JP2003313575A - ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料 - Google Patents
ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料Info
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Abstract
擦材料及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリテトラフルオロエチレンとポリエー
テルエーテルケトンとの混合樹脂中に粒径20μm以下
のダイヤモンド微粉末を摩擦材料全体に対して1〜20
容量%の割合で分散させた構造を有することを特徴とす
るダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。
Description
摺動部分に適用し、大気中および水中で使用される摩擦
係数が低く、耐摩耗性が高い、ダイヤモンド複合自己潤
滑性摩擦材料(以下、単に材料とも言う)及びの製造方
法に関するものである。
動部の寿命を長くするため、低い摩擦係数と高い耐摩耗
性を兼ね備える摩擦材料が望まれる。これまでに金属
系、セラミックス系、黒鉛系、プラスチック系などの各
種の自己潤滑性摩擦材料が開発され、実用化されてい
る。これらの中でプラスチック系は、材料製作のエネル
ギーも他の系より少なくて済むという利点がある。
フロホロエチレン)との混合樹脂からなるマトリックス
中に、クラスターダイヤモンド(CD)、グラファイト
クラスターダイヤモンド(GCD)を分散させたもの
(高津宗吉、梅田一徳、田中章浩、黛政男:トライボロ
ジー会議予稿集、2001年5月、P187−188、
2001年11月、P233−234)が室温大気中で
優れた摩擦・摩耗特性を示すことは知られている。プラ
スチック−ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料を拡充
して用途を拡大するため、各種のマトリックスを研究し
た結果、ポリエーテルエーテルケトンとポリテトラフル
オロエチレンとの混合物をマトリックスとするダイヤモ
ンド複合材料が、ポリイミド−ポリテトラフルオロエチ
レン系に勝るとも劣らない摩擦・摩耗特性を示すことを
見出した。
擦・摩耗特性を示す自己潤滑性摩擦材料及びその製造方
法を提供することをその課題とする。
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、以下に示すダイヤモン
ド複合自己潤滑性摩擦材料及びその製造方法が提供され
る。 (1)ポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエー
テルケトンとの混合樹脂中に粒径20μm以下のダイヤ
モンド微粉末を摩擦材料全体に対して1〜20容量%の
割合で分散させた構造を有することを特徴とするダイヤ
モンド複合自己潤滑性摩擦材料。 (2)該ポリテトラフルオロエチレンの割合が該混合樹
脂中5〜30容量%であり、該ダイヤモンド微粉末の粒
径が8μm以下でその割合が3〜10容量%であること
を特徴とする前記(1)に記載の材料。 (3)前記(1)又は(2)に記載の材料を表面材とし
て基材の片面又は両面上に形成したことを特徴とするダ
イヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。 (4)前記(1)に記載の材料の製造方法であって、ポ
リテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケト
ンとの混合樹脂微粉末とダイヤモンド微粉末とを混合す
る混合工程と、該混合工程で得られた混合粉を所要形状
に成形して放電プラズマ焼結する焼結工程からなること
を特徴とするダイヤモンド自己潤滑性摩擦材料の製造方
法。
ド微粉末としては各種のものが用いられ、このようなも
のには、クラスターダイヤモンド(CD)、グラファイ
トクラスターダイヤモンド(GCD)、爆発合成ダイヤ
モンド(SD)微粉末、超高圧ダイヤモンド(HD)微
粉末あるいはそれらの混合物が包含される。そのダイヤ
モンド微粉末の粒径は20μm以下、好ましくは8μm
以下である。その下限値は特に制約されないが、通常
0.001μm程度である。本発明では、前記SD微粉
末やHD微粉末を用いるのが好ましい。これらのダイヤ
モンドは、クラスターダイヤモンド(CD)やグラファ
イトクラスターダイヤモンド(GCD)よりも安価であ
り、本発明の材料のコストを大幅に低減させる。
用マトリックスとして、ポリテトラフルオロエチレンと
ポリエーテルエーテルケトンとの混合樹脂が用いられ
る。混合樹脂中のポリテトラフルオロエチレンの割合
は、5〜30容量%、好ましくは10〜20容量%であ
る。
材料は、前記混合樹脂中にダイヤモンド微粉末を分散さ
せた構造を有するが、そのダイヤモンド微粉末の割合
は、その材料全体(混合樹脂とダイヤモンドとの総量)
に対して、1〜20容量%、好ましくは3〜15容量%
である。本発明では、特に、粒径12μm以下、より好
ましくは8μm以下のダイヤモンド微粉末を、混合樹脂
に対して3〜15容量%の割合で容量%含有させるのが
よい。本発明の材料は、大気中ではもちろん、水中でも
良好な摩擦・摩耗特性を示す。
フルオロエチレン微粉末とポリエーテルエーテルケトン
微粉末との混合微粉末に対してダイヤモンド微粉末を添
加混合して成形用混合物を作る。次に、この混合物を所
要の形状の成形型、例えば金型や黒鉛型に充填し、放電
プラズマ焼結装置(SPS)を用いて、プラズマ焼結処
理する。この場合、その圧力は10〜100MPaであ
り、その温度は100〜250℃である。
脂(マトリックス)中にダイヤモンド微粉末が分散した
本発明の材料を得ることができる。その材料の形状は、
シート状、板状、ブロック状等の各種の形状であること
ができる。
の片面又は両面に形成した構造のものとすることができ
る。この場合、その表面は膜状体であることができる
が、その厚さは使用条件等により任意に決めることがで
きる。基板材質としては、プラスチックや、セラミッ
ク、金属等を用いることができる。前記のような基板の
片面に本発明の材料を表面材として形成した製品を好ま
しく製造するには、成形型内でプラスチック粉末層とダ
イヤモンド微粉末を含有する混合樹脂微粉末層とを積層
し、プラズマ焼結処理すればよい。この場合、基板を形
成するプラスチック微粉末としては、混合樹脂微粉末と
同一の条件でプラズマ焼結処理できるものであればよ
く、このようなものとしては、例えば、ポリイミド、ポ
リエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂の微粉
末を挙げることができる。その平均粒径は、通常市販さ
れている範囲のものでよく、任意のものを使用できる。
基板の両面に形成した構造(サンドイッチ構造)のもの
とすることができる。この場合、その表面材は膜状体で
あることができるが、その厚さは使用条件等により任意
に決めることができる。前記のような基板の両面に本発
明の材料からなる膜体が形成された材料を好ましく製造
するには、成形型内でプラスチック微粉末層の両面にダ
イヤモンド微粉末を含有する混合樹脂微粉末層を積層
し、これをプラズマ焼結処理すればよい。この場合、基
板を形成するプラスチック微粉末としては、混合樹脂微
粉末と同一の条件でプラズマ焼結処理できるものであれ
ばよく、このようなものとしては、例えば、ポリイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂
の微粉末を挙げることができる。その平均粒径は、通常
市販されている範囲のものでよく任意のものを使用でき
る。
フロンG350」)とポリエーテルエーテルケトン(ビ
クトレックス・エムシー社製、「150FC30」)と
の混合物中にダイヤモンド微粉末を均一に混合分散さ
せ、この混合物を金型内に層状に充填し、プラズマ焼結
処理を施して、ポリエトラフルオロエチレンとポリエー
テルエーテルケトンとの混合樹脂中にダイヤモンド微粉
末が分散した構造の円形状板状体(直径20mm、厚さ
6mm)を得た。この場合、混合樹脂中のポリテトラフ
ルオロエチレンの割合は15容量%であった。前記プラ
ズマ焼結処理は、その装置として、プラズマ焼結装置
(住友石炭鉱業(株))を用い、圧力;50MPa、温
度:220℃の条件で行った。
耗試験を、ボールオンブロック式往復摩擦試験械を用い
て行った。この場合の試験は、相手材としてはアルミナ
ボールを用い、試験荷重25N、摩擦速度20m/sの
条件下、大気中の往復摩擦により行った。その結果を表
1に示す。
と同条件下、水中で摩擦試験を行った。その結果を表2
に示す。
体的内容は以下通りである。 (1)CD:粒径0.05μm (2)GCD:粒径0.05μm (3)SD:粒径0.1μm以下 (4)HD(I):粒径1μm以下 (5)HD(II):粒径3〜6μm (6)HD(III):粒径20〜30μm
擦材料は、室温付近の大気中および水中で、低い摩擦係
数と高い耐摩耗性が得られた。水中で優れた摩擦・摩耗
特性により、油圧機械から水圧機械の転換が進み、環境
の改善と安全性の向上が期待される。
Claims (4)
- 【請求項1】 ポリテトラフルオロエチレンとポリエー
テルエーテルケトンとの混合樹脂中に粒径20μm以下
のダイヤモンド微粉末を摩擦材料全体に対して1〜20
容量%の割合で分散させた構造を有することを特徴とす
るダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。 - 【請求項2】 該ポリテトラフルオロエチレンの割合が
該混合樹脂中5〜30容量%であり、該ダイヤモンド微
粉末の粒径が8μm以下でその割合が3〜10容量%で
あることを特徴とする請求項1に記載の材料。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の材料を表面材と
して基材の片面又は両面上に形成したことを特徴とする
ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。 - 【請求項4】 請求項1に記載の材料の製造方法であっ
て、ポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテ
ルケトンとの混合樹脂微粉末とダイヤモンド微粉末とを
混合する混合工程と、該混合工程で得られた混合粉を所
要形状に成形して放電プラズマ焼結する焼結工程からな
ることを特徴とするダイヤモンド自己潤滑性摩擦材料の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002118223A JP3975264B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP3975264B2 JP3975264B2 (ja) | 2007-09-12 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002118223A patent/JP3975264B2/ja not_active Expired - Lifetime
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