BRPI0705751B1

BRPI0705751B1 - composição para revestimento de lubrificação em dupla camada, revestimento de lubrificação em dupla camada e pistão que tem o mesmo revestimento

Info

Publication number: BRPI0705751B1
Application number: BRPI0705751A
Authority: BR
Inventors: Kentaro Sugimura; Yoshimi Kuroda
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2016-10-18
Also published as: US8082899B2; US7559306B2; DE602007011539D1; US20080060603A1; CN101134923B; JP4921894B2; TW200837186A; CN101134923A; JP2008056750A; EP1894987A1; EP1894987B1; US20090156437A1; TWI361832B; BRPI0705751A

Abstract

composição para revestimento de lubrificação em dupla camada, revestimento de lubrificação em dupla camada e pistão que tem o mesmo revestimento a presente invenção refere-se a uma composição de revestimento para lubrificação em dupla camada é constituída de uma composição de revestimento em camada superior e de uma composição para revestimento em camada inferior. a composição para revestimento em camada superior é constituída de 50 a 70% em peso de uma resina epóxi ou de uma resina de poliamida-imida, 5 a 20% em peso de nitreto de boro e 15 a 30% em peso de nitreto de silicone ou de alumina. a composição para revestimento em camada inferior é constituída de 50 a 70% em peso de uma resina epóxi ou de uma resina de poliamida-imida, 15 a 30% em peso de politetra-fluoroetileno e 5 a 20% em peso de dissulfeto de molibdênio e pode incluir grafite quando necessário.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO PARA REVESTIMENTO DE LUBRIFICAÇÃO EM DUPLA CAMADA, REVESTIMENTO DE LUBRIFICAÇÃO EM DUPLA CAMADA E PISTÃO QUE TEM O MESMO REVESTIMENTO".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se a uma composição para revestimento de lubrificação que pode formar um revestimento seco que tenha propriedades de adesão superiores a um material-base tal como um saia de pistão e propriedades superiores de deslizamento e mais particularmente, a composição para revestimento de lubrificação em dupla camada que tenha uma composição para revestimento de camada superior e uma composição para revestimento de camada inferior. 2. Descrição da Técnica Relacionada Convencionalmente, um processo para a formação de um revestimento para lubrificação sobre uma superfície de um componente de deslizamento de um motor de combustão interna foi adotado como um dos meios para melhorar a resistência ao desgaste e a resistência a emperramento do componente relevante. Então, foi proposta uma composição em que um lubrificante sólido é composto em uma resina que age como um aglutinante como um meio para melhorar a propriedade de deslizamento do revestimento de lubrificação.

Por exemplo, a Publicação Não Examinada da Patente Japonesa JP-A-01-261514 descreve um material para deslizamento que é composto de 20 até 80% em volume de uma resina de poliimida ou de uma resina de poliamida-imida, 10 a 60% em volume de politetrafluoroetileno como um lubrificante sólido, 0,5 até 20% em volume de alumina e similares.

Além disso, a Publicação Não Examinada da Patente Japonesa JP-A-64-087851 descreve que um revestimento é aplicado a um pistão pelo emprego de um filme de lubrificante sólido constituído pela composição de 25 até 125 partes em peso de politetrafluoroetileno por 100 partes em peso de resina de poliimida para aumentar a resistência ao desgaste de um componente do motor tai como um pistão.

Adicionalmente, a Publicação Não Examinada da Patente Japonesa JP-A-06-279708 descreve uma tinta para lubrificação de baixo atrito projetada para formar um revestimento que tenha um baixo coeficiente de atrito e superior resistência ao desgaste em que 5 a 300 partes em peso de um lubrificante sólido, tais como, dissulfeto de molibdênio, grafite, nitreto de boro ou similares e 5 a 100 partes em peso de um modificador, tais como, uma resina de vinila, polibutadieno ou similares são misturadas por 100 partes em peso de um aglutinante de alta resistência, resistente ao calor, tal como, uma resina epóxi.

Além disso, a Publicação Não Examinada da Patente Japonesa JP-A-07-097517 descreve uma composição de resina de deslizamento projetada para atingir um baixo coeficiente de atrito e uma alta resistência ao desgaste que é constituída de 50 a 73% em peso de pelo menos uma de uma resina de poliamida-imida e uma resina de poliimida e, como lubrificantes sólidos, 3 a 15% em peso de politetrafluoroetileno, 20 a 30% em peso de dissulfeto de molibdênio e 2 a 8% em peso de grafite, uma soma total dos lubrificantes sólidos sendo de 27 até 50% em peso.

Para reduzir o coeficiente de atrito de um revestimento para lubrificação em que um lubrificante sólido é composto em uma resina, a quantidade de politetrafluoroetileno a ser composta precisa ser aumentada. No entanto, por outro lado, quando a quantidade de politetrafluoroetileno a ser composta precisa ser aumentada, como o politetrafluoroetileno e a resina resistente ao calor não têm força de adesão, a quantidade de desgaste da camada de revestimento da resina é aumentada. Portanto, não foi possível atingir simultaneamente um baixo coeficiente de atrito e alta resistência ao desgaste.

Além disso, é sabido que entre os lubrificantes sólidos, quando forem aumentadas as quantidades de dissulfeto de molibdênio e de grafite a serem misturadas, é aumentada a resistência a emperramento. No entanto, na eventualidade de que o dissulfeto de molibdênio e a grafite forem misturados mais do que necessário, a própria resistência da camada de resina é diminuída notavelmente ao extremo e isto tende a aumentar o desgaste da camada de revestimento de resina.

Além disso, foi sabido que a composição, por exemplo, de alumina e/ou de nitreto de silicone como um material de carga duro é eficaz para aumentar a resistência ao desgaste da camada de revestimento de resina. No entanto, é sabido, também, que na eventualidade de que a quantidade de alumina e/ou nitreto de silicone a ser misturada for aumentada, o coeficiente de atrito sobre a superfície do revestimento de resina é aumentada, enquanto que a resistência a emperramento é diminuída.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção foi realizada em vista destas situações convencionais e um objetivo da mesma é fornecer uma composição de revestimento para lubrificação que possa formar um revestimento seco que tenha uma propriedade de adesão superior a um material-base tal como um pistão de liga de alumínio e uma propriedade superior de deslizamento e mais particularmente, uma composição para revestimento para lubrificação que tenha um baixo coeficiente de atrito e superior resistência ao desgaste e que possa aumentar a propriedade de operação inicial (running-in) e de resistência a emperramento.

Com o foco de atingir o objetivo, o inventor e outros estudaram profundamente a respeito de resinas para colagem pelas quais propriedades de revestimento tais como resistência térmica, resistência a óleos, propriedade de colagem a materiais-base de liga de alumínio, resistências ao desgaste e similares podem ser obtidas com bom equilíbrio, lubrificantes sólidos que possam reduzir o atrito sobre a superfície de um revestimento, aumentando ao mesmo tempo a propriedade de operação inicial e de resistência a emperramento do mesmo e, além disso, partículas duras que são usadas com a finalidade de aumentar a resistência ao desgaste de um revestimento de resina em relação à formulação e à composição do mesmo e às propriedades de revestimento obtidas dessa maneira e que a presente invenção alcançou como um resultado dos estudos.

De acordo com um aspecto da invenção, é fornecida uma com- posição para revestimento para lubrificação em dupla camada que inclui: uma composição para revestimento em camada superior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; 5 a 20% em peso de um lubrificante sólido que inclui um nitreto de boro; e 15 a 30% em peso de uma partícula dura que inclui, pelo menos, um de nitreto de silicone e alumina; e uma composição para revestimento de camada inferior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; e um lubrificante sólido que inclui 15 a 30%> em peso de um polite-trafluoroetileno e 5 a 20% em peso de um dissulfeto de molibdênio.

De acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecida uma composição para revestimento para lubrificação em dupla camada que inclui: uma composição para revestimento de camada superior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; 5 a 20% em peso de um lubrificante sólido que inclui um nitreto de boro; e 15 a 30% em peso de partículas duras que incluem, pelo menos, um entre nitreto de silicone e alumina e uma composição para revestimento de camada inferior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; um lubrificante sólido que inclui: 15 a 30% em peso de politetrafluoroetileno; e um dissulfeto de molibdênio e grafite, a quantidade total do dissulfeto de molibdênio e da grafite sendo de 5 a 20% em peso e uma quanti- dade de grafite sendo de 1 a 10% em peso.

Além disso, de acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um revestimento para lubrificação em dupla camada formado da composição para revestimento de lubrificação em dupla camada.

Além disso, de acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um pistão para motor de combustão interna que inclui um revestimento para lubrificação em camada dupla formado da composição para revestimento de lubrificação em camada dupla sobre uma superfície circunferência! externa de uma saia de pistão.

De acordo com a invenção, pelo emprego da composição de revestimento para lubrificação em dupla camada que inclui a composição de revestimento em camada superior e a composição de revestimento em camada inferior, podem ser formados o revestimento em camada superior ou o revestimento em camada inferior e o revestimento em camada superior que tenham propriedades superiores de adesão ao material-base, baixo coeficiente de atrito e resistência superior ao desgaste, propriedade de operação inicial e resistência a emperramento. Consequentemente, em um membro de deslizamento que tenha o revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção, o revestimento em camada superior que tem propriedade de operação inicial e resistência a emperramento constitui uma boa superfície lisa de deslizamento quando entra em contato de deslizamento com um membro de encaixe e a resistência ao desgaste também se torna boa devido à quantidade de desgaste em estado estacionário que é reduzida pela ação do revestimento em camada inferior que é superior na diminuição do atrito.

Por causa disso, o revestimento para lubrificação em dupla camada de acordo com a invenção é eficaz em um campo que requer resistência a emperramento, resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito e, portanto, é particularmente eficaz para um pistão de um motor de combustão interna, por exemplo. Além disso, a composição de revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção pode ser calcinada a uma temperatura de 200°C ou mais baixa que pode ser aplicada a um pistão de liga de alumínio de um motor de combustão interna e, em particular, a composição de revestimento para lubrificação em dupla camada tem propriedade de adesão superior a ligas de alumínio e também tem boa propriedade de operação inicial, resistência a emperramento e resistência ao desgaste. Conseqüen-temente, a durabilidade de um membro de deslizamento é notavelmente aumentada e a pressão da superfície de emperramento é aumentada. Além disso, pode ser esperada a redução no coeficiente de atrito em virtude da vantagem do revestimento em camada inferior depois de terminada a operação inicial.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um gráfico que apresenta quantidades de desgaste dos respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 1 e 3 sob um ambiente seco de lubrificação no Exemplo 1 ; A Figura 2 é um gráfico que apresenta coeficientes de atrito dos respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 1 e 3 sob o ambiente seco de lubrificação no Exemplo 1; A Figura 3 é um gráfico que apresenta quantidades de desgaste dos respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 1 a 3 sob um ambiente lubrificado com óleo no Exemplo 2; A Figura 4 é um gráfico que apresenta coeficientes de atrito dos respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 1 a 3 sob o ambiente lubrificado com óleo no Exemplo 2; A Figura 5 é um gráfico que apresenta atritos antes do funcionamento em regime pleno dos pistões que têm os respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 2 a 4 no Exemplo 4; A Figura 6 é um gráfico que apresenta atritos depois de 20 horas de funcionamento em regime pleno dos pistões que têm os respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 2 a 4 no Exemplo 4; A Figura 7 é um gráfico que apresenta atritos antes do regime de funcionamento pleno e depois do tempo decorrido de 20 horas e de 150 horas de um pistão que tem o revestimento para lubrificação da Amostra 2 no Exemplo 4; e A Figura 8 é de fotos que apresentam as condições da superfí- cie dos pistões que têm os respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 2 a 4 no Exemplo 4 depois dos testes de durabilidade DESCRICÀO DETALHADA DE EXEMPLOS DE MODALIDADES DA INVENÇÃO A composição de revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção inclui uma composição de revestimento em camada superior e uma composição para revestimento em camada inferior e emprega, como uma resina para colagem, uma resina epóxi ou uma resina de poliami-da-imida, que tem superior resistência térmica, resistência ao desgaste e propriedade de colagem ou ambas as resinas. Além disso, como as partículas duras são usadas apenas na composição de revestimento em camada superior, podem ser usados um ou ambos de nitreto de silicone (SÍ3N4) e alumina (AI2O3). Quando 0 diâmetro médio da partícula de uma partícula dura se torna menor do que 0,1 pm, a resistência ao desgaste é reduzida, ao passo que, quando o diâmetro médio da partícula da mesma exceder 5 pm, 0 desgaste de um material de encaixe é aumentado. Por causa disso, 0 diâmetro médio da partícula está, de preferência, na faixa de 0,1 a 5 pm e está, mais preferivelmente, na faixa de 0,1 a 2 pm. A composição de revestimento em camada superior inclui 50 a 70% em peso de uma resina epóxi e/ou de uma resina de poliamida-imida como uma resina para colagem, 5 a 20% em peso de nitreto de boro (BN) como um lubrificante sólido e 15 a 30% em peso de nitreto de silicone e/ou de alumina como uma partícula dura. Quando a resina para colagem se torna menor do que 50% em peso, a resistência ao desgaste e a propriedade de adesão são reduzidas devido a uma redução na força de adesão, enquanto que a resina para colagem excede 70% em peso, pois o lubrificante sólido e as partículas duras são relativamente reduzidas, a lubricidade e a resistência ao desgaste são reduzidas. Quando o nitreto de boro, que é o lubrificante sólido, se torna menor do que 5% em peso, a lubricidade é reduzida, ao passo que, se ele exceder 20% em peso, a resistência ao desgaste é reduzida. Além disso, quando as partículas duras se tornam em quantidade menor do que 20% em peso, a resistência ao desgaste é reduzida, quan- do elas excedem 30% em peso, a lubricidade é reduzida. A composição de revestimento em camada inferior é constituída de 50 até 70% em peso de uma resina epóxi e/ou de uma resina de poliami-da-imida como uma resina para colagem, que é similar à composição para revestimento em camada superior e como um lubrificante sólido, são usados basicamente 15 a 30% em peso de politeírafluoroetileno e 5 a 20% em peso de dissulfeto de molibdênio (MoS2). Quando a resina para colagem for reduzida para ser menos do que 50% em peso, a resistência ao desgaste e a propriedade de adesão são reduzidas, ao passo que, quando ela exceder 70% em peso, o lubrificante sólido é reduzido, sendo que o baixo atrito e a resistência a emperramento são prejudicados. Além disso, quando o polite-trafluoroetileno for reduzido até menos do que 15% em peso, a lubricidade é reduzida, enquanto que quando este exceder 30% em peso, a quantidade de desgaste é aumentada. Além disso, quando o dissulfeto de molibdênio for menos do que 5% em peso, a resistência a emperramento é reduzida, ao passo que quando exceder 20% em peso, a resistência do revestimento é reduzida, sendo que a quantidade de desgaste é aumentada.

Além disso, com o dissulfeto de molibdênio como o lubrificante sólido, pode ser realizada uma melhoria na resistência a emperramento por um efeito sinergético com grafite. A saber, na composição para revestimento em camada inferior, como o lubrificante sólido, além do politeírafluoroetileno, podem ser usados dissulfeto de molibdênio e grafite em paralelo com o mesmo. Quando isto ocorre, uma quantidade total de dissulfeto de molibdênio e grafite está na faixa de 5 a 20% em peso e além disso, é desejável usar 1 a 10% em peso de grafite. Quando a grafite se tornar menor do que 1% em peso, não pode ser obtida a vantagem resultante proveniente do aumento na resistência a emperramento devido ao uso paralelo de grafite, ao passo que quando esta exceder 10% em peso, a resistência ao desgaste é reduzida.

Para ajustar a composição de revestimento em camada superior e a composição de revestimento em camada inferior que constituem a composição de revestimento para lubrificação em dupla camada, por exemplo, um solvente orgânico é misturado à resina epóxí e/ou a resina de poliamida-imida que é a resina para colagem e é adicionado um lubrificante sólido à solução de resina resultante com partículas duras adicionadas também à mesma quando necessário, de modo que, o que resultou pode ser misturado e disperso pelo emprego de um moinho de bolas.

Além disso, as quantidades de místuração da resina para coia-gem, o lubrificante sólido tal como o PTEF, MoS2 e grafite e as partículas duras são ajustadas para serem 100% em peso no total.

Além disso, a composição de revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção é diluída por um solvente orgânico quando necessário, de modo a ser aplicado como revestimento sobre um material-base como tinta. A saber, um revestimento em camada inferior um revestimento em camada superior são aplicados seqüencialmente sobre o material-base nesta ordem e são então calcinados de modo que as tintas assim aplicadas sejam endurecidas, sendo que é obtido um revestimento para lubrificação em dupla camada. Não há limitação específica em relação ao solvente orgânico que é usado para diluição, contanto que o solvente orgânico usado seja um sistema de solvente e possa dissolver a resina para colagem. As condições de calcinação tais como temperatura de calcinação e tempo de calci-nação podem ser ajustadas apropriadamente e como a calcinação a uma temperatura de 200°C ou mais baixa é possível, a invenção pode ser aplicada a materiais-base de liga de alumínio. Além disso, embora a espessura do revestimento para lubrificação em dupla camada possa ser selecionado apropriadamente, em consideração da processabilidade do revestimento e dos custos, a espessura está desejavelmente na faixa de 5 a 40 pm Especificamente, uma superfície de um material-base sobre o qual deve ser formado um revestimento para lubrificação em dupla camada é pré-tratada com solvente desengordurante ou com alcalino desengordu-rante de modo a remover óleos e/ou sujeira da mesma. Então, uma tinta para revestimento de camada inferior é primeiro aplicada sobre a superfície do material-base empregando-se um processo conhecido tal como borrifação com ar ou impressão em tela e depois disso, é aplicada uma tinta para re- vestimento de camada superior. Depois disso, o material-base é seco para remover o solvente orgânico e, então, é calcinado, por exemplo, durante 30 minutos a 180°C ou 20 minutos a 200°C, sendo que pode ser formado um revestimento para lubrificação em dupla camada constituído do revestimento de camada inferior e do revestimento de camada superior. O revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção pode ser amplamente aplicado a membros de deslizamento que têm várias aplicações sob ambiente lubrificado com óleo e sob ambiente com lubrificação seca. A resina epóxi e a resina de poliamida-imida, que agem como a resina para colagem do revestimento para lubrificação em dupla camada, têm superiores propriedades de adesão e, portanto, podem ser usadas para quaisquer tipos de materiais-base. Desse modo, o revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção pode ser aplicado a materiais-base de vários tipos de ligas de alumínio, ferros fundidos, aços e ligas de cobre. Entre estes, o revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção é, de preferência, aplicado a um pistão de um motor de combustão interna, particularmente a uma saia de pistão.

Exemplos Exemplo 1 Uma resina epóxi (EP) e uma resina de poliamida-imida (PAI) foram usadas como resina para colagem, nitreto de boro (BNI), politetrafluo-roetileno (PTFE) e dissulfeto de molibdênio (M0S2), grafite (GF) foram usados como lubrificantes sólidos e nitreto de silicone (Si3N4) foi usado como partículas duras e eles foram misturados para fornecer composições para uma composição para revestimento em camada superior e para uma composição para revestimento em camada inferior apresentadas como as Amostras 1 a 3 na Tabela 1 a seguir. Observe que a Amostra 3 é um exemplo comparativo e era uma composição para revestimento em camada única. *: Exemplo comparativo.

Um solvente orgânico foi adicionado a e misturado com cada uma das composições para revestimento das Amostras 1 a 3 na Tabela 1 acima e depois disso foi disperso durante 30 minutos por um moinho de bolas, em que foram obtidas tintas para revestimento em camada superior e tintas para revestimento em camada inferior respectivas. As tintas para revestimento em camada superior e as tintas para revestimento em camada inferior respectivas foram aplicadas sobre corpos de prova feitos de liga de alumínio AC8A {de acordo com o Japanese Industrial Standard JIS) e que tenham uma rugosidade média na superfície de 0,10 a 0,15 pm em Ra (ru-gosidade média aritmética) de modo que um revestimento em camada inferior tem uma espessura de revestimento de 5 a 10 pm e um revestimento em camada superior tinha uma espessura de revestimento de 5 a 10 pm e os corpos de prova assim revestidos com as tintas foram calcinados durante 30 minutos a 180°C. No entanto, como para a Amostra 3, que era o exemplo comparativo, a tinta foi aplicada de modo que o revestimento da camada única tivesse uma espessura de revestimento de 10 +/- 2 pm e foi calcinada durante 60 minutos a 180°C.

Os respectivos revestimentos para lubrificação da Amostra 1, que era o exemplo de acordo com a invenção e a Amostra 3, que era o exemplo comparativo, foram testados usando-se uma máquina de Suzuki para testagem de atrito e de desgaste sob um ambiente seco de lubrificação em que uma velocidade de deslizamento: 0,5 m/s; um membro de encaixe: AC8A; uma distância de deslizamento: 1800 m e uma pressão na superfície: 2,52 a 5,04 MPa de modo a medir quantidades de desgaste e coeficientes de atrito em toda a distância de deslizamento. Os resultados dos testes e das medidas são apresentados na Figura 1 que apresenta quantidades de desgaste (profundidades de desgaste) e na Figura 2 que apresenta coeficientes de atrito. Além disso, como para a resistência a emperramento, uma quantidade de desgaste de 10 pm ou maior foi determinada como emperramento.

Como é óbvio pela Figura 1, é indicado que o revestimento para lubrificação em dupla camada da Amostra 1, que foi o exemplo da invenção, tinha uma pequena quantidade de desgaste e alta resistência a emperramento sob o ambiente de lubrificação seca. Além disso, como é óbvio pela Figura 2, observa-se que o coeficiente de atrito também foi reduzido. É considerado que isto é porque o revestimento para lubrificação em dupla camada tinha uma boa propriedade de operação inicial, isto é, a superfície do revestimento para lubrificação em dupla camada foi gasta regularmente em virtude do contato de deslizamento com um membro de encaixe de modo a formar uma boa superfície de deslizamento em um estágio inicial de deslizamento. Como a quantidade de desgaste em estado estacionário foi reduzida como resultado da boa superfície de deslizamento que é obtida, a resistência ao desgaste foi boa.

Por outro lado, como é óbvio pela Figura 1, o revestimento para lubrificação em camada única da Amostra 3, que foi o exemplo comparativo, tinha uma maior quantidade de desgaste do que aquele da Amostra 1, que era o exemplo da invenção, sob a mesma pressão da superfície e baixa resistência a emperramento. Além disso, como é óbvio pela Fig .2, a redução no coeficiente de atrito não foi conseguida. É considerado que isto foi porque a dureza da própria camada de lubrificação da Amostra 3 era baixa e, portanto, não podia ser formada uma boa superfície de deslizamento em virtude do contato de deslizamento com um material de encaixe em um estágio inicial de deslizamento.

Pelos resultados que foram descritos acima, a Amostra 1, que é o exemplo da invenção, tem a alta resistência a emperramento e superior propriedade de operação inicial sob lubrificação seca e é óbvio que quando a fase de deslizamento for deslocada para um deslizamento com o revesti- mento de lubrificação em camada inferior depois que foi completada a operação inicial, pode ser obtido um coeficiente de atrito bem menor.

Exemplo 2 Os respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras 1 a 2, que eram os exemplos da invenção e a Amostra 3, que era o exemplo comparativo, apresentado na Tabela 1 do Exemplo 1 foram testados usando-se a máquina de Suzuki para testagem de atrito e desgaste sob um ambiente lubrificado com óleo em que uma velocidade de deslizamento: 0,5 m/s; um membro de encaixe: AC8A; uma distância de deslizamento: 1800 m; uma pressão na superfície: 3,78 MPa e um óleo: 0,3 ml de óleo sintético (PAO-4) de modo a medir as quantidades de desgaste e os coeficientes de atrito em toda a distância de deslizamento. Os resultados dos testes e as medidas são apresentados na Figura 3 que apresenta quantidades de desgaste (profundidades de desgaste) e na Figura 4 que apresenta coeficientes de atrito. Além disso, em relação à resistência a emperramento, uma quantidade de desgaste de 10 pm ou maior foi determinada como emperramento.

Como é óbvio pela Figura 3, com os revestimentos para lubrificação em dupla camada das Amostras 1 a 2, que foram os exemplos da invenção, sob o ambiente lubrificado com óleo, a quantidade de desgaste era pequena e a alta resistência a emperramento era alta, comparada à Amostra 3, que foi o exemplo comparativo. Além disso, como é óbvio pela Figura 4, observa-se que o coeficiente de atrito também era reduzido. É considerado que isto é porque o revestimento para lubrificação em dupla camada tinha uma boa propriedade de operação inicial até mesmo sob o ambiente lubrificado com óleo e, portanto, a superfície dos revestimentos para lubrificação em dupla camada foi desgastada regularmente em virtude do contato de deslizamento com as peças de encaixe de modo a formar boas superfícies de deslizamento em um estágio inicial de deslizamento. Como a quantidade de desgaste foi reduzida como um resultado de terem sido obtidas boas superfícies de deslizamento, a resistência ao desgaste também foi boa.

Por outro lado, como a Amostra 3, que era o exemplo comparativo, formou o revestimento para lubrificação em camada única e a dureza do próprio revestimento para lubrificação era baixa, a quantidade de desgaste foi aumentada comparada com as Amostras 1 a 2, que foram os exemplos da invenção. Além disso, como é óbvio pela Figura 4, embora a Amostra 3 apresentasse um baixo coeficiente de atrito quando uma operação inicial atingida sob o ambiente lubrificado com óleo, a quantidade de desgaste era grande no estado inicial de deslizamento.

Pelos resultados que foram descritos acima, as Amostras 1 a 2, que são os exemplos da invenção, têm a alta resistência a emperramento e a propriedade superior de operação inicial até mesmo sob lubrificação com óleo e é óbvio que quando a fase de deslizamento for deslocada para um deslizamento com o revestimento em camada inferior depois de ter sido completada a operação inicial, pode ser obtido um coeficiente de atrito bem menor.

Exemplo 3 As composições para revestimento em camada única das Amostras 5 a 20 foram preparadas como apresentado na Tabela 2 a seguir. Quando elas foram preparadas, uma resina epóxi (EP), uma resina de poli-amida-imida (PAI), uma resina fenólica (PH) e uma resina de poliiimida (PI) foram usadas como resinas para colagem e nitreto de boro (BN), politetraflu-oroetileno (PTFE), dissulfeto de molibdênio (MoS2) e grafite (GF) foram usados como lubrificantes sólidos e, além disso, nitreto de silicone (SÍ3N4), zir-cônia (Zr02), alumina (Al203) e óxido de ferro (Fe2C>3) foram usados como partículas duras.

Tabela 2 Um solvente orgânico foi adicionado a e misturado com cada uma das composições para revestimento das Amostras 5 a 20 apresentadas na Tabela 2, que eram exemplos comparativos e das Amostras 1 a 2, que eram os exemplos da invenção e da Amostra 3, que era o exemplo comparativo, apresentado na Tabela 1 no Exemplo 1 e foi disperso durante 30 minutos em um moinho de bolas. As respectivas tintas para revestimento assim obtidas foram aplicadas sobre saias de pistão feitas de uma liga de alumínio AC8A e foram então calcinadas de modo a formar revestimentos para lubrificação. Quando isto ocorreu, as tintas para revestimento foram aplicadas tal como para as Amostras 1 a 2, que eram os exemplos da invenção, os revestimentos em camada inferior tinham uma espessura de revestimento de 5 a 10 pm e os revestimentos em camada superior tinham uma espessura de revestimento de 5 a 10 pm e para as respectivas Amostras, que eram os exemplos comparativos, um revestimento em camada única tinha uma espessura de revestimento de 10 a 20 pm. Além disso, como condições de calcinação, as Amostras 1 a 2 foram calcinadas durante 30 minutos a 180°C e as outras Amostras foram calcinadas durante 60 minutos a 180°C. Observe que a Amostra 4 era uma Amostra que não tinha revestimento para lubrificação.

Os respectivos pistões foram cada um construído em um motor a gasolina de cilindro único com uma camada de alumínio de 160 cm3 e foram sujeitos a uma corrida teste de 20 horas com regime de funcionamento pleno a 3600 rpm. Os respectivos revestimentos para lubrificação das Amostras foram totalmente avaliados baseados em marcas de desgaste e de arranhões sobre a superfície do pistão e no consumo de óleo depois de completada a corrida teste dos motores, cujos resultados são apresentados também na Tabela 2 acima. Observe que os resultados das avaliações totais foram apresentados usando-se A que indica que os resultados foram bons, B que indica que eles eram leves marcas de desgaste e de arranhões, C que indica que eles eram marcas evidentes de desgaste e de arranhões e D que indica que eles eram marcas notáveis de desgaste e de arranhões. É observado pelos resultados apresentados na Tabela 2 que as Amostras 1 a 2 de acordo com os exemplos da invenção, que eram os revestimentos para lubrificação em dupla camada, são extremamente superiores quando comparadas não apenas à Amostra 4 que não tinha revestimento para lubrificação mas também às Amostras 3 e 5 a 20.

Exemplo 4 Os pistões que têm o revestimento para lubrificação em dupia camada da Amostra 2, que era o exemplo da invenção e os revestimentos para lubrificação em camada única das Amostras 3 a 4, que eram os exemplos comparativos, apresentados na Tabela 2 foram preparados de uma maneira similar àquela usada no Exemplo 3. Estes pistões foram sujeitos a um teste de durabilidade de 150 horas com um regime de funcionamento pleno a 3600 rpm pelo emprego, similarmente ao Exemplo 3, de um motor a gasolina com um único cilindro com uma camada de alumínio de 160 cm3. Foram aplicados atritos antes do regime de funcionamento pleno e depois de decorridas 20 horas e 150 horas foram medidos enquanto a velocidade do motor variou até 2000 rpm, 2500 rpm, 3000 rpm e 4000 rpm e foram investigadas as condições de desgaste sobre as superfícies dos pistões, cujos resultados são apresentados nas Figuras 5 a 8.

Como é óbvio pela Figura 5 que apresenta atritos das Amostras 2 a 4 antes de ter sido aplicado o regime de funcionamento pleno e a Figura 6 que apresenta atritos das Amostras 2 a 4 depois de decorridas 20 horas de regime de funcionamento pleno, com o pistão tendo o revestimento para lubrificação em dupla camada da Amostra 2, que era o exemplo da invenção, sobre uma superfície circunferencial externa de sua saia de pistão, comparada às Amostras 3 a 4, que eram o exemplo comparativo, uma saída que indica que atrito foi evidentemente reduzido e também é evidente que a Amostra 2 tinha superior resistência a emperramento e propriedade de operação inicial.

Além disso, é óbvio pela Figura 7 que apresenta a transição de condições de atritos sobre a Amostra 2 da invenção antes de ter sido aplicado o regime de funcionamento pleno e depois de 20 horas e ter sido decorrida 150 horas que o pistão da Amostra 2, que era o exemplo da invenção, é superior em pouco atrito pois a saída diminuía com a passagem do período de tempo de avaliação. Além disso, é observado pela Figura 8 que apresenta fotos de superfícies dos pistões das Amostras 2 a 4 depois dos testes de durabilidade que o desgaste e os arranhões sobre a Amostra 2 da invenção foram melhorados notavelmente sobre as Amostras 3 a 4 dos exemplos comparativos. É observado pelos resultados que foram descritos até agora que o pistão sobre o qual foi formado o revestimento para lubrificação em camada dupla que usa a composição para revestimento para lubrificação em camada dupla da invenção apresentou a boa propriedade de operação inicial, menor quantidade de desgaste e alta resistência a emperramento quando usado no motor de combustão interna. É considerado que isto é porque o revestimento para lubrificação em dupla camada da invenção foi desgastado regularmente em virtude do contato de deslizamento com o material de encaixe para assim formar uma boa superfície de deslizamento no estágio inicial de deslizamento. Além disso, pode ser esperada uma redução no atrito em virtude da vantagem do revestimento para lubrificação em camada inferior depois de completada a operação inicial.

Embora a invenção tenha sido descrita em associação com os exemplos de modalidades, será óbvio para os peritos na técnica que varias mudanças e variações podem ser feitas sem sair da presente invenção e o objetivo é, portanto, abranger nas reivindicações anexas tais mudanças e variações quando ficarem dentro do verdadeiro espírito e âmbito da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Composição para revestimento para lubrificação em dupla camada, caracterizada pelo fato de que compreende: uma composição para revestimento em camada superior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; 5 a 20% em peso de um lubrificante sólido que inclui um nitreto de boro; e 15 a 30% em peso de uma partícula dura que inclui, pelo menos, um de nitreto de silicone e alumina; e uma composição para revestimento de camada inferior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; e um lubrificante sólido que inclui 15 a 30% em peso de um polite-trafluoroetileno e 5 a 20% em peso de um dissulfeto de molibdênio.

2. Composição para revestimento para lubrificação em dupla camada, caracterizada pelo fato de que compreende: uma composição para revestimento de camada superior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; 5 a 20% em peso de um lubrificante sólido que inclui um nitreto de boro; e 15 a 30% em peso de partículas duras que incluem, pelo menos, um entre nitreto de silicone e alumina; e uma composição para revestimento de camada inferior que inclui: 50 a 70% em peso de uma resina para colagem que inclui, pelo menos, uma de uma resina epóxi e uma resina de poliamida-imida; e um lubrificante sólido que inclui: 15 a 30% em peso de politetrafluoroetileno; e um dissulfeto de molibdênio e grafite, a quantidade total do dis-sulfeto de molibdênio e da grafite sendo de 5 a 20% em peso e uma quantidade de grafite sendo de 1 a 10% em peso.

3. Revestimento para lubrificação em dupla camada, caracterizado pelo fato de ser formado de uma composição para revestimento de lubrificação em dupla camada como descrita na reivindicação 1.

4. Revestimento para lubrificação em dupla camada, caracterizado pelo fato de ser formado de uma composição para revestimento de lubrificação em dupla camada como descrita na reivindicação 2.

5. Pistão para motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de compreender um revestimento para lubrificação em camada dupla formado de uma composição para revestimento de lubrificação em camada dupla como descrita na reivindicação 1 sobre uma superfície circunferencial externa de uma saia de pistão.

6. Pistão para motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de compreender um revestimento para lubrificação em camada dupla formado de uma composição para revestimento de lubrificação em camada dupla como descrita na reivindicação 2 sobre uma superfície circunferencial externa de uma saia de pistão.