[發明專利]用于活塞的復合材料

有效

• 申請號: 201680056383.1
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN108137840B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: J·弗爾斯特
• 申請（專利權）人: KS科爾本施密特有限公司
• 主分類號: C09D179/08
• 分類號: C09D179/08;C09D163/00;C09D201/00;C09D7/61;C09D7/62;F02F3/10
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 馮奕

本發明涉及內燃機的活塞，所述活塞具有至少局部施加到所述活塞的表面上的復合材料，其特征在于，所述復合材料至少包含高溫聚合物和/或液晶聚合物(LCP)。

本發明涉及一種根據專利權利要求1的前序部分特征的用于內燃機的活塞的復合材料。

復合軸涂層用于很少的摩擦和提高的抗咬性。

用于快速移動的內燃機部件(尤其活塞軸)的涂層的復合材料用于降低摩擦損耗并提高抗咬性以及提高耐磨性。

為了保證磨合和自潤滑特性，在現有技術中使用由基于聚酰胺酰亞胺或環氧載體樹脂或者固態潤滑劑混合物的、具有不同填料(大多數情況下為石墨，或MoS₂和/或碳纖維，最近還有PTFE和納米金剛石)的聚合物組合物構成的活塞涂層。基于聚合物的層大多以溶解/分散的形式單層或多層地進行施涂并且隨后在溫度下固化/聚合。在此過程中，所采用的溶劑蒸發并且所用的質量減少。

另外，從現有技術已知一種活塞裙或整個活塞的鐵涂層。

此類涂層的應用和效果是長久以來已知的并且不再詳述。

本發明的目的是在長久以來已知種類的活塞軸涂層的性能(摩擦和磨損、磨合行為以及涂層在活塞上的粘附牢固性)方面對其進行改進。

根據本發明，這個目的如下實現：提供一種內燃機的活塞，所述活塞具有例如至少施加在所述活塞的表面上的復合材料，其中所述復合材料至少包含高溫聚合物和/或液晶聚合物(LCP)。

另外，根據本發明提出，所述高溫聚合物由聚酰胺酰亞胺(PAI)和/或環氧載體樹脂組成。

另外，根據本發明提出，可以將所述液晶聚合物(LCP)溶解在離子液體(IL)中以制備所述復合材料。

另外，根據本發明提出，所述復合材料包含石墨(由石墨層結構形成的單獨的層)、尤其是功能化的石墨。

換言之，所述目的如下實現：新的“混雜聚合物(Hybridpolymer)”，即復合材料，應當在基質上由高溫聚合物(如聚酰胺酰亞胺(PAI)或環氧樹脂)組成，所述高溫聚合物設置有液晶聚合物(LCP)。所述LCP可以溶解在離子液體(IL)中，然后所述離子液體同樣可以整合到所述基質中。另一種材料應由石墨、尤其是由功能化的石墨組成。新的添加物(LCP、IL和石墨)容許基礎聚合物的特性的顯著改進。

通過新的復合材料實現了對磨合行為的改進、抗咬性的提高、摩擦的降低和提高的耐磨性(內燃機部件、尤其活塞的更長的使用壽命)。由此對于內燃機的運行帶來燃料消耗和二氧化碳排放(CO₂排放)的降低。

作為相對于現有技術的進步，通過使用本發明的復合材料或涂層減小或甚至避免了在用于內燃機的部件、尤其活塞中的品質問題，如層開裂或層磨損。鐵涂層可以完全通過本發明的用于內燃機部件、尤其活塞的涂層或復合材料來替代，同時實現更好的或至少可媲美的磨損特性。通過本發明的涂層或復合材料可以簡化制造過程。

高溫聚合物適合于超過200攝氏度的使用溫度。在聚合物鏈中具有芳香族構造單元的聚酰胺酰亞胺(PAI)屬于高溫聚合物類并且形成熱塑性塑料。此外產生很高的化學耐受性和抗磨強度。聚酰胺酰亞胺因此特別適合作為用于內燃機活塞的復合材料的耐熱成分。在此，長期的溫度耐受性超過220℃。