度穩定性的要求。

DE?195?06?910?C2描述了一種帶有活塞環對的活塞-/活塞環裝置，其中，活塞環槽和活塞環對的表面都覆蓋有固體潤滑劑-膜。該膜包含由固體潤滑劑材料制成的特殊混合物，所述固體潤滑劑材料以高達58重量％的重量百分比存在于由聚酰胺或環氧樹脂制成的載體內。該固體潤滑劑材料為膜提供必要的溫度穩定性。在DE?195?04?803中描述了另一種類似的固體潤滑劑-膜。

DE?39?03?722?C2公開了一種活塞-/活塞環裝置，其中，除了活塞環的工作面以外，活塞環槽和活塞環的表面都設有基于聚酰胺或聚酰亞胺的固體潤滑劑-膜。由此防止活塞粘結到活塞環上。

但是，這種固體潤滑劑-膜不能用于活塞環的工作面，這是因為對活塞環-/氣缸工作面摩擦系統的要求與對活塞環/活塞環槽摩擦系統的要求完全不同。

發明內容

因此，本發明的任務是提供一種帶涂層的活塞環或涂層劑，它們適合于現代的內燃機并且會改善磨合特性。

該任務通過具有權利要求1特征的活塞環或具有權利要求11特征的涂層劑解決。根據本發明，涂層由其中嵌入顆粒的至少一種聚酰胺酰亞胺和/或至少一種聚醚醚酮制成。

已經證明，聚酰胺酰亞胺和聚醚醚酮能夠滿足對現代內燃機的磨合層所提出的高要求。聚酰胺酰亞胺或聚醚醚酮與顆粒一起構成磨合層，也就是說，顆粒嵌入在由聚酰胺酰亞胺或聚醚醚酮形成的基體中。該磨合層具有足夠的耐熱性(至少可達250℃)，并且不會過快地磨損。由此，磨合層的磨合特性在磨合階段保持基本上不受影響。這改善了內燃機的磨合性能。避免了在磨合階段產生燒損痕跡。磨合階段結束后，就不再需要磨合層了，因此磨合層可以被磨損掉。

相對于現有技術中已知的聚酰亞胺，根據本發明的活塞環或者涂層劑具有如下優點，即具有更高的強度和韌性。由此還提高了抗磨損性，使得涂層不會過快地磨損。此外，根據本發明的活塞環或涂層劑具有更低的摩擦系數，這有利于其摩擦性能。此外，與現有技術相比，根據本發明的活塞環或涂層劑對峰值溫度的敏感性更低，使得例如短時間內加熱到450℃的溫度也不會造成損害。

聚酰胺酰亞胺(PAI)是一種聚合物，其主鏈既具有酰胺官能度又具有酰亞胺官能度。其制造方法是公知的。例如，其可通過三羧酸酐(例如偏苯三甲酸酐)或羧酸的氯化物與二異氰酸酯或二胺的縮聚反應來制備。在溶液中完成該聚合反應。其可直接從溶液中得到。聚酰胺酰亞胺具有非常高的耐熱性和耐溶劑性。

聚醚醚酮是一種聚合物，其中苯撐交替地分別由兩個醚基和一個酮基連接在一起。以本身已知的方式，在存在弗里德爾-克拉夫茨催化劑(例如AlCl₃)的情況下，通過使4-苯氧基苯甲酰氯或對苯二甲酸二氯化物和二苯醚聚合來制造聚醚醚酮。聚醚醚酮是具有特別良好的抗熱成型性的、部分結晶的、高熔點的熱塑性塑料。其可非常容易地通過注射模塑法加工。根據本發明使用的聚醚醚酮中的苯撐可被任意取代。

根據用途，顆粒可以用作磨光劑、潤滑劑或用于提高合成材料基體的強度。混有顆粒的合成材料可以以本身已知的方式噴涂或印刷在活塞環的工作面上。

本發明還涉及內燃機用的活塞-/活塞環裝置，其中，至少一個活塞環設有根據本發明的涂層。

從屬權利要求給出了有利的改進方案。

優選使用聚酰胺酰亞胺或聚醚醚酮，它們熱固化，或者在向活塞環涂覆涂層劑之后熱固化。這使得加工更容易。涂層的層厚可以為1到20微米，優選為3到8微米。

顆粒的量可以占涂層的0.1重量％到40重量％，優選為0.5重量％到20重量％。顆粒太多會導致氣缸工作面和磨合層的磨損加大，并且會過度地降低合成材料基體的耐熱性。而顆粒太少則沒有作用。

顆粒的粒度例如在0.1到10微米的范圍內，優選在0.5到2微米的范圍內。同樣，粒度太大會導致氣缸工作面和磨合層的磨損加大，并且會降低合成材料基體的耐熱性。而粒度太小則沒有作用。

顆粒可以是例如硬質材料顆粒。合適的材料特別是氧化鋁、碳化硅、氮化硅、碳化鎢、金剛石、碳化硼或碳化鉻。與精細珩磨類似，顆粒用于精細拋光氣缸工作面，以便去除粗糙尖峰。為此，顆粒的粒度和量應該位于上述優選的范圍內。