CN116096808A - 滑动部件和流体机械 - Google Patents

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成泽伸之
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Abstract

本发明提供一种具有优异的耐磨损性的滑动部件。为了解决该课题,提供了一种与滑动面(13)接触的滑动部件(12),滑动部件(12)包括:第一部件(12a),其由第一材料构成,该第一材料含有由氟树脂以外的树脂构成的第一母材树脂、和分散于上述第一母材树脂中的氟树脂颗粒及棒状颗粒;和第二部件(12b),其以沿着滑动面(13)与第一部件(12a)相邻的方式配置,由第二材料构成,该第二材料含有由氟树脂构成的第二母材树脂、和分散于上述第二母材树脂中的增强剂。

Description

滑动部件和流体机械
技术领域
本发明涉及滑动部件和流体机械。
背景技术
作为可使气体压缩或膨胀的流体机械,已知例如往复式的流体机械(气体压缩机等)。往复式的流体机械包括普通活塞方式的流体机械和摆动活塞方式的流体机械。前者的流体机械在连杆的压缩膨胀室侧端部具有轴承,且具有由该轴承以能够摆头的方式支承的活塞。后者的流体机械在连杆的压缩膨胀室侧不具有轴承,而是具有与连杆成为一体的活塞。其中,在摆动活塞方式的流体机械中,通过活塞在金属制的气缸内一边摆动一边往复运动来压缩气体。活塞具有在气缸的内周面滑动的滑动部件,作为滑动部件,例如可举出唇形环、活塞环等。
作为滑动部件相关技术,专利文献1记载了“一种气缸用活塞,其特征在于,在由气缸和经由活塞环与该气缸的内周面卡合的活塞构成的气缸装置中,使用以聚苯硫醚(PPS)树脂60~80重量%、氟树脂10~30重量%、球状填充材料2~10重量%、纤维状填充材料2~10重量%为必需成分的树脂组合物,通过嵌入成型,在上述活塞外周部形成上述活塞环。”
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平3-74681号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1所记载的技术在滑动部件的耐磨损性方面还有提高的空间,详细内容将在后面参照实施例进行说明。
本发明所要解决的问题在于提供一种具有优异的耐磨损性的滑动部件和流体机械。
用于解决问题的技术方案
本发明的滑动部件是与滑动面接触的滑动部件,其特征在于,包括:第一部件,其由第一材料构成,该第一材料含有由氟树脂以外的树脂构成的第一母材树脂、和分散于上述第一母材树脂中的氟树脂颗粒及棒状颗粒;和第二部件,其以与上述第一部件相邻的方式配置,由第二材料构成,该第二材料含有由氟树脂构成的第二母材树脂、和分散于上述第二母材树脂中的增强剂。其它解决方案将在后面的具体实施方式中进行说明。
发明效果
根据本发明,能够提供一种具有优异的耐磨损性的滑动部件和流体机械。
附图说明
图1是表示第一实施方式的滑动部件的截面图。
图2是第一部件的截面图。
图3是第二部件的截面图。
图4是对在滑动时形成的转移膜进行说明的图。
图5是具有第一实施方式的滑动部件的流体机械的示意图。
图6是表示第二实施方式的滑动部件的截面图。
图7是对摩擦试验的试验方法进行说明的图。
图8是摩擦试验后的试验片表面的能量色散型X射线分析图像。
图9是表示由摩擦试验得到的磨损量和摩擦系数的试验结果的图。
图10是表示由摩擦试验得到的磨损量和摩擦系数与氟树脂颗粒的含量的相关性的图。
具体实施方式
下面,参照附图对实施本发明的方式(称为实施方式)进行说明。在以下一个实施方式的说明中,也适当地进行能够适用于一个实施方式的其他的实施方式的说明。本发明不局限于以下一个实施方式,可将不同的实施方式彼此组合,或者可在不明显损害本发明效果的范围内进行任意变形。另外,对相同的部件标注相同的符号,省略重复的说明。并且,具有相同功能的部件标注相同的名称。图示的内容仅仅是示意性的,为了便于图示,有时在不明显损害本发明效果的范围内由实际结构进行了变更,或者在附图间省略部分部件的图示或进行了变形。
图1是表示第一实施方式的滑动部件12的截面图。滑动部件12是与例如金属部件11的内壁面即滑动面13接触的部件。在图示的例子中,滑动部件12一边在滑动面13上滑动,一边如实线箭头所示进行往复运动(上下运动)。滑动部件12例如构成为活塞40(图5)。滑动部件12包括第一部件12a和第二部件12b。
图2是第一部件12a的截面图。第一部件12a由第一材料构成,第一材料含有由氟树脂以外的树脂构成的第一母材树脂21和分散于第一母材树脂21中的氟树脂颗粒22及棒状颗粒23。分散优选遍布分散于第一母材树脂21的整体,但也可以偏置存在于局部。
第一母材树脂21形成第一部件12a的外轮廓。第一母材树脂21由氟树脂以外的树脂构成,只要是能够发挥作为滑动部件12的功能的树脂就没有特别限制,其中,优选耐热性优异且热膨胀率低的树脂。具体而言,例如可举出聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、酚醛树脂(PF)、聚酰亚胺(PI)等、以及它们的改性体。第一母材树脂21可以单独使用一种,也可以按任意比率和组合使用两种以上。
第一母材树脂21优选含有聚苯硫醚或聚醚醚酮中的至少一者。通过含有这些聚合物,能够提高第一部件12a的耐热性。
氟树脂颗粒22在滑动面13(图1)上滑动时,由于氟树脂向滑动面13转移而在滑动面13上形成转移膜14(图4)。氟树脂颗粒22的构成材料只要是氟树脂就没有特别限制,例如可举出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。氟树脂颗粒22的构成材料可以单独使用一种,也可以按任意比率和组合使用两种以上。
氟树脂颗粒22优选含有聚四氟乙烯或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物中的至少一者。通过使用这些聚合物,能够促进由氟树脂颗粒22引起的在滑动面13(图1)上形成转移膜14。
作为氟树脂颗粒22的含有形态,在不明显损害本发明效果的范围内没有特别限制,例如可制成颗粒状(粒状)。它们的粒径例如可制成5μm以上200μm以下。粒径例如可作为能够利用激光衍射式粒度分布测定装置进行测定的平均粒径来测定。
关于氟树脂颗粒22的含量,只要不明显损害本发明的效果就没有特别限制,优选相对于第一材料为15质量%以上30质量%以下。通过使其在该范围内,能够抑制因氟树脂颗粒22引起的第一部件12a的过度热膨胀,能够降低第一部件12a相对于滑动面13(图1)的摩擦系数。进而,能够抑制由氟树脂颗粒22引起的转移膜14(图4)的剥离。由此,能够特别提高滑动部件12的耐磨损性。
棒状颗粒23通过棒状的形态来提高第一部件12a对于例如拉伸应力等应力的强度。只要不明显损害本发明的效果,棒状颗粒23能够由任意材料构成,但优选含有碳纤维或玻璃纤维中的至少一者。通过使用这些纤维,能够使用可容易入手的纤维构成棒状颗粒23。
关于棒状颗粒23的长度和直径,只要不明显损害本发明的效果就没有特别限制,例如,长度可制成例如10μm以上300μm以下,直径可制成例如1μm以上30μm以下。长度和直径可采用第一部件12a的截面显微镜照片中的实测值。
关于棒状颗粒23的含量,只要不明显损害本发明的效果就没有特别限制,相对于第一材料可以为例如5质量%以上20质量%以下。
但是,在棒状颗粒23含有碳纤维的情况下,碳纤维的含量优选相对于第一材料为5质量%以上15质量%以下。这样就能够提高第一部件12a相对于例如剪切应力等应力的强度。
图3是第二部件12b的截面图。第二部件12b由第二材料构成,第二材料含有由氟树脂构成的第二母材树脂31和分散于第二母材树脂31中的增强剂32。增强剂32的分散优选遍布分散于第二母材树脂31的整体,但也可以偏置存在于局部。
第二母材树脂31形成第二部件12b的外轮廓。第二母材树脂31只要是氟树脂,在不明显损害本发明效果的范围内就没有特别限制,例如可采用氟树脂颗粒22(图2)的构成材料的上述例示物。第二母材树脂31可以单独使用一种,也可以按任意比率和组合使用两种以上。
第二母材树脂31优选含有聚四氟乙烯。通过含有聚四氟乙烯,能够与第一部件12a(图2)中的氟树脂颗粒22(图2)一同促进在滑动面13(图1)上形成转移膜14(图4)。
上述氟树脂颗粒22(图1)和第二母材树脂31优选由同种类的氟树脂构成。这样,能够由氟树脂颗粒22和第二母材树脂31在滑动面13上形成相同构成材料的转移膜14,能够促进转移。
增强剂32可提高第二部件12b(特别是第二母材树脂31)对于例如剪切应力等应力的强度。只要不明显损害本发明的效果,增强剂32的具体材料就没有特别限制。增强剂32可以单独使用一种,也可以按任意比率和组合使用两种以上。
增强剂32优选含有铜、铜合金(以铜为主要成分的合金,例如青铜等)或碳纤维中的至少一种。通过使用这些材料,即使从第二部件12b脱落而进入滑动面13,由于是柔软的材料,也能够抑制滑动面13受到损伤。
作为增强剂32的含有形态,在不明显损害本发明效果的范围内没有特别限制,例如可制成颗粒状。另外,关于增强剂32的粒径,在不明显损害本发明效果的范围内也没有特别限制,是任意的。
关于增强剂32的含量,只要不明显损害本发明的效果就没有特别限制,相对于第二材料可以为例如5质量%以上30质量%以下。
第二材料优选还含有固体润滑剂33。通过含有固体润滑剂,在滑动面13(图1)上形成润滑膜(未图示),由此能够降低第二部件12b与滑动面13的摩擦,能够进一步提高滑动部件12的耐磨损性。固体润滑剂33可单独使用一种,也可以按任意比率和组合使用两种以上。
固体润滑剂33优选含有二硫化钼或球状碳中的至少一者。通过含有它们中的至少一者,能够降低第二部件12b与滑动面13的摩擦,能够提高耐磨损性,并且能够提高第二部件12b对于例如剪切应力等应力的强度。例如,如果是二硫化钼,则会因S-S键弱而发生层间剥离,从而表现出固体润滑性。
关于固体润滑剂33的含量,只要不明显损害本发明的效果就没有特别限制,相对于第二材料可以为例如1质量%以上15质量%以下。
返回到图1,第二部件12b以沿着滑动面13与第一部件12a相邻的方式配置。这里所说的“相邻”是指在滑动面13的方向(滑动方向)上,第一部件12a与第二部件12b不必须接触,允许在第一部件12a与第二部件12b之间在不明显损害本发明效果的范围内配置任意部件。在图示的例子中,第一部件12a与第二部件12b在滑动面13的方向上接触。第一部件12a和第二部件12b沿着滑动面13在滑动部件12的周动方向上连续配置。
第一部件12a和第二部件12b以由至少两个第一部件12a夹着第二部件12b的方式配置。这样,即使第二部件12b中的第二母材树脂31(图3)发生了热膨胀,因为由第一部件12a夹着第二部件12b,也能够使由热膨胀引起的滑动部件12整体的变形停留在设计的容许范围内。并且,能够在滑动面13上形成转移膜14(图4),能够提高滑动部件12的耐磨损性。此外,在图示的例子中具备两个第一部件12a,在具备三个以上第一部件12a的情况下,第二部件12b可以配置在任意两个第一部件12a之间。
图4是对在滑动时形成的转移膜14进行说明的图。通过滑动部件12在滑动面13上滑动,在滑动面13上形成由氟树脂构成的转移膜14。
构成氟树脂颗粒22(图2)和第二母材树脂31(图3)的氟树脂的热膨胀率比较大。因此,假使仅由第一部件12a或仅由第二部件12b构成滑动部件12,则特别是在高温的摩擦环境下,有可能发生变形、偏磨损等。其中,作为高温的摩擦环境的具体例,例如可举出摆动活塞方式的往复式气体压缩机等流体机械100(图5)中的压缩膨胀室44(图5)附近等。
因此,由具有分散有氟树脂颗粒22的第一母材树脂21(图2)的第一部件12a、和具有由氟树脂构成的第二母材树脂31的第二部件12b构成滑动部件12。由氟树脂以外的树脂构成的第一母材树脂21因构成材料而摩擦系数较高,因第二母材树脂31而在滑动面13形成的转移膜14剥离。因此,通过在第一母材树脂21中分散氟树脂颗粒22,能够降低第一部件12a在滑动面13上的摩擦系数,能够抑制转移膜14的剥离,提高耐磨损性。
另一方面,在只有第一部件12a时,因为可形成转移膜14的氟树脂仅来源于氟树脂颗粒22,所以在转移膜14的形成程度上依然有提高的空间。因此,通过除了使用第一部件12a之外,还并用具有由氟树脂构成的第二母材树脂31的第二部件12b,能够促进转移膜14的形成,能够实现摩擦系数的降低和耐磨损性的提高。
另外,在滑动部件12中,通过第一部件12a和第二部件12b,相互辅助在金属部件11上形成转移膜14(图4),实现磨损抑制。另外,通过第一母材树脂21和第二母材树脂31分别含有的氟树脂以外的材料(棒状颗粒23(图2)、增强剂32(图3)和固体润滑剂33(图3)),韧性或易滑性提高。由此,能够提高第一部件12a和第二部件12b的耐磨损性。
此外,在滑动部件12中,第一材料、第二材料、氟树脂颗粒22(图2)、棒状颗粒23、增强剂32和固体润滑剂33的存在例如可如下操作确认。即,例如通过对第一部件12a或第二部件12b的表面或破碎物进行光学显微镜、能量色散型X射线分析(EDX)、X射线光电子能谱分析、红外光谱分析等表面观察和化学分析,能够容易地特定。
返回到图1,金属部件11例如可含有铁、镍、钼、铬、钛、铜等过渡金属、铝、硅、镁等轻金属而构成。具体而言,金属部件11例如可由铝、铝合金等铝系材料、铜、铜合金等铜系材料、钛、钛合金等钛系材料、铁、铁-镍合金等铁系材料构成。
金属部件11例如是表面未处理的金属材料,但也可以在金属材料的表面形成表面处理。在该情况下,滑动部件12与经过表面处理后的表面接触,进行滑动。即,金属部件11的表面可以由构成金属部件11的金属元素形成,也可以通过形成于金属部件11上的表面处理来形成。
形成于金属部件11表面的表面处理例如是人工对金属材料实施的表面涂层、自然氧化膜等。自然氧化膜例如在金属部件11为铝时是氧化铝,在铁时是氧化铁。表面涂层例如通过化学蒸镀(CVD)法、物理蒸镀(PVD)法、电镀处理、渗碳处理等来形成,由含有铝、铬、铁、磷、镍、锌中的至少一种的材料构成。具体而言,例如可举出阳极铝膜处理、镀铝、镀铬、镀铁、镀镍、镀锌等。
图5是具有第一实施方式的滑动部件12的流体机械100的示意图。流体机械100在图示的例子中是摆动活塞方式的往复式气体压缩机。流体机械100在内壁面411(滑动面13(图1)之一例)不存在充分的润滑油等而以少油状态使用时、或者在完全不存在润滑油而以无油状态使用时,表现出特别好的效果。但是,内壁面411也可以存在润滑油、润滑脂等。
流体机械100包括气缸41(金属部件11(图1)之一例)和在气缸41的内部进行往复运动(在图示的例子中上下运动)的活塞40。活塞40包括在气缸41的内壁面411上进行滑动的滑动部件12,滑动部件12由活塞主体42(第一部件12a(图1)之一例)和活塞环43(第二部件12b(图1)之一例)构成。活塞环43例如为圆环状,嵌入在形成于圆盘状的活塞主体42的外周侧面的圆环状槽(未图示)中。
在气缸41内的活塞40的上部的空间具有使气体压缩或膨胀的工作空间即压缩膨胀室44。气缸41的上端由隔板45封闭,隔板45设有吸入口45a和排出口45b。吸入口45a和排出口45b设有吸入阀45c和排出阀45d,分别与配管(未图示)连接。
对气体压缩的工作原理进行说明。活塞40与连杆46一体地构成。通过活塞40随着曲轴47的旋转而上下运动,气体从吸入口45a被吸入压缩膨胀室44内,气体在压缩膨胀室44内被压缩。压缩气体通过排出口45b被排出到外部,通过配管(未图示)被回收。
活塞40是与支承活塞40的连杆46分体的零件。随着活塞40的上下运动,在图示的例子中,由滑动部件12构成的活塞40通过与气缸41的内壁面411进行点接触而滑动。连杆46可以为金属制,也可以为树脂制。
可以在气缸41的内壁面411通过对金属部件11进行表面处理而形成覆膜。例如,气缸41的内周面可以直接生成自然氧化膜,也可以形成阳极铝膜处理等。另外,也可以不在气缸41的内周面形成覆膜。
此外,滑动部件12除了能够用于图5所示的流体机械100之外,还能够用于例如分析装置、真空装置、宇宙相关设备等需求良好滑动性的机械装置。
图6是表示第二实施方式的滑动部件121的截面图。在滑动部件121中,除了第一部件12a和第二部件12b的配置顺序不同以外,其余与滑动部件12(图1)同样。
在滑动部件121中,第一部件12a和第二部件12b以由至少两个第二部件12b夹着第一部件12a的方式配置。通过这样配置,能够以氟树脂作为母材的多个第二部件12b为起点形成转移膜14(图4),能够促进转移膜14(图4)的形成。
实施例
<实施例1>
由含有PPS作为第一母材树脂21(图2)、含有PTFE作为氟树脂颗粒22(图2)并且含有碳纤维作为棒状颗粒23(图2)的第一材料制作第一部件12a(图2)。氟树脂颗粒22和棒状颗粒23分散于第一母材树脂21的整体。氟树脂颗粒22的含量相对于第一材料为15质量%。另外,棒状颗粒23的含量相对于第一材料为10质量%。棒状颗粒23的长度和直径以由上述方法测得的平均长度和直径表示为长度100μm、直径8μm。
由含有PTFE作为第二母材树脂31(图3)、含有青铜作为增强剂32(图3)、含有二硫化钼和球状碳作为固体润滑剂33(图3)的第二材料制作第二部件12b(图3)。增强剂32和固体润滑剂33分散于第二母材树脂31的整体。增强剂32的含量相对于第二材料为10质量%。另外,二硫化钼的含量相对于第二材料为5质量%。球状碳的含量相对于第二材料为10质量%。因此,在实施例1中,由二硫化钼和球状碳构成的固体润滑剂33的总使用量相对于第二材料为15质量%。
图7是对摩擦试验的试验方法进行说明的图。以制成的第一部件12a和第二部件12b配置于滑动面13的方式制作实施例1的滑动部件12。滑动部件12以由第一部件12a包围第二部件12b的方式制作。第一部件12a的纸面上下方向上的高度H1为10mm,纸面横向上的宽度W1为10mm。第二部件12b的纸面上下方向上的高度H2为5mm,纸面横向上的宽度W2为4mm。第一部件12a和第二部件12b的纸面正面进深方向上的长度(未图示)均比后述的试验片15的纵向长度短。第一部件12a和第二部件12b在滑动面13上的面积比例为6︰4。
使滑动部件12与由对作为滑动面13的表面进行了阳极铝膜处理的铝合金制板(纵向(纸面正面进深方向,未图示)为20mm、横向W3为43mm、厚度H3为3mm)构成的试验片15接触,在纸面左右方向上进行往复运动。作为摩擦试验的条件,设滑动部件12与试验片15的接触面压为3MPa,设摩擦速度为0.4m/s,设一次往复运动的距离为20mm,设试验片15的表面温度(滑动面13的温度)为110℃。而且,在摩擦试验中,测定滑动规定时间时的磨损量的合计、和规定时间的滑动中的摩擦系数。摩擦试验的结果将在后面参照图8~图10进行说明。
<比较例1>
除了不含氟树脂颗粒22(图2)和棒状颗粒23(图2)以外,其余与实施例1同样操作,制作比较例1的滑动部件,进行摩擦试验。摩擦试验的结果将在后面参照图8~图10进行说明
<比较例2>
除了不具有第二部件12b以外,其余与实施例1同样操作,制作比较例2的滑动部件,进行摩擦试验。摩擦试验的结果将在后面参照图8~图10进行说明。其中,比较例2的滑动部件相当于上述专利文献1所记载的技术。
下述表1表示实施例1、比较例1和比较例2的滑动部件的构成材料。“〇”表示使用,“-”表示不使用。
[表1]
Figure BDA0004113539000000101
图8是摩擦试验后的试验片表面的能量色散型X射线分析图像(EDX)。EDX-Al图像表示铝在试验片表面的存在,EDF-F图像表示氟在试验片表面的存在。在实施例1的EDX-Al图像中几乎不存在白色部分,可知表面不存在铝。另一方面,在实施例1的EDX-F图像中存在白色部分,可知表面存在氟。因此,在试验片的表面形成了含氟的转移膜14(图4),由此,可以认为几乎未检测到试验片的构成材料铝。
另一方面,在比较例1和比较例2的EDX-Al图像中存在白色部分,可知试验片的表面存在铝,另一方面,在比较例1和2的EDX-F图像中不存在白色部分,可知表面不存在氟。因此,可以认为在试验片的表面几乎不形成含氟的转移膜14(图4),试验片的构成材料铝大部分直接露出。
这些结果可以认为是通过第一部件12a和第二部件12b双方都含有氟树脂而获得的结果。即,可以认为如本发明的滑动部件12那样通过具有第一部件12a和第二部件12b,能够形成转移膜14。但是,如比较例1那样例如在不使用氟树脂颗粒22的情况下,如上所述,由第二部件12b形成的转移膜14会因第一部件12a而剥离,其结果可以认为转移膜14难以残留。另外,如比较例2所示可知,因为未使用作为氟树脂的第二母材树脂31,所以转移膜14的形成困难,在转移膜14的形成程度上还有提高的空间。
图9是表示由摩擦试验得到的磨损量(棒状图)和摩擦系数(图标点)的试验结果的图。图9表示在图7所示的摩擦试验中滑动了规定时间时的磨损量的合计、和规定时间的滑动中的摩擦系数的平均值。其中,为了便于理解结果,磨损量用以比较例2为100时的相对值来表示。
实施例1与比较例1和比较例2相比,摩擦系数降低。可以认为这是由于如参照图8说明的那样形成了转移膜14(图4)所引起的。而且,可以认为由于摩擦系数降低,滑动部件12变得易滑动,磨损量降低。因此,在本发明的滑动部件12中,表现出优异的耐磨损性。
另一方面,将实施例1与比较例1和2进行比较时,比较例1和2的磨损量和摩擦系数均高于实施例1的磨损量和摩擦系数,可以认为这是由于在不含氟树脂颗粒22的比较例1中,即便形成了转移膜14,也会因第一部件12a而剥离,磨损量和摩擦系数变大。另外可以认为在不具有第二部件12b的比较例2中,因为本来就难以形成转移膜14,所以磨损量和摩擦系数大。
另外,关于比较例1和2,如果摩擦系数减小,则滑动性提高。但是,例如,当材料对于剪切应力等的强度降低、过度的热膨胀等例如同时发生时,结果磨损量增大。因此,磨损系数是用于降低磨损量的一个因素,仅减小摩擦系数,磨损量不一定降低。因此,可以认为虽然摩擦系数是比较例2较小,但磨损量是比较例2较多。因此,可以认为在实施例1中,能够减小摩擦系数而容易滑动,并且还能够抑制第一部件12a和第二部件12b(均参照图7)的例如强度降低以及过度的热膨胀等,所以能够降低磨损量。
图10是表示由摩擦试验得到的磨损量(圆图标)和摩擦系数(菱形图标)与氟树脂颗粒22(图2)的含量的相关性的图。图10所示的结果是通过模拟进行图7的摩擦试验而得到的,除了改变氟树脂颗粒22(PTFE)相对于第一材料的含量以外,其余都在实施例1的条件下进行。其中,磨损量用以氟树脂颗粒22的配合量为70质量%的值为100时的相对值来表示。
磨损量在含量为15质量%以上30质量%以下的范围内显示特别低的值。因此,含量在该范围内时显示特别高的耐磨损性。另一方面,当含量小于15质量%以及在超过30质量%时,磨损量有增加的倾向。
摩擦系数在含量为15质量%以上时基本显示恒定值。由此,可以说如果含量为15质量%以上,则会在试验片上形成易滑性良好的转移膜14(图4)。因此,根据图10的结果可知,氟树脂颗粒22的含量优选相对于第一材料为15质量%以上30质量%以下。
如上所述,通过将本发明的滑动部件12应用于例如往复式气体压缩机中的摆动活塞方式的滑动部即活塞40,能够提高活塞40的耐磨损性。由此,能够延长活塞40的寿命,例如能够延长往复式气体压缩机的维护周期。
附图标记说明
100:流体机械;11:金属部件;12:滑动部件;12a:第一部件;12b:第二部件;13:滑动面;14:转移膜;15:试验片;21:第一母材树脂;22:氟树脂颗粒;23:棒状颗粒;31:第二母材树脂;32:增强剂;33:固体润滑剂;40:活塞;41:气缸;411:内壁面;42:活塞主体;43:活塞环;44:压缩膨胀室;45:隔板;45a:吸入口;45b:排出口;45c:吸入阀;45d:排出阀;46:连杆;47:曲轴。

Claims (14)

1.一种滑动部件,其为与滑动面接触的滑动部件,其特征在于,
所述滑动部件包括:
第一部件,其由第一材料构成,该第一材料含有由氟树脂以外的树脂构成的第一母材树脂、和分散于所述第一母材树脂中的氟树脂颗粒及棒状颗粒;和
第二部件,其以沿着所述滑动面与所述第一部件相邻的方式配置,由第二材料构成,该第二材料含有由氟树脂构成的第二母材树脂、和分散于所述第二母材树脂中的增强剂。
2.根据权利要求1所述的滑动部件,其特征在于,
所述第一母材树脂含有聚苯硫醚或聚醚醚酮中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述氟树脂颗粒含有聚四氟乙烯或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物中的至少一者。
4.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述棒状颗粒含有碳纤维或玻璃纤维中的至少一者。
5.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述第二母材树脂含有聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述增强剂含有铜、铜合金或碳纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述第二材料还含有固体润滑剂。
8.根据权利要求7所述的滑动部件,其特征在于,
所述固体润滑剂含有二硫化钼或球状碳中的至少一者。
9.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述第一部件和所述第二部件以由至少两个所述第一部件夹着所述第二部件的方式配置。
10.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述第一部件和所述第二部件以由至少两个所述第二部件夹着所述第一部件的方式配置。
11.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述氟树脂颗粒和所述第二母材树脂由同种类的氟树脂构成。
12.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其特征在于,
所述氟树脂颗粒的含量相对于所述第一材料为15质量%以上30质量%以下。
13.根据权利要求12所述的滑动部件,其特征在于,
所述棒状颗粒含有碳纤维,
所述碳纤维的含量相对于所述第一材料为5质量%以上15质量%以下。
14.一种流体机械,其特征在于,包括:
气缸;和
活塞,其具有在所述气缸的内壁面上滑动的滑动部件,
所述滑动部件包括:
第一部件,其由第一材料构成,该第一材料含有由氟树脂以外的树脂构成的第一母材树脂、和分散于所述第一母材树脂中的氟树脂颗粒及棒状颗粒;和
第二部件,其以沿着所述内壁面与所述第一部件相邻的方式配置,由第二材料构成,该第二材料含有由氟树脂构成的第二母材树脂、和分散于所述第二母材树脂中的增强剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0374681A (ja) 1989-08-11 1991-03-29 Nippon Seiko Kk シリンダ用ピストン
JP4610797B2 (ja) * 2001-06-14 2011-01-12 Nok株式会社 密封装置
JP5393967B2 (ja) * 2007-09-28 2014-01-22 株式会社日立産機システム 摺動材及び流体圧縮機械
JP2015218205A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 三菱電線工業株式会社 バックアップリング、並びにそれを用いたシール材及びシール構造
JP6674229B2 (ja) * 2015-11-05 2020-04-01 株式会社荒井製作所 密封装置
JP2018066427A (ja) * 2016-10-19 2018-04-26 株式会社日立産機システム 機械装置及びこれに用いる摺動材
JP6404976B2 (ja) * 2017-03-23 2018-10-17 株式会社リケン ピストンリング
US10718291B2 (en) * 2017-12-14 2020-07-21 Ford Global Technologies, Llc Cylinder liner for an internal combustion engine and method of forming

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