CN114502371A - 滑动构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施方式的滑动构件具有：滑动构件主体，其以金属为主成分，以及外层，其直接层叠于上述滑动构件主体的表面且以交联氟树脂为主成分，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下。

Description

滑动构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及滑动构件及其制造方法。
背景技术
在内燃机中，关于将机油压送至发动机内部等各处的油泵这样的在油中使用的产品的滑动构件，要求在油中的低粘结性、耐磨耗性、耐热性。作为这样的油泵滑动部的转子的涂层剂，正在研究交联氟树脂。
例如，提出了使照射了电离辐射的氟树脂被覆于由滑动构件主体构成的基材的方案(参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-208802号公报。
发明内容
本发明的一个方面的滑动构件具有：滑动构件主体，其以金属为主成分；以及外层，其直接层叠于上述滑动构件主体的表面且以交联氟树脂为主成分，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下。
此外，本发明的另一个方面的滑动构件的制造方法具有：将以氟树脂为主成分的外层直接层叠于以金属为主成分的滑动构件主体的表面的工序；以及对上述外层照射电离辐射的工序，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.05μm以下。
附图说明
图1为示出第1实施方式的滑动构件的示意性横剖视图。
图2为示出第1实施方式的滑动构件的外层的表面的示意图。
具体实施方式
[本发明要解决的问题]
在油泵中，重要的是对成为滑动构件的转子等结构部件彼此的间隙进行管理，但是难以控制作为滑动构件的外层的以交联氟树脂为主成分的外层的膜厚精度。如专利文献1所述，在使用氟树脂涂料的涂装方法中，膜厚精度并不充分，所以在形成以交联氟树脂为主成分的外层之后进行抛光。在该抛光中，为了使以交联氟树脂为主成分的外层的膜厚精度达到足够的范围，需要使用从粗粒度到#3000粒度级别的细微粒度的抛光材料仔细地抛光。
当试图通过轻微抛光来实现膜厚精度时，由于凹凸残留在以交联氟树脂为主成分的外层的表面，所以油的接触角度降低，结果油泵的滑动构件对油的拒油性有可能降低。进而，因为上述滑动构件的拒油性降低，所以难以降低滑动构件在油中的转矩。另一方面，当增加使用的粒度而进行过度的抛光时，以交联氟树脂为主成分的外层的表面性状变得光滑，由此虽然在一定程度上提高了拒油性，但是由于工序时间增加，所以生产效率有可能降低。
本发明基于上述情况而完成，其目的在于提供一种拒油性和转矩降低效果优异的滑动构件。
[本发明的效果]
本发明的一个方面的滑动构件的拒油性和转矩降低效果优异。
[本发明的实施方式的说明]
首先列述并说明本发明的实施方式。
本发明的一个方面的滑动构件具有：滑动构件主体，其以金属为主成分；以及外层，其直接层叠于上述滑动构件主体的表面且以交联氟树脂为主成分，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下。
本发明人对上述问题进行了反复深入研究，结果得到了如下见解。上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1和交联氟树脂覆膜的表面整体的算术平均粗糙度均对拒油性、在油中的转矩降低造成影响。然而，上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1的影响是支配性的，如果上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1的值小，则即使交联氟树脂覆膜的表面整体的算术平均粗糙度的值大，也可得到充分的效果。而且已经明确，作为优选的实施方式，在上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1和交联氟树脂覆膜的表面整体的算术平均粗糙度均为小的值时，拒油性和在油中的转矩降低效果有变得更大的趋势。通常，在油中使用的滑动构件的以交联氟树脂为主成分的外层的膜厚精度是指数mm至数10mm单位的大的波纹(低频波纹)的膜厚偏差。然而，已经明确的是与以交联氟树脂为主成分的外层的拒油性实际上相关的是在数mm至数10mm单位的大的波纹(以下也称作低频波纹)表面存在的波长为0.1μm至数10μm的细微的粗糙成分(以下也称作高频波纹)。另一方面，已经明确的是在通过抛光进行膜厚精度的矫正、即除去上述低频波纹的情况下，反而高频的波纹变大，拒油性反而会降低。根据以上结果本发明人得到如下见解，在油中使用的滑动构件的以交联氟树脂为主成分的外层中，需要在以交联氟树脂为主成分的外层的表面使低频波纹残留，同时控制在低频波纹表面存在的波长为0.1μm至数10μm的细微的粗糙成分(高频波纹)。像这样，在该滑动构件中，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1(以下也称作“高频表面的算术平均粗糙度Ra1”)为0.035μm以下，因此拒油性和转矩降低效果优异。作为上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1在拒油性和降低滑动时的转矩的机理，可认为有表面积的影响。算术平均粗糙度Ra1规定的是从滑动面整体来看在非常细微的区域中的凹凸，但推测其影响交联氟树脂与油的亲和性。因此，可认为由于Ra1越小则表面积越小，所以交联氟树脂与油越难以相互作用，因此转矩降低。
在此，“波纹”是指波形数据，该波形数据与基于使用共聚焦激光显微镜得到的与试样表面的凹凸相关的信息的波纹相关。“主成分”是指以质量换算计，含有比例最高的成分，例如含量为60质量％以上的成分。
在该滑动构件中，优选上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.025μm以下。像这样，通过上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.025μm以下，能够更加提高拒油性和转矩降低效果。
在该滑动构件中，优选上述外层的平均厚度为0.1μm以上且70.0μm以下。通过上述外层的平均厚度的范围为上述范围，该滑动构件具有良好的弹性，同时能够提高嵌入异物时的耐擦伤性，结果能够用作可承受长期使用的滑动材料。在此，“平均厚度”是指在任意十处测量的厚度的平均值。
优选上述外层为涂覆层、或者由膜构成。通过上述外层为涂覆层、或者由膜构成，容易控制外层的表面的粗糙度和外层的平均厚度的精度。在此，“平均厚度”是指在任意十处测量的厚度的平均值。
该滑动构件可用于油泵。该滑动构件由于拒油性优异，所以通过用作以层叠有上述外层的面为滑动面的油泵用的滑动构件，能够降低作用于滑动面的摩擦力，提供转矩降低效果优异的油泵用的滑动构件。
此外，本发明的另一个方面的滑动构件的制造方法具有：将以氟树脂为主成分的外层直接层叠于以金属为主成分的滑动构件主体的表面的工序；以及对上述外层照射电离辐射的工序，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.05μm以下。
如上所述，与以交联氟树脂为主成分的外层的拒油性实际上相关的是在数mm至数10mm单位的大的波纹即低频波纹表面存在的波长为0.1至数10μm的细微的粗糙成分(高频波纹)。另一方面，在通过抛光进行膜厚精度的矫正、即除去上述低频波纹的情况下，反而高频的波纹变大，拒油性反而会降低。因此，在油中使用的滑动构件的以交联氟树脂为主成分的外层中，需要在上述外层的表面使低频波纹残留，同时控制在低频波纹表面存在的波长为0.1μm至数10μm的细微的粗糙成分(高频波纹)。该滑动构件的制造方法通过将高频表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下的上述外层进行层叠的工序来形成滑动构件，因此无需上述抛光。而且，在通过该滑动部件的制造方法得到的滑动构件中，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的高频表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下，所以拒油性和转矩降低效果优异。因此，该滑动构件的制造方法能够容易且可靠地制造拒油性和转矩降低效果优异的滑动构件。
在该滑动构件的制造方法中，优选上述层叠的工序采用：使用以氟树脂为主成分的涂料的静电涂装、使用以氟树脂为主成分的涂料的浸渍涂装、或者将以氟树脂为主成分的膜热压接至上述滑动构件主体。在上述层叠的工序中，通过使用静电涂装、浸渍涂装、或者将膜热压接至上述滑动构件主体，能够更加可靠地将高频表面的算术平均粗糙度Ra1控制在0.035μm以下的范围，其中，上述高频表面的算术平均粗糙度Ra1通过如下方式而得到：通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到上述高频表面的算术平均粗糙度Ra1。此外，不需要一直以来实施的交联氟树脂层的表面的抛光工序，就能够高效地制造拒油性和转矩降低效果优异的滑动构件。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式的滑动构件进行详细说明。
＜滑动构件＞
本发明的一个实施方式的滑动构件具有以金属为主成分的滑动构件主体和直接层叠于上述滑动构件主体的表面且以交联氟树脂为主成分的外层。图1为示出本发明的一个实施方式的滑动构件1的示意性剖视图。图1的该滑动构件1为板状。该滑动构件1具有板状的滑动构件主体2和外层3，上述板状的滑动构件主体2具有一侧表面(图1中为滑动构件主体2的上表面)和另一侧背面(图1中为滑动构件主体2的下表面)，上述外层3直接层叠于该滑动构件主体2的一侧表面。
[滑动构件主体]
滑动构件主体2以金属为主成分。作为上述金属，可举出例如不锈钢等铁合金、镍、铝、铝合金、铜、铜合金等。作为上述金属，由于延展性和耐热性优异，所以在这些之中优选不锈钢或镍。上述金属能够单独使用1种或组合2种以上使用。
作为上述滑动构件主体2的形状，没有特别限定，能够根据用途适当变更。不限于例如板状、圆柱状、圆锥状、椭圆锥状、棱锥状、葫芦状、楕圆柱状及棱柱状，能够采用转子等各种滑动部件的形状。
作为滑动构件主体2的平均厚度，没有特别限定，能够根据用途适当变更。此外，滑动构件主体2的滑动面不需要是平坦的，也可以在表面形成槽、凹陷(凹部)等图案。此外，滑动构件主体2也可以具有贯通孔。
[外层]
外层3直接层叠于滑动构件主体2的表面且以交联氟树脂为主成分。外层3由于以交联氟树脂为主成分，所以耐摩耗性优异。
外层3不需要层叠于滑动构件主体2的整个表面，至少层叠于滑动构件主体2的滑动面即可。例如，在上述滑动构件主体2如图1所示为板状的情况下，外层3可以仅直接层叠于滑动构件主体2的一侧表面的一部分，也可以直接层叠于滑动构件主体2的一侧表面和另一侧背面。进而，在上述滑动构件主体为圆柱状的情况下，上述外层可以直接层叠于上述滑动构件主体的外周面整体，也可以仅直接层叠于上述滑动构件主体的外周面的一部分。
优选上述外层为涂覆层、或者由膜构成。通过上述外层为涂覆层、或者由膜构成，容易控制外层的表面的粗糙度和外层的平均厚度的精度。
交联氟树脂通过对氟树脂照射电离辐射来得到。在此，“氟树脂”是指与构成高分子链的聚合单元的碳原子结合的氢原子的至少1个被氟原子或具有氟原子的有机基团(以下也称作“含氟原子基团”)取代的树脂。含氟原子基团为直链状或支链状的有机基团中的氢原子的至少1个被氟原子取代的基团，可举出例如氟烷基、氟烷氧基、氟聚醚基等。
作为上述氟树脂，可举出例如：聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)、氟烯烃-乙烯基醚共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物等。作为上述氟树脂，在这些之中，优选PTFE、PFA及FEP，更优选PFA和PTFE，从耐摩耗性、耐化学品性及耐热性的观点出发，进一步优选PTFE。上述氟树脂能够单独使用1种或组合2种以上使用。
另外，上述氟树脂在不损害本发明的效果的范围内，也可以包含来自其它共聚性单体的结构单元。例如，PTFE也可以包含全氟(烷基乙烯基醚)、六氟丙烯、(全氟烷基)乙烯、氯三氟乙烯等的结构单元。作为上述来自其它共聚性单体的结构单元的含有比例的上限，相对于构成上述氟树脂的全部结构单元，例如为3摩尔％。
作为外层3中的交联氟树脂的含量的下限，优选为60质量％，更优选为85质量％，进一步优选为98质量％。此外，上述交联氟树脂的含量也可以为100质量％。在上述交联氟树脂的含量小于上述下限的情况下，该滑动构件1的拒油性可能会变得不充分。
通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域(低频波纹)的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域(高频波纹)的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到高频表面的算术平均粗糙度Ra1，作为该高频表面的算术平均粗糙度Ra1的上限为0.035μm，更优选为0.025μm。通过上述高频表面的算术平均粗糙度Ra1的范围为上述范围，该滑动构件的拒油性和转矩降低效果优异。
图2为示出第1实施方式的滑动构件1的外层3的表面的示意图。参考图2对高频表面的算术平均粗糙度Ra1的具体测量步骤进行说明。另外，在图2中，“W”表示波长。
(1)首先，通过快速傅里叶变换处理，提取在作为试样的外层3的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量。具体而言，使用共聚焦激光显微镜，将外层3的表面上的100μm间隔的任意2点间(图2的R)作为评价范围，对每隔0.05μm的2000个制图点的数据进行快速傅里叶变换处理，提取具有0.1μm以上且100.0μm以下的波长的波纹(低频波纹：图2的L)的区域的频率分量。
(2)通过对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹(高频波纹：图2的H)的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理来进行合成，生成波形。
(3)求出上述生成的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1。
作为外层表面的算术平均粗糙度Ra2的上限为1.0μm，更优选为0.5μm。通过上述外层表面的算术平均粗糙度Ra2的范围为上述范围，该滑动构件的拒油性和转矩降低效果更加提高。上述外层表面的算术平均粗糙度Ra2通过如下方式来求出：使用共聚焦激光显微镜在整个100μm范围取得外层表面的一维波形数据，用其来测量外层表面的算术平均粗糙度Ra2。
作为外层3的平均厚度的下限，优选为0.1μm，更优选为5μm。另一方面，作为上述平均厚度的上限，优选为70.0μm，更优选为50.0μm。在上述平均厚度小于0.1μm的情况下，嵌入异物时的耐擦伤性有可能降低。另一方面，在上述平均厚度超过70.0μm的情况下，滑动构件1的弹性有可能降低。
根据该滑动构件，拒油性和转矩降低效果优异。因此，该滑动构件1能够适宜地用于油泵、压缩机等与油接触的用途的滑动构件。该滑动构件特别适合于旋转体，优选用于油泵。该滑动构件由于拒油性优异，所以通过用作以层叠有上述外层的面为滑动面的油泵用的滑动构件，能够降低作用于滑动面的摩擦力，提供转矩降低效果优异的油泵用的滑动构件。
＜滑动构件的制造方法＞
该滑动构件的制造方法具有将以氟树脂为主成分的外层直接层叠于以金属为主成分的滑动构件主体的表面的工序和对上述外层照射电离辐射的工序。
(层叠的工序)
在本工序中，将以氟树脂为主成分的外层直接层叠于以金属为主成分的滑动构件主体的表面。
优选在上述层叠的工序中采用：以氟树脂为主成分的涂料的静电涂装、使用以氟树脂为主成分的涂料的浸渍涂装、或者将以氟树脂为主成分的膜热压接至上述滑动构件主体。如上所述，为了提高在油中使用的滑动构件的以交联氟树脂为主成分的外层的拒油性和转矩降低效果，需要在上述外层的表面使低频波纹残留，同时控制在低频波纹表面存在的波长为0.1μm至数10μm的细微的粗糙成分(高频波纹)。在上述层叠的工序中，通过使用静电涂装、浸渍涂装、或者将膜热压接至上述滑动构件主体，能够更加可靠地将高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1控制在0.035μm以下的范围，其中，上述高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1通过如下方式而得到：通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到上述高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1。此外，不需要一直以来实施的交联氟树脂层的表面的抛光工序，能够更加高效地制造拒油性和转矩降低效果优异的滑动构件。
在进行使用以氟树脂为主成分的涂料的静电涂装或使用以氟树脂为主成分的涂料的浸渍涂装的情况下，作为上述以氟树脂为主成分的涂料，将氟树脂组合物分散在溶剂中的涂料或氟树脂组合物溶解在溶剂中的涂料涂覆在滑动构件主体的外周面。作为该溶剂，能够使用能高效分散氟树脂的水与乳化剂、水与醇、水与丙酮、水与醇和丙酮等的混合液。
作为上述涂料的固体成分浓度的下限，优选为5质量％，更优选为25质量％，进一步优选为40质量％。另一方面，作为上述涂料的固体成分浓度的上限，优选为60质量％，更优选为50质量％，进一步优选为45质量％。通过使上述涂料的固体成分浓度的范围为上述范围，能够提高涂敷性，结果能够容易且可靠地形成涂敷缺陷少的涂膜。
作为上述涂料的粘度的下限，优选为100cP，更优选为180cP。另一方面，作为上述涂料的粘度的上限，优选为800cP，更优选为400cP。通过使上述涂料的粘度的范围为上述范围，能够提高涂敷性，结果能够容易且可靠地形成涂敷缺陷少的涂膜。在此，“粘度”是指按照JIS-K5600-2-2：1999“涂料一般试验方法-第2部：涂料的性状、稳定性-第2节：粘度”测量的值。
在上述层叠的工序中，在进行将膜热压接至上述滑动构件主体的情况下，作为膜的加热温度的下限，优选为氟树脂的熔点－20℃，更优选为氟树脂的熔点。另一方面，作为上述加热温度的上限，优选为氟树脂的熔点+60℃，更优选为氟树脂的熔点+30℃。在上述加热温度小于上述下限的情况下，膜与滑动构件主体的密合可能会变得不充分。反之，在上述加热温度超过上述上限的情况下，与进行了压接的模具的脱模性恶化，氟树脂被撕破而转印至模具，所以压接面可能会变得不平滑。
在进行将膜热压接至滑动构件主体的情况下，作为按压的压力的上限，优选为50MPa，更优选为10MPa。另一方面，作为上述压力的下限，优选为10kPa，更优选为100kPa。在上述压力小于上述下限的情况下，膜与滑动构件主体的密合可能会变得不充分。反之，在上述压力超过上述上限的情况下，滑动构件主体、按压用的夹具可能破损，设备成本可能增加。
在进行将膜热压接至滑动构件主体的情况下，加热和按压的时间能够为例如5分钟以上且2小时以下。此外，能够通过使用高频熔接机一边施加高频一边压接来谋求缩短按压时间。
在进行上述静电涂装、浸渍涂装、或膜的热压接之后，将上述滑动构件主体放入加热炉内进行加热，烧结氟树脂。通过上述烧结，能够除去上述涂料中的溶剂。作为烧结氟树脂层时的加热温度，能够为例如350℃以上且450℃以下。此外，作为烧结涂膜时的加热时间，能够为例如10分钟以上且60分钟以下。通过使上述加热温度和加热时间的范围为上述范围，能够抑制氟树脂的分解同时形成致密性优异的膜。之后，通过冷却烧结层，将外层层叠于滑动构件主体的表面。
如上所述，外层不需要层叠于滑动构件主体的整个表面，至少层叠于滑动构件主体的滑动面即可。
[照射的工序]
在本工序中，对上述外层照射电离辐射。通过上述照射的工序，能够使上述氟树脂交联。在本工序中，在低氧环境下且上述氟树脂的熔点以上的温度对上述外层照射电离辐射。本工序优选在上述层叠的工序前进行。像这样，通过在上述层叠的工序前进行本工序，能够抑制电离辐射的照射引起的上述滑动构件主体的劣化。
关于电离辐射照射时的加热温度，例如，在上述氟树脂为FEP(熔点：270℃)的情况下设为270℃以上，在上述氟树脂为PTFE(熔点：327℃)的情况下设为327℃以上，在上述氟树脂为PFA(熔点：304℃以上且310℃以下)的情况下设为310℃以上。
作为上述加热温度的下限，优选比熔点高5℃的温度，更优选比熔点高10℃的温度。另一方面，作为上述加热温度的上限，优选比熔点高50℃的温度，更优选比熔点高30℃的温度。此外，具体的上述加热温度能够对应于氟树脂的种类适当变更，作为其下限，优选为320℃，更优选为330℃。另一方面，作为上述加热温度的上限，优选为480℃，更优选为350℃。通过在上述加热温度照射电离辐射，能够抑制氟树脂的主链切断，同时促进分子间的交联。在上述加热温度超过上述上限的情况下，氟树脂可能会分解。在此，“树脂的熔点”是指按照JIS-K7121：2012“塑料的转化温度的测量方法”使用差示扫描量热计(DSC)测量的熔点峰值温度。
作为在上述低氧环境下的氧浓度的上限，优选为100ppm，更优选为10ppm，进一步优选为5ppm。在上述氧浓度超过上述上限的情况下，通过电离辐射的照射，氟树脂可能会分解。
作为上述电离辐射，可举出例如γ射线、电子束、X射线、中子辐射、高能离子辐射等，优选电子束。此外，作为电离辐射的照射量的下限，优选为10kGy，更优选为70kGy，进一步优选为200kGy。另一方面，作为上述照射量的上限，优选为2000kGy，更优选为1200kGy，进一步优选为400kGy。在上述照射量小于上述下限的情况下，氟树脂的交联反应可能不会充分进行。反之，在上述照射量超过上述上限的情况下，氟树脂的主链可能被切断。因此，通过使上述照射量的范围为上述范围，能够抑制氟树脂的主链切断，同时使交联充分地进行。另外，作为加速电压，能够设为例如800kV以上且1500kV以下。
在滑动构件的制造方法中，在油中使用的滑动构件的以交联氟树脂为主成分的外层中，能够在上述外层的表面使低频波纹残留，同时控制在低频波纹表面存在的波长为0.1μm至数10μm的细微的粗糙成分(高频波纹)。该滑动构件的制造方法通过将波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下的上述外层进行层叠的工序来形成滑动构件，因此无需上述抛光。而且，对于通过该滑动部件的制造方法得到的滑动构件，通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下，拒油性和转矩降低效果优异。因此，该滑动构件的制造方法能够容易且可靠地制造拒油性和转矩降低效果优异的滑动构件。
[其它实施方式]
应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示而并非限制性的。本发明的范围并不限于上述实施方式的构成，而是由权利要求的范围所表示，并且意在包含与权利要求的范围等同的含义和范围内的全部变更。
实施例
以下，通过实施例进一步具体地说明本发明，但本发明并不限于以下的实施例。
＜滑动构件No.1～No.11＞
[No.1]
除了没有将外层层叠于以金属为主成分的滑动构件主体以外，与其它试验例相同地得到仅具有滑动构件主体的滑动构件No.1。
[No.2、No.3及No.8]
在作为滑动构件主体的平均厚度1mm的不锈钢板上粉末涂装PFA粉末(Chemours-Mitsui Fluoroproducts Co.,Ltd.的“MJ-103”，粒径30μm)。接着，将上述PFA在350℃烧结20分钟后，作为上述照射工序，在氧浓度5体积ppm以下的低氧环境下加热至330℃，使用电子束加速装置(日新电机株式会社制)，从上述不锈钢板的外面侧照射电子束。照射条件为加速电压1000kV、照射量300kGy。
接着，使用粒度#400的砂纸(Noritake Coated Abrasive Co.,Ltd.的“耐水纸”)，对上述交联PTFE膜的一侧表面进行粗糙化处理，调节外层的表面粗糙度。得到PTFE膜。
[滑动构件No.4、No.5、No.9及No.10]
在作为滑动构件主体的平均厚度1mm的不锈钢板上，将使用加速电压1000kV、照射量300kGy的电子束照射以PTFE为主成分的氟树脂膜(Valqua,Ltd.的“VALFLON Sheet”，平均厚度100μm)而得到的交联PTFE设置在平均厚度1mm的不锈钢板上，以100kPa按压，同时使用氮气炉在350℃加热1小时，得到层叠了交联PTFE的滑动构件。
[滑动构件No.6和No.11]
在平均厚度1000μm的不锈钢板的一侧表面，使用静电涂装机(Nagase Techno-Engineering Co.,Ltd.制PDR-12型)，以涂装电压15Kv(负)、排出量约0.03g/分钟，对距离25cm的已接地的厚度1mm×宽度50mm×长度80mm的上述不锈钢板静电喷涂涂装PTFE粉末(Daikin Industries,Ltd.制“AD2CRER”)。接着，通过在恒温槽以380℃加热30分钟来进行烧结，使上述PTFE涂膜熔接于上述不锈钢板，形成氟树脂层。得到在上述不锈钢板上层叠了平均合计厚度30μm的氟树脂层的层叠体。之后，以与No.2同样的条件对上述层叠体照射电子束。
[滑动构件No.7]
将作为滑动构件主体的平均厚度1mm的不锈钢板浸渍在以PTFE为主成分的涂料中，以速度5mm/秒的速度拉起，进行涂装。涂料的固体成分浓度为43质量％，粘度为500cP，使用Daikin Industries,Ltd.制“EK-3700C21R”作为涂料。之后，通过在380℃加热30分钟来进行烧结，使上述PTFE涂膜熔接于上述不锈钢板，形成氟树脂层。得到在上述不锈钢板上层叠了平均合计厚度30μm的氟树脂层的层叠体。之后，以与No.2同样的条件对上述层叠体照射电子束。
＜评价＞
接着，对滑动构件No.1～No.11评价高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1、拒油性、转矩及间隙。
[高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1]
高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1通过如下方式测量：用基恩士(Keyence)的VK-X1000显微镜，使用150X的透镜，以高精度、高精细模式，在整个100μm范围取得表面的一维波形数据。对其进行快速傅里叶变换处理和傅里叶逆变换处理，测量高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1。
对于No.1～No.11的滑动构件的高频波纹表面的算术平均粗糙度Ra1，用下述的3个等级进行评价，将评价为A和B的滑动构件判断为合格。
A：Ra1为0.04以下
B：Ra1大于0.04且为0.06以下
C：Ra1大于0.06
[外层表面的算术平均粗糙度Ra2]
上述外层表面的算术平均粗糙度Ra2基于下述的步骤进行测量。
用基恩士(Keyence)的VK-X1000显微镜，使用150X的透镜，以高精度、高精细模式，在整个100μm范围取得外层表面的一维波形数据，然后，使用其来测量外层表面的算术平均粗糙度Ra2。
[拒油性]
通过以下的步骤对滑动构件No.1～No.11的拒油性进行评价。在滑动构件No.1～No.11的外层的表面，用刷子将0.02g的传动油涂开成直径10mm左右的圆形。之后，测量油滴的形状在滑动构件的外层的表面直到稳定为止的时间(秒)。时间越短，则拒油性越好。对于No.1～No.11的滑动构件的拒油性，用下述的3个等级进行评价，将评价为A和B的滑动构件判断为合格。
A：3秒以下
B：6秒以下
C：8秒以上(与现有产品相同)
[转矩]
通过以下的步骤对油泵用滑动构件的转矩[cN·m]进行测量。
拆解市售的本田缤智(Honda Vezel)车的油泵，使外壳向下，将涂布了交联氟的油泵转子放置在外壳上，以油泵转子的轴垂直向上的方式固定。称量0.01g的传动油，添加至外壳与油泵转子之间，用手使其转动5圈，使传动油遍布四周。之后，将东日扭力螺丝刀FTD5CN-S型连接于油泵转子的轴，使扭力螺丝刀以10rpm的速度旋转，测量经由扭力螺丝刀使油泵转子旋转一周时的转矩。
(间隙)
使用与各实施例和比较例具有相同结构的油泵用的油泵转子制作油泵，按照以下的步骤测量外壳与油泵转子的端面之间的距离，即间隙[μm]。另外，最大间隙为40μm。间隙均匀且范围越窄越好。
对于No.1～No.11的滑动构件的拒油性，用下述的3个等级进行评价，将评价为A和B的滑动构件判断为合格。
A：间隙在10μm以下的范围内
B：间隙在大于10μm且20μm以下的范围内
C：间隙在大于20μm且40μm以下的范围内
在表1中示出No.1～No.11的滑动构件的摩耗试验、摩擦试验和表面粗糙度的评价结果。另外，表1的“-”表示不具有该结构。
[表1]
Figure BDA0003577766710000161
如表1所示，对于No.4～No.7及No.9～No.11的滑动构件，通过在外层的表面中在具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波长的波纹的区域中的快速傅里叶变换处理和傅里叶逆变换处理而得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下，因此得到了拒油性、转矩及间隙均良好的结果。特别是上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.025μm以下的No.5～No.7及No.10的滑动构件在这些评价中均优异。另一方面，上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1大于0.035μm的No.2、No.3及No.8的滑动构件即使外层表面整体的算术平均粗糙度Ra的范围为0.5μm以下这样的比较小的范围，由于高频表面的算术平均粗糙度Ra1大于0.035μm，因此拒油性、转矩及间隙也均差。
基于上述内容，该滑动构件示出了优异的拒油性和转矩降低效果。
此外，在该滑动构件的制造方法中，由上述No.4～No.7及No.9～No.11的滑动构件的结果示出：在上述层叠的工序中，通过使用静电涂装、浸渍涂装、或者将膜热压接至上述滑动构件主体，能够可靠地将波形的表面的算术平均粗糙度Ra1控制在0.035μm以下的范围，其中，上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1通过如下方式来得到：通过快速傅里叶变换处理提取在上述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对上述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到上述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1。
附图标记说明
1：滑动构件
2：滑动构件主体
3：外层
H：高频波纹
L：低频波纹
R：评价范围
W：波长。

Claims (7)

1.一种滑动构件，其具有：
滑动构件主体，其以金属为主成分，以及
外层，其直接层叠于所述滑动构件主体的表面并以交联氟树脂为主成分，
通过快速傅里叶变换处理提取在所述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对所述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.035μm以下。
2.根据权利要求1所述的滑动构件，其中，所述波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.025μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的滑动构件，其中，所述外层的平均厚度为0.1μm以上且70.0μm以下。
4.根据权利要求1、2或3所述的滑动构件，其中，所述外层为涂覆层或者由膜构成。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的滑动构件，其中，所述滑动构件是用于油泵的。
6.一种滑动构件的制造方法，其具有：
将以氟树脂为主成分的外层直接层叠于以金属为主成分的滑动构件主体的表面的工序；以及
对所述外层照射电离辐射的工序，
通过快速傅里叶变换处理提取在所述外层的表面中具有波长为0.1μm以上且100.0μm以下的波纹的区域的频率分量，对所述提取的频率分量中具有波长为0.1μm以上且10.0μm以下的波纹的区域的频率分量的数据进行傅里叶逆变换处理，由此得到的波形的表面的算术平均粗糙度Ra1为0.05μm以下。
7.根据权利要求6所述的滑动构件的制造方法，其中，所述层叠的工序采用：使用以氟树脂为主成分的涂料的静电涂装、使用以氟树脂为主成分的涂料的浸渍涂装、或者将以氟树脂为主成分的膜热压接至所述滑动构件主体。
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