CN101408225A

CN101408225A - 滑动轴承

Info

Publication number: CN101408225A
Application number: CNA2008101665191A
Authority: CN
Inventors: 仲伟星; 川上直久; 中曾根竹行; 田中拓也
Original assignee: DAIDO METAL INDUSTRIES Ltd
Current assignee: DAIDO METAL INDUSTRIES Ltd; Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: KR20090037330A; EP2048392B1; DK2048392T3; EP2048392A3; JP4757853B2; CN101408225B; JP2009092156A; EP2048392A2

Abstract

本发明提供耐电腐蚀性优良，且具有放电功能的滑动轴承。该滑动轴承是在铜系合金或铝系合金等的轴承合金层1的表面设置树脂层2，该轴承合金层1接合于里衬金属3的表面的结构，其中，树脂层2以耐热性树脂为主要成分，含有10～40体积％的碳粒子，该碳粒子的平均粒径是树脂层厚度的15～45％，藉由该结构，树脂层可维持绝缘性，且可使放电现象分散于整个树脂层2表面，防止树脂层2出现局部的高温。

Description

滑动轴承

技术领域

本发明涉及在轴承合金的表面被膜形成了树脂层的滑动轴承。

背景技术

以往在内燃机中，存在由点火系统和电气安装设备中产生的泄漏电流导致不同种金属间发生电腐蚀的现象。该电腐蚀是如下现象：如果不同种金属相接触的部分有电流流过，则不同种金属间产生电位差，该电位差使金属电化学腐蚀。作为其对策，例如日本专利特开平7-309290号公报(专利公报1)中，进行了将引擎中使用的电气安装部件与车身主体接地，藉此防止由电气安装部件中的泄漏电流导致的电腐蚀的尝试。此外，对于内燃机用的滚动轴承，如日本专利特开平9-72332号公报(专利公报2)所示，进行了用绝缘体的树脂涂层被覆轴承(滚动轴承)或连杆支持部件(轴)中的至少一方的表面，藉此防止轴承的电腐蚀，提高其耐久性的尝试。

专利文献1：日本专利特开平7-309290号公报(段落[0005])

专利文献2：日本专利特开平9-72332号公报(段落[0005]，[0008])

发明内容

但是，即使是上述专利文献1的通过接地而绝缘的内燃机，也无法完全消除点火系统和电气安装设备中的泄漏电流。此外，上述专利文献2中，轴与轴承之间通过树脂层绝缘，滚动轴承的耐电腐蚀性提高，但在使用了润滑油的滑动轴承上设置了绝缘性的树脂层时，虽然滑动轴承的耐电腐蚀性提高，但另一方面，存在轴与滑动轴承间的油膜厚度最薄的地方附近发生由放电导致的树脂的损伤的缺点。该由放电导致的树脂的损伤是由树脂层带电导致的，该树脂层带的电是点火系统和电气安装设备中的泄漏电流及由轴与滑动轴承间的摩擦产生的静电。

具体地说，内燃机用的滑动轴承与上述专利文献2的轴经常接触的滚动轴承不同，具有由于润滑油的油膜压力，难以发生轴与树脂层的接触，也难以发生从带电的树脂层向轴侧的放电，树脂层的带电量增大的倾向。并且，由于润滑油的油膜不足，滑动轴承温度升至高温、使润滑油的粘度下降等原因，轴与树脂层发生接触的瞬间，突发性地发生从带电的树脂层向轴侧的放电。可以认为，由该放电现象导致树脂层出现局部的高温，使树脂层受到损伤。

本发明鉴于上述情况，其目的是提供耐电腐蚀性优良，且具有放电功能的滑动轴承。

为达成上述目的，权利要求1的发明中，在轴承合金的表面被膜形成了树脂层的滑动轴承的特征在于，上述树脂层中添加了10～40体积％的碳粒子(carbon particle)，该碳粒子的平均粒径是上述树脂层的膜厚的15～45％。

权利要求2的滑动轴承如权利要求1记载，树脂层的树脂是聚酰胺酰亚胺树脂、聚苯并咪唑树脂或聚酰亚胺树脂中的任一种。

权利要求3的滑动轴承如权利要求1或2记载，向树脂层中添加20～45体积％的二硫化钼及/或二硫化钨。

权利要求1的发明中，在轴承合金的表面被膜形成的树脂层具有绝缘性，所以轴与轴承合金间不通电，轴承合金可得到良好的耐电腐蚀性。此外，在非金属物质中，碳粒子是导电性和金属一样优良的物质。如果将上述导电性的碳粒子适当地添加至绝缘性的树脂层中，则树脂层可维持绝缘性，且可使轴与碳粒子间发生微量的放电。即，通过使放电现象分散于整个树脂层表面，可在树脂层的带电量增大之前从碳粒子发生放电，防止树脂层出现局部的高温。此外，碳粒子是高熔点物质，因此即使温度随着放电而升高，也不会受到损伤。另外，如果考虑到滑动轴承的滑动性，则碳粒子较好的是使用滑动性优良的天然石墨或人造石墨。

此外，向树脂层中添加碳粒子的量较好的是10～40体积％。碳粒子的添加量不足10体积％时，碳粒子相对于树脂的分散不充分，发生从树脂层向轴侧的突发性的放电，树脂层温度升高，有受损的可能。另一方面，碳粒子的添加量超过40体积％时，树脂层中的碳粒子之间的接触频度增高，树脂层变得具有导电性。结果促使轴承合金的电腐蚀。

此外，为维持树脂层的绝缘性，碳粒子的平均粒径较好的是树脂层的膜厚的15～45％。碳粒子的平均粒径不足树脂层的膜厚的15％时，随着树脂层中的细小的碳粒子的数量增多，存在由碳粒子之间的接触形成通电电路，树脂层具有导电性，轴承合金发生电腐蚀的可能。另一方面，碳粒子的平均粒径超过树脂层的膜厚的45％时，碳粒子的比表面积减少，因此碳粒子之间接触的概率低，但存在较大的碳粒子接触的部分形成通电电路，树脂层具有导电性，轴承合金发生电腐蚀的可能。

这里，为使树脂层不会因为与轴的磨损而容易地消失，树脂层的膜厚较好的是在10μm以上；为使由树脂层与轴承合金、轴的热膨胀率的差导致的轴承间隙变化的影响减小，树脂层的膜厚较好的是在50μm以下。

此外，权利要求2的发明中，作为树脂层的树脂，较好的是聚酰胺酰亚胺树脂(下面称为“PAI树脂”)、聚苯并咪唑树脂(下面称为“PBI树脂”)或聚酰亚胺树脂(下面称为“PI树脂”)中的任一种。这些树脂的耐热性优良，适合作为滑动轴承中的树脂层。

此外，二硫化钼及二硫化钨是绝缘物质，因此即使仅向树脂层中添加二硫化钼及/或二硫化钨，也无助于从整个树脂层表面的放电的分散。但是，如果与权利要求3的发明一样，除碳粒子外还向树脂层中添加二硫化钼及/或二硫化钨，则绝缘性的二硫化钼及/或二硫化钨存在于碳粒子之间。即，树脂层中的碳粒子的分散程度提高，所以可提高从整个树脂层表面的放电的分散。此外，如果绝缘性的二硫化钼及/或二硫化钨存在于碳粒子之间，则可防止由碳粒子之间的接触形成通电电路，维持由树脂层产生的耐电腐蚀性。

此外，向树脂层中添加二硫化钼及/或二硫化钨的量较好的是20～45体积％。通过使添加二硫化钼及/或二硫化钨的量为该添加量，可减少树脂层的磨损量，可使由树脂层产生的耐电腐蚀性长期地持续。二硫化钼的添加量不足20体积％时，存在无法实现树脂层中的碳粒子的分散程度的提高，从整个树脂层表面的放电无法充分地分散，无法达到树脂层的磨损量减少的目的的可能。另一方面，二硫化钼的添加量超过45体积％时，树脂层的强度过度降低，树脂层易磨损。

此外，已知二硫化钼及二硫化钨也可作为固体润滑剂，随着树脂层的滑动性提高，树脂层的带电量也减少，因此可减少发生放电的频度。此外，如果考虑到树脂层的强度，则向树脂层中添加二硫化钼及/或二硫化钨的量较好的是加上碳粒子的添加量在60体积％以下。此外，为提高树脂层的耐磨损性，不限于二硫化钼及/或二硫化钨，可向树脂层中添加由绝缘性物质构成的硬质粒子。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的滑动轴承的截面图。

图2是摩擦磨损试验中使用的推力试验机的简图。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施方式。图1是滑动轴承的截面图，该截面图模式地表示本发明的实施方式。滑动轴承是在铜系合金或铝系合金等的轴承合金层1的表面设置树脂层2，该轴承合金层1接合于里衬金属3的表面的结构。本实施方式中，树脂层2是如下树脂层：以PAI树脂、PBI树脂、PI树脂等耐热性树脂为主要成分，含有10～40体积％的碳粒子(Gr)，该碳粒子是平均粒径为树脂层的膜厚的15～45％的天然石墨、人造石墨等。树脂层2还可根据需要含有20～45体积％的二硫化钼(MoS₂)及/或二硫化钨(WS₂)。另外，碳粒子的平均粒径通过激光衍射·散射法计测。

接着，对本实施例中设置了树脂层的实施例品和设置了树脂层的比较例品实施摩擦磨损试验及导电性试验。摩擦磨损试验的实施例品及比较例品是在加工成将铝系轴承合金层接合在作为里衬金属的钢板上而成的平板后，进行脱脂处理，接着通过喷射加工将轴承合金层的表面粗面化。然后洗净，干燥后，将表1的实施例No.1～9及比较例No.11～17所示的组合物用有机溶剂(N-甲基2-吡咯烷酮)稀释，将该稀释的组合物用空气喷涂法喷涂于上述轴承合金层表面。之后，干燥除去有机溶剂，以180℃烧成60分钟。这里，树脂层的厚度为20μm。

导电性试验的实施品是将实施例No.1～9及比较例No.11～17所示的组合物用有机溶剂(N-甲基2-吡咯烷酮)稀释，将该稀释的组合物用空气喷涂法喷涂于铝板。之后，干燥除去有机溶剂，以180℃烧成60分钟后，将树脂层从铝板剥离。这里，树脂层的厚度为20μm。

使用图2所示的推力试验机，在表2所示的试验条件下对实施例No.1～9及比较例No.11～17进行摩擦磨损试验，根据磨损量、及通过目测观察确定树脂层表面有无熔融损伤部来进行放电损伤的评价。导电性试验是将正电极与实施例No.1～9及比较例No.11～17的树脂层的表面侧接触，将负电极与其背面侧接触，通过0.5mA的直流电流，确认树脂层有无导电性。其结果如表1所示。这里，4表示试验片，5表示绝缘体，6表示轴，7表示接地，8表示交流电源，9表示负荷。

表1

表2

摩擦磨损试验

项目	试验条件
项目	试验条件	试验机试验片配对轴负荷滑动速度润滑润滑剂试验时间交流电压	推力试验机外径27.2mm，内径22mm的平板试验片S55C烧入9MPa1m/sec油中SAE#3030min10V

上述表1中，树脂层的各成分的数字分别是体积百分率(vol％)。首先，树脂层中未添加碳粒子的比较例No.11中，树脂层不具有导电性，但发生了由放电导致的树脂的溶损。与此相对，树脂层中添加了导电性的碳粒子的实施例No.1～5中，维持了树脂层的绝缘性，且未发生由放电导致的树脂的溶损。这是由于，如果向树脂层中添加导电性的碳粒子，则放电现象分散于整个树脂层表面，在树脂层的带电量增大之前从碳粒子发生微量的放电，所以抑制了树脂层出现局部的高温。此外，即使向树脂层中添加导电性的碳粒子，因为可维持树脂层的绝缘性，所以由树脂层产生的耐电腐蚀性也可以说优良。

此外，如果将碳粒子的添加量不同的实施例No.1(10体积％)和比较例No.14(7体积％)进行比较，则树脂层均不具有导电性，但是，实施例No.1中，未发生由放电导致的树脂的溶损，与此相对，比较例No.14中，发生了由放电导致的树脂的溶损。这是因为，如果像比较例No.14那样，碳粒子的添加量不足10体积％，则树脂层中的碳粒子的添加量少，整个树脂层表面的放电的分散不充分，结果发生由放电导致的树脂的溶损。

此外，如果将碳粒子的添加量不同的实施例No.3(40体积％)和比较例No.15(45体积％)进行比较，则实施例No.3中，未发生由放电导致的树脂的溶损，树脂层不具有导电性，与此相对，比较例No.15中，发生了由放电导致的树脂的溶损，并且树脂层具有导电性。这是因为，如果像比较例No.15那样，碳粒子的添加量超过40体积％，则树脂层中的碳粒子的添加量多，随着碳粒子之间的接触频度的增高，树脂层变得具有导电性，轴承合金发生电腐蚀。

此外，如果将相对于树脂层厚度的碳粒子的平均粒径不同的实施例No.4(15％)和比较例No.16(10％)进行比较，则实施例No.4中，未发生由放电导致的树脂的溶损，树脂层不具有导电性，与此相对，比较例No.16中，发生了由放电导致的树脂的溶损，并且树脂层具有导电性。这是因为，如果像比较例No.16那样，相对于树脂层厚度的碳粒子的平均粒径不足15％，则树脂层中的细小的碳粒子的数量增多，随着由碳粒子之间的接触形成通电电路，树脂层变得具有导电性，轴承合金发生电腐蚀。

此外，如果将相对于树脂层厚度的碳粒子的平均粒径不同的实施例No.5(45％)和比较例No.17(60％)进行比较，则实施例No.5中，未发生由放电导致的树脂的溶损，树脂层不具有导电性，与此相对，比较例No.17中，发生了由放电导致的树脂的溶损，并且树脂层具有导电性。这是因为，如果像比较例No.17那样，相对于树脂层厚度的碳粒子的平均粒径超过45％，则树脂层中碳粒子之间接触的概率低，但随着由较大的碳粒子接触的部分形成通电电路，树脂层变得具有导电性，轴承合金发生电腐蚀。

此外，除碳粒子外还向树脂层中添加二硫化钼及/或二硫化钨的实施例No.6～9与未添加二硫化钼及/或二硫化钨的实施例No.1～5相比，树脂层的磨损量大约减少了一半。另外，实施例No.6～9中，维持了树脂层的绝缘性，且未发生由放电导致的树脂的溶损。这是由于，绝缘性的二硫化钼及/或二硫化钨存在于碳粒子之间，树脂层中的碳粒子的分散程度提高，所以从整个树脂层表面的放电的分散提高。即，结果可以说由放电导致的树脂的磨损变得难以发生。另外，二硫化钼及二硫化钨起固体润滑剂的作用，随着树脂层的滑动性的提高，树脂层的带电量也减少，因此也可减少发生放电的频度。

此外，虽然未示于比较例，但是如果二硫化钼的添加量不足20体积％，则无法实现树脂层中的碳粒子的分散程度的提高，从整个树脂层表面的放电无法充分地分散，无法达到树脂层的磨损量减少的目的。另一方面，如果二硫化钼的添加量超过45体积％，则树脂层的强度过度降低，结果树脂层易磨损。

此外，使实施例No.6～9中的树脂的种类不同，使得实施例No.6、7中，树脂层由PAI树脂构成，与此相对，实施例No.8中，树脂层由PBI树脂构成，实施例No.9中，树脂层由PI树脂构成。根据试验结果，可得到如下结果：任一种树脂的耐热性均优良，即使是由PBI树脂或PI树脂构成的树脂层，也可维持树脂层的绝缘性，且不发生由放电导致的树脂的溶损。

此外，除碳粒子外还向树脂层中添加二硫化钼及/或二硫化钨的实施例No.6～9中，维持了树脂层的绝缘性，且不发生由放电导致的树脂的溶损。与此相对，既未向树脂层中添加二硫化钼或二硫化钨也未添加碳粒子的比较例No.12、13中，树脂层不具有导电性，但发生了由放电导致的树脂的溶损。这是因为，与比较例No.11相同，因碳粒子导致放电未分散，结果发生由放电导致的树脂的溶损。

本发明不限定于以上描述和附图所示的实施例，可进行如下的变形或扩充。作为将轴承合金层的表面粗面化的方法，不限于喷射加工，也可以是蚀刻、喷镀、化学转化处理等方法。树脂表面层的涂布方法不限于空气喷涂法，也可以是移印(pad printing)法、网版印刷(screen printing)法、辊涂法(rollcoating)等方法。另外，将树脂层2设置于轴承合金层1上后，可加工成滑动轴承形状，制造滑动轴承。本发明的滑动轴承可用于除内燃机以外的用途，即不限于由铜系或铝系合金构成的轴承合金。例如也可用于压缩机等的用途。本发明的滑动轴承除在流体润滑下使用以外，还可以在边界润滑下、无润滑下使用。

Claims

1.滑动轴承，它是在轴承合金的表面被膜形成了树脂层的滑动轴承，其特征在于，

所述树脂层中添加了10～40体积％的碳粒子，该碳粒子的平均粒径是所述树脂层的膜厚的15～45％。

2.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂层的树脂是聚酰胺酰亚胺树脂、聚苯并咪唑树脂或聚酰亚胺树脂中的任一种。

3.如权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，向所述树脂层中添加20～45体积％的二硫化钼及/或二硫化钨。