JP2002061653A - 湿式潤滑用摺動材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＥＥＫを用いた湿式潤滑用摺動材料にあっ
て、面粗度が細かい表面切削を可能としながら、非焼付
性を向上させる。 【解決手段】 軸受１を、鋼板からなる裏金層２の表面
側に、銅メッキ層３を介して銅合金からなる多孔質焼結
金属層４設け、更にその多孔質焼結金属層４内及び表面
に摺動材料５を含浸被覆して構成する。摺動材料５を、
ＰＥＥＫ樹脂に５〜４０体積％の熱伝導性の良い充填材
を配合して構成する。充填材として、グラファイト粒
子、Ｃｕ粉、カーボンファイバー、ＺｎＯウィスカー等
を採用すると共に、それらＧｒ粒子及びＣｕ粉の平均粒
径を１０μｍ以下とし、カーボンファイバー及びＺｎＯ
ウィスカーを、繊維径５μｍ以下且つアスペクト比（繊
維長／繊維径）２以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば湿式条件下
での軸受材料として使用され、非焼付性を改善した湿式
潤滑用摺動材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばすべり軸受材料として、鋼製の裏
金の表面に銅合金製の多孔質層を形成し、その多孔質層
に、合成樹脂を主成分とした摺動材料を含浸させたもの
がある。この種の摺動材料としては、例えば特公昭３９
−１６９５０公報に示されるように、ポリテトラフルオ
ロエチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」と略す）に、２０体
積％程度の鉛（Ｐｂ）粒子を配合したものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えばスクロールコン
プレッサの主軸を受ける軸受は、湿式条件下で使用され
ることになるが、そのような用途にあっては、寸法精度
の必要性から内径切削が施される。ところが、上記した
ＰＴＦＥとＰｂとからなる摺動材料では、樹脂層と多孔
質層とを同時に切削することから、表面粗さを細かくす
ることができず、この結果、油膜が破断されやすくなっ
て摩擦係数が高くなる欠点がある。

【０００４】そこで、近年では、本出願人の先の出願に
係る特開平８−２１０３５７号公報に示されるように、
ＰＴＦＥとＰｂとからなる摺動材料に代えて、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂（以下「ＰＥＥＫ」と略す）を
用いた摺動材料が供されてきている。これによれば、切
削性を良好とし、表面粗さを細かくすることが可能とな
り、ひいては摩擦係数が小さく耐摩耗特性に優れたもの
となったのである。しかしながら、このＰＥＥＫを用い
た摺動材料では、非焼付性に問題があった。特に、スク
ロールコンプレッサの主軸を受ける軸受に用いる場合、
摺動面（潤滑面）には、潤滑油と冷媒（フロン等）との
混合物といった粘度の低い物質が存在するため、焼付き
が起こりやすい事情があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、面粗度が細かい表面切削が可能であ
り、非焼付性に優れる湿式潤滑用摺動材料を提供するに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ＰＥＥＫからなる摺動材
料が非焼付性に劣る要因は、ＰＥＥＫ層が熱伝導性が悪
く、摺動面に発生した摩擦熱が蓄積して、ＰＥＥＫ層表
面がメルトフローするためである。本発明者は、ＰＥＥ
Ｋからなる摺動材料においてＰＥＥＫ層の熱伝導性を良
くすることにより、摺動面で発生した熱を多孔質金属層
から裏金層に逃がすことが可能となり、非焼付性の向上
を図り得ることを確認し、本発明を成し遂げたのであ
る。すなわち、本発明の湿式潤滑用摺動材料は、湿式潤
滑下で用いられ、ＰＥＥＫ樹脂に５〜４０体積％の熱伝
導性の良い充填材を配合してなるところに特徴を有する
（請求項１の発明）。

【０００７】これによれば、ＰＥＥＫ樹脂に熱伝導性の
良い充填材を配合したことにより、ＰＥＥＫ樹脂層の熱
伝導性を高め、ひいては非焼付性の向上を図ることがで
きる。また、ＰＥＥＫ樹脂を用いることにより、切削性
を良好とし、表面粗さを細かくすることが可能となる。
この場合、充填材の配合量を５〜４０体積％とすること
が必要であり、５体積％未満では、熱伝導性の向上の効
果が十分に得られず、また、４０体積％を越えると、Ｐ
ＥＥＫ樹脂の材料強度が得られなくなる。充填材のより
好ましい配合量は、５〜２０体積％である。

【０００８】より具体的には、前記充填材として、平均
粒径が１０μｍ以下の微細な金属粒子，グラファイト等
の粒子を採用することができる（請求項２の発明）。こ
れによれば、ＰＥＥＫ樹脂層の熱伝導性を高めることが
できながらも、面粗度の細かい表面切削を良好に行うこ
とが可能となる。粒子のより好ましい平均粒径は、５μ
ｍ以下である。

【０００９】あるいは、充填材として、繊維径が５μｍ
以下且つアスペクト比（繊維長／繊維径）が２以上の、
炭素系ファイバー，金属やセラミック製のウィスカー等
のファイバー又はウィスカー状物質を採用することがで
きる（請求項３の発明）。これによれば、ＰＥＥＫ樹脂
層の熱伝導性を高めることができながらも、面粗度の細
かい表面切削を良好に行うことが可能となる。より好ま
しくは、繊維径２μｍ以下且つアスペクト比２以上であ
る。

【００１０】さらには、充填材として、上記した平均粒
径が１０μｍ以下の微細な金属粒子，グラファイト等の
粒子、及び、繊維径が５μｍ以下且つアスペクト比が２
以上の、炭素系ファイバー，金属やセラミック製のウィ
スカー等のファイバー又はウィスカー状物質の双方を組
合せることができ（請求項４の発明）、これによって
も、ＰＥＥＫ樹脂層の熱伝導性を高めることができなが
らも、面粗度の細かい表面切削を良好に行うことが可能
となる。

【００１１】また、この場合、ＰＥＥＫ樹脂層の表面粗
度を２μｍ以下とすることにより（請求項５の発明）、
更に非焼付性に優れた湿式潤滑用摺動部材を得ることが
できる。尚、必要に応じて、ＰＴＦＥやＭｏＳ_２等の固
体潤滑剤を添加するようにしても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、スクロールコン
プレッサの主軸を受ける軸受（すべり軸受）の材料に適
用した実施の形態について、図面を参照しながら説明す
る。図１は、湿式条件下で使用される軸受１の断面構造
を模式的に示している。この軸受１は、金属鋼板（一般
構造用低炭素鋼）からなる裏金層２の表面側（内周側）
に、接合性を高めるための銅メッキ層３を介して、銅系
合金からなる多孔質焼結金属層４を設け、更にその多孔
質焼結金属層４の内部及び表面に、後述するような本実
施形態に係る湿式潤滑用摺動材料５を含浸被覆して構成
されている。尚、この図１では、便宜上、摺動材料５に
ついてのハッチングを省略している。また、前記摺動材
料５の表面層は、切削加工が施され所要の内径寸法とさ
れるようになっている。

【００１３】前記摺動材料５は、後の表１に示す実施例
１〜７に代表される成分組成を備えるものであり、ＰＥ
ＥＫ樹脂に５〜４０体積％の熱伝導性の良い充填材を配
合している。具体的には、充填材として、グラファイト
（「Ｇｒ」と略記）粒子、Ｃｕ粉、カーボンファイバ
ー、ＺｎＯウィスカーを採用している。

【００１４】尚、Ｇｒ粒子及びＣｕ粉は、平均粒径が１
０μｍ以下であり、カーボンファイバー及びＺｎＯウィ
スカーは、繊維径が５μｍ以下且つアスペクト比（繊維
長／繊維径）が２以上とされている。また、比較例１
は、特公昭３９−１６９５０公報に示されるような、Ｐ
ＴＦＥに２０体積％のＰｂ粒子を配合したものであり、
比較例２は、特開平８−２１０３５７号公報に示された
ような、実質的にＰＥＥＫから構成されたものである。

【００１５】ここで、上記軸受１の製造方法について簡
単に述べる。まず、１．０〜１．４ｍｍの厚み寸法を有
し、表面に銅メッキ層３が施された鋼板（裏金層２）上
に、銅合金粉末を厚さ０．３〜０．５ｍｍで散布し、次
いで、還元雰囲気中で７５０〜９００℃の温度に加熱し
て銅合金粉末を焼結した。これにて、裏金層２（銅メッ
キ層３）上に多孔質焼結金属層４が得られた。

【００１６】一方、摺動材料５を構成する材料を得る工
程が実行される。比較例１の場合、所定量のＰＴＦＥ
に、所定量のＰｂを加え、均一に混合して混合物を得る
ようにする。そして、その混合物を、上記裏金層２上の
多孔質焼結金属層４に含浸被覆させた後、３５０〜４０
０℃の温度で焼成を行ない、その後ロール圧延により厚
みを均一化させる。また、比較例２及び実施例１〜７の
各組成からなる均一配分のペレット状の樹脂をシート押
出し機によって０．４ｍｍの厚さの樹脂シートに形成し
た。そして多孔質焼結層を３５０〜６００℃に加熱した
状態で、この樹脂シートを重合わせてロール間で圧接
し、含浸被覆した。

【００１７】これにて、裏金層２上の多孔質焼結金属層
４に摺動材料５が含浸被覆された平板な材料が得られ
た。しかる後、その材料を所要寸法に切断し、曲げ加工
（巻き加工）を行なうことにより、円筒状の軸受１を作
製した。このように構成された実施例の軸受１は、その
内周の摺動面（摺動材料５の面）が切削加工され、表面
粗度が２μｍ以下であった。

【００１８】次に、上記摺動材料５の有効性を検証，確
認するために、実施例１〜７の配合の摺動材料、及び、
比較例１，２の配合の摺動材料について、焼付試験を行
ない、試験前の面粗度（表面の凹凸の最大高低差Ｒmax
）及び焼付面圧を調べた。この試験は、内径３８mm×
幅９mm×肉厚１．７mmの供試材を用い、１５分毎に荷重
２．５ＭＰａの累積、速度４ｍ／sec 、灯油潤滑の条件
で行った。この試験結果を表２に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】この試験結果から明らかなように、実施例
１〜７の摺動材料は、比較例１，２と比べて、焼付面圧
が十分に大きくなり、非焼付性を著しく向上させること
ができた。これは、熱伝導性の良い充填材を配合したこ
とにより、ＰＥＥＫ樹脂層の熱伝導性を高め、摺動面に
発生した摩擦熱を多孔質焼結金属層４から裏金層２へ良
好に逃すことができるようになったためであると考えら
れる。

【００２２】また、実施例１〜７の摺動材料は、試験前
の表面粗度も２μｍと小さく、灯油のような粘度が低く
又潤滑性の劣った液体下であっても油膜が破断されるこ
となく良好な潤滑状態が得られ、その結果焼付性が向上
したと考えられる。

【００２３】以上のように、本発明の成分組成を備える
摺動材料５によれば、ＰＥＥＫ樹脂に５〜４０体積％の
熱伝導性の良い充填材を配合したので、面粗度が細かい
表面切削が可能でありながら、ＰＥＥＫ樹脂の熱伝導性
を良好とすることができ、非焼付性の大幅な向上を図る
ことができるという優れた効果を得ることができるもの
である。

【００２４】尚、上記実施の形態では、熱伝導性の良い
充填材として、Ｇｒ、Ｃｕ粉、カーボンファイバー、Ｚ
ｎＯウィスカーを採用したが、各種の金属粉やファイバ
ーなどを採用することができ、それらを複数種類組合せ
て使用しても良い。また、必要に応じて、ＰＴＦＥやＭ
ｏＳ_２等の固体潤滑剤を添加するようにしても良い。そ
の他、本発明はスクロールコンプレッサの主軸を受ける
軸受１に限らず、様々な用途の摺動部材に使用すること
が可能であり、その際軸受に限定されるものでもなく、
スラストワッシャやスライドプレート等にも適用するこ
とができる等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して
実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すもので、軸受の構造
を概略的に示す拡大縦断面図

【符号の説明】

図面中、１は軸受、２は裏金層、３は銅メッキ層、４は
多孔質焼結金属層、５は摺動材料を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 169/04 Ｃ１０Ｍ 169/04 // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 10:04 10:12 10:12 20:00 20:00 Ａ 20:06 20:06 Ｂ Ｚ 30:06 30:06 40:02 40:02 (72)発明者 平松 伸隆 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 (72)発明者 柴山 隆之 名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA06 JA02 KA01 MA01 QA01 RA03 SA02 SA05 SB01 SC01 4H104 AA04C AA08C AA13C CB14A EA04C EA08C EA10C FA01 FA02 FA06 LA03 PA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエーテルエーテルケトン樹脂に、５
   〜４０体積％の熱伝導性の良い充填材を配合してなるこ
   とを特徴とする湿式潤滑用摺動材料。
2. 【請求項２】 前記充填材は、平均粒径が１０μｍ以下
   の金属粒子，グラファイト等の粒子からなることを特徴
   とする請求項１記載の湿式潤滑用摺動材料。
3. 【請求項３】 前記充填材は、繊維径が５μｍ以下且つ
   アスペクト比が２以上の、炭素系ファイバー，金属ウィ
   スカー等のファイバー又はウィスカー状物質からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の湿式潤滑用摺動材料。
4. 【請求項４】 前記充填材は、平均粒径が１０μｍ以下
   の金属粒子，グラファイト等の粒子、及び、繊維径が５
   μｍ以下且つアスペクト比が２以上の、炭素系ファイバ
   ー，金属ウィスカー等のファイバー又はウィスカー状物
   質からなることを特徴とする請求項１記載の湿式潤滑用
   摺動材料。
5. 【請求項５】 表面粗度が２μｍ以下とされることを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の湿式潤滑
   用摺動材料。