JP2009079111A

JP2009079111A - 摺動部材

Info

Publication number: JP2009079111A
Application number: JP2007248729A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Okawa; 剛義大川; Hisashi I; 尚志井; Osamu Mochizuki; 理望月; Naoyuki Sato; 直之佐藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】本発明の課題は、ポリアミドイミド樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体を添加した樹脂皮膜のような樹脂皮膜が摺動面に被覆される摺動部材において、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊しにくくさせることにある。
【解決手段】本発明に係る摺動部材１は、基材１０及び樹脂皮膜２０を備える。樹脂皮膜は、基材上に形成される。また、この樹脂皮膜では、表面側の充填材濃度よりも基材側の充填材濃度の方が高い。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸受等の摺動部材に関する。

過去に「摺動面が充填材含有樹脂によって被覆される摺動部材において、基材に対する樹脂の接着性を確保しつつ摺動部材の摺動性能を維持させる目的で、遠心力を利用して基材との界面付近の充填材濃度を低くし表面付近の充填材濃度を高くする」という提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１０４５４９号公報

しかし、ポリアミドイミド樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体等を添加した樹脂皮膜が摺動面に被覆された摺動部材では、樹皮皮膜にこのような構造を与えると、摺動テスト中に樹脂皮膜が基材との界面近傍で凝集破壊する傾向が強いことが判明した。

本発明の課題は、ポリアミドイミド樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体を添加した樹脂皮膜のような樹脂皮膜が摺動面に被覆される摺動部材において、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊するのを防ぐことにある。

第１発明に係る摺動部材は、基材及び樹脂皮膜を備える。樹脂皮膜は、基材上に形成される。また、この樹脂皮膜では、表面側の充填材濃度よりも基材側の充填材濃度の方が高い。なお、ここにいう「摺動部材」とは、例えば、圧縮機（二酸化炭素冷媒圧縮機を含む）や内燃機関等の軸受等である。また、本発明において複数種類の充填材が樹脂皮膜中に存在する場合、そのうち１種の充填材の濃度が表面側よりも基材側で高ければ本発明の効果を奏する。

本願発明者は、鋭意検討した結果、ポリアミドイミド樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体等を添加した樹脂皮膜のような樹脂皮膜が摺動面に被覆される摺動部材において、表面側のフッ化カルシウム粉体濃度よりも基材側のフッ化カルシウム粉体濃度の方が高い樹脂被覆が形成されると、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊することを防ぐことができることを見いだした。したがって、この摺動部材では、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊するのを防ぐことができる。なお、フッ化カルシウム・フッ化ストロンチウム・フッ化マグネシウム等のフッ化物や、酸化アルミニウム・酸化ケイ素・酸化鉄・酸化錫・酸化クロム・酸化セリウム・酸化アンチモン・酸化ジルコニウム・酸化チタン等の酸化物、窒化ケイ素・窒化チタン等の窒化物、炭化ケイ素・炭化ホウ素・炭化タングステン・炭化ホウ素・炭化タンタル・炭化ジルコニウム等の炭化物、ホウ化ジルコニウム・ホウ化アルミニウム等のホウ化物、ジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）、ガラスフレーク、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃ−ＢＮ）等のモース高度が比較的高いフィラーが樹脂中に添加されると、その樹脂の強度が向上する傾向が見られる。このため、モース高度が比較的高いフィラーが添加された樹脂に摩擦力によるせん断応力が作用してもその樹脂は破断し難くなる。したがって、モース高度が比較的高いフィラーが添加された樹脂は耐はく離性や耐摩耗性に優れる。

第２発明に係る摺動部材は、第１発明に係る摺動部材であって、樹脂皮膜は、第１樹脂皮膜及び第２樹脂皮膜から成る。第１樹脂皮膜は、基材上に形成される。また、この第１樹脂皮膜は、所定量の充填材を含有する。第２樹脂皮膜は、第１樹脂皮膜上に形成される。また、この第２樹脂皮膜は、充填材濃度が第１樹脂皮膜における充填材濃度より低い。なお、第２樹脂皮膜中の樹脂は第１樹脂皮膜中の樹脂と同系又は同一の樹脂であるのが好ましい。

この摺動部材では、樹脂皮膜は、第１樹脂皮膜及び第２樹脂皮膜から成る。このため、この摺動部材では、第１樹脂皮膜を形成した後に第２樹脂皮膜を形成すれば目的の樹脂皮膜を得ることができる。したがって、この摺動部材では、簡便に目的とする樹脂皮膜を得ることができる。

第３発明に係る摺動部材は、第１発明又は第２発明に係る摺動部材であって、樹脂は、ポリアミドイミド樹脂である。また、充填材は、ポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体より成る群から選択される少なくとも１つの粉体である。

このため、この摺動部材では、摺動性に優れると共に基材との界面付近で凝集破壊しにくい樹脂皮膜を得ることができる。

第４発明に係る摺動部材の製造方法は、第１樹脂皮膜形成工程及び第２樹脂皮膜形成工程を備える。第１樹脂皮膜形成工程では、第１樹脂溶液が基材上に塗布され、基材上に第１樹脂皮膜が形成される。なお、ここにいう「第１樹脂溶液」には、所定量の充填材が含有される。第２樹脂皮膜形成工程では、第２樹脂溶液が第１樹脂皮膜上に塗布され、第１樹脂皮膜上に第２樹脂皮膜が形成される。なお、ここにいう「第２樹脂溶液」では、樹脂に対する充填材濃度が第１樹脂溶液における樹脂に対する充填材濃度よりも低い。また、第２樹脂溶液には第１樹脂溶液に含まれている樹脂と同系又は同一の樹脂が含まれているのが好ましい。

この摺動部材の製造方法では、第１樹脂皮膜形成工程で、第１樹脂溶液が基材上に塗布され、基材上に第１樹脂皮膜が形成される。次いで、第２樹脂皮膜形成工程で、第２樹脂溶液が第１樹脂皮膜上に塗布され、第１樹脂皮膜上に第２樹脂皮膜が形成される。このため、この摺動部材の製造方法では、新たな設備を要することなく通常の方法で目的とする樹脂皮膜を得ることができる。したがって、この摺動部材の製造方法では、簡便に目的とする樹脂皮膜を得ることができる。

第１発明に係る摺動部材では、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊することを防ぐことができる。

第２発明に係る摺動部材では、簡便に目的とする樹脂皮膜を得ることができる。

第３発明に係る摺動部材では、摺動性に優れると共に基材との界面付近で凝集破壊しにくい樹脂皮膜を得ることができる。

第４発明に係る摺動部材の製造方法では、新たな設備を要することなく通常の方法で目的とする樹脂皮膜を得ることができる。したがって、この摺動部材の製造方法では、簡便に目的とする樹脂皮膜を得ることができる。

＜本発明に係る軸受の構成＞
本発明の一実施形態に係る軸受１は、図１及び図２に示されるように、円筒形の軸受であって、多孔質焼結金属体１０及びフィラー含有樹脂皮膜２０から形成されている。フィラー含有樹脂皮膜２０は、図２に示されるように、第１フィラー含有樹脂皮膜２１及び第２フィラー含有樹脂皮膜２２から形成されている。そして、第１フィラー含有樹脂皮膜２１中の特定のフィラー（フッ化カルシウム）の濃度は、第２フィラー含有樹脂被膜２２中の特定のフィラー（フッ化カルシウム）の濃度よりも高くなっている。

＜本発明に係る軸受の製造方法＞
以下、本発明の一実施形態に係る軸受１の製造方法について詳述する。

本実施の形態に係る軸受１の製造には第１樹脂溶液及び第２樹脂溶液が用いられる。第１樹脂溶液は、極性溶媒（Ｎ−メチル−２−ピロリドン等）、ポリアミドイミド樹脂及びフッ化カルシウム粉体を成分とする樹脂溶液である。また、第２樹脂溶液は、極性溶媒（Ｎ−メチル−２−ピロリドン等）、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体を成分とする樹脂溶液である。なお、第２樹脂溶液においてポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体の重量比は５０〜６０／２０〜３０／１０〜２０／１〜５であるのが好ましい。また、本実施の形態において、第１樹脂溶液におけるポリアミドイミド樹脂に対するフッ化カルシウム粉体の重量比は、第２樹脂溶液におけるポリアミドイミド樹脂に対するフッ化カルシウム粉体の重量比よりも大きくされている。また、第２樹脂溶液中のポリアミドイミド樹脂及び極性溶媒は、第１樹脂溶液中のポリアミドイミド樹脂及び極性溶媒と同一である。

本実施の形態に係る軸受１の製造では、先ず、基材である多孔質焼結金属体１の内周面に第１樹脂溶液が塗布される。なお、この塗布方法としては、ディスペンス塗布方法及びスプレー塗布方法等など当業者に公知の手法が採用され得る。次いで、多孔質焼結金属体１の内周面上に塗布された第１樹脂溶液を所定の温度で乾燥させ、多孔質焼結金属体１の内周面上に第１樹脂皮膜２１を形成する。続いて、第１樹脂皮膜２１上に第２樹脂溶液が塗布される。なお、この塗布方法としては、ディスペンス塗布方法及びスプレー塗布方法等など当業者に公知の手法が採用され得る。次いで、第１樹脂皮膜２１上に塗布された第２樹脂溶液を所定の温度で乾燥させ、第１樹脂皮膜２１上に第２樹脂皮膜２２を形成する。そして、最後に、第１樹脂皮膜２１及び第２樹脂皮膜２２を焼成すれば、目的の軸受１を得ることができる。なお、このとき、焼成は、２００度Ｃ〜３００度Ｃの温度で３０〜６０分間行われる。

＜本発明に係る軸受の特徴＞
（１）
本願発明者は、鋭意検討した結果、ポリアミドイミド樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体等を添加した樹脂皮膜のような樹脂皮膜が摺動面に被覆される摺動部材において、表面側のフッ化カルシウム粉体濃度よりも基材側のフッ化カルシウム粉体濃度の方が高い樹脂被覆が形成されると、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊するのを防ぐことができることを見いだした。したがって、この軸受１では、樹脂皮膜２０が多孔質焼結金属体１０との界面付近で凝集破壊するのを防ぐことができる。

（２）
本発明に係る軸受１の製造方法では、第１樹脂溶液及び第２樹脂溶液には同一のポリアミドイミド樹脂及び同一の極性溶媒が含まれている。このため、この軸受１では、第１樹脂皮膜２１に対して第２樹脂皮膜２２が良好に密着する。

＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態に係る軸受１では樹脂皮膜２０の形成に、同一のポリアミドイミド樹脂を含有する２種の樹脂溶液が用いられたが、異なる樹脂を含有する２種の樹脂溶液が用いられてもよい。なお、かかる場合、その異なる樹脂の接着性が良好であることが前提となる。

（Ｂ）
先の実施の形態に係る軸受１では樹脂被膜２０が二層構造とされたが、樹脂皮膜は多層構造であってよい。

先ず、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン及びフッ化カルシウムが６０／１０／３０の重量比で混合された樹脂溶液（以下「第１ＰＡＩ樹脂溶液」という）と、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化カルシウム及び酸化アルミニウムが７５／１０／１０／５の重量比で混合された樹脂溶液（以下「第２ＰＡＩ樹脂溶液」という）を調製した。

そして、先ず、第１ＰＡＩ樹脂溶液を、焼結後の皮膜厚さが２０〜３０マイクロメートルとなるように純鉄系Ｐ１０２２（密度５．８ｇ／ｃｍ³）の焼結円筒基材（ＪＩＳ２５５０「機械構造部品用焼結材料」の付表２参照）の内周面にディスペンス塗装し乾燥させた（以下、このように形成された皮膜を「第１ＰＡＩ樹脂皮膜」という）。次いで、第２ＰＡＩ樹脂溶液を、焼結後の皮膜厚さが７０〜８０マイクロメートルとなるように第１ＰＡＩ樹脂皮膜上にディスペンス塗装し乾燥させた（以下、このように形成された皮膜を「第２ＰＡＩ樹脂皮膜」という）。そして、この後、第１ＰＡＩ樹脂皮膜と第２ＰＡＩ樹脂皮膜とを３００度Ｃで６０分間焼成して目的の軸受を得た。

この軸受に軸を通して所定条件下で軸を回転させた後に、第１ＰＡＩ樹脂皮膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ第１ＰＡＩ樹脂皮膜は焼結円筒基材からはく離しておらず、凝集破壊されてもいなかった。

本発明に係る摺動部材は、樹脂皮膜が基材との界面付近で凝集破壊しにくくさせることができるという特徴を有し、圧縮機（二酸化炭素冷媒圧縮機を含む）や内燃機関等の軸受等に応用することができる。

本発明の一実施形態に係る軸受の斜視図である。本発明の一実施形態に係る軸受を軸方向に沿って見た場合の部分拡大図である。

符号の説明

１軸受（摺動部材）
１０多孔質焼結金属体（基材）
２０フィラー含有樹脂皮膜（樹脂皮膜）
２１第１フィラー含有樹脂皮膜（第１樹脂皮膜）
２２第２フィラー含有樹脂皮膜（第２樹脂皮膜）

Claims

基材（１０）と、
前記基材上に形成され、表面側の充填材濃度よりも前記基材側の充填材濃度の方が高い樹脂皮膜（２０）と
を備える摺動部材（１）。
前記樹脂皮膜は、前記基材上に形成され所定量の充填材を含有する第１樹脂皮膜（２１）と、前記第１樹脂皮膜上に形成され充填材濃度が前記第１樹脂皮膜における充填材濃度より低い第２樹脂皮膜（２０）とから成る
請求項１に記載の摺動部材。
前記樹脂は、ポリアミドイミド樹脂であり、
前記充填材は、ポリテトラフルオロエチレン粉体、フッ化カルシウム粉体及び酸化アルミニウム粉体より成る群から選択される少なくとも１つの粉体である
請求項１又は２に記載の摺動部材。
所定量の充填材を含有する第１樹脂溶液を基材（１０）上に塗布し前記基材上に第１樹脂皮膜（２１）を形成する第１樹脂皮膜形成工程と、
樹脂に対する充填材濃度が前記第１樹脂溶液における樹脂に対する充填材濃度よりも低い第２樹脂溶液を前記第１樹脂皮膜上に塗布し前記第１樹脂皮膜上に第２樹脂皮膜（２２）を形成する第２樹脂皮膜形成工程と
を備える摺動部材（１）の製造方法。