DE102006052205B4

DE102006052205B4 - Mehrschichtiges Gleitteil und Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils

Info

Publication number: DE102006052205B4
Application number: DE102006052205A
Authority: DE
Inventors: Masahito Inuyama Fujita; Hideo Inuyama Tsuji; Shinji Inuyama Ochi; Manabu Inuyama Izumida
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2026-11-07
Also published as: DE102006052205A1; JP2007139149A; JP4890839B2; US7833609B2; US20070116936A1

Abstract

Gleitteil, in dem eine Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials angefügt ist,
wobei die Überzugsschicht kein Harzbindemittel enthält, sondern ein Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels darauf geschichtet aufweist,
wobei das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels eine schichtartige Kristallstruktur besitzt, in der eine (001)-Ebene (wobei 1 für eine ganze Zahl von eins oder größer steht) parallel gestapelt ist, und
wobei zumindest in der Gleitoberfläche der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr beträgt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gleitteil, das durch Anhaften einer Überzugsschicht, die aus festen Schmiermittel-Plättchen-Kristallpartikeln an die Oberfläche eines Basismaterials gebildet worden ist, und auf ein Verfahren zur Bildung der Überzugsschicht.
In dem Gleitlager (Gleitteil) eines Kraftfahrzeugmotors werden im Allgemeinen eine Lagerlegierung auf Aluminiumbasis und eine Lagerlegierung auf Kupferbasis als die Gleitschicht verwendet. Während in den letzten Jahren Fortschritte erzielt worden sind, die bei Kraftfahrzeugmotoren eine höhere Ausgangsleistung und eine höhere Rotationsgeschwindigkeit ermöglichen, ist der Bedarf nach einer Verbesserung der Treibstoffeffizienz hoch und es besteht daher ein Bedarf nach einer niedrigen Reibung in dem Gleitlager. Insbesondere bei Fahrzeugen, wie einem Hybridauto, bei dem häufiges Starten und Stoppen eines Motors wiederholt werden, ist eine niedrige Reibung unter Grenzschmierbedingungen erforderlich.
Um den Bedarf nach einer geringen Reibung unter Grenzschmierbedingungen gerecht zu werden, ist das Umformen der Oberfläche eines Gleitlagers unter Verwendung eines festen Schmiermittels effektiv. In Bezug auf das Umformen der Oberfläche eines Lagers mittels eines festen Schmiermittels sind eine Technik (Patentdokumente 1 bis 3), in der feste Schmiermittelpartikel mit einem Harzbindemittel vermischt werden und nachfolgend auf die Oberfläche des Gleitlagers aufgeschichtet und gehärtet werden, und eine Technik (Pa tentdokumente 4 bis 6), bei der durch Anwendung einer Technik, wie Kugelstrahlen oder Abstrahlen, feste Gleitmittelpartikel gegen die Oberfläche des Gleitlagers gestoßen werden und an der Oberfläche des Gleitlagers durch Stoßenergie anhaften, bekannt.
Das Patentdokument 1 beschreibt ein Gleitlagermaterial, in dem eine Überzugsschicht, die aus einem festen Schmiermittel mit 55 bis 90 Massen-% und aus einem Polyimid-Harzbindemittel mit 45 bis 10 Massen-% besteht, an der Oberfläche einer Lagerlegierung auf Aluminiumbasis gebildet wird, und gibt an, dass diese Überzugsschicht die anfängliche Kompatibilität der Lagerlegierung auf Aluminiumbasis verbessert und somit eine ausgezeichnete Dauerfestigkeit und eine ausgezeichnete Eigenschaft gegen das Festfressen erhalten werden. Patentdokument 2 beschreibt, dass eine Überzugsschicht, die aus einem festen Gleitmittel mit 30 bis 90 Massen-% und einem Harzbindemittel mit 70 bis 10 Massen-% besteht, an der Oberfläche einer Kupfersystem-Lagerlegierung gebildet wird, wodurch eine Verbesserung der Dauerfestigkeit, der Verschleißfestigkeit und der Eigenschaft gegen das Festfressen erzielt werden. Darüber hinaus beschreibt Patentdokument 3, dass eine Überzugsschicht, die aus einem festen Schmiermittel mit 30 bis 70 Massen-% und einem Harzbindemittel mit 70 bis 30 Massen-% besteht, an der Oberfläche eines Lager-Basismaterials gebildet wird, wodurch eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eine ausgezeichnete Gleiteigenschaft erhalten werden.

Andererseits beschreibt Patentdokument 4 ein Schmiermittel-beschichtetes Lager, wobei feste Schmiermittelpartikel gegen die Oberfläche eines Lagers mit ausreichender Energie durch dieselbe Methode wie die des Sandstrahlens gestoßen werden, wodurch sich ein Film mit einer Dicke von 75 bis 100 μm bildet. Patentdokument 5 beschreibt, dass feste Schmiermittelpartikel auf die Oberfläche eines Gleitanteils, der aus Metall oder Keramik besteht, mit einer Spritzgeschwindigkeit von 80 m/s oder darüber oder mit einem Spritzdruck von 0,3 MPa oder darüber gespritzt werden, wodurch die Elemente in die Zusammensetzung des Schmiermittelpartikels diffundieren und diese infiltrieren und einen verschleißfesten Film bilden. Darüber hinaus beschreibt Patentdokument 6, dass Molybdändisulfid mit einer Reinheit von 95% oder darüber und dem mittleren Partikeldurchmesser von 1 μm bis 20 μm gegen einen Kolben eines Motors, eine Zylinderbohrung oder dergleichen mit einer Spritzgeschwindigkeit von 100 m/s oder darüber gestoßen wird, wodurch sich ein Film bildet, und gibt an, dass aufgrund dieses Films ein ausgezeichneter, den Reibungskoeffizienten senkender Effekt erhalten wird.

Patentdokument 1	JP-A-4-83914
Patentdokument 2	JP-A-9-79262
Patentdokument 3	JP-A-11-106779
Patentdokument 4	US-PS Nr. 3 632 368
Patentdokument 5	JP-PS 3 357 586
Patentdokument 6	JP-A-2002-339083

Wie voranstehend beschrieben, beinhalten Techniken zur Fixierung eines festen Schmiermittels an der Oberfläche eines Basismaterials eines Gleitteils eine Technik des Vermischens fester Schmiermittelpartikel mit einem Harzbindemittel und des Aufschichtens sowie eine Technik des Stoßens fester Schmiermittelpartikel gegen die Oberfläche eines Basismaterials und des Anhaftens von diesen.
Da jedoch die gebildete Überzugsschicht ein Harzbindemittel verwendet, ist ihre Wärmeleitfähigkeit gering und die durch das Gleiten des Gegenstücks gebildete Wärme entweicht kaum zur Gehäuseseite, was zu einer geringen Wärmeleitung führt. Dies verursacht ein Problem dahingehend, dass wahrscheinlich insbesondere un ter Bedingungen mangelnden Schmiermittels ein Festfressen auftritt.
Bei der Technik des Bildens einer Überzugsschicht, die aus einem festen Schmiermittel besteht, durch das Stoßen fester Schmiermittelpartikel gegen die Oberfläche eines Basismaterials wird die Oberfläche des Basismaterials durch den Aufprall der festen Schmiermittelpartikel gehärtet, wodurch eine Abnahme der Kompatibilität bewirkt wird und die Eigenschaft gegen das Festfressen verringert wird. Wenn der Versuch unternommen wird, einen weichen Oberflächenzustand des Basismaterials aufrechtzuerhalten, muss die Stoßgeschwindigkeit der festen Schmiermittelpartikel verringert werden, was jedoch das Haftvermögen der festen Schmiermittelpartikel verschlechtern würde, und als Ergebnis wird eine erforderliche Dicke nicht erhalten und eine hinreichende Eigenschaft gegen das Festfressen kann nicht erhalten werden.
Wie voran stehend beschrieben, wird bei der Umbildung der Oberfläche des Basismaterials eines Gleitteils mittels eines festen Schmiermittels üblicherweise ein Harzbindemittel mit schlechter Wärmeleitfähigkeit verwendet oder eine Kalthärtung der Oberfläche des Basismaterials ist beteiligt, was problematisch ist, da es schwierig ist, eine ausreichende Eigenschaft gegen das Festfressen zu erhalten. Im Hinblick auf die voran stehend genannte Situation ist die vorliegende Erfindung gemacht worden und eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Gleitteils zur Umbildung der Oberfläche eines Basismaterials unter Verwendung eines festen Schmiermittels, wobei das Gleitteil dazu in der Lage ist, eine ausgezeichnete Eigenschaft gegen das Festfressen sogar unter Bedingungen mangelnden Schmiermittels zu erhalten, und eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, wobei das Verfahren dazu in der Lage ist, eine Überzugsschicht, die aus einem festen Schmiermittel besteht, an der Oberfläche des Basismaterials zu bilden, ohne ein Harzbindemittel auf die Oberfläche des Basismaterials des Gleitteils aufzutragen, und darüber hinaus, ohne die Oberfläche des Basismaterials einer Kalthärtung zu unterziehen.
Molybdändisulfid, Graphit, Wolframdisulfid und Bornitrid werden häufig als das feste Schmiermittel verwendet. Diese weisen die Form eines Plättchen-Kristallpartikels auf und das Plättchen-Kristallpartikel besitzt eine lamellenförmige Kristallstruktur, in der Schichten, deren größte Ebene hauptsächlich die Ebene mit dem Miller-Index (001) ist, parallel gestapelt sind. Beispielsweise besitzt das Plättchen-Kristallpartikel von Molbybdändisulfid eine Struktur, in der Schichten aus MoS₂-Molekülen, die in der zur x-y-Ebene parallelen Richtung verbunden sind, in der z-Achse gestapelt sind, wie es in 5 gezeigt ist, und nur eine schwache van der Waals-Kraft zwischen benachbarten Schichten 10 und 12 wirkt.
Wenn ein Plättchen-Kristallpartikel mit derartiger schichtartiger bzw. lammellenförmiger Kristallstruktur als das feste Schmiermittel in der Überzugsschicht eines Gleitteils vorhanden ist und eine Scherkraft zwischen Schichten in den Plättchen-Kristallpartikeln entlang der Bewegung des Gegenstücks wirkt, wird die van der Waals-Kraft leicht überwunden, was ein Gleiten zwischen den Schichten verursacht. Dieses Gleiten zwischen den Schichten ist für das Material mit einer schichtartigen Kristallstruktur spezifisch und der Reibungskoeffizient ist überaus niedrig. Dies ist ein Mechanismus, durch den das Gleitteil eine niedrige Reibung aufweist, wenn die Plättchen-Kristallpartikel als das feste Schmiermittel verwendet werden.
Da der Mechanismus einer niedrigen Reibung der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur der voran stehend beschriebene ist, hat der benannte Erfinder vorausgesagt, dass, wenn eine Ebene zwischen Schichten in den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels, das die Überzugsschicht bildet, parallel zur Bewegungsrichtung des Gegenstücks, d. h. parallel zur Oberfläche der Überzugsschicht, ist, eine weitere geringe Reibung erzielt werden kann, und hat auf diese Weise die vorliegende Erfindung gemacht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Gleitteil zur Verfügung, das durch Anhaften einer Überzugsschicht an einem Basismaterial gebildet worden ist, und sie stellt Verfahren zur Bildung der Überzugsschicht des Gleitteils zur Verfügung, wie sie nachstehend zusammengefasst sind.

(1) Ein Gleitteil, bei dem eine Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an der Oberfläche eines Basismaterials haftet, wobei die Überzugsschicht kein Harzbindemittel enthält, sondern ein darauf aufgeschichtetes Plättchen-Kristallpartikel eines festen Schmiermittels aufweist, wobei das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels eine schichtartige Kristallstruktur besitzt, in der eine (001)-Ebene (wobei 1 eine ganze Zahl von 1 oder größer ist) parallel gestapelt ist und wobei zumindest in der Gleitoberfläche der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr beträgt.
(2) Das Gleitteil gemäß (1), wobei in der Überzugsschicht Stellen, in denen der Orientierungsindex der (001)-Ebene 90% oder mehr beträgt, die Gleitoberfläche und ein vorherbestimmter Bereich mit einer Dicke von 10% oder mehr der Dicke des dünnsten Anteils der Überzugsschicht sind.
(3) Das Gleitteil gemäß (1), wobei in der Überzugsschicht die Stelle, in der der Orientierungsindex der (001)-Ebene 90% oder mehr beträgt, sich von der Gleitoberfläche bis zur Tiefe der Menge der Dicke des dünnsten Anteils der Überzugsschicht befindet.
(4) Das Gleitteil gemäß (1), wobei in der Überzugsschicht die (001)-Ebene die Richtung allmählich von der zur Oberfläche des Basismaterials parallelen Richtung in die zur Gleitoberfläche parallele Richtung, von der Oberfläche des Basismaterials bis um die Gleitoberfläche in Richtung der Dicke der Überzugsschicht graduell variiert und der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in der Gleitoberfläche sowie des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels, der an der Oberfläche des Basismaterials anhaftet, 90% oder mehr beträgt.
(5) Das Gleitteil gemäß einem aus (1) bis (4), wobei der Orientierungsindex 95 bis 100% beträgt.
(6) Das Gleitteil gemäß einem aus (1) bis (5), wobei in der Oberfläche des Basismaterials ein konkaver Anteil ausgebildet ist, und auch in diesem konkaven Anteil das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels vorhanden ist und der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in Kontakt mit diesem konkaven Anteil 90% oder mehr beträgt.
(7) Das Gleitteil gemäß (6), wobei der konkave Anteil eine Rille mit einem Gradienten von 30° oder weniger in der Gleitrichtung ist.
(8) Das Gleitteil gemäß (7), wobei die Rille mit einer Neigung von 30° oder weniger in der Gleitrichtung eine Periodizität in der zu der Gleitrichtung senkrechten Richtung besitzt.
(9) Das Gleitteil gemäß einem aus (1) bis (8), wobei die Überzugsschicht im dünnsten Anteil der Überzugsschicht 0,1 μm oder mehr dick ist.
(10) Das Gleitteil gemäß einem aus (1) bis (9), wobei das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels aus einer oder mehr Arten unter Plättchen-Kristallpartikeln von Molbybdändisulfid, Graphit, Wolframdisulfid und Bornitrid gebildet ist.
(11) Das Gleitteil gemäß einem aus (1) bis (10), wobei die Form des Basismaterials zylindrisch oder halbzylindrisch ist, ein Überzugsanteil an der inneren Oberfläche des Basismaterials anhaftet und die innere Oberfläche des Überzugsanteils eine Gleitoberfläche ist.
(12) Ein Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, das Verfahren zum Anhaften der Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials, wobei eine Vielzahl an Plättchen-Kristallpartikeln eines festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, frei ohne die Verwendung eines Harzbindemittels an ein Medium zur Adhäsion angeklebt werden, wobei durch das Gleiten dieses Mediums zur Adhäsion an das die Vielzahl der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angeklebt worden ist, an der Oberfläche des Basismaterials ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anlegens eines Drucks an die Oberfläche des Basismaterials die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Ba sismaterials angeheftet werden, während sie gerieben werden, und wobei des Weiteren durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anlegens eines Drucks an die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angeheftet worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf die Oberfläche dieser Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels aufgeheftet und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden.
(13) Ein Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, also das Verfahren zum Anheften der Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials, wobei eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln eines festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, frei ohne Verwendung eines Bindemittelharzes an ein Medium zur Adhäsion angefügt werden, wobei weiterhin durch Gleiten dieses Mediums zur Adhäsion, an das die Vielzahl der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angefügt worden sind, an der Oberfläche des Basismaterials ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials, die festen Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials angefügt werden, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels parallel zur Oberfläche des Basismaterials sind, wobei diese als erste Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen, und wobei weiterhin durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ohne die Verwendung eines Bindemittelharzes unter Anwenden eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die neu anzufügen sind, im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, sind, wodurch dieses als ein zweites Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dient, und wobei weiterhin durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels (worin m eine ganze Zahl von 3 oder größer ist), ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die auf den (m – 2)ten Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die neu anzufügen sind, im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, sind, wodurch dieses als m-te Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen.
(14) Das Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils gemäß (12) oder (13), wobei in dem Gleitteil die Form des Basismaterials plattenförmig, zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, wobei das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet ist und ein Ende davon an einem drehbaren Kernkörper fixiert ist, wobei durch Rotieren des Kernkörpers in der Nähe der Oberfläche des Basismaterials das andere Ende des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt sind, an der Oberfläche des Basismaterials während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials durch eine Zentrifugalkraft gleitet und wobei weiterhin durch Rotieren des Kernkörpers das andere Ende des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die vorher angefügt worden sind, durch eine Zentrifugalkraft gleitet.
(15) Das Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils gemäß einem aus (12) bis (14), wobei in dem Gleitteil die Form des Basismaterials zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, und wobei das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet ist und ein Ende davon an einem drehbaren Kernkörper fixiert ist, wobei durch Drehen des Kernkörpers im Inneren des Basismaterials das andere Ende des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt worden sind, an der Oberfläche des Basismaterials während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials durch die Zentrifugalkraft gleitet und wobei weiterhin durch Drehen des Kernkörpers das andere Ende des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels wäh rend des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, durch eine Zentrifugalkraft gleitet.
(16) Das Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils gemäß (14) oder (15), wobei das Medium zur Adhäsion, das aus einem flexiblen Teil gebildet ist, eines aus Gewebe, Vlies, Papier, Leder, Kunststoffen und faserförmigem Metall oder einer Kombination davon ist, und wobei die Oberflächengleitgeschwindigkeit des anderen Endes des Mediums zur Adhäsion 5 m/s oder mehr beträgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die im Querschnitt einen Zustand zeigt, in dem Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche eines Basismaterials angefügt sind.
2 ist eine schematische Ansicht, die im Querschnitt einen Zustand im Verlauf des Anhaftens der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials zeigt.
3 ist ein Graph, der ein Ergebnis eines Röntgen-Diffraktion-Intensitätstests der Überzugsschicht eines Beispiels zeigt, wobei die Überzugsschicht an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist.
4 ist eine schematische Ansicht, die im Querschnitt einen Schichtzustand eines Plättchen-Kristalls der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels zeigt.
5 ist eine Ansicht, die die Kristallstruktur von Molbybdändisulfid zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht einer Anhaftvorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Gleitlagers, auf das eine Überzugsschicht angefügt ist.
8 ist eine Seitenansicht eines Gleitlagers.
9 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Gleitlagers vor der Bildung einer Überzugsschicht.
10A und 10B sind Graphen, die ein Ergebnis eines Röntgen-Diffraktion-Intensitätstests der Überzugsschicht eines Vergleichsbeispiels zeigen, die an die Oberfläche eines Basismaterials angefügt ist.
Bezugszeichen
In den beigefügten Zeichnungen steht das Bezugszeichen 1 für ein Gleitlager (Gleitteil), das Bezugszeichen 2 steht für eine Rückseitenmetallschicht, das Bezugszeichen 3 steht für eine Lagerlegierungsschicht (Basismaterial), das Bezugszeichen 4 steht für eine Überzugsschicht, das Bezugszeichen 5 steht für eine Anhaftvorrichtung, das Bezugszeichen 6 steht für einen Drehkörper (Kernkörper), das Bezugszeichen 7 steht für ein Medium zur Adhäsion, das Bezugszeichen 16 steht für ein Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, das Bezugszeichen 18 steht für eine Überzugsschicht, das Bezugszeichen 20 steht für eine Rille (konkaver Anteil) und das Bezugszeichen 24 steht für ein Basismaterial.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1. Gleitteil gemäß der vorliegenden Erfindung
<Struktur als eine Voraussetzung für die vorliegende Erfindung>
Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Gleitteil mit einer Struktur, in der eine Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials angefügt ist.
Obwohl 8 ein Gleitteil (Gleitlager) 1 exemplarisch zeigt, das für ein Radiallager verwendet wird, ist dieses für ein Radiallager verwendete Gleitteil 1 halbzylindrisch oder zylindrisch (nicht gezeigt) ausgebildet. Als die Struktur vor dem Bilden einer Überzugsschicht dieses für ein Radiallager verwendeten Gleitteils, wie es in 9 veranschaulicht ist, werden das mit einer Zweischicht-Struktur, in der eine Lagerlegierungsschicht 3 auf einer Rückseitenmetallschicht 2 ausgebildet ist, und das mit einer Mehrschicht-Struktur, in der eine Überlagerungsschicht auf der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 aus 9 weiterhin ausgebildet ist, häufig verwendet, jedoch kann diejenige mit einer Einschicht-Struktur allein aus einer Lagerlegierungsschicht verwendet werden. Das Gleitteil, das für ein Axiallager verwendet wird, muss nur eine Plattenform vorweisen und seine Struktur beinhaltet eine Einschicht-Struktur, eine Zweischicht-Struktur sowie eine Mehrschicht-Struktur, wie diejenigen, die für Radiallager verwendet werden. Damit entspricht in denen mit einer Einschicht-Struktur und einer Zweischicht-Struktur die Lagerlegierungsschicht dem Basismaterial und in dem mit einer Mehrschicht-Struktur entspricht die Überlagerungsschicht dem Basismaterial.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch auf Gleitteile angewendet werden, die keine Lagerlegierungsschicht aufweisen, d. h. gemäß 9 auf ein Gleitteil, das allein aus einem Teil gebildet ist, das der Rückseitenmetallschicht 2 entspricht, und in diesem Fall fungiert das der Rückseitenmetallschicht entsprechende Teil als das Basismaterial. Dieses der Rückseitenmetallschicht entsprechende Teil ist nicht darauf beschränkt, metallisch zu sein und kann auch aus Harz hergestellt sein.
Das erfindungsgemäße Gleitteil weist eine Überzugsschicht auf, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist. Dementsprechend gleitet das Gegenstück an der Oberfläche dieser Überzugsschicht. Die Oberfläche der Überzugsschicht, auf der das Gegenstück gleitet, wird als die Gleitoberfläche bezeichnet.
<Charakteristische Struktur eines Gleitteils der vorliegenden Erfindung>
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Gleitteil mit einer voran stehend beschriebenen Struktur (eine Struktur, in der eine Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials angefügt ist) zur Verfügung gestellt, wobei die Überzugsschicht kein Harzbindemittel enthält, sondern darauf aufgeschichtet ein Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels aufweist, wobei das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels eine schichtartige Kristallstruktur aufweist, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, und wobei zumindest in der Gleitoberfläche der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr beträgt (Ausführungsform (1)).
In der vorliegenden Erfindung wird die Überzugsschicht gebildet, indem das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf die Oberfläche des Basismaterials aufgeschichtet wird. Als das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels können eine oder mehr Arten aus Plättchen-Kristallpartikeln von Molybdändisulfid, Graphit, Wolframdisulfid und Bornitrid verwendet werden (Ausführungsform (10)). Diese Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels weisen eine hexagonale Kristallstruktur auf.
In dieser Beschreibung wird die Kristallform mit Miller-Index (hkl) bezeichnet und der Orientierungsindex der (001)-Ebene ist gemäß Gleichung (1) definiert. Hierbei ist 1 eine ganze Zahl von eins oder größer. Orientierungsindex (%) der (001)-Ebene = ΣR(001)/ΣR(hkl) × 100 (1)worin R(001) die Röntgenintensität der (001)-Ebene bedeutet, ΣR(001) eine Summe der bestimmten Röntgenintensität der (001)-Ebene ist und ΣR (hkl) eine Gesamtsumme der Röntgenintensität der (hkl)-Ebenen, d. h. aller detektierten Ebenen, ist.
Liegt der Orientierungsindex näher an 100%, liegen mehr Kristallebenen vor, die an der (001)-Ebene orientiert sind.
Zusätzlich wird bei der Gleitoberfläche der Überzugsschicht der vorliegenden Erfindung nur ein Peak der Kristallebene der (001)-Ebene, wie z. B. die (002)-Ebene und die (004)-Ebene, beobachtet. Andererseits werden bei der Gleitoberfläche der Überzugsschichten, die sich von der vorliegenden Erfindung unterscheiden, Peaks für Kristallebenen (z. B. die (101)-Ebene, die (102)-Ebene, die (103)- Ebene oder dergleichen) außer der (001)-Ebene ebenso detektiert.
Weiterhin weist das voranstehend beschriebene Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels eine schichtartige Kristallstruktur auf, in der die Schichten der Partikel gestapelt sind, wobei die (001)-Ebenen parallel zueinander sind, und als Ganzes weist ihr Erscheinungsbild die Form eines relativ dünnen Plättchens auf, wie in 4 gezeigt. In der folgenden Beschreibung wird eine Grenzfläche zwischen den Schichten dieser Plättchen-Kristallpartikel als eine Ebene zwischen den Schichten bezeichnet. Die Ebene zwischen den Schichten ist parallel zur (001)-Ebene.
Das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, das das Aufbaumaterial der Überzugsschicht ist, wird angefügt, während es gegen die Oberfläche des Basismaterials gedrückt und gerieben wird, wobei ein Herstellungsverfahren eingesetzt wird, wie es später beschrieben ist. Da diese Reibung mit der Oberfläche des Basismaterials ein chemisches Reaktionsgebiet erzeugt und eine tribo-chemische Reaktion verursacht, werden die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels durch eine Kraft an das Basismaterial gebunden, die stärker ist als eine Bindung einer van der Waals-Kraft zwischen den Schichten des Plättchen-Kristalls.
In der vorliegenden Erfindung beträgt zumindest in der Gleitoberfläche der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr. Die Überzugsschicht mit einem hohen Orientierungsindex der (001)-Ebene neigt nämlich dazu, mehr Partikel aufzuweisen, deren (001)-Ebenen parallel zur Gleitrichtung gestapelt sind.
Wenn andererseits das Gegenstück in Kontakt mit der Gleitoberfläche kommt und sich unter Bedingungen mangelnden Schmiermittels bewegt, werden Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf der Gleitoberfläche auf das Gegenstück übertragen und mit dieser Bewegung des Gegenstücks wird eine Scherkraft in den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels erzeugt.
Wenn eine Scherkraft auf die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels einwirkt, wird ein Gleiten (ein Gleiten zwischen den Schichten) in der Ebene zwischen den Schichten in den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels auftreten, wobei die Ebene zwischen den Schichten parallel zur Bewegungsrichtung des Gegenstücks ist. Da zu diesem Zeitpunkt nur eine überaus schwache van der Waals-Kraft zwischen den Schichten des Plättchen-Kristalls wirkt, wird ein Gleiten zwischen den Schichten durch eine äußerst geringe Scherkraft leicht auftreten. Als ein Ergebnis unterliegt das Gegenstück nur einem überaus schwachen Reibungswiderstand und gleitet sogar unter Grenzschmierbedingungen glatt.
Da die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die die Überzugsschicht bilden, ohne die Verwendung eines Harzbindemittels angefügt werden, besitzt die Überzugsschicht aufgrund des voran stehend Erläuterten eine gute Wärmeleitfähigkeit und ist ausgezeichnet hinsichtlich der Einbettungseigenschaften für eine Fremdsubstanz und hinsichtlich der Kompatibilität. Da auch das Gegenstück sogar unter Grenzschmierbedingungen glatt und mit geringer Reibung gleitet, ist die mit dem Gleiten einhergehende Wärmeerzeugung im Wesentlichen gering und somit zeigt das Gleitteil im Allgemeinen eine ausgezeichnete Eigenschaft gegen das Festfressen.
<Fläche, in der der Orientierungsindex auf 90% oder mehr eingestellt wird>
Um eine ausgezeichnete Eigenschaft gegen das Festfressen zu erhalten, soll das Gleiten zwischen den Schichten in den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels zusammen mit dem Gleiten des Gegenstücks anfangen. Zum Start des Gleitens zwischen den Schichten soll, wie voranstehend beschrieben, zumindest der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in der Gleitoberfläche nur 90% oder mehr betragen, um die Anzahl der Partikel zu erhöhen, deren (001)-Ebenen parallel zur Gleitrichtung gestapelt sind (Ausführungsform (1)).
Es ist stärker bevorzugt, dass zusätzlich zur Gleitoberfläche auch in einem vorbestimmten Bereich, der eine Dicke von 10% oder mehr der Dicke des dünnsten Anteils der Überzugsschicht aufweist, der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr beträgt (Ausführungsform (2)).
Hierbei bezieht sich der dünnste Anteil der Überzugsschicht auf den Bereich mit dem kürzesten Abstand in Richtung der Dicke der Überzugsschicht zwischen der Gleitoberfläche und der Oberfläche des Basismaterials (siehe Bezugszeichen 14 in 1). Darüber hinaus kann der vorbestimmte Bereich an beliebiger Stelle zwischen der Gleitoberfläche der Überzugsschicht und der Oberfläche des Basismaterials vorliegen. Es ist bevorzugt, dass in dem vorbestimmten Bereich die Ebene an der Gleitoberflächenseite und die Ebene an der Oberflächenseite des Basismaterials parallel zur Gleitrichtung (Gleitoberfläche) des Gegenstücks liegen und dass die Dicke (der kürzeste Abstand in Richtung der Dicke der Überzugsschicht zwischen der Ebene an der Gleitoberflächenseite und der Ebene an der Oberflä chenseite des Basismaterials) 10% oder mehr des dünnsten Anteils der Überzugsschicht beträgt, wie es voranstehend beschrieben ist. Im Hinblick auf das Gleiten zwischen den Schichten ist es bevorzugt, dass die Stelle, in der der Orientierungsindex der (001)-Ebene 90% oder mehr beträgt, von der Gleitoberfläche bis zur Tiefe der Dicke des dünnsten Anteils der Überzugsschicht reicht (Ausführungsform (3)).
Um ein Gleiten zwischen den Schichten im Hinblick auf eine geringe Reibung zu bewirken, braucht die Dicke der Überzugsschicht in jedem Fall am dünnsten Anteil der Überzugsschicht nur 0,1 μm oder mehr betragen (Ausführungsform (9)). Beispielsweise ist die Dicke einer Schicht aus Molybdändisulfid überaus dünn und liegt in der Größenordnung von ungefähr 6 Å, und bei mehreren derartigen Schichten wird ein Gleiten zwischen den Schichten im Hinblick auf eine geringe Reibung in ausreichendem Maße auftreten.
<Bildung konkaver Anteile in der Oberfläche des Basismaterials>
Beispielsweise in dem Gleitlager, das für einen zylindrischen oder halb-zylindrischen Motor verwendet wird, erfährt die Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht (Basismaterial) als Bearbeitung für das Oberflächenfinish eine Bohrbearbeitung. Dabei werden in der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht Rillen (konkave Anteile) in Abständen (periodisch) durch diese Bohrbearbeitung in Richtung der Welle gebildet, wobei die Rillen parallel angeordnet sind oder einen Gradienten zur Drehrichtung (die Gleitrichtung) der Gegenwelle aufweisen. Wenn darüber hinaus eine Räumbearbeitung als die Bearbeitung für das Oberflächenfinish eingesetzt wird, können in der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht Rillen entlang der Wellenrichtung, die die Bewegungsrichtung des Räumwerkzeugs darstellt, gebildet werden, obwohl diese nicht-periodisch sind. Auf diese Art und Weise werden häufig die konkaven Anteile in der Oberfläche des Basismaterials des Gleitteils gebildet.
Wenn in der vorliegenden Erfindung ein konkaver Anteil in der Oberfläche des Basismaterials gebildet wird, sind die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auch in diesem konkaven Anteil vorhanden und der Orientierungsindex der (001)-Ebene der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die in Kontakt mit diesem konkaven Anteil stehen, wird auf 90% oder darüber eingestellt (Ausführungsform (6)).
Da die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels somit in dem in der Oberfläche des Basismaterials gebildeten konkaven Anteil vorhanden sind, werden die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels in diesem konkaven Anteil an die Gleitoberfläche geführt, wenn die Dicke der Überzugsschicht durch Reibung dünn wird, und dadurch kann eine geringe Reibung, die über einen langen Zeitraum stabil ist, erzielt werden. Durch Einstellung des Orientierungsindex der Ebene zwischen den Schichten der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die mit dem konkaven Anteil in Kontakt stehen, auf 90% oder mehr werden der konkave Anteil und die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die mit der Oberfläche des konkaven Anteils in Kontakt stehen, durch eine tribo-chemische Reaktion miteinander mit einer Kraft verbunden, die stärker ist als die van der Waals-Bindung der Schichten in den Plättchen-Kristallpartikeln. Dementsprechend wird ein Gleiten zwischen den Schichten in den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels, die sich darauf stapeln, leicht auftreten.
Es ist bevorzugt, dass der voran stehend genannte konkave Anteil eine Rille mit einem Gradienten von 30° oder weniger in Gleitrichtung ist (Ausführungsform (7)). Wenn die Rille parallel zur Gleitrichtung ist oder einen Gradienten von 30° oder weniger in Gleitrichtung besitzt, werden die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels in der Rille leicht aufgrund des Gleitens des Gegenstücks an die Gleitoberfläche geführt.
Darüber hinaus ist es möglich, dass der voran stehend genannte konkave Anteil eine Rille ist, die eine Periodizität in der Richtung senkrecht zur Gleitrichtung besitzt und einen Gradienten von 30° oder weniger in Gleitrichtung besitzt (Ausführungsform (8)). Das heißt, dass die voran stehend beschriebene Rille mit einem Gradienten von 30° oder weniger eine Periodizität in der Richtung senkrecht zur Gleitrichtung besitzt. Mit einer Rille, die eine derartige Periodizität aufweist, können die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels einheitlich an die gesamte Gleitoberfläche geführt werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die (001)-Ebene in der Überzugsschicht ihre Richtung graduell von der Richtung parallel zur Oberfläche des Basismaterials zur Richtung parallel zur Gleitoberfläche von der Oberfläche des Basismaterials zur Gleitoberfläche in Richtung der Dicke der Überzugsschicht ändert und dass der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in der Gleitoberfläche und des an die Oberfläche des Basismaterials angefügten Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr beträgt (Ausführungsform (4)).
Diese Struktur ist durch Anwendung auf ein in 1 gezeigtes Gleitteil beschrieben. In 1 ist eine Rille (konkaver Anteil) 20 periodisch in einem Basismaterial 24 gebildet. An dieses Basismaterial 24 ist eine Überzugsschicht 18 angefügt, die durch Aufschichten eines Plättchen-Kristallpartikels 16 eines festen Schmiermittels ausgebildet ist. Das Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels, das die Überzugsschicht 18 bildet, ist auch in der Rille 20 vorhanden und derart orientiert, dass der Orientierungsindex der (001)-Ebene eines Plättchen-Kristallpartikels 22 des festen Schmiermittels, das in Kontakt mit der Ebene in der Rille 20 vorliegt, 90% oder mehr beträgt. Darüber hinaus ist ein Plättchen-Kristallpartikel 17 des festen Schmiermittels in einer Gleitoberfläche 26 derart orientiert, dass der Orientierungsindex der (001)-Ebene davon 90% oder mehr beträgt. Dann variieren die jeweiligen (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels, die die Überzugsschicht 18 bilden, graduell die Richtung von der Ebene in der Rille 20 zur Gleitoberfläche 26 von der Richtung parallel zur Ebene in der Rille 20 so, dass sie in einer Richtung parallel zur Gleitoberfläche vorliegen.
Mit einer derartigen Struktur sind die Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels eng geschichtet und es wird ein Zustand bewirkt, in dem die Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels leicht ein Gleiten zwischen den Schichten verursachen.
Dabei beträgt der Orientierungsindex vorzugsweise 95 bis 100% (Ausführungsform (5)). Mit einer derart hohen Orientierungsrate bewirken die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ein Gleiten zwischen den Schichten leichter.
<Anwendungsgegenstand der vorliegenden Erfindung>
Das erfindungsgemäße Gleitteil ist nicht auf diejenigen eingeschränkt, in denen die Form des Basismaterials plattenförmig ist. Es ist bevorzugt, dass das Gleitteil der vorliegenden Erfindung auf ein Gleitteil angewendet wird, bei dem die Form des Basismaterials zylindrisch oder halbzylindrisch ist, und die Überzugsschicht wird an die innere Oberfläche dieses Basismaterials angefügt und diese innere Oberfläche der Überzugsschicht ist die Gleitober fläche, d. h. das für Radiallager verwendete Gleitteil (Gleitlager) (Ausführungsform 11)).
Im Falle eines derartigen Gleitteils kann durch Einsatz einer Bohrbearbeitung als die Bearbeitung für das Oberflächenfinish des Basismaterials eine periodische Rille mit einem Gradienten von 30% oder weniger in Gleitrichtung (Umfangsrichtung) in der Oberfläche des Basismaterials gebildet werden.
2. Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils gemäß der vorliegenden Erfindung
Die Überzugsschicht des Gleitteils der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Verfahren gebildet. Ein Erstes ist nämlich ein Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, also das Verfahren zum Anfügen der Überzugsschicht, die eine Gleitoberfläche besitzt, an die Oberfläche eines Basismaterials, wobei an ein Medium zur Adhäsion eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, frei ohne die Verwendung eines Harzbindemittels angefügt werden, wobei durch Gleiten dieses Mediums zur Adhäsion, an das die Vielzahl der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angefügt worden sind, an der Oberfläche des Basismaterials ohne die Verwendung eines Harzbindemittels unter Anwenden eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials angefügt werden, während sie gerieben werden, und weiterhin durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels weiter auf die Oberfläche dieser Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden (Ausführungsform (12)).
Zusätzlich dazu bezieht sich „freies Anfügen" auf einen Zustand, in dem ein Gegenstand, der ein freier anhaftender Körper ist, der sich von einem freien angefügten Körper leicht abtrennen kann. Hierbei können sich die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels leicht vom Medium zur Adhäsion abtrennen.
Ein Zweites ist ein Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, also das Verfahren zum Anfügen der Überzugsschicht, die eine Gleitoberfläche aufweist, an die Oberfläche eines Basismaterials, wobei an ein Medium zur Adhäsion eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln eines festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, frei ohne die Verwendung eines Harzbindemittels angefügt werden. Durch das Gleiten dieses Mediums zur Adhäsion, an das die Vielzahl der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angefügt worden sind, an der Oberfläche des Basismaterials ohne Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials werden die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials angefügt, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels parallel zur Oberfläche des Basismaterials liegen, wodurch diese als erste Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen. Weiterhin werden durch das Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ohne Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Ober fläche der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die neu angefügt werden sollen, im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, sind, wodurch diese als zweite Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen. Weiterhin werden durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels (worin m für eine ganze Zahl von 3 oder größer steht) ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an (m – 2)te Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebene der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die neu angefügt werden sollten, im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, sind, wodurch diese als m-te Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen (Ausführungsform (13)).
Gemäß diesen ersten und zweiten Herstellungsverfahren werden beim Gleiten des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt sind, während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf der Oberfläche des Basismaterials rollen, während sie gerieben werden. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, während sie sich ausrichten, weil sie plättchenförmig sind (siehe 4), wie es voran stehend beschrieben ist, und richten sich derart aus, dass die (001)-Ebene parallel zur Oberfläche des Basismaterials orientiert ist, an der die stärkste Reibungskraft wirkt, und die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels bewirken eine tribo-chemische Reaktion in dem Bereich, der mit der Oberfläche des Basismaterials in Kontakt steht, und haften an der Oberfläche des Basismaterials.
Wie es in 1 gezeigt ist, wird, wenn der konkave Anteil 20 vorher in der Oberfläche des Basismaterials 24 ausgebildet ist, zu diesem Zeitpunkt das Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels derart orientiert und angefügt, dass die (001)-Ebene parallel zu der Ebene in dem konkaven Anteil 20 wird. Die Plättchen-Kristallpartikel 22 des festen Schmiermittels, die auf diese Weise an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, werden als die ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels in dem zweiten voran stehend beschriebenen Verfahren bezeichnet.
Beim Gleiten des Mediums zur Adhäsion, an das die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angefügt sind, unter Anwenden eines Drucks auf die Plättchen-Kristallpartikel 22 des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, bewegt sich ein anderes Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels, weil der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche des Basismaterials, das eine Rauigkeit besitzt, und dem Plättchen-Kristallpartikel 22 des festen Schmiermittels, das an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist, größer ist als der Reibungskoeffizient zwischen dem Plättchen-Kristallpartikel 22 des festen Schmiermittels, das an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist, und dem Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels, dessen Gleiten darauf bewirkt wird, auf der Oberseite des Plättchen-Kristallpartikels 22 des festen Schmiermittels, das an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist, während diese gerieben wird. Aufgrund dieser Bewegung bewegt sich auf den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels der Oberfläche des Basismaterials ein anderes Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf der Ebene zwischen den Schichten, so dass diese parallel zur Ebene zwischen den Schichten des unteren Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels orientiert wird.
Wenn vorher der konkave Anteil 20 in der Oberfläche des Basismaterials 24 gebildet worden ist, gelangen gleichzeitig mehr Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels in den konkaven Anteil 20, wie es in 2 gezeigt ist, und werden nacheinander derart orientiert und aufgeschichtet, dass die (001)-Ebene im Wesentlichen parallel zu dem unteren Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels wird. Die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die auf den Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels angefügt worden sind, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, einschließlich derer, die in dem konkaven Anteil angefügt worden sind, werden als die zweiten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels in dem zweiten voran stehend beschriebenen Verfahren bezeichnet.
Wenn die Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels in den konkaven Anteil 20 kommen und der konkave Anteil 20 auf diese Weise mit den Plättchen-Kristallpartikeln 16 des festen Schmiermittels gefüllt wird, dann werden auf dem gesamten Basismaterial 24 die Plättchen- Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels aufeinander folgend auf das untere Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels auflaminiert werden, und schließlich wird, wie es in 1 gezeigt ist, die Überzugsschicht 18, deren Oberfläche flach wird, weil die Plättchen-Kristallpartikel 16 des festen Schmiermittels aufgeschichtet worden sind, auf der Oberfläche des Basismaterials 24 gebildet. In dem zweiten voran stehend beschriebenen Verfahren sind die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die auf den zweiten Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels angefügt worden sind, die dritten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, nämlich alle Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die auf das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels aufzuschichten sind, als die m-ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels bezeichnet. Diese m-ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in eine Schicht geschichtet werden sollen, sondern sie können in mehr Schichten aufgeschichtet werden.
Wie es voran stehend beschrieben ist, richtet das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, während sich das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels unter Rollen an der Oberfläche des Basismaterials durch Reibungsarbeit durch das Medium zur Adhäsion bewegt, die (001)-Ebene derart aus, dass diese parallel zur (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels, das an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist, oder des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels, das darauf angefügt ist, aus und wird darauf aufgeschichtet, um dadurch die Überzugsschicht zu bilden.
In dem Fall, in dem die Form des Basismaterials des Gleitteils plattenartig, zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, wird das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet und durch Fixieren von einem Ende davon an einem drehbaren Kernkörper und Drehen des Kernkörpers in der Nähe der Oberfläche des Basismaterials an das andere Ende des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt ist, an der Oberfläche des Basismaterials während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials durch eine Zentrifugalkraft gleiten, und weiterhin kann durch Rotieren des Kernkörpers das andere Ende des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche dieser Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, durch eine Zentrifugalkraft gleiten (Ausführungsform (14)).
In dem Fall, in dem die Form des Basismaterials des Gleitteils zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, ist das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet und durch Fixieren von einem Ende davon an einen drehbaren Kernkörper und Drehen des Kernkörpers im Basismaterial kann das andere Ende des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt ist, an der Oberfläche des Basismaterials während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials durch eine Zentrifugalkraft gleiten und weiterhin kann durch Drehen des Kernkörpers das andere Ende des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, durch eine Zentrifugalkraft gleiten (Ausführungsform (15)).
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet ist, eines aus ei nem Gewebe, einem Vlies, einem Papier, Leder, Kunststoff und faserförmigem Metall oder einer Kombination daraus ist und dass die Oberflächen-Gleitgeschwindigkeit des anderen Endes des Mediums zur Adhäsion 5 m/s oder mehr beträgt (Ausführungsform (16)).
Zusätzlich dazu kann „parallel" in dieser Beschreibung nicht nur einen Fall exakter Parallelität, sondern auch einen Fall beinhalten, dass eine Neigung in Bereichen vorliegt, die die Wirkung, den Effekt und die Funktion besitzt, die denjenigen des parallelen Zustands ähnlich sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachstehend wird eine Ausführungsform, in der die vorliegende Erfindung auf ein in einem Radiallager verwendetes Gleitteil (im Folgenden einfach als ein Gleitlager bezeichnet) 1 angewendet wird, unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben. Wie in 6 gezeigt ist, ist das Gleitlager 1 in der Form eines halbkreisförmigen Zylinders ausgebildet. Wie in 7 gezeigt ist, ist dieses Gleitlager 1 durch Beschichten der inneren Oberfläche einer Rückseitenmetallschicht 2 mit einer Lagerlegierungsschicht 3 und weiterhin durch Bilden einer Überzugsschicht 4 auf der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht (Basismaterial 3) ausgebildet.
Dieses Gleitlager 1 wird durch Bilden eines Bimetalls in der Form eines halbkreisförmigen Zylinders, wie es in 8 gezeigt ist, wobei das Bimetall durch Beschichten der Rückseitenmetallschicht 2 mit der Lagerlegierungsschicht 3, wie es in 9 gezeigt ist, gebildet worden ist, und dann durch Anfügen der Überzugsschicht 4 auf die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht (Basismaterial) 3 nach einer Finish-Bearbeitung der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 durch Bohrbearbeitung, wobei die Ober fläche der Lagerlegierungsschicht 3 die innere Oberfläche ist, ausgebildet. Die Überzugsschicht 4 besteht aus einem Plättchen-Kristallpartikel eines festen Schmiermittels, das ohne die Verwendung eines Harzbindemittels auf die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 auflaminiert worden ist. Als das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels können eine oder mehr Arten aus den Plättchen-Kristallpartikeln von Molybdändisulfid, von Graphit, Wolframdisulfid und von Bornitrid zur Verwendung ausgewählt werden.
Eine Anhaftvorrichtung 5 zum Aufschichten der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 ist so aufgebaut, wie es in 6 gezeigt ist, wobei eine Endseite 9 einer Vielzahl von Medien zur Adhäsion 7 an einen Drehkörper 6 als Kernkörper, der abnehmbar an eine rotierende Welle 8 angebracht ist, befestigt ist. Das Medium zur Adhäsion 7 ist aus einem flexiblen Teil, wie einem Gewebe, einem Vlies, einem Papier, Leder, Kunststoffen und einem faserartigen Metall, gebildet und ist hier in der Form einer kreisförmigen Platte ausgebildet, die eine Breite aufweist, die etwas größer ist als die Breite des Gleitlagers 1. Für das Medium zur Adhäsion 7 ist ein Teil, das an seiner Oberfläche Unebenheiten oder dergleichen aufweist und eine große Oberfläche besitzt, bevorzugt. Dies ist darum der Fall, weil dann viele der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels gleichzeitig frei an dem Medium zur Adhäsion 7 angefügt werden können.
Zur Bildung der Überzugsschicht 4 auf der inneren Oberfläche des Gleitlagers 1 mittels der Anhaft- bzw. Anfügevorrichtung 5 werden zunächst zwei Gleitlager 1 einander in der Form eines Zylinders gegenüber gestellt und an einer Spannvorrichtung (nicht gezeigt) fixiert, so dass sie zu der rotierenden Welle 8 konzentrisch sind. Dann werden an die Vielzahl der Medien zur Adhäsion 7, die an dem Dreh körper 6 befestigt sind, eine Vielzahl an Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind (z. B. Molybdändisulfid-Partikel), frei angefügt und der Drehkörper 6 wird an der rotierenden Welle 8 angebracht, um diese Medien zur Adhäsion 7 in den beiden Gleitlagern 1, die einander in der Form eines Zylinders gegenüber gestellt sind, aufzunehmen.
Dann wird die rotierende Welle 8 durch einen nicht-abgebildeten Motor gedreht. Dann erfährt eine Spitze, die das andere Ende des Mediums zur Adhäsion 7 ist, durch die Rotation eine Zentrifugalkraft und rotiert, als würde sie unter Druck gleiten, wobei sie mit der inneren Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 in Kontakt ist, welche die innere Oberfläche des Gleitlagers 1 darstellt. Die Gleitgeschwindigkeit an der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 des Mediums zur Adhäsion 7 zu diesem Zeitpunkt beträgt vorzugsweise 5 m/s oder mehr. Aufgrund der Rotation des Mediums zur Adhäsion 7 bewegen sich die Molybdändisulfid-Partikel, die frei an das Medium zur Adhäsion 7 angefügt worden sind, durch Reibung während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 und dementsprechend orientieren die Molybdändisulfid-Partikel die Ebene zwischen den Schichten, so dass diese parallel zur Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 ist (weil die (001)-Ebene, was die größte Ebene darstellt, die parallel zur Bewegungsrichtung ist, stabil ist), und verursachen dann eine tribo-chemische Reaktion, um an der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 anzuhaften. Dann wird ein anderes Molybdändisulfid-Partikel des Weiteren mit der Rotation des Mediums zur Adhäsion 7 oben auf den Molybdändisulfid-Partikeln, die an die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 3 angefügt worden sind, derart orientiert, dass die (001)-Ebene (Ebene zwischen den Schichten) im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene des unteren Molybdändisulfid-Partikels wird, und somit nacheinander auf geschichtet. In dieser Art und Weise wird die Molybdändisulfidschicht auf der Lagerlegierungsschicht 3 gebildet und zu dem Zeitpunkt, an dem die Dicke davon eine gewünschte Dicke von 0,1 μm oder mehr erreicht, ist dieser Anfügeprozess beendet. Zusätzlich dazu wird die Arbeitszeit dieses Anfügeprozesses in geeigneter Weise entsprechend einer gewünschten Dicke der Überzugsschicht 4 bestimmt.
Als Nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Bimetall, das durch Aufschichten einer Lagerlegierungsschicht der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung auf die Rückseitenmetallschicht hergestellt worden ist, wird in der Form eines halbkreisförmigen Zylinders ausgebildet und die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht wird einer Bohrbearbeitung unterzogen.
Danach werden feste Schmiermittel-Plättchen-Kristallpartikel an die innere Oberfläche (Oberfläche des Basismaterials) der Lagerlegierungsschicht mittels der voran stehend beschriebenen Anfügevorrichtung 5 angefügt, um dadurch die Überzugsschicht auf der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht zu bilden und Beispiele 1 bis 10 zu erhalten.
Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden hergestellt, indem ein Härten nach dem Beschichten der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht mit einer Überzugsschicht durchgeführt wird, wobei die Überzugsschicht durch Vermischen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels mit einem Bindemittelharz hergestellt worden ist, das aus einem PAI-Harz (Polyamid-Imid-Harz) besteht. Vergleichsbeispiele 3 und 4 werden erhalten, indem eine aus Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels bestehende Überzugsschicht durch ein Verfahren des Auftreffens der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels auf die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht durch Kugelstrahlen ge bildet wird. Darüber hinaus sind die Proben, in denen die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht durch Bohrung bearbeitet verbleibt, die Vergleichsbeispiele 5 und 6.
Zusätzlich dazu ist die Lagerlegierungsschicht der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1, 3 und 5 aus einer Aluminiumlegierung und die Lagerlegierungsschicht der Beispiele 6 bis 10 sowie der Vergleichsbeispiele 2, 4 und 6 ist aus einer Kupferlegierung.

Bezüglich der obigen Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurden die Dicke der Überzugsschicht sowie der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in der Oberfläche der Überzugsschicht (Gleitoberfläche) gemessen und ein Test bezüglich des Festfressens wurde unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen durchgeführt und diese Messergebnisse und Testergebnisse sind in Tabelle 1 beschrieben. Tabelle 2

	Bedingungen
Periphergeschwindigkeit	20 m/s
Testlast	Zunahme um 10 MPa alle 10 Minuten
Schmieröl	VG22
Ölzufuhrtemperatur	100°C
Ölzufuhrmenge	150 cm³/min
Wellenmaterial	S55C
Beurteilungsmethode	Höchste Oberflächentemperatur, die kein Festfressen verursacht

Zusätzlich dazu wurde der Orientierungsindex aus dem Ergebnis eines Röntgendiffraktion-Intensitätstests berechnet. Ein Beispiel des Messergebnisses des Röntgendiffraktion-Intensitätstests der Beispiele und Vergleichsbeispiele ist in den 3(a) und (b) bzw. in den 10(a) und (b) gezeigt. 3(b), die das Messergebnis aus Beispiel 1 zeigt, ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 3(a), und 10(b), die das Messergebnis aus Vergleichsbeispiel 1 zeigt, ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 10(a). Ein Zeichen „0" (Kreis) in
3(a) und (b) und 10(a) und (b) bezeichnet die (001)-Ebene von Molybdändisulfid, welches das Plätt chen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ist, ein Zeichen „Δ" (Dreieck) bezeichnet die Kristallebene einer Aluminiumlegierung, welche das Unterschicht-Basismaterial ist, und ein Zeichen „x" (Kreuz) bezeichnet die Kristallebenen außer der (001)-Ebene von Molbybdändisulfid.
Wie aus 3(a) und (b) ersichtlich ist, sind andere Peaks als die der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in dem Messergebnis des Beispiels beinahe nicht zu sehen. Andererseits sind andere Peaks als die der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in dem Messergebnis des Vergleichsbeispiels leicht zu sehen, wie es aus 10(a) und (b) ersichtlich ist. Wie es in 10(b) gezeigt ist, werden bei dem Messergebnis des Vergleichsbeispiels 1 die (101)-, (102)- und (103)-Ebenen erkannt, welche andere Ebenen als die (001)-Ebene sind. Der Orientierungsindex aus dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel, die aus dem Messergebnis des Röntgendiffraktion-Intensitätstests und der voran stehend genannten Gleichung berechnet worden sind, sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Ergebnis des Tests bezüglich des Festfressens wird erörtert. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, wird der Test bezüglich des Festfressens unter den Bedingungen durchgeführt, dass das Schmiermittel durch Steigern der Belastung ausgedünnt wird. Je höher nämlich der Oberflächendruck ist, desto dünner ist der Ölteppich und daher verwandelt es sich allmählich zu einem ausgedünnten Schmiermittelzustand. Zusätzlich dazu bezieht sich der Festfressdruck auf den Oberflächendruck zu dem Zeitpunkt, an dem ein Festfressen beim Erhöhen der Testlast um 10 MPa alle 10 Minuten auftrat. Darüber hinaus wird zur Beurteilung des Festfressens zu dem Zeitpunkt, an dem die Rückebenentemperatur der Probe 200°C überstieg, oder zu dem Zeitpunkt, an dem der Antriebsriemen der Welle zum Rotieren der gegenläufi gen Welle aufgrund der Drehmomentschwankung abrutschte, bestimmt, dass ein Festfressen auftrat.
Da die Vergleichsbeispiele 5 und 6 keine Behandlung zur Verbesserung der Schlüpfrigkeit erfuhren, ist der Oberflächendruck beim Festfressen gering.
In den Vergleichsbeispielen 3 und 4, in denen die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials durch Kugelstrahlen angefügt sind, wird, weil das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels plättchenartig ist, die Ebene zwischen den Schichten sehr leicht parallel zur Oberfläche des Basismaterials zum Zeitpunkt des Stoßens gegen die Oberfläche des Basismaterials und daher beträgt der Orientierungsindex annähernd 90%. Mit Kugelstrahlen können die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels jedoch nicht in zufrieden stellender Weise geschichtet werden und die Dicke der Überzugsschicht beträgt weniger als 0,1 μm. Aus diesem Grund ist es nicht leicht, eine ausreichende Schlüpfrigkeit zu erhalten, und der Oberflächendruck des Festfressens ist niedrig.
Darüber hinaus kann in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, die durch Vermischen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels mit einem Harzbindemittel und Beschichten erfolgt sind, die Überzugsschicht mit einer gewünschten Dicke erhalten werden, weil jedoch die Wärmestrahlungseigenschaften des Harzbindemittels schlecht sind, und auch, weil der Orientierungsindex des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels gering ist, kann ein hoher Oberflächendruck beim Festfressen nicht erhalten werden.
Andererseits weisen Beispiele 1 bis 10 einen hohen Oberflächendruck beim Festfressen im Vergleich zu den Vergleichbeispielen 1 bis 6 auf, und beispielsweise bei ei nem Vergleich mit demjenigen, dessen Lagerlegierungsschicht aus einer Aluminiumlegierung ist, beträgt der Oberflächendruck beim Festfressen sogar in Beispiel 1, in dem die Dicke der Überzugsschicht relativ dünn ist, 90 MPa, was eine ganz ausgezeichnete Eigenschaft gegen das Festfressen im Vergleich zu 80, 75 und 70 MPa der Vergleichsbeispiele 1, 3 und 5 zeigt, welche dasselbe Lagermetall verwendet haben. Das Ergebnis desjenigen, dessen Lagerlegierungsschicht eine Kupferlegierung war, war auch dasselbe. Auf diese Weise wird ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung, in der die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels durch Reibungsarbeit ohne die Verwendung eines Harzbindemittels angefügt werden, zur Verbesserung der Eigenschaft gegen das Festfressen effektiv ist.

Claims

Gleitteil, in dem eine Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials angefügt ist, wobei die Überzugsschicht kein Harzbindemittel enthält, sondern ein Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels darauf geschichtet aufweist, wobei das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels eine schichtartige Kristallstruktur besitzt, in der eine (001)-Ebene (wobei 1 für eine ganze Zahl von eins oder größer steht) parallel gestapelt ist, und wobei zumindest in der Gleitoberfläche der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels 90% oder mehr beträgt.
Gleitteil gemäß Anspruch 1, wobei in der Überzugsschicht Stellen, an denen der Orientierungsindex der (001)-Ebene 90% oder mehr beträgt, die Gleitoberfläche und ein vorbestimmter Bereich mit einer Dicke von 10% oder mehr der Dicke des dünnsten Anteils der Überzugsschicht sind.
Gleitteil gemäß Anspruch 1, wobei sich in der Überzugsschicht die Stelle, an der der Orientierungsindex der (001)-Ebene 90% oder mehr beträgt, von der Gleitoberfläche bis zur Tiefe der Menge der Dicke des dünnsten Anteils der Überzugsschicht befindet.
Gleitteil gemäß Anspruch 1, wobei in der Überzugsschicht die (001)-Ebene die Richtung allmählich von der Richtung parallel zur Oberfläche des Basismaterials zur Richtung parallel zur Gleitoberfläche, von der Oberfläche des Basismaterials bis um die Gleitoberfläche in Richtung der Dicke der Überzugsschicht variiert und der Orientie rungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels in der Gleitoberfläche sowie des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels, das an die Oberfläche des Basismaterials angefügt ist, 90% oder mehr beträgt.
Gleitteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Orientierungsindex 95% bis 100% beträgt.
Gleitteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der Oberfläche des Basismaterials ein konkaver Anteil ausgebildet ist und auch in diesem konkaven Anteil das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels vorhanden ist und der Orientierungsindex der (001)-Ebene des Plättchen-Kristallpartikels des festen Schmiermittels, das in Kontakt mit diesem konkaven Anteil steht, 90% oder mehr beträgt.
Gleitteil gemäß Anspruch 6, wobei der konkave Anteil eine Rille mit einer Neigung von 30° oder weniger in Gleitrichtung ist.
Gleitteil gemäß Anspruch 7, wobei die Rille mit einer Neigung von 30° oder weniger in Gleitrichtung eine Periodizität in der zur Gleitrichtung senkrechten Richtung besitzt.
Gleitteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Überzugsschicht im dünnsten Anteil der Überzugsschicht 0,1 μm dick oder dicker ist.
Gleitteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels aus einer oder mehr Arten von Plättchen-Kristallpartikeln von Molybdändisulfid, von Graphit, von Wolframdisulfid und von Bornitrid besteht.
Gleitteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Form des Basismaterials zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, ein Überzugsanteil an die innere Oberfläche des Basismaterials angefügt ist und die innere Oberfläche des Überzugsanteils eine Gleitoberfläche ist.
Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, also das Verfahren zum Anhaften der Überzugsschicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials, wobei an ein Medium zur Adhäsion eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, frei ohne die Verwendung eines Harzbindemittels angefügt werden, wobei durch Gleiten dieses Mediums zur Adhäsion, an das die Vielzahl der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angefügt worden sind, an der Oberfläche des Basismaterials ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials angefügt werden, während sie gerieben werden, und wobei weiterhin durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels weiterhin an die Oberfläche dieser Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden.
Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils, also das Verfahren zum Anhaften der Überzugs schicht mit einer Gleitoberfläche an die Oberfläche eines Basismaterials, wobei an ein Medium zur Adhäsion eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels mit einer schichtartigen Kristallstruktur, in der die (001)-Ebenen parallel gestapelt sind, frei ohne die Verwendung eines Harzbindemittels angefügt werden, wobei weiterhin durch Gleiten dieses Mediums zur Adhäsion, an das die Vielzahl der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels frei angefügt worden sind, an der Oberfläche des Basismaterials ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche des Basismaterials angefügt werden, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels parallel zur Oberfläche des Basismaterials sind, wodurch diese als erste Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen, und wobei weiterhin durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die Oberfläche des Basismaterials angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die neu angefügt werden sollen, im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene der ersten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels sind, die früher angefügt worden sind, wodurch diese als zweite Plättehen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen, und wobei weiterhin durch Gleiten des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels (wobei m für eine ganze Zahl von 3 oder größer steht) ohne die Verwendung eines Harzbindemittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die an die (m – 2)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt worden sind, die Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels an die Oberfläche der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels angefügt und darauf aufgeschichtet werden, während sie gerieben werden, so dass die (001)-Ebenen der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die neu angefügt werden sollen, im Wesentlichen parallel zur (001)-Ebene der (m – 1)ten Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels sind, die früher angefügt worden sind, wodurch diese als m-te Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels dienen.
Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei in dem Gleitteil die Form des Basismaterials plättchenartig, zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, wobei das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet ist und ein Ende davon an einen drehbaren Kernkörper fixiert ist, wobei durch Drehen des Kernkörpers in der Nähe der Oberfläche des Basismaterials das andere Ende des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt sind, an der Oberfläche des Basismaterials während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials durch eine Zentrifugalkraft gleitet, und wobei weiterhin durch Drehen des Kernkörpers das andere Ende des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, durch eine Zentrifugalkraft gleitet.
Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei in dem Gleitteil die Form des Basismaterials zylindrisch oder halb-zylindrisch ist, und wobei das Medium zur Adhäsion aus einem flexiblen Teil gebildet ist und ein Ende davon an einem drehbaren Kernkörper fixiert ist, wobei durch Drehen des Kernkörpers im Inneren des Basismaterials das andere Ende des Mediums zur Adhäsion, an das eine Vielzahl von Plättchen-Kristallpartikeln des festen Schmiermittels frei angefügt worden ist, an der Oberfläche des Basismaterials während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche des Basismaterials durch eine Zentrifugalkraft gleitet, und wobei weiterhin durch Drehen des Kernkörpers das andere Ende des Mediums zur Adhäsion an der Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels während des Anwendens eines Drucks auf die Oberfläche der Plättchen-Kristallpartikel des festen Schmiermittels, die früher angefügt worden sind, durch eine Zentrifugalkraft gleitet.
Verfahren zur Bildung einer Überzugsschicht eines Gleitteils gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei das aus einem flexiblen Teil gebildete Medium zur Adhäsion eines aus Gewebe, Vlies, Papier, Leder, Kunststoffen und faserförmigem Metall oder eine Kombination davon ist, und wobei die Oberflächen-Gleitgeschwindigkeit des anderen Endes des Mediums zur Adhäsion 5 m/s oder mehr beträgt.