JP2005146366A - Sliding member - Google Patents

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Kimitoshi Murase
仁俊 村瀬
Toshihisa Shimo
俊久 下
Manabu Sugiura
学 杉浦
Takahiro Sugioka
隆弘 杉岡
Takahiro Hoshida
隆宏 星田
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sliding member capable of enhancing seizure resistance and abrasion resistance. <P>SOLUTION: The sliding member comprises a base material consisting of aluminum or the like, a resin intermediate layer consisting of polyamideimide formed on the sliding surface side of the base material, and a solid lubricant surface layer formed on the resin intermediate layer and consisting of a mixture obtained by mixing solid lubricant containing at least one kind selected from molybdenum disulfide, graphite and fluorine compound with polyamideimide. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、摺動部材に関するものである。   The present invention relates to a sliding member.

例えば、斜板式圧縮機の斜板等の摺動部材は、耐焼付性及び耐摩耗性等の向上を図るために基材の表面に皮膜を形成している。この皮膜として、例えば、固体潤滑剤と耐熱性樹脂との混合剤からなるものや、さらに基材とその混合剤との中間にスズ等の中間層を形成したもの等がある(例えば、特許文献1〜3参照)。
特開平11−13638号公報 特開2002−317763号公報 特開平10−246192号公報
For example, a sliding member such as a swash plate of a swash plate compressor forms a film on the surface of the base material in order to improve seizure resistance and wear resistance. Examples of this film include those composed of a mixture of a solid lubricant and a heat-resistant resin, and those in which an intermediate layer such as tin is formed between the base material and the mixture (for example, Patent Documents). 1-3).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-13638 JP 2002-317763 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-246192

近年では、更なる信頼性を確保するために、摺動部材の耐焼付性及び耐摩耗性等の更なる向上が求められている。   In recent years, in order to ensure further reliability, further improvement in the seizure resistance and wear resistance of the sliding member has been demanded.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、耐焼付性及び耐摩耗性等の更なる向上を図ることができる摺動部材を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the sliding member which can aim at the further improvement, such as seizure resistance and abrasion resistance.

そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、基材と固体潤滑剤及び樹脂の混合剤表面層(固体潤滑剤表面層)との間に樹脂層(樹脂中間層)を形成することを思いつき、本発明を完成するに至った。   Therefore, as a result of intensive studies to solve this problem and repeated trial and error, the present inventor has found that a resin layer (solid lubricant surface layer) between the base material and the solid lubricant and resin mixture surface layer (solid lubricant surface layer) is used. The present inventors have come up with the idea of forming a resin intermediate layer).

すなわち、本発明の摺動部材は、 基材と、前記基材の摺動面側に形成された中間層用耐熱性樹脂からなる樹脂中間層と、前記樹脂中間層上に形成された固体潤滑剤と表面層用耐熱性樹脂とを混合した混合剤からなる固体潤滑剤表面層と、を有することを特徴とする。つまり、本発明の摺動部材は、基材と固体潤滑剤表面層との間に樹脂中間層を形成している。これにより、摺動部材の耐焼付性及び耐摩耗性の更なる向上を図ることができる。   That is, the sliding member of the present invention includes a base material, a resin intermediate layer made of a heat-resistant resin for intermediate layers formed on the sliding surface side of the base material, and solid lubrication formed on the resin intermediate layer. And a solid lubricant surface layer made of a mixture obtained by mixing an agent and a heat-resistant resin for the surface layer. That is, the sliding member of the present invention forms a resin intermediate layer between the base material and the solid lubricant surface layer. Thereby, the seizure resistance and wear resistance of the sliding member can be further improved.

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.

前記中間層用耐熱性樹脂は、前記表面層用耐熱性樹脂と同種であるようにするとよい。中間層用耐熱性樹脂と表面層用耐熱性樹脂とが同種であることにより、中間層と表面層の密着性がより良好となる。その結果、耐焼付性及び耐摩耗性をより向上させることができる。なお、中間層用耐熱性樹脂と表面層用耐熱性樹脂とが異種である場合であっても、耐焼付性及び耐摩耗性は十分に向上する。   The intermediate layer heat resistant resin may be the same type as the surface layer heat resistant resin. When the heat-resistant resin for the intermediate layer and the heat-resistant resin for the surface layer are the same, the adhesion between the intermediate layer and the surface layer becomes better. As a result, seizure resistance and wear resistance can be further improved. Even when the heat-resistant resin for the intermediate layer and the heat-resistant resin for the surface layer are different, the seizure resistance and the wear resistance are sufficiently improved.

また、前記中間層用耐熱性樹脂は、ポリアミドイミド樹脂,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂,フェノール樹脂の何れかであるとよい。なお、前記表面層用耐熱性樹脂も同様に、ポリアミドイミド樹脂,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂,フェノール樹脂の何れかであるとよい。コスト及び表面層用耐熱性樹脂の場合にはさらにバインダ樹脂としての特性を考慮すると、ポリアミドイミド樹脂が最適である。この表面層用耐熱性樹脂は、固体潤滑剤表面層に対して20〜80体積%、好ましくは40〜65体積%である。また、前記樹脂中間層は、膜厚が0.1〜20μmであるとよい。より好ましくは、樹脂中間層の膜厚が、0.1〜5μmであるとよい。これにより、確実に耐焼付性及び耐摩耗性を向上することができる。   The heat resistant resin for the intermediate layer may be any one of polyamideimide resin, polyimide resin, epoxy resin, and phenol resin. Similarly, the heat-resistant resin for the surface layer may be any one of polyamideimide resin, polyimide resin, epoxy resin, and phenol resin. In the case of the cost and the heat resistant resin for the surface layer, the polyamide-imide resin is optimal in consideration of the properties as a binder resin. This heat resistant resin for the surface layer is 20 to 80% by volume, preferably 40 to 65% by volume, based on the solid lubricant surface layer. Moreover, the said resin intermediate | middle layer is good in a film thickness being 0.1-20 micrometers. More preferably, the film thickness of the resin intermediate layer is 0.1 to 5 μm. Thereby, seizure resistance and wear resistance can be improved reliably.

また、前記樹脂中間層は、80〜200℃の温度範囲で乾燥又は焼成されてなるようにしてもよい。例えば、80℃の温度で樹脂中間層を乾燥した場合であっても、200℃で樹脂中間層を焼成した場合であっても、何れの場合も耐焼付性及び耐摩耗性の向上を図ることができる。これにより、例えば、後工程である固体潤滑剤表面層の形成工程が200℃で焼成する場合には、この固体潤滑剤表面層の製造ラインを利用することができるため、製造コストを低減することができる。すなわち、他の製造工程等に応じて、より製造コストの低減可能な乾燥温度又は焼成温度を設定することができる。   The resin intermediate layer may be dried or baked in a temperature range of 80 to 200 ° C. For example, in both cases, when the resin intermediate layer is dried at a temperature of 80 ° C. or when the resin intermediate layer is baked at 200 ° C., the seizure resistance and the wear resistance are improved. Can do. Thereby, for example, when the solid lubricant surface layer forming process, which is a subsequent process, is baked at 200 ° C., the production line for this solid lubricant surface layer can be used, thereby reducing the manufacturing cost. Can do. That is, according to another manufacturing process etc., the drying temperature or baking temperature which can reduce manufacturing cost more can be set.

前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン,グラファイト及びフッ素化合物から選択された少なくとも1種類を含むようにするとよい。なお、フッ素化合物は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE),テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンコポリマー(FEP)等である。なお、二硫化モリブデンは、耐摩耗性を向上させるために平均一次粒径が0.1〜40μm、好ましくは1〜10μmのものを用いるのがよい。グラファイトは、層内の密着性を良好にするために、平均一次粒径が0.1〜10μm、好ましくは1〜5μmのものを用いるのがよい。フッ素化合物は、平均一次粒径が0.1〜5μm、好ましくは1〜3μmのものを用いるのがよい。   The solid lubricant may include at least one selected from molybdenum disulfide, graphite, and fluorine compounds. The fluorine compound is, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP), or the like. In addition, in order to improve wear resistance, molybdenum disulfide should have an average primary particle size of 0.1 to 40 μm, preferably 1 to 10 μm. In order to improve the adhesion within the layer, graphite having an average primary particle size of 0.1 to 10 μm, preferably 1 to 5 μm is preferably used. A fluorine compound having an average primary particle size of 0.1 to 5 μm, preferably 1 to 3 μm is preferably used.

また、前記固体潤滑剤表面層は、さらに、硬質粒子,極圧剤,界面活性剤,シランカップリング剤,加工安定剤,酸化防止剤のうち何れか又は全ての表面層用添加剤を含有するようにしてもよい。なお、前記樹脂中間層は、硬質粒子,極圧材,界面活性剤,シランカップリング剤,加工安定剤,酸化防止剤,固体潤滑剤のうち何れか又は全ての中間層用添加剤を含有し、前記樹脂中間層における前記中間層用添加剤の含有割合は、前記固体潤滑剤表面層における前記固体潤滑剤及び前記表面層用添加剤の含有割合を超えない範囲であるとよい。また、前記樹脂中間層は、硬質粒子,極圧材,界面活性剤,シランカップリング剤,加工安定剤,酸化防止剤,固体潤滑剤の何れも含有しないようにしてもよい。これにより、摺動部材の耐焼付性及び耐摩耗性をより向上することができる。   The solid lubricant surface layer further contains any or all of the surface layer additives among hard particles, extreme pressure agent, surfactant, silane coupling agent, processing stabilizer, and antioxidant. You may do it. The resin intermediate layer contains any or all intermediate layer additives among hard particles, extreme pressure materials, surfactants, silane coupling agents, processing stabilizers, antioxidants and solid lubricants. The content ratio of the intermediate layer additive in the resin intermediate layer is preferably in a range not exceeding the content ratio of the solid lubricant and the surface layer additive in the solid lubricant surface layer. Further, the resin intermediate layer may not contain any of hard particles, extreme pressure material, surfactant, silane coupling agent, processing stabilizer, antioxidant, and solid lubricant. Thereby, the seizure resistance and wear resistance of the sliding member can be further improved.

ここで、硬質粒子は、例えば、アルミナ,シリカ,炭化ケイ素,窒化ケイ素等である。極圧剤は、例えば、硫化亜鉛(ZnS)や硫化銀(Ag2S)等の硫黄含有金属化合物等である。界面活性剤は、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤等である。シランカップリング剤は、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3、4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1、3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、特殊アミノシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等である。 Here, the hard particles are, for example, alumina, silica, silicon carbide, silicon nitride and the like. The extreme pressure agent is, for example, a sulfur-containing metal compound such as zinc sulfide (ZnS) or silver sulfide (Ag 2 S). Examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant and a silicon-based surfactant. Examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycid. Xylpropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxy Silane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-amino Nopropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3- Dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, special aminosilane, 3-ureidopropyltri With ethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, etc. That.

加工安定剤は、例えば、2官能型加工安定剤、単剤添加型加工安定剤等である。2官能型加工安定剤としては、住友化学工業製の品名「Sumilizer GM」(化学名:2−tert−Butyl−6−(3−tert−butyl−2−hydroxy−5−methylbenzyl)−4−methylphenyl acrylate)、住友化学工業製の品名「Sumilizer GS(F)」(化学名:2−[1−(2−hydroxy−3,5−di−tert−pentylphenyl)ethyl]−4,6−di−tert−pentylphenyl acrylate)等がある。単剤添加型(SA−System)加工安定剤としては、住友化学工業製の品名「Sumilizer GP」(化学名:6−[3−(3−t−Butyl−4−hydroxy−5−methylphenyl)propoxy]−2,4,8,10−tetra−t−butyldibenz[d,f][1,3,2])等がある。   The processing stabilizer is, for example, a bifunctional processing stabilizer, a single agent-added processing stabilizer, or the like. As the bifunctional processing stabilizer, the product name “Sumilizer GM” (chemical name: 2-tert-Butyl-6- (3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzoyl) -4-methylphenyl manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. acrylate), a product name “Sumilizer GS (F)” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (chemical name: 2- [1- (2-hydroxy-3,5-di-tert-pentylphenyl) ethyl] -4,6-di-tert -Pentylphenyl acrylate) and the like. As a single agent addition type (SA-System) processing stabilizer, a product name “Sumilizer GP” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (chemical name: 6- [3- (3-t-Butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propoxy) ] -2,4,8,10-tetra-t-butyldibenz [d, f] [1, 3, 2]).

酸化防止剤は、例えば、フェノール系一次酸化防止剤、有機イオウ系二次酸化防止剤、アミン系一次酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤等である。フェノール系一次酸化防止剤としては、住友化学工業製の品名「Sumilizer MDP−S2」(化学名:2’−Methylenebis(6−tert−butyl−4−methylphenol)、住友化学工業製の品名「Sumilizer BBM−S」(化学名:4,4’−Butylidenebis(6−tert−butyl−3−methylphenol)、住友化学工業製の品名「Sumilizer WX−R WX−RA WX−RC」(化学名:4,4’−Thiobis(6−tert−butyl−3−methylphenol))、住友化学工業製の品名「Sumilizer NW(N)」(科学名:Alkylated bisphenol)、住友化学工業製の品名「Sumilizer GA−80」(化学名:3,9−Bis[2−〔3−(3−tert−butyl−4−hydroxy−5−methylphenyl)propionyloxy〕−1,1−dimethylethyl]−2,4,8,10−tetraoxaspiro[5・5]undecane)等がある。有機イオウ系二次酸化防止剤としては、住友化学工業製の品名「Sumilizer MB」(化学名:2−Mercaptobenzimidazole)等がある。アミン系一次酸化防止剤としては、住友化学工業製の品名「Sumilizer 9A」(化学名:Alkylated diphenylamine)等がある。ホスファイト系酸化防止剤としては、旭電化工業製の品名「アデカスタブPEP−36」等がある。   Examples of the antioxidant include a phenol-based primary antioxidant, an organic sulfur-based secondary antioxidant, an amine-based primary antioxidant, and a phosphite-based antioxidant. As phenolic primary antioxidants, the product name “Sumilizer MDP-S2” (chemical name: 2′-methylenebis (6-tert-butyl-4-methylphenol) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., the product name “Sumizer BBM” manufactured by Sumitomo Chemical Industries, Ltd. -S "(chemical name: 4,4'-Butylidenebis (6-tert-butyl-3-methylphenol), product name" Sumilizer WX-R WX-RA WX-RC "manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (chemical name: 4,4 '-Thiobis (6-tert-butyl-3-methylphenol)), product name “Sumilizer NW (N)” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (Scientific name: Alkylated bisphenol), product name “Sumilizer” manufactured by Sumitomo Chemical Industry Co., Ltd. GA-80 "(chemical name: 3,9-Bis [2- [3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyl]]-1,1-dimethylethyl] -2,4,8, 10-tetraoxaspiro [5,5] undekane) etc. Examples of organic sulfur secondary antioxidants include the product name “Sumilizer MB” (chemical name: 2-Mercaptobenzimidazole) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. Amine-based primary. Examples of the antioxidant include a product name “Sumilizer 9A” (chemical name: Alkylated diphenylamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. As a phosphite antioxidant, a product name “ADK STAB PEP-36” manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. is there.

樹脂中間層における中間層用添加剤の含有割合が固体潤滑剤表面層における固体潤滑剤及び表面層用添加剤の含有割合を超えない範囲とは、例えば以下の場合等である。例えば、固体潤滑剤表面層が、固体潤滑剤の含有割合が50体積%で、表面層用添加剤の含有割合が5体積%の場合には、固体潤滑剤表面層における固体潤滑剤及び表面層用添加剤の含有割合は55体積%となる。そして、樹脂中間層における中間層用添加剤の含有割合を55体積%未満とする。   The range in which the content ratio of the intermediate layer additive in the resin intermediate layer does not exceed the content ratio of the solid lubricant and the surface layer additive in the solid lubricant surface layer is, for example, the following cases. For example, when the solid lubricant surface layer has a solid lubricant content of 50% by volume and a surface layer additive content of 5% by volume, the solid lubricant and the surface layer in the solid lubricant surface layer The content ratio of the additive is 55% by volume. And the content rate of the additive for intermediate | middle layers in a resin intermediate | middle layer shall be less than 55 volume%.

また、前記基材は、アルミニウム系,鉄系,又はマグネシウム系材料からなる。アルミニウム系材料とは、アルミニウム(Al)を主成分とする金属材料である。鉄系材料とは、鉄(Fe)を主成分とする金属材料である。マグネシウム系材料とは、マグネシウム(Mg)を主成分とする金属材料である。   The substrate is made of an aluminum-based, iron-based, or magnesium-based material. The aluminum-based material is a metal material mainly composed of aluminum (Al). The iron-based material is a metal material containing iron (Fe) as a main component. The magnesium-based material is a metal material mainly composed of magnesium (Mg).

そして、前記基材の摺動面側は、メッキ処理,溶射処理,陽極酸化処理,化成処理,又は粗面形成処理がされていてもよい。これらの処理がされている場合には、耐焼付性及び耐摩耗性をより向上することができる。ここで、メッキ処理は、例えば、スズめっき処理,Niめっき処理,Cuメッキ処理等である。溶射処理は、例えば、Cu溶射処理,Al−Si溶射処理等である。陽極酸化処理は、例えば、基材がアルミニウム系材料である場合にはアルマイト処理等である。化成処理は、クロメート処理,ノンクロメート処理,リン酸亜鉛処理等である。粗面形成処理は、例えば、ショットブラスト,エッチング等である。   And the sliding surface side of the said base material may be plated, sprayed, anodized, chemically treated, or roughened. When these treatments are performed, seizure resistance and wear resistance can be further improved. Here, the plating process is, for example, a tin plating process, a Ni plating process, a Cu plating process, or the like. The thermal spraying process is, for example, a Cu thermal spraying process, an Al—Si thermal spraying process, or the like. The anodizing treatment is, for example, an alumite treatment or the like when the substrate is an aluminum-based material. The chemical conversion treatment includes chromate treatment, non-chromate treatment, zinc phosphate treatment, and the like. The rough surface forming process is, for example, shot blasting, etching or the like.

また、前記摺動部材は、圧縮機の摺動部材とすることができる。例えば、前記摺動部材は、斜板式圧縮機の斜板に用いることができる。例えば、斜板のうちシューと摺接する面を本発明の摺動部材とする。また、前記摺動部材は、圧縮機のシューに用いることができる。斜板式圧縮機の斜板とシューとは、運転初期に潤滑油がないドライ状態で相互に摺動する場合がある。このような非常に厳しいドライ状態で摺動する場合であっても、焼付きや摩耗などを起こさないことが望まれる。そこで、耐焼付性及び耐摩耗性をより向上した本発明の摺動部材を斜板式圧縮機の斜板やシュー等に用いることで、斜板やシューに要求される条件を十分に満たすことができる。   The sliding member can be a sliding member of a compressor. For example, the sliding member can be used for a swash plate of a swash plate compressor. For example, the surface of the swash plate that is in sliding contact with the shoe is the sliding member of the present invention. The sliding member can be used for a shoe of a compressor. In some cases, the swash plate and the shoe of the swash plate compressor slide with each other in the dry state where there is no lubricating oil in the initial stage of operation. Even when sliding in such a very severe dry state, it is desirable not to cause seizure or wear. Therefore, by using the sliding member of the present invention with improved seizure resistance and wear resistance for the swash plate and shoe of the swash plate compressor, the conditions required for the swash plate and shoe can be sufficiently satisfied. it can.

また、前記摺動部材は、圧縮機の駆動軸を支持するすべり軸受に用いることもできる。前記摺動部材は、ピストン式圧縮機の駆動軸に一体的に軸支されると共に前記駆動軸を前記ピストン圧縮機のハウジングに回転可能に枢支され、前記駆動軸と同期回転することで圧縮室と吸入圧力領域との間のガス通路を開閉可能とするロータリバルブに用いることもできる。前記摺動部材は、ピストン式圧縮機のピストンに用いることもできる。   The sliding member can also be used for a sliding bearing that supports the drive shaft of the compressor. The sliding member is pivotally supported integrally with a drive shaft of a piston compressor, and the drive shaft is rotatably supported by a housing of the piston compressor, and is compressed by rotating synchronously with the drive shaft. It can also be used for a rotary valve that can open and close a gas passage between the chamber and the suction pressure region. The sliding member can also be used for a piston of a piston type compressor.

次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。本実施例においては、本発明を斜板式圧縮機の斜板に適用した場合について説明する。   Next, an Example is given and this invention is demonstrated more concretely. In this embodiment, the case where the present invention is applied to a swash plate of a swash plate compressor will be described.

(斜板式圧縮機の構成)
図1に、斜板式圧縮機の構成を示す。図1に示すように、駆動軸1は、シリンダブロック2とフロントハウジング3により形成される斜板室4に収容されており、ラジアル軸受により回転自在に支持されている。そして、シリンダブロック2内には、駆動軸1を囲む位置に複数個のボア5が配設されている。各ボア5には、片頭形のピストン6がそれぞれ往復動可能に嵌挿されている。斜板室4内においては、駆動軸1にはロータ7が結合され、そのロータ7の後方に斜板8が嵌合されている。特に、可変容量型の片頭型斜板式圧縮機では、斜板8は支点回りに傾動可能となっており、斜板室4の圧力変化に基づくピストン6の両端面に作用するガス圧の釣り合いによって、斜板8の傾角変位を制御するようになっている。また、斜板8には、両端面外周側に平滑な摺接面8aが形成され、この摺接面8aにはシュー9が当接されている。これらのシュー9は、ピストン6の半球面座6aと係合されている。このシューを介してピストン6が斜板8と連係することにより、斜板8の回転運動がピストン6の直線運動に変換されて媒体の圧縮が行われる。
(Configuration of swash plate compressor)
FIG. 1 shows the configuration of a swash plate compressor. As shown in FIG. 1, the drive shaft 1 is accommodated in a swash plate chamber 4 formed by a cylinder block 2 and a front housing 3 and is rotatably supported by a radial bearing. A plurality of bores 5 are disposed in the cylinder block 2 at positions surrounding the drive shaft 1. A single-headed piston 6 is fitted in each bore 5 so as to reciprocate. In the swash plate chamber 4, a rotor 7 is coupled to the drive shaft 1, and a swash plate 8 is fitted behind the rotor 7. In particular, in a variable capacity single-head swash plate compressor, the swash plate 8 can be tilted around a fulcrum, and due to the balance of gas pressures acting on both end faces of the piston 6 based on the pressure change in the swash plate chamber 4, The inclination displacement of the swash plate 8 is controlled. Further, the swash plate 8 has a smooth sliding contact surface 8a on the outer peripheral side of both end surfaces, and a shoe 9 is in contact with the sliding contact surface 8a. These shoes 9 are engaged with the hemispherical seat 6 a of the piston 6. When the piston 6 is linked to the swash plate 8 via the shoe, the rotational motion of the swash plate 8 is converted into the linear motion of the piston 6 and the medium is compressed.

(斜板8の無潤滑焼付き試験)
次に、本発明の摺動部材の効果を確認するために、斜板8の無潤滑焼付き試験を行った。具体的には、図2に示すように、固定されたシュー9の上面を斜板8を鉛直軸回りに回転させることにより行った。なお、シュー9は、軸受鋼からなる。
(Non-lubrication seizure test of swash plate 8)
Next, in order to confirm the effect of the sliding member of the present invention, a non-lubricated seizure test of the swash plate 8 was performed. Specifically, as shown in FIG. 2, the upper surface of the fixed shoe 9 was rotated by rotating the swash plate 8 around the vertical axis. The shoe 9 is made of bearing steel.

ここで、本試験における斜板8のうちのシュー9との摺接面8aの概略構成を図3に示す。図3に示すように、斜板8の基材81にはアルミニウム合金A390を使用している。具体的には、なお、実施例6における基材81は、基材81の表面層にスズメッキ処理を施している。また、実施例7における基材81は、基材81の表面層にアルマイト処理を施している。また、実施例8及び比較例2における基材81は、ショットブラストを行い粗面形成化処理を施している。このときの基材81の表面粗さは、Rz4〜5である。   Here, FIG. 3 shows a schematic configuration of the sliding contact surface 8a with the shoe 9 in the swash plate 8 in this test. As shown in FIG. 3, an aluminum alloy A390 is used for the base material 81 of the swash plate 8. Specifically, in the base material 81 in Example 6, the surface layer of the base material 81 is subjected to tin plating. In the base material 81 in Example 7, the surface layer of the base material 81 is anodized. Moreover, the base material 81 in Example 8 and Comparative Example 2 is subjected to a rough surface forming process by shot blasting. The surface roughness of the base material 81 at this time is Rz4-5.

斜板8の摺接面8aにおける基材81の摺動面側には、ポリアミドイミド樹脂(PAI)からなる樹脂中間層82を形成している。この樹脂中間層82は、主としてPAI樹脂ワニスをエアスプレーにより、基材81の摺動面側にコーティングした後に80℃の温度雰囲気にて1時間乾燥することにより形成した。ただし、実施例9の樹脂中間層82は、コーティングした後に200℃の温度雰囲気にて1時間焼成した。また、この樹脂中間層82の膜厚は、それぞれの実施例毎に所定の厚さに変更して試験を行った。具体的には、実施例1の樹脂中間層82の膜厚は0.1μmとし、実施例2の樹脂中間層82の膜厚は1μmとし、実施例3,6,7,8,9,10,11,比較例3の樹脂中間層82の膜厚は5μmとし、実施例4の樹脂中間層82の膜厚は10μmとし、実施例5の樹脂中間層の膜厚は20μmとした。なお、比較例1,2の斜板8は、樹脂中間層82を有しない。   A resin intermediate layer 82 made of polyamide-imide resin (PAI) is formed on the sliding surface side of the base material 81 in the sliding contact surface 8 a of the swash plate 8. This resin intermediate layer 82 was formed by coating PAI resin varnish mainly on the sliding surface side of the substrate 81 by air spraying and then drying at 80 ° C. for 1 hour. However, the resin intermediate layer 82 of Example 9 was baked for 1 hour in a temperature atmosphere of 200 ° C. after coating. The thickness of the resin intermediate layer 82 was changed to a predetermined thickness for each example and tested. Specifically, the resin intermediate layer 82 of Example 1 has a thickness of 0.1 μm, the resin intermediate layer 82 of Example 2 has a thickness of 1 μm, and Examples 3, 6, 7, 8, 9, 10 11, 11 and Comparative Example 3, the thickness of the resin intermediate layer 82 is 5 μm, the thickness of the resin intermediate layer 82 of Example 4 is 10 μm, and the thickness of the resin intermediate layer of Example 5 is 20 μm. The swash plate 8 of Comparative Examples 1 and 2 does not have the resin intermediate layer 82.

この樹脂中間層82上(摺動面側)には、固体潤滑剤表面層83を形成している。まずは、PAI樹脂30質量%,溶剤(n−メチル−2−ピロリドン56質量%,キシレン14質量%)70質量%からなるPAI樹脂ワニスと、平均一次粒径1μmの二硫化モリブデンと、平均一次粒径5μmのグラファイトと、平均一次粒径0.3μmのPTFEとを用意する。そして、固体潤滑剤表面層83は、PAI樹脂ワニスに固体潤滑剤である二硫化モリブデン(MoS2)、グラファイト及びPTFEを所定割合で配合してよく攪拌した後に、3本ロールミルを通して固体潤滑剤表面層の塗料組成物を作成した。そして、実施例10及び実施例11を除く実施例及び比較例の固体潤滑剤表面層の組成は、PAIを50体積%,二硫化モリブデンを20体積%,グラファイトを20体積%,PTFEを10体積%とした。実施例10の固体潤滑剤表面層の組成は、PAIを55体積%,二硫化モリブデンを15体積%,グラファイトを10体積%,PTFEを20体積%とした。実施例11の固体潤滑剤表面層の組成は、PAIを60体積%,二硫化モリブデンを30体積%,PTFEを10体積%とした。この塗料組成物は、塗装方法(スプレーコート、ロールコート等)の種類により任意に溶剤n−メチル−2−ピロリドン、キシレン又はこれらの混合溶剤により希釈する。このようにして得られた材料をエアスプレーにより、樹脂中間層82上(摺動面側)にコーティングをした後に200℃の温度雰囲気にて約1時間焼成することにより、固体潤滑剤表面層83を形成した。なお、この固体潤滑剤表面層83の膜厚は20μmとしている。 A solid lubricant surface layer 83 is formed on the resin intermediate layer 82 (sliding surface side). First, a PAI resin varnish comprising 30% by mass of PAI resin, 70% by mass of a solvent (56% by mass of n-methyl-2-pyrrolidone, 14% by mass of xylene), molybdenum disulfide having an average primary particle size of 1 μm, and average primary particles A graphite having a diameter of 5 μm and PTFE having an average primary particle diameter of 0.3 μm are prepared. The solid lubricant surface layer 83 is prepared by mixing the PAI resin varnish with molybdenum disulfide (MoS 2 ), graphite, and PTFE, which are solid lubricants, in a predetermined ratio and stirring well, and then passing the solid lubricant surface through a three-roll mill. A layer coating composition was prepared. The composition of the solid lubricant surface layers of Examples and Comparative Examples except Example 10 and Example 11 was 50% by volume of PAI, 20% by volume of molybdenum disulfide, 20% by volume of graphite, and 10% by volume of PTFE. %. The composition of the surface layer of the solid lubricant in Example 10 was 55% by volume of PAI, 15% by volume of molybdenum disulfide, 10% by volume of graphite, and 20% by volume of PTFE. The composition of the surface layer of the solid lubricant of Example 11 was 60% by volume of PAI, 30% by volume of molybdenum disulfide, and 10% by volume of PTFE. This coating composition is optionally diluted with a solvent n-methyl-2-pyrrolidone, xylene or a mixed solvent thereof depending on the type of coating method (spray coating, roll coating, etc.). The material thus obtained is coated on the resin intermediate layer 82 (sliding surface side) by air spraying and then baked in a temperature atmosphere at 200 ° C. for about 1 hour, whereby a solid lubricant surface layer 83 is obtained. Formed. The film thickness of the solid lubricant surface layer 83 is 20 μm.

また、実施例12〜15及び比較例3は、樹脂中間層82に中間層用添加剤を含有させている。具体的には、実施例12の樹脂中間層82には、シランカップリング剤を添加している。すなわち、実施例12の樹脂中間層82は、PAI樹脂の固形分濃度に対して3重量%のシランカップリング剤をPAI樹脂ワニスに添加している。実施例13の樹脂中間層82には、エポキシ樹脂を添加している。すなわち、実施例13の樹脂中間層82は、PAI樹脂の固形分濃度に対して5重量%のエポキシ樹脂をPAI樹脂ワニスに添加している。実施例14,実施例15及び比較例3の樹脂中間層82は、中間層用添加剤として固体潤滑剤を添加したものである。具体的には、表2に示すように、実施例14及び実施例15は、樹脂中間層82における中間層用添加剤の含有割合が、固体潤滑剤表面層83における表面層用添加剤の含有割合より少ない場合である。一方、比較例3は、樹脂中間層82における中間層用添加剤の含有割合が、固体潤滑剤表面層83における表面層用添加剤の含有割合より多い場合である。   In Examples 12 to 15 and Comparative Example 3, the resin intermediate layer 82 contains an intermediate layer additive. Specifically, a silane coupling agent is added to the resin intermediate layer 82 of Example 12. That is, in the resin intermediate layer 82 of Example 12, 3% by weight of a silane coupling agent with respect to the solid content concentration of the PAI resin is added to the PAI resin varnish. An epoxy resin is added to the resin intermediate layer 82 of Example 13. That is, in the resin intermediate layer 82 of Example 13, 5 wt% of the epoxy resin is added to the PAI resin varnish with respect to the solid content concentration of the PAI resin. The resin intermediate layer 82 of Examples 14, 15 and Comparative Example 3 is obtained by adding a solid lubricant as an intermediate layer additive. Specifically, as shown in Table 2, in Examples 14 and 15, the content ratio of the additive for the intermediate layer in the resin intermediate layer 82 is the content of the additive for the surface layer in the solid lubricant surface layer 83. This is the case when the ratio is smaller. On the other hand, Comparative Example 3 is a case where the content ratio of the intermediate layer additive in the resin intermediate layer 82 is larger than the content ratio of the surface layer additive in the solid lubricant surface layer 83.

このようにして形成した斜板8を用いて、滑り速度10m/s、荷重2000Nの条件で潤滑油なしの無潤滑下で試験を行い、斜板8の摺接面8aの摩擦係数とその摺接面8aが焼付きまでの時間を測定した。その試験結果を表1に示す。表2は、表1における実施例14,実施例15及び比較例3の樹脂中間層82の組成について示す。   Using the swash plate 8 formed in this manner, a test was performed under the condition of no sliding oil without lubricating oil under the conditions of a sliding speed of 10 m / s and a load of 2000 N. The time until the contact surface 8a was seized was measured. The test results are shown in Table 1. Table 2 shows the composition of the resin intermediate layer 82 of Examples 14, 15 and Comparative Example 3 in Table 1.

Figure 2005146366
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Figure 2005146366
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表1に示すように、樹脂中間層82の膜厚0.1〜20μmに変更した実施例1〜5と比較例1とを比較すると、何れの実施例も摩擦係数は低減し、焼付きまでの時間は延長していることが分かる。特に、樹脂中間層82の膜厚が0.1〜5μmである実施例1〜3の場合が、摩擦係数が低減し焼付きまでの時間がより長くなっていることが分かる。   As shown in Table 1, when comparing Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 in which the film thickness of the resin intermediate layer 82 is changed to 0.1 to 20 μm, the friction coefficient is reduced in any of the examples until seizure. It can be seen that the time is extended. In particular, it can be seen that in Examples 1 to 3 where the film thickness of the resin intermediate layer 82 is 0.1 to 5 μm, the friction coefficient is reduced and the time until seizure is longer.

また、実施例6〜8に示すように基材81にそれぞれの表面処理を施した場合であっても、摩擦係数が低減し、焼付きまでの時間が延長していることが分かる。つまり、表面処理を施した基材に対しても、樹脂中間層の効果を十分に発揮していることになる。特に、基材81の表面層にショットブラストを行い粗面化した場合の実施例8と比較例2とを比較すると、摩擦係数は僅かに低減しているが、焼付きまでの時間は大きく延長していることが分かる。   Moreover, even if it is a case where each surface treatment is given to the base material 81 as shown in Examples 6-8, it turns out that a friction coefficient reduces and the time until seizure is extended. That is, the effect of the resin intermediate layer is sufficiently exerted even on the base material subjected to the surface treatment. In particular, when Example 8 and Comparative Example 2 in which the surface layer of the base material 81 is shot blasted and roughened are compared, the friction coefficient is slightly reduced, but the time until seizure is greatly extended. You can see that

また、実施例9に示すように樹脂中間層82を200℃焼成した場合には、比較例1に対して、焼付きまでの時間が延長していることが分かる。すなわち、樹脂中間層82を200℃で焼成した場合であっても十分に樹脂中間層の効果を発揮している。また、実施例10及び実施例11に示すように固体潤滑剤表面層の組成を変更した場合にも、比較例1に対して、摩擦係数は低減し、焼付きまでの時間は延長していることが分かる。このように、固体潤滑剤表面層の組成に関わらず樹脂中間層は耐焼付性及び耐摩耗性に対する効果を十分に発揮している。   Further, as shown in Example 9, when the resin intermediate layer 82 is baked at 200 ° C., it can be seen that the time until seizure is extended as compared with Comparative Example 1. That is, even when the resin intermediate layer 82 is fired at 200 ° C., the effect of the resin intermediate layer is sufficiently exhibited. Further, even when the composition of the solid lubricant surface layer is changed as shown in Example 10 and Example 11, the friction coefficient is reduced and the time until seizure is extended as compared with Comparative Example 1. I understand that. Thus, regardless of the composition of the solid lubricant surface layer, the resin intermediate layer sufficiently exhibits effects on seizure resistance and wear resistance.

また、実施例12及び実施例13に示すように、樹脂中間層82にシランカップリング剤若しくはエポキシ樹脂を添加した場合であっても、焼付きまでの時間は大きく延長していることが分かる。   Moreover, as shown in Example 12 and Example 13, even when a silane coupling agent or an epoxy resin is added to the resin intermediate layer 82, it can be seen that the time until seizure is greatly extended.

また、実施例14,実施例15及び比較例3を比較すると、樹脂中間層82における中間層用添加剤の含有割合を、固体潤滑剤表面層83における表面層用添加剤の含有割合より少なくした場合に、焼き付きまでの時間を確実に延長している。   Further, comparing Example 14, Example 15 and Comparative Example 3, the content ratio of the intermediate layer additive in the resin intermediate layer 82 was made smaller than the content ratio of the surface layer additive in the solid lubricant surface layer 83. In some cases, the time until seizure is reliably extended.

斜板式圧縮機を示す図である。It is a figure which shows a swash plate type compressor. 斜板の無潤滑焼付き試験を説明する図である。It is a figure explaining the non-lubrication seizure test of a swash plate. 斜板の摺接面の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the slidable contact surface of a swash plate.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・駆動軸、 2・・・シリンダブロック、 3・・・フロントハウジング、 4・・・斜板室、 5・・・ボア、 6・・・ピストン、 6a・・・半球面座、 7・・・ロータ、 8・・・斜板、8a・・・摺接面、 9・・・シュー、 81・・・基材、 82・・・樹脂中間層、 83・・・固体潤滑剤表面層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive shaft, 2 ... Cylinder block, 3 ... Front housing, 4 ... Swash plate chamber, 5 ... Bore, 6 ... Piston, 6a ... Hemispherical seat, 7. ..Rotor, 8 ... swash plate, 8a ... sliding contact surface, 9 ... shoe, 81 ... base material, 82 ... resin intermediate layer, 83 ... solid lubricant surface layer

Claims (16)

基材と、
前記基材の摺動面側に形成された中間層用耐熱性樹脂からなる樹脂中間層と、
前記樹脂中間層上に形成された固体潤滑剤と表面層用耐熱性樹脂とを混合した混合剤からなる固体潤滑剤表面層と、
を有することを特徴とする摺動部材。
A substrate;
A resin intermediate layer made of a heat-resistant resin for an intermediate layer formed on the sliding surface side of the substrate;
A solid lubricant surface layer composed of a mixture of a solid lubricant formed on the resin intermediate layer and a heat-resistant resin for the surface layer; and
A sliding member characterized by comprising:
前記中間層用耐熱性樹脂は、前記表面層用耐熱性樹脂と同種である請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the heat-resistant resin for intermediate layer is the same type as the heat-resistant resin for surface layer. 前記中間層用耐熱性樹脂は、ポリアミドイミド樹脂,ポリイミド樹脂,エポキシ樹脂,フェノール樹脂の何れかである請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the intermediate layer heat-resistant resin is any one of a polyamide-imide resin, a polyimide resin, an epoxy resin, and a phenol resin. 前記樹脂中間層は、膜厚が0.1〜20μmである請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the resin intermediate layer has a thickness of 0.1 to 20 μm. 前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン,グラファイト及びフッ素化合物から選択された少なくとも1種類を含む請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the solid lubricant includes at least one selected from molybdenum disulfide, graphite, and a fluorine compound. 前記固体潤滑剤表面層は、さらに、硬質粒子,極圧剤,界面活性剤,シランカップリング剤,加工安定剤,酸化防止剤のうち何れか又は全ての表面層用添加剤を含有する請求項1記載の摺動部材。   The solid lubricant surface layer further contains any or all surface layer additives among hard particles, extreme pressure agents, surfactants, silane coupling agents, processing stabilizers, and antioxidants. The sliding member according to 1. 前記樹脂中間層は、硬質粒子,極圧材,界面活性剤,シランカップリング剤,加工安定剤,酸化防止剤,固体潤滑剤のうち何れか又は全ての中間層用添加剤を含有し、
前記樹脂中間層における前記中間層用添加剤の含有割合は、前記固体潤滑剤表面層における前記固体潤滑剤及び前記表面層用添加剤の含有割合を超えない範囲である請求項6記載の摺動部材。
The resin intermediate layer contains hard particles, extreme pressure materials, surfactants, silane coupling agents, processing stabilizers, antioxidants, solid lubricants or any intermediate layer additive,
The sliding ratio according to claim 6, wherein the content ratio of the intermediate layer additive in the resin intermediate layer is within a range not exceeding the content ratio of the solid lubricant and the surface layer additive in the solid lubricant surface layer. Element.
前記樹脂中間層は、硬質粒子,極圧材,界面活性剤,シランカップリング剤,加工安定剤,酸化防止剤,固体潤滑剤の何れも含有しない請求項6記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 6, wherein the resin intermediate layer does not contain any of hard particles, extreme pressure material, surfactant, silane coupling agent, processing stabilizer, antioxidant, and solid lubricant. 前記基材は、アルミニウム系,鉄系,又はマグネシウム系材料からなる請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the base material is made of an aluminum-based, iron-based, or magnesium-based material. 前記基材の摺動面側は、メッキ処理,溶射処理,陽極酸化処理,化成処理,又は粗面形成処理がされている請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the sliding surface side of the base material is subjected to plating treatment, thermal spraying treatment, anodizing treatment, chemical conversion treatment, or rough surface forming treatment. 前記摺動部材は、圧縮機の摺動部材である請求項1記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the sliding member is a sliding member of a compressor. 前記摺動部材は、斜板式圧縮機の斜板である請求項11記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 11, wherein the sliding member is a swash plate of a swash plate compressor. 前記摺動部材は、圧縮機のシューである請求項11記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 11, wherein the sliding member is a shoe of a compressor. 前記摺動部材は、圧縮機の駆動軸を支持するすべり軸受である請求項11に記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 11, wherein the sliding member is a slide bearing that supports a drive shaft of a compressor. 前記摺動部材は、ピストン式圧縮機の駆動軸に一体的に軸支されると共に前記駆動軸を前記ピストン圧縮機のハウジングに回転可能に枢支され、前記駆動軸と同期回転することで圧縮室と吸入圧力領域との間のガス通路を開閉可能とするロータリバルブである請求項11記載の摺動部材。   The sliding member is pivotally supported integrally with a drive shaft of a piston compressor, and the drive shaft is rotatably supported by a housing of the piston compressor, and is compressed by rotating synchronously with the drive shaft. 12. The sliding member according to claim 11, which is a rotary valve capable of opening and closing a gas passage between the chamber and the suction pressure region. 前記摺動部材は、ピストン式圧縮機のピストンである請求項11記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 11, wherein the sliding member is a piston of a piston type compressor.
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