CN117777625A - 滑动构件以及滑动体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滑动构件以及滑动体。本发明谋求耐磨耗性的提高。滑动构件(14)由PTFE(16)构成，该PTFE(16)包含：2.4重量％以上且15.6重量％以下的磷酸镁、7.6重量％以上且19.9重量％以下的硫酸钡、0重量％以上且10.0重量％以下的二硫化钼、以及8.3重量％以上且15.7重量％以下的烧成粘土。

Description

滑动构件以及滑动体
技术领域
本发明涉及滑动构件以及滑动体。
背景技术
以往，从耐磨耗性的提高等观点考虑，公开了将以PTFE(聚四氟乙烯)为主要成分的树脂层用作滑动构件的技术。此外，公开了在PTFE中添加与滑动构件的使用用途等相应的添加剂来使用的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－20568号公报
专利文献2：日本特开平8－41484号公报
然而，在以往技术中，在轴构件等对象件的表面粗糙的情况下，滑动构件的磨耗量大，有时无法得到耐磨耗性。
发明内容
本发明的目的在于，提供能谋求耐磨耗性的提高的滑动构件以及滑动体。
为了解决上述问题，实现目的，本发明的滑动体为如下滑动构件，其由聚四氟乙烯树脂构成，该聚四氟乙烯树脂包含：2.4重量％以上且15.6重量％以下的磷酸镁、7.6重量％以上且19.9重量％以下的硫酸钡、0重量％以上且10.0重量％以下的二硫化钼、以及8.3重量％以上且15.7重量％以下的烧成粘土。
发明效果
根据本发明，能谋求耐磨耗性的提高。
附图说明
图1是表示实施方式的滑动体的一个例子的示意图。
图2A是滑动构件的作用的一个例子的说明图。
图2B是滑动构件的作用的一个例子的说明图。
图3A是表示滑动体的应用方式的一个例子的示意图。
图3B是表示滑动体的应用方式的一个例子的示意图。
图4A是耐磨耗性的评价试验的说明图。
图4B是耐磨耗性的评价试验的说明图。
图4C是耐磨耗性的评价试验的说明图。
图4D是耐磨耗性的评价试验的说明图。
附图标记说明
10：滑动体；12：基材；14：滑动构件；16：PTFE；18：烧成粘土；22：磷酸镁；24：硫酸钡；26：二硫化钼。
具体实施方式
以下，参照附图并对本发明的滑动构件以及滑动体的形态进行详细说明。
本实施方式的滑动构件由聚四氟乙烯树脂(以下，称为PTFE)构成，该聚四氟乙烯树脂包含：2.4重量％以上且15.6重量％以下的磷酸镁、7.6重量％以上且19.9重量％以下的硫酸钡、0重量％以上且10.0重量％以下的二硫化钼、以及8.3重量％以上且15.7重量％以下的烧成粘土。
因此，本实施方式的滑动构件能谋求耐磨耗性的提高。
起到上述效果的理由尚不明确，但推测如下。然而，本发明不由下述推测限定。
本实施方式的滑动构件在作为滑动构件的主要成分的PTFE中包含上述含量的烧成粘土、磷酸镁、硫酸钡以及二硫化钼。在本实施方式的滑动构件中，分散于PTFE中的烧成粘土的含量为8.3重量％以上且15.7重量％以下，作为硬质物的烧成粘土的含量比以往技术多。可认为硬质物具有通过滑动而对对象轴的表面进行微小地研磨，使其平滑的作用，因此，可认为在对象轴的表面粗糙的情况下，变得比滑动前平滑，能谋求抑制滑动构件自身的磨耗加剧。
此外，本实施方式的滑动构件包含上述含量的烧成粘土、磷酸镁、硫酸钡以及二硫化钼。因此，可认为滑动构件的低摩擦性、耐磨耗性以及抗咬合性的平衡得到调整，能有效地谋求耐磨耗性的提高。
因此，推测本实施方式的滑动构件14能谋求耐磨耗性的提高。
以下，对本实施方式的滑动构件以及滑动体进行详细说明。
图1是表示本实施方式的滑动体10的一个例子的示意图。图1中示意性地示出滑动体10的剖面结构的一个例子。
滑动体10具备基材12和滑动构件14。滑动体10是基材12与形成于基材12上的滑动构件14的层叠体。
基材12是用于对滑动体10赋予机械强度的层。基材12有时被称为衬背或衬背层。基材12例如可以使用Fe合金、Cu、Cu合金等的金属板。此外，也可以使用金属网作为基材12。
基材12中的与滑动构件14的接合面侧的至少一部分区域也可以由烧结层构成。烧结层是金属粉的烧结体，是具有多个孔的多孔质层。构成烧结层的金属粉可以是与基材12相同的金属，也可以是与基材12不同的金属或材料。金属粉例如使用铜锡、铜铅锡、以及磷青铜等铜合金；铁、铜以及锡等的金属粉的混合粉末即可。通过采用具备烧结层的构成，能谋求基材12与滑动构件14的密合性提高。
此外，基材12中的与滑动构件14的接触面侧的至少一部分区域也可以是经粗面化处理的区域。粗面化处理使用喷丸等即可。
滑动构件14是层叠于基材12上的树脂层15。
滑动构件14由PTFE16、磷酸镁22、硫酸钡24以及二硫化钼26构成。磷酸镁22、硫酸钡24以及二硫化钼26作为固体润滑剂20而发挥功能，并分散于PTFE16中。在图1中，作为简化图，将磷酸镁22、硫酸钡24以及二硫化钼26统一图示为固体润滑剂20。但是，实际上，磷酸镁22、硫酸钡24以及二硫化钼26分别分散于PTFE16中。
磷酸镁22的含量相对于滑动构件14的总量100重量％为2.4重量％以上且15.6重量％以下，优选为6.9重量％以上且12.0重量％以下，进一步优选为6.9重量％以上且7.9重量％以下。
通过滑动构件14含有上述范围的含量的磷酸镁22，能促进由PTFE16带来的、润滑覆膜在滑动构件14的滑动面的造膜性，谋求耐磨耗性的提高。
磷酸镁22的平均粒径没有限定。例如，磷酸镁22的平均粒径为10μm以上且50μm以下的范围等。
作为磷酸镁22，例如，可举例示出焦磷酸镁(Mg2P2O7)、偏磷酸镁[Mg(PO3)2]n等。其中，更优选偏磷酸镁。
硫酸钡24的含量相对于滑动构件14的总量100重量％为7.6重量％以上且19.9重量％以下，优选为9.8重量％以上且12.3重量％以下。
通过滑动构件14含有上述范围的含量的硫酸钡24，能进一步提高PTFE16的耐磨耗性和耐负荷性。
硫酸钡24的平均粒径没有限定。例如，硫酸钡24的平均粒径为12μm以下，优选为1μm以上且12μm以下，进一步优选为8μm以上且12μm以下。
作为硫酸钡24，可以使用沉淀性硫酸钡、重晶石粉末(baryte powder)中的任意种。
二硫化钼26的含量相对于滑动构件14的总量100重量％为0重量％以上且10.0重量％以下，优选为4.7重量％以上且7.9重量％以下。
通过滑动构件14含有上述范围的含量的二硫化钼26，能谋求PTFE16的润滑性的提高，能提高滑动构件14的耐磨耗性。
二硫化钼26的平均粒径没有限定。例如，二硫化钼26的平均粒径为0.5μm以上且2.5μm以下，优选为0.5μm以上且2.0μm以下，进一步优选为1.0μm以上且2.0μm以下。
烧成粘土18的含量相对于滑动构件14的总量100重量％为8.3重量％以上且15.7重量％以下，优选为8.7重量％以上且11.0重量％以下。
通过滑动构件14含有上述范围的含量的烧成粘土18，即使在轴构件等对象件的表面粗糙的情况下，通过在滑动时硬质物对对象轴的表面进行微小地研磨，使其平滑，也能谋求抑制滑动构件自身的磨耗加剧。因此，能谋求滑动构件14的耐磨耗性的提高。
此外，烧成粘土18通过对粘土进行高热处理而得到。通过高热处理，烧成粘土18活性化/多孔质化，成为吸油性优异的材料。因此，通过滑动构件14含有烧成粘土18，能通过由烧成粘土18带来的吸油效果，谋求滑动构件14的滑动面与油的润湿性提高。若滑动构件14的滑动面与油的润湿性提高，则在润滑脂润滑下和油中容易在滑动构件14的滑动面产生润滑油膜，滑动构件14的低摩擦性提高，能谋求耐磨耗性的提高。
烧成粘土18的平均粒径没有限定。例如，烧成粘土18的平均粒径优选为0.5μm以上且10μm以下，进一步优选为1.0μm以上且8.0μm以下，特别优选为1.5μm以上且6.0μm以下。
烧成粘土18和上述固体润滑剂20的平均粒径通过以下的方法来测定即可。详细而言，例如，得到使用电子显微镜以适当的倍率(例如，1000倍)对滑动构件14的剖面拍摄出的电子图像。然后，通过一般的图像解析方法测定所得到的电子图像所含的烧成粘土18或固体润滑剂20的面积，将其换算为假定为圆的情况下的平均直径。通过这些处理来求出烧成粘土18和固体润滑剂20的平均粒径即可。
作为烧成粘土18，例如，可列举出烧成高岭土。烧成高岭土是对作为天然粘土矿物的高岭土进行高温处理而成的。
作为构成树脂层15的主要成分的PTFE16，例如，使用以模塑粉(moulding powder)或细粉的形式主要用于成型用的PTFE即可。
作为模塑粉用PTFE，可列举出：三井杜邦氟化学公司制的“Teflon(注册商标)7－J(商品名)”、“Teflon(注册商标)70－J(商品名)”、大金工业公司制的“POLYFLON M－12(商品名)”、旭硝子公司制的“Fluon G163(商品名)”、“Fluon G190(商品名)”等。作为细粉用PTFE，可列举出：三井杜邦氟化学公司制的“Teflon(注册商标)6CJ(商品名)”、大金工业公司制的“POLYFLON F201(商品名)”、旭硝子公司制的“Fluon CD076(商品名)”、“FluonCD090(商品名)”等。
滑动构件14中的PTFE16的含量为从滑动构件14的总量中减去磷酸镁22、硫酸钡24以及二硫化钼26等固体润滑剂20和填料等追加成分的总量后剩余的余量即可。
例如，滑动构件14中的PTFE16的含量相对于滑动构件14的总量100重量％为40重量％以上且95重量％以下，优选为45重量％以上且80重量％以下，进一步优选为50重量％以上且65重量％以下。
需要说明的是，从耐磨耗性的进一步提高的观点考虑，本实施方式的滑动构件14也可以为进一步包含追加成分的构成。不过，滑动构件14优选不包含硅酸盐。其原因在于，硅酸盐柔软，因此有时会降低耐磨耗性。
作为追加成分，例如，可列举出：球状碳、玻璃球、碳纤维、石墨纤维、玻璃纤维、树脂粉末、树脂纤维、金属粉末以及金属纤维中的至少一种填料。
滑动构件14中的填料的含量相对于滑动构件14的总量100重量％优选为10重量％以下。
通过滑动构件14包含上述填料，能谋求滑动构件14的强度和耐磨耗性的提高。
(滑动体的制作方法)
本实施方式的滑动体10例如通过下述工序来制作。
通过将由上述构成的滑动构件14的构成材料形成的原材料混合物涂布于基材12上，在基材12上形成树脂材料层。涂布条件使用公知的条件即可。例如，作为原材料混合物的涂布法，使用喷涂、翻滚(tumbling)、辊转印、印刷等即可。
需要说明的是，也可以通过使经粗面化的基材12或形成有烧结层的基材12含浸于上述原材料混合物中，在基材12上形成树脂材料层。烧结层的厚度例如为0.1mm以上且0.3mm以下等。
然后，对涂布于基材12上的树脂材料层进行烧成。烧成条件使用公知的条件即可。例如，通过将树脂材料层在350℃～450℃下保持来对树脂材料层进行烧成。通过该烧成处理，在基材12上形成滑动构件14。形成于基材12上的滑动构件14的厚度没有限定。滑动构件14的厚度例如为10μm以上且60μm以下，优选为20μm以上且40μm以下。
(滑动体的作用)
接着，对本实施方式的滑动构件14的作用的一个例子进行说明。
图2A和图2B是滑动构件14的作用的一个例子的说明图。
如上述所说明的那样，本实施方式的滑动构件14由PTFE16构成，该PTFE16包含：2.4重量％以上且15.6重量％以下的磷酸镁、7.6重量％以上且19.9重量％以下的硫酸钡、0重量％以上且10.0重量％以下的二硫化钼、以及8.3重量％以上且15.7重量％以下的烧成粘土。
在本实施方式的滑动构件14中，分散于PTFE16中的烧成粘土18的含量为8.3重量％以上且15.7重量％以下，作为硬质物的烧成粘土18的含量比以往技术多。因此可认为，即使在轴构件30等对象件的表面粗糙的情况下，通过在滑动时硬质物对对象轴的表面进行微小地研磨，使其平滑，也能谋求抑制滑动构件14自身的磨耗加剧。
详细而言，如图2A所示，假定轴构件30中的与滑动构件14的滑动面C2的表面粗糙度粗糙的状态的情况。轴构件30中的滑动面C2的表面粗糙度粗糙是指，轴构件30的滑动面C2为使如下树脂层的滑动面C1通过滑动而磨耗规定量以上的磨耗量的粗糙度以上的粗糙度，所述树脂层由不包含烧成粘土18和固体润滑剂20的PTFE16构成。轴构件30的滑动面C2的表面粗糙度粗糙是指，具体而言，例如表示轴构件30的滑动面C2的表面粗糙度Ra为0.3以上且0.7以下的范围。
在此，假定分散于滑动构件14的PTFE16中的烧成粘土18的含量不满足本实施方式的烧成粘土18的上述含量的比较滑动构件。在该情况下，比较滑动构件的与轴构件30的滑动面的、由轴构件30的粗糙滑动面C2带来的磨耗量大，有时无法得到耐磨耗性。
另一方面，在本实施方式的滑动构件14中，分散于PTFE16中的烧成粘土18的含量为8.3重量％以上且15.7重量％以下，作为硬质物的烧成粘土18的含量比以往技术多。因此，可认为即使在轴构件30等对象件的表面粗糙的情况下，也在滑动构件14的滑动时烧成粘土18对对象件的粗糙的滑动面C2的表面进行微小地研磨，使轴构件30的滑动面C2平滑(参照图2B)。因此，可认为在本实施方式的滑动构件14中，能谋求抑制滑动构件14自身的磨耗量。
此外，本实施方式的滑动构件14包含上述含量的烧成粘土18、磷酸镁22、硫酸钡24以及二硫化钼26。因此，可认为滑动构件14的低摩擦性、耐磨耗性以及抗咬合性的平衡得到调整，能有效地谋求耐磨耗性的提高。
因此，推测本实施方式的滑动构件14和具备滑动构件14的滑动体10能谋求耐磨耗性的提高。
(应用方式)
接着，对滑动体10的应用方式的一个例子进行说明。
图3A和图3B是表示滑动体10的应用方式的一个例子的示意图。如图3A所示，滑动体10例如应用于手动变速器的拨叉用的衬套等。
滑动体10如图3B所示，在汽车等车辆中在转向机构中使用，滑动速度低，在润滑脂润滑下使用。例如，应用于在安装于齿条和小齿轮式动力转向的支承轭(support yoke)部分中使用的圆弧状轴承，低摩擦性和耐磨耗性受到重视。因此，通过应用本实施方式的滑动体10，能有效地谋求滑动轴承的耐磨耗性的提高。
具体而言，例如，滑动装置具备轴构件30和滑动体10。轴构件30是圆柱状的构件，作为轴(shaft)而发挥功能。滑动体10例如制成将滑动构件14配置于基材12的内周面侧的圆环状或圆弧状，在内侧配置轴构件30而成。即，滑动体10例如作为衬套(图3A)、圆弧状轴承(图3B)而发挥功能。
需要说明的是，滑动装置不限定于图3所示的方式。例如，轴构件30和滑动体10也可以为平板状。
[实施例]
以下列举实施例对本发明进行具体说明，但本发明不限制于这些实施例。
制作以下的滑动体10和比较滑动体，评价了耐磨耗性。
(实施例1)
－基材12的调整－
准备了厚度1.5mm的衬背钢板(SPCC(JIS))。然后，对衬背钢板的表面进行了砂磨(sanding)处理后，向脱脂后的衬背钢板上散布磷青铜粉末。然后，将散布的磷青铜粉末在920℃～950℃下烧结，调整出在衬背钢板上形成有厚度0.1mm～0.3mm的烧结层的基材12。
―滑动构件(树脂层)的调整―
作为由滑动构件14的构成材料形成的原材料混合物，调整出表1的实施例1所示的组成的原材料混合物。然后，通过用辊将调整出的原材料混合物含浸被覆在基材12的烧结层上，形成了树脂材料层。然后，通过在350℃～420℃下对树脂材料层进行烧成，在基材12上形成了实施例1的滑动构件14。形成的滑动构件14的厚度为0.01mm～0.06mm。通过这些处理，制作出实施例1的滑动体10。
(实施例2～实施例14、比较例1～比较例7)
作为由滑动构件14的构成材料形成的原材料混合物，调整出表1的实施例2～实施例14、比较例1～比较例7各自所示的组成的原材料混合物，除此以外，与实施例1同样地制作出实施例2～实施例14的滑动体10和比较例1～比较例7的比较滑动体。
[表1]
―评价―
―耐磨耗性―
对各个实施例1～实施例14的滑动体10和比较例1～比较例7的比较滑动体评价了滑动构件14和比较滑动构件的耐磨耗性。
图4A～图4D是耐磨耗性的评价试验的说明图。
在耐磨耗试验中，将样品S安装于台座D，在对台座D施加了负荷I的状态下使轴J相对于样品S往复运动，由此滑动。
轴J是轴构件30的一个例子，相当于滑动的对象件。样品S相当于各个实施例1～实施例14的滑动体10和比较例1～比较例7的比较滑动体。在样品S中，使用将各个滑动体10和比较滑动体成型为圆弧板形状的物体，以滑动构件14和比较滑动构件的滑动面C1与轴J对置的方式安装于台座。
图4A是从沿着轴J的延伸方向对耐磨耗性的评价试验的情形进行了视觉确认的示意图。图4B是图4A的A－A剖视图。图4C是表示样品S的形状的示意图。如图4C所示，样品S为半径：R13mm、高度：9.5mm、圆弧方向的长度：30mm、轴向的长度：32mm的圆弧板形状。图4D是图4C的B－B剖视图。
如图4A～图4D所示，将样品S安装于台座D，对台座D施加负荷，由此将样品S按压至轴径Φ26mm的轴J的周缘部。然后，通过使轴J在轴J的延伸方向(图4中的左右方向)即轴向上进行往复运动而滑动，进行了耐磨耗试验。耐磨耗试验的试验条件设为以下条件。
耐磨耗试验的试验条件
·轴J的往复运动的行程：20mm。
·滑动速度：55mm/s。
·评价时间：3小时。
·负荷：3500N。
·负荷形态：静负荷。
·油温：常温。
·供油方法：润滑脂涂布。
·油种类：共同油脂制Molywhite LSG。
·轴J的材质：S45C。
·轴J的硬度：HRC24～30。
·轴J的表面粗糙度Ra：0.3～0.7。
然后，根据上述试验条件对实施例1～实施例14的滑动体10和比较例1～比较例7的比较滑动体各自的样品S进行耐磨耗试验，评价了样品S的磨耗量。将评价结果示于表1。
如表1所示，实施例1～实施例14的滑动体10与比较例1～比较例7的比较滑动体相比，实现了磨耗量的降低。因此，实施例1～实施例14的滑动体10与比较例1～比较例7的比较滑动体相比，得到了耐磨耗性提高的评价结果。
需要说明的是，在上述的实施例中使用的各种材料及其组成仅为示例，本发明并不限定于此。本发明的滑动构件14还可以包含不可避免的杂质等。此外，滑动构件14以及滑动体10的具体结构不限定于图1～图3等所举例示出的结构。

Claims (4)

1.一种滑动构件，其由聚四氟乙烯树脂构成，该聚四氟乙烯树脂包含：
2.4重量％以上且15.6重量％以下的磷酸镁、
7.6重量％以上且19.9重量％以下的硫酸钡、
0重量％以上且10.0重量％以下的二硫化钼、以及
8.3重量％以上且15.7重量％以下的烧成粘土。
2.根据权利要求1所述的滑动构件，其中，
所述滑动构件不包含硅酸盐。
3.根据权利要求1所述的滑动构件，其中，
所述聚四氟乙烯树脂还以10重量％以下的填充总量包含：
选自球状碳、玻璃球、碳纤维、石墨纤维、玻璃纤维、树脂粉末、树脂纤维、金属粉末以及金属纤维中的至少一种填料。
4.一种滑动体，其具备：
基材、以及
设于所述基材上的权利要求1所述的滑动构件。
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