一种行星齿轮轴用尼龙复合涂层及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于汽车配件领域，涉及一种行星轮销轴，尤其涉及一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料和复合尼龙涂层及其制备方法和应用。


背景技术：

2.行星齿轮轴是汽车差速器或变速箱中重要的零部件，它连接着差速器壳体和行星齿轮，作用是将转矩传递给行星齿轮，实现转矩的分配，从而使车轮实现差速运转。因行星齿轮轴的使用工况较为恶劣，其承受很大的扭矩及冲击载荷，一旦出现轴面点蚀或轴根裂纹故障时将导致严重的后果，如直接导致行星减速机内部结构损坏。为确保行星齿轮轴运转精度、安全性和使用寿命，必须保证行星齿轮轴有较高的耐磨性、耐腐蚀性、强度和韧性，并能得到良好的润滑，因此针对行星齿轮轴的材料开发、制造工艺、齿轮检测及台架测试都非常严格。
3.传统的行星齿轮轴一般采用两种方式来获得高强度、高耐磨及润滑性能好的行星齿轮轴，一种方式是先热锻工艺制成柱状坯料，等温正火后精车，再经渗碳淬火等一系列复杂的热处理后改变其晶型组织，生产工艺复杂、繁琐，费时耗力，能耗及生产成本居高不下，且其使用寿命短；另一种方式是从其原材料本身出发，研发新型合金配方，如在碳素工具钢基础上加入铬、钼、钨、钒等合金元素以提高淬透性、韧性、耐磨性和耐热性，以获得高强度、高耐磨及润滑性能好的行星齿轮轴，这种方式获得的行星齿轮轴虽然一定程度上能够满足需求，但其原材料及铸造成本较高，无法推广应用。
4.此外，现有技术中还披露的一些在行星齿轮轴表面涂覆耐磨涂层方式，依此来获得高强度、高耐磨及良好润滑性能。如已公开专利cn1483778a公开了一种新型金属防腐耐磨涂料，以石油发酵尼龙1212为基料，加入环氧树脂、固化剂、抗磨剂、润滑剂，流平剂，抗氧剂，光稳定剂，颜料等物料组成；已公开专利cn103483894a公开了一种新型金属防腐耐磨粉末涂料，由尼龙pa66、聚四氟乙烯、三乙烯四胺、环氧树脂e-12、羧甲基纤维素、二月桂酸二丁基锡、乙烯基羧酸酯、硼化二钼、二甲基乙醇胺、二甲氨基丙胺、复合填料组成；已公开专利cn109096811a公开了一种耐磨耐划长寿命不粘涂料，由以下原料制备而成：改性聚氨酯树脂、氰基丙烯酸酯、聚四氟乙烯、耐磨填料、十二烷基磺酸钠、吐温、二氧六环、硅烷偶联剂kh550、助剂；助剂由润滑剂、成膜剂、消泡剂、流平剂、氧化铝、石墨和三聚磷酸铝组成。
5.又如已公开专利cn101081961a公开了一种花键轴表面功能梯度复合涂层，花键轴表面外依次涂覆有粘合剂、尼龙11和/或尼龙1010薄膜，尼龙11和/或尼龙1010薄膜外还涂覆有尼龙11和/或尼龙1010与改性硫化钼或纳米氧化铝的均匀混合的梯度薄膜；已公开专利cn110527395a公开了一种用于油套管接头螺纹的耐磨涂料，由以下原料制备而成：有机溶剂、成膜树脂、润滑填料、研磨料、偶联剂、助剂、分散剂、消泡剂；以及已公开专利cn111040200a公开了一种高耐磨球形聚酰胺粉末的制备方法，将二甲基甲酰胺、尼龙12、抗氧剂、耐磨助剂加入到反应釜中，在温度为120-150℃下搅拌均匀；向得到的混合物中加入乙醇，搅拌至温度降为90-100℃，减压蒸馏使固液分离，室温下烘干，在转速为200-300r/
at204。
18.本发明的第二个方面是提供一种如上述所述行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
19.(1)将尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
20.(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、尼龙粉、二硫化钼粉；
21.(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得复合尼龙粉末涂料。
22.本发明的第三个方面是提供一种如上述所述行星齿轮轴用复合尼龙涂层在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面的应用。
23.本发明的第四个方面是提供一种如上述所述行星齿轮轴用复合尼龙涂层在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面的应用方法，包括如下步骤：
24.(1)将复合尼龙粉末涂料以静电喷涂的方式，均匀喷涂于行星轮销轴的表面；
25.(2)然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在200～230℃，熔化时间控制在15～20分钟，使表面的尼龙复合涂层融化在行星齿轮轴表面，并形成一层复合尼龙涂层。
26.本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
27.(1)采用特定配比的改性尼龙粉、聚四氟乙烯、炭黑和二硫化钼粉的复合配伍，可有效增强涂料成膜后的硬度，同时能够增加复合尼龙涂层的耐磨性能及自润滑性能；
28.(2)采用毕克byk-at204作为复合尼龙粉末涂料的分散剂，能够使得改性尼龙粉、聚四氟乙烯、炭黑和二硫化钼粉混合粉末的粒径分布更为均匀；且在常温常压下进行混合搅拌生产制备，降低了生产危险系数，生产成本低；
29.(3)该复合尼龙粉末涂料喷涂在行星齿轮轴表面，经加热熔融后直接在行星齿轮轴表面形成一层复合尼龙涂层，使用灵活方便，可大大提高行星齿轮轴的耐冲击耐磨性以及自润滑性能，提高了行星齿轮轴的使用寿命和运行稳定性；
30.(4)采用该复合尼龙涂层制得的行星齿轮轴，行星齿轮轴本体可采用常规基材即可，其整体生产成本可降低30-40％，却可产品寿命提高5-20倍，具有广泛应用的前景。
具体实施方式
31.本发明主要技术方案是提供一种行星齿轮轴用尼龙复合涂层，其技术原理为利用静电喷粉技术将复合尼龙粉末涂料喷涂于行星齿轮轴的表面，通过高温熔化的方式，在行星齿轮轴表面包覆一层复合尼龙涂层，在使用过程中起到润滑耐磨的作用。
32.在一些实施例中，提供一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：改性尼龙粉75～85％、聚四氟乙烯5～9％、炭黑粉4～8％、二硫化钼粉4～8％、分散剂1～3％。
33.在一些优选实施例中，所述行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：改性尼龙粉77～82％、聚四氟乙烯5.5～7.5％、炭黑粉4.8～7.2％、二硫化钼粉4.2～6.8％、分散剂1.5～2.5％。
34.在一些较为优选的实施例中，所述行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：改性尼龙粉78.5～81.2％、聚四氟乙烯6.2～6.8％、炭黑粉5.5～6.5％、二硫化
钼粉5.5～6.5％、分散剂1.9～2.2％。
35.在其中的一些实施例中，所述改性尼龙粉为尼龙pa12和石墨烯混合改性，其尼龙pa12粒径为30～60μm，含量99.0％；石墨烯的粒径为50～80nm，添加量为pa12质量的5
‰
。
36.在其中的一些实施例中，所述聚四氟乙烯的粒径为8～12μm，含量≥99.5％。
37.在其中的一些实施例中，所述炭黑粉的粒径为3-6μm，含量≥99.8％。所述二硫化钼粉的粒径为0.2～0.4μm，含量≥99.8％。
38.在一其中的些实施例中，所述分散剂为毕克byk-at204，所采用的分散剂为液体，通过喷洒的方式分散在混合粉的表面，起到分散作用，不致团聚粉剂团聚。
39.在一些实施例中，还提供一种用于上述所述行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
40.(1)将尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
41.(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、尼龙粉、二硫化钼粉；
42.(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得复合尼龙粉末涂料。
43.在一些实施例中，还提供一种如上述所述行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面的应用。
44.在其中的一些实施例中，还提供一种上述所述行星齿轮轴用复合尼龙涂层在行星轮销轴表面的应用方法，包括如下步骤：
45.(1)将复合尼龙粉末涂料以静电喷涂的方式，均匀喷涂于行星轮销轴的表面；
46.(2)然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在200～230℃，熔化时间控制在15～20分钟，使表面的尼龙复合涂层融化在行星齿轮轴表面，并形成一层复合尼龙涂层。
47.在其中的一些实施例中，所述尼龙涂层的厚度为0.1～3mm，优选为0.3～1.5mm，较优选为0.5～1.0mm，更优选为0.6～0.8mm。
48.下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
49.实施例1
50.一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0051][0052]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0053]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0054]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0055]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0056]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在210℃，熔化时间控制在18分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0057]
实施例2
[0058]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0059][0060]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0061]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0062]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0063]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0064]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在200℃，熔化时间控制在20分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0065]
实施例3
[0066]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0067][0068]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0069]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0070]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0071]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0072]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在205℃，熔化时间控制在18分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0073]
实施例4
[0074]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0075][0076]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0077]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0078]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0079]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0080]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在215℃，熔化时间控制在16分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0081]
实施例5
[0082]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0083][0084]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0085]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0086]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0087]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0088]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在220℃，熔化时间控制在15分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0089]
实施例6
[0090]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0091][0092]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0093]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0094]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0095]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0096]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在215℃，熔化时间控制在20分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0097]
实施例7
[0098]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0099][0100]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0101]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0102]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0103]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0104]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在230℃，熔化时间控制在15分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0105]
实施例8
[0106]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0107][0108]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0109]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0110]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0111]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0112]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在225℃，熔化时间控制在17分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0113]
实施例9
[0114]
一种行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，由如下组分配制而成：
[0115][0116][0117]
采用上述组分配方，该行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料，采用如下方法的制备，包括如下步骤：
[0118]
(1)将改性尼龙粉、聚四氟乙烯粉、炭黑粉、二硫化钼粉分别置入干燥箱，在80℃干燥2小时；
[0119]
(2)用干粉搅拌机将以上粉剂搅拌混合，加入顺序为：聚四氟乙烯粉、炭黑粉、改性尼龙粉、二硫化钼粉；
[0120]
(3)将分散剂喷洒分散在混合粉的表面，混合均匀，即得成品复合尼龙粉末涂料。
[0121]
采用静电喷粉的方式，将制得的行星齿轮轴用复合尼龙粉末涂料均匀喷涂在汽车差速器或变速箱用行星轮销轴表面，控制适宜喷涂量，不要太薄也不要太厚；然后对行星轮销轴表面进行加热，加热温度控制在210℃，熔化时间控制在18分钟，使表面的复合尼龙粉末涂料完完全全融化在行星齿轮轴表面，并形成一层0.6mm的复合尼龙涂层。
[0122]
性能测试：
[0123]
以上述实施例1～9制得的包覆有尼龙复合涂层的行星齿轮轴为试验组，分别对本发明各实施例制得的行星齿轮轴进行强度、耐磨性以及自润滑性测试。具体测试结果如下表一所示：
[0124]
表一实施例1～9性能测试数据
[0125][0126][0127]
由上述表一测试数据可知，该复合尼龙粉末涂料喷涂在行星齿轮轴表面，经加热熔融后直接在行星齿轮轴表面形成一层复合尼龙涂层，该复合尼龙涂层具有良好的耐冲击、耐磨性以及自润滑性能，大大提高了行星齿轮轴的使用寿命和运行稳定性；且采用该复合尼龙涂层制得的行星齿轮轴，行星齿轮轴本体可采用常规基材即可，其整体生产成本可降低30-40％，却可产品寿命提高5-20倍，具有广泛应用的前景。
[0128]
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限
制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。