JP2003214431A - 摺動部材及びその製造方法 - Google Patents
摺動部材及びその製造方法Info
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Abstract
の効果を長時間維持できる摺動部材を提供する。 【構成】 摺動部材の合成樹脂は、0.1〜50質量%
の黒鉛と、0.1〜15質量%のオイルと、残部がPT
FEと、から構成され、摺動部材の製造方法は、少なく
とも、多孔質層に合成樹脂を塗布する塗布工程と、塗布
した合成樹脂を多孔質層に含浸被覆させる含浸工程と、
含浸被覆させた合成樹脂を焼成する焼成工程と、合成樹
脂にオイルを含有させる含油工程と、焼成及び含油した
合成樹脂の緻密化及び前記摺動部材の寸法出しをするた
めのサイジング工程と、からなることにより、オイルが
ポーラスを伝って合成樹脂の内部まで浸透し、オイルが
黒鉛の油保持性によって合成樹脂全体に均一に分散され
るため、摩擦特性向上の効果を長時間維持することがで
きる。
Description
粉末を燒結することにより形成される多孔質層に合成樹
脂を含浸被覆する軸受構造を有する摺動部材及びその製
造方法に関するものである。
られる軸受用摺動部材として、合成樹脂によって形成さ
れる摺動部材が知られている。これら自動車あるいは一
般産業用機械等に用いられる摺動部材においては、その
軸受面に高い面圧が加わるため、優れた摩擦特性等が要
求される。このため、このような摺動部材においては、
摩擦特性を向上させるために、種々の充填材を合成樹脂
に添加していた。
部材が用いられる機械等の高速化,高回転化等あるいは
軸受面への高荷重化等に対応し、摺動部材に対してより
一層の高摩擦特性化が要求されるようになっているが、
上記した従来の摺動部材は、その要求に対して満足のい
く性能を発揮できるものではなかった。本発明は、上記
した事情に鑑みなされたものであり、その目的とすると
ころは、より優れた摩擦特性を有すると共に摩擦特性向
上の効果を長時間維持できる摺動部材を提供することに
ある。
ために、請求項1に係る発明においては、裏金の表面に
金属粉末を燒結することにより形成される多孔質層に合
成樹脂を含浸被覆する軸受構造を有する摺動部材におい
て、前記合成樹脂は、0.1〜50質量%の黒鉛と、
0.1〜15質量%のオイルと、残部がポリテトラフル
オロエチレンと、から構成されることを特徴とする。こ
のように構成することにより、黒鉛の油保持性によって
合成樹脂中にオイルが保持されるため、オイルの有する
潤滑特性によって摩擦特性を向上させることができる。
また、黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向上さ
せることができる。
記黒鉛は、膨張化処理により黒鉛層間が拡大されること
により空間を多く持った膨張化黒鉛であることを特徴と
する。このように構成することにより、通常黒鉛と同じ
添加量であっても通常黒鉛と比較して膨張化黒鉛は、よ
り多くのオイルを保持することができるため、摩擦特性
を更に向上させることができる。また、膨張化黒鉛自体
の潤滑特性によっても摩擦特性を向上させることができ
る。
記オイルは、シリコン系オイルであることを特徴とす
る。このように構成することにより、シリコン系オイル
の有する耐熱性により、高温の環境下で摺動部材を使用
した場合であっても、優れた摩擦特性を維持することが
できる。また、シリコン系オイルは、変質し難い性質を
有するため、長期間に亘って優れた摩擦特性を維持する
ことができる。
記合成樹脂は、更に0.1〜10質量%の有機粉末を含
むことを特徴とする。このように構成することにより、
有機粉末の合成樹脂に対する補強効果により、摩耗特性
を向上させることができる。
記合成樹脂は、更に0.1〜10質量%の硬質粒子を含
むことを特徴とする。このように構成することにより、
硬質粒子の硬質性により、更に摩耗特性を向上させるこ
とができる。
求項1乃至請求項5のいずれかに記載の摺動部材の製造
方法であって、少なくとも、前記多孔質層に前記合成樹
脂を塗布する塗布工程と、塗布した前記合成樹脂を前記
多孔質層に含浸被覆させる含浸工程と、含浸被覆させた
前記合成樹脂を焼成する焼成工程と、前記合成樹脂に前
記オイルを含有させる含油工程と、焼成及び含油した前
記合成樹脂の緻密化及び前記摺動部材の寸法出しをする
ためのサイジング工程と、からなることを特徴とする。
このように構成することにより、サイジング工程前でそ
の内部にポーラスが存在する状態の合成樹脂に対し、含
油工程でオイルを含有させるため、オイルがポーラスを
伝って合成樹脂の内部まで浸透し、オイルが合成樹脂全
体に均一に分散される。このため、摩擦特性向上の効果
を長時間維持できる摺動部材を製造することができる。
て図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、第
1実施形態に係る摺動部材1について説明する。図1
は、第1実施形態に係る摺動部材1の断面図である。
孔質層3及び摺動層4をこの順に積層することにより、
形成されている。裏金2は、鋼製のものであり、多孔質
層3は、この裏金2の表面に青銅粉末を0.3mm厚さ
に散布し、850℃で燒結を行うことにより形成される
ものである。
化黒鉛を添加したもの、あるいは合成樹脂に通常黒鉛又
は膨張化黒鉛を添加し、さらに有機粉末と硬質粒子のい
ずれか一方又は両方を添加し、オイルとしてシリコン系
オイルを含有させたものにより形成されている。ベース
となる合成樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン(以
下、PTFEと表示)である。
性を有しており、この油保持性によって合成樹脂中にシ
リコン系オイルが保持され、シリコン系オイルの有する
潤滑特性によって摩擦特性を向上させることができる。
また、黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向上さ
せることができ、その添加量は、0.1〜50質量%で
ある。添加量が0.1質量%未満では、添加の効果がな
く、50質量%を超えた場合には、合成樹脂の強度が弱
くなってしまうため、摩耗特性が低下してしまう。
は、通常黒鉛と比較して、更に高い油保持性を有してお
り、通常黒鉛と同じ添加量の場合であってもより多くの
オイルを保持することができるため、摩擦特性を更に向
上させることができる。また、通常黒鉛と同様に、膨張
化黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向上させる
ことができ、その添加量は、通常黒鉛と同じく、0.1
〜50質量%である。
て摺動層4の摩擦特性を向上させることができ、その含
有量は、0.1〜15質量%である。含有量が0.1質
量%未満では、含有させる効果がなく、また、製造上、
15質量%以上含有させることができない。
ては、ポリイミド(以下、PIと表示),芳香族ポリエ
ステル,アラミド粉末,ポリフェニレンサルファイド,
ポリエーテルエーテルケトン,フェノール樹脂等のいず
れかであり、この有機粉末によって摩耗特性を向上させ
ることができ、その添加量は、0.1〜10質量%であ
る。添加量が0.1質量%未満では、添加の効果がな
く、10質量%を超えた場合には、摩擦特性が低下する
傾向にある。
ては、アルミナ,酸化チタン,窒化珪素,炭化珪素のい
ずれかであり、この硬質粒子によって摩耗特性を向上さ
せることができ、その添加量は、0.1〜10質量%で
ある。添加量が0.1質量%未満では、添加の効果がな
く、10質量%を超えた場合には、摩擦特性が低下する
傾向にある。
摺動部材1の製造方法について図2を参照して説明す
る。図2は、摺動部材1の製造工程を示す概略図であ
る。まず、所定量のPTFEディスパージョンに、通常
黒鉛又は膨張化黒鉛を加え、また必要に応じて有機粉末
と硬質粒子のいずれか一方又は両方を加えて均一に混合
したPTFEスラリーを作製する。作製したスラリーを
塗布工程で裏金2の多孔質層3上に塗布し、塗布したス
ラリーを含浸工程でロール圧延により多孔質層3に含浸
被覆させる。多孔質層3にスラリーを含浸被覆させた
後、焼成工程でPTFEを焼成するが、焼成した時点で
は、PTFEの内部には液分蒸発によるポーラスが形成
されている。
る状態で、実施例1〜19においては、次の含油工程で
PTFEにシリコン系オイルを含有させるが、このとき
シリコン系オイルがPTFEのポーラスを伝ってPTF
Eの内部まで浸透するため、シリコン系オイルがPTF
E全体に均一に分散される。PTFEにシリコン系オイ
ルを含浸させる方法としては、シリコン系オイルを噴霧
する油シャワー、油タンク内のシリコン系オイルに浸漬
させる油浸漬、真空容器内のシリコン系オイルに浸漬さ
せて容器を真空状態にすることによりポーラス中の空気
を抜き、ポーラスにシリコン系オイルを含浸させる真空
含油等がある。なお、含油工程では、PTFEを冷却す
るための冷却作用も兼ねている。
オイルを含浸させた後、次のサイジング工程でロール圧
延により摺動部材1の厚みを均一化すると共に、PTF
Eを緻密化することにより、摺動層4を有する摺動部材
1が形成される。
部材1の試験試料を用い、スラスト型試験機により行っ
た摩耗特性及び摩擦特性の試験について、表1及び表2
を参照して説明する。表1は、摺動層4の組成を変えて
試験を行った場合の試験結果を示し、表2は、摩耗特性
及び摩擦特性を評価するための試験の条件を示す表であ
る。表1において、摺動層4の摩耗量(単位:μm)の
数値が低いほど摩耗特性が優れており、摩擦係数の数値
が低いほど摩擦特性が優れている。
実施例1〜19に示す摺動層4の組成の異なる試験試料
を用いた。また、比較する試験試料として、比較例1〜
7に示す摺動層4の組成の異なる試験試料を用いた。
合成樹脂として、実施例1〜19及び比較例1〜7のす
べてについてPTFEを用い、実施例1〜6及び比較例
1〜3では、通常黒鉛(日本黒鉛株式会社製,品番:A
CP,吸油量:50ml/100g)が、実施例7〜1
9及び比較例4〜7では、膨張化黒鉛(日本黒鉛株式会
社製,品番:GR−15,吸油量:120ml/100
g)が添加されている。
Iが、実施例9〜11,19及び比較例4には芳香族ポ
リエステルが、実施例13及び比較例5にはアラミド粉
末が合成樹脂に添加されている。
6,19及び比較例6にはアルミナが、実施例17及び
比較例7には酸化チタンが、実施例18には窒化珪素が
合成樹脂に添加されている。
リコン系オイル(表中、シリコンオイルと表示)が含有
されている。
試験結果から以下のことが判明した。合成樹脂にシリコ
ン系オイルが含有されている場合と含有されていない場
合の比較として、シリコン系オイルが含有されている実
施例1〜19では、摩擦係数が0.02〜0.15,摩
耗量が1〜13μmの範囲の値であるのに対し、シリコ
ン系オイルが含有されていない比較例1〜7では、摩擦
係数が0.19〜0.29,摩耗量が12〜21μmの
範囲となっている。このように、合成樹脂にシリコン系
オイルを含有させることにより、摩擦特性及び摩耗特性
のいずれも向上させることができる。これを個別に見る
と、実施例2〜4と比較例1〜3を比較した場合に見ら
れるように、通常黒鉛の添加量にかかわらずシリコン系
オイルを含有させることにより摩擦特性及び摩耗特性の
いずれも向上させることができる。また、実施例11,
13,15,17と比較例4〜7を比較した場合に見ら
れるように、黒鉛を膨張化黒鉛とし、添加される有機粉
末及び硬質粒子の種類や添加量を変えた場合でも、シリ
コン系オイルを含有させることにより摩擦特性及び摩耗
特性のいずれも向上させることができる。
る場合と添加されていない場合の比較として、実施例7
と実施例9〜13を比較した場合、合成樹脂に有機粉末
を添加させると摩擦係数には大きな変化が見られない
が、摩耗量が低くなる。また、実施例9〜11を比較し
た場合に見られるように、有機粉末の添加量を増加させ
た場合にも同様の傾向が見られる。このように、合成樹
脂に有機粉末を添加し、増加させることにより、摩耗特
性を向上させることができる。
る場合と添加されていない場合の比較として、実施例7
と実施例14〜18を比較した場合、合成樹脂に硬質粒
子を添加させると摩擦係数には大きな変化が見られない
が、摩耗量が低くなる。また、実施例14〜16を比較
した場合にみられるように、硬質粒子の添加量を増加さ
せた場合にも同様の傾向が見られる。このように、合成
樹脂に硬質粒子を添加し、増加させることにより、摩耗
特性を向上させることができる。
両方が添加されている場合と両方とも添加されていない
場合の比較として、実施例7と実施例19を比較した場
合、合成樹脂に有機粉末及び硬質粒子の両方を添加させ
ると摩擦係数には大きな変化が見られないが、摩耗量が
大幅に低くなる。このように、合成樹脂に有機粉末及び
硬質粒子を添加することにより、摩耗特性を大幅に向上
させることができる。
に含有させるオイルとしてシリコン系オイルを用いた
が、これに限らず、フッ素オイル,一般鉱物油等を用い
ても、シリコン系オイルとほぼ同等の結果を得ることが
できた。
及び硬質粒子は、それぞれ1種のみ添加したものを示し
たが、2種あるいは3種添加した場合にも同様に良好な
結果が得られた。ただし、2種あるいは3種添加する場
合でも、その合計値が0.1〜10質量%の範囲にする
ことが必要である。
粉末,硬質粒子及びシリコン系オイルの添加量の最小値
は1質量%であるが、0.1質量%とした場合にも同様
に良好な結果が得られた。
の添加量は、10質量%であるが、添加量を0.1質量
%〜50質量%の範囲で変化させた場合にも同様に良好
な結果が得られた。
に、請求項1乃至請求項3に係る発明においては、通常
黒鉛又は膨張化黒鉛の油保持性によって合成樹脂中にオ
イルが保持されるため、オイルの有する潤滑特性によっ
て摩擦特性を向上させることができる。また、通常黒鉛
又は膨張化黒鉛自体の潤滑特性によっても摩擦特性を向
上させることができる。また、オイルをシリコン系オイ
ルとすることにより、シリコン系オイルの有する耐熱性
により、高温の環境下で摺動部材を使用した場合であっ
ても、優れた摩擦特性を維持することができる。また、
シリコン系オイルは、変質し難い性質を有するため、長
期間に亘って優れた摩擦特性を維持することができる。
おいては、有機粉末の合成樹脂に対する補強効果又は硬
質粒子の硬質性により、摩耗特性を向上させることがで
きる。
イジング工程前でその内部にポーラスが存在する状態の
合成樹脂に対し、含油工程でオイルを含有させるため、
オイルがポーラスを伝って合成樹脂の内部まで浸透し、
オイルが合成樹脂全体に均一に分散される。このため、
摩擦特性向上の効果を長時間維持できる摺動部材を製造
することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 裏金の表面に金属粉末を燒結することに
より形成される多孔質層に合成樹脂を含浸被覆する軸受
構造を有する摺動部材において、 前記合成樹脂は、0.1〜50質量%の黒鉛と、0.1
〜15質量%のオイルと、残部がポリテトラフルオロエ
チレンと、から構成されることを特徴とする摺動部材。 - 【請求項2】 前記黒鉛は、膨張化黒鉛であることを特
徴とする請求項1記載の摺動部材。 - 【請求項3】 前記オイルは、シリコン系オイルである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の摺動部
材。 - 【請求項4】 前記合成樹脂は、更に0.1〜10質量
%の有機粉末を含むことを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれかに記載の摺動部材。 - 【請求項5】 前記合成樹脂は、更に0.1〜10質量
%の硬質粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至請求
項4のいずれかに記載の摺動部材。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
の摺動部材の製造方法であって、少なくとも、前記多孔
質層に前記合成樹脂を塗布する塗布工程と、塗布した前
記合成樹脂を前記多孔質層に含浸被覆させる含浸工程
と、含浸被覆させた前記合成樹脂を焼成する焼成工程
と、前記合成樹脂に前記オイルを含有させる含油工程
と、焼成及び含油した前記合成樹脂の緻密化及び前記摺
動部材の寸法出しをするためのサイジング工程と、から
なることを特徴とする摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002014501A JP2003214431A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 摺動部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=27651159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002014501A Pending JP2003214431A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 摺動部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
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---|---|
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- 2002-01-23 JP JP2002014501A patent/JP2003214431A/ja active Pending
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