JP2013203905A - Sliding member and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sliding member which can stably obtain a low friction characteristic and wearing resistance, by reducing friction loss on a sliding surface (small friction coefficient (μ) is attained) by using a particulate graphite.SOLUTION: A graphite layer 15 that contains oriented specific graphite particles 17 in an oriented state, whose half width at half maximum in a rocking curve in a graphite-2H 002 diffraction position by X-ray diffraction measurement is 5 degrees or less is provided along a sliding direction, on all faces of a skirt part 13 that is the sliding surface of a piston for an engine.

Description

本発明は、摺動部材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a sliding member and a manufacturing method thereof.

摩擦係数(μ)の低い特性(低μ特性)を有する材料については、せん断抵抗の小さい層状結晶構造を有するグラファイト、二硫化モリブデンなどの粉末やその成形体などの固体潤滑材が知られている。具体的には、人工黒鉛や天然黒鉛等の粉末を成形、焼結したグラファイト成形体(機械用カーボン製品など)や、強度及び耐摩耗性を高めるために、それらの成形体に樹脂もしくは金属を含浸させたものが知られている。また、固体潤滑成分として鱗片状黒鉛又は鱗状黒鉛を配合し、ポリアミドイミド等の結合剤により所定量の二硫化モリブデン、鱗片状黒鉛又は鱗状黒鉛、及びポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を結合してなる皮膜を基材に被着した樹脂複合材が知られている(例えば、非特許文献1、特許文献1〜2参照)。   For materials having a low coefficient of friction (μ) (low μ characteristics), solid lubricants such as graphite and molybdenum disulfide powder having a layered crystal structure with low shear resistance and molded articles thereof are known. . Specifically, a graphite molded body (such as a carbon product for machinery) obtained by molding and sintering powders such as artificial graphite and natural graphite, and a resin or metal is added to these molded bodies in order to increase strength and wear resistance. What is impregnated is known. Also, scaly graphite or scaly graphite is blended as a solid lubricant component, and a solid lubricant composed of a predetermined amount of molybdenum disulfide, scaly graphite or scaly graphite, and polytetrafluoroethylene is bound by a binder such as polyamideimide. There is known a resin composite material in which a coating film is applied to a substrate (see, for example, Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 and 2).

近年、燃費向上を図る等の点から、エンジンや変速機、減速機等の駆動系ユニットなどの自動車用ユニットでは、摩擦損失の低減が求められている。また、これらに用いられる摺動部材として、より低摩擦な材料(低μ材)が求められている。   In recent years, in order to improve fuel consumption, automotive units such as drive system units such as engines, transmissions, and reduction gears have been required to reduce friction loss. Further, as a sliding member used for these, a material having a lower friction (low μ material) is required.

上記に関連する技術として、せん断力の小さい(001)面が平行に積み重なった層状結晶構造を持つ固体潤滑剤板状結晶粒子を用い、摺動表面での固体潤滑剤板状結晶粒子の(001)面の配向指数を90%以上とした摺動部材が提示されている(例えば、特許文献3参照)。この摺動部材は、低摩擦係数で、しかも耐摩耗性に優れるとされている。   As a technique related to the above, a solid lubricant plate crystal particle having a layered crystal structure in which (001) planes having a small shear force are stacked in parallel is used, and (001) of the solid lubricant plate crystal particle on the sliding surface is used. ) A sliding member having a plane orientation index of 90% or more has been proposed (for example, see Patent Document 3). This sliding member is said to have a low coefficient of friction and excellent wear resistance.

また、摺動面に、ロッキングカーブにおける半値幅が7°以下である高配向性グラファイトを含むA面と高配向性グラファイトより耐摩耗性に優れる材料を含むB面とが設けられた摺動部材が開示されている(例えば、特許文献4参照)。   Further, the sliding member is provided with a sliding surface provided with an A-side containing highly oriented graphite having a half-width of 7 ° or less in the rocking curve and a B-side containing a material having higher wear resistance than the highly oriented graphite. Is disclosed (for example, see Patent Document 4).

特開2000−136397号公報JP 2000-136397 A 特開2005−89514号公報JP 2005-89514 A 特開2007−270894号公報JP 2007-270894 A 特開2010−223288号公報JP 2010-223288 A

カタログ「機械用カーボン製品」,東洋炭素株式会社Catalog "Carbon Carbon Products", Toyo Tanso Co., Ltd.

上記従来の技術のうち、特許文献2〜3に記載されているグラファイト等の固体潤滑成分を詳細に解析してみると、実際には二次粒子体であるために、平坦な粒子ではなくアスペクト比も小さく、二次粒子体を形成している個々の粒子はランダムな方向を向いて存在している。このような粒子では、一次粒子が凝集状態でしか存在し得ないため、均一的に(001)結晶面が平行に積み重なった構造を有する粒子は認められず、優れた低摩擦特性を示すような配向性は得られていない。すなわち、摺動面に低摩擦化に有効な(001)面等のc面以外のa面〔(101)面や(100)面等〕の結晶面が存在し、摩擦損失の低減効果はそれ程期待できない。   Among the above-mentioned conventional techniques, when solid lubricant components such as graphite described in Patent Documents 2 and 3 are analyzed in detail, since they are actually secondary particle bodies, they are not flat particles and have an aspect ratio. The ratio is small, and the individual particles forming the secondary particle body are present in a random direction. In such particles, since the primary particles can only exist in an agglomerated state, particles having a structure in which (001) crystal planes are uniformly stacked in parallel are not recognized, and exhibit excellent low friction characteristics. Orientation is not obtained. That is, there are crystal planes other than the c plane (such as the (001) plane) (such as the (101) plane and the (100) plane) that are effective for reducing friction on the sliding surface. I can't expect it.

また、高配向性グラファイトを用いた従来の摺動部材としては、高配向性グラファイトとして、ブロック状の高配向性熱分解グラファイト(HOPG)や、積層された高分子フィルムを炭素化したグラファイト、単結晶グラファイトもしくはキッシュグラファイトが挙げられる。このうち、HOPG及び単結晶グラファイトはブロック状であり、積層された高分子フィルムを炭素化したグラファイトはブロック状もしくはシート状である。これらのグラファイト材は、粒子より遥かに大きい単結晶塊やグラファイトシートであるため、結晶構造を維持したままでの微細化は困難とされていた。そのため、微小接触面では均一的にグラファイトの配向性を高く維持することは難しく、摺動面積が狭い場合に充分な耐摩耗性を確保できなかった。また、量産性に優れた塗布方式で摺動面を形成することも困難であった。また、微粉末の結晶グラファイトであるキッシュグラファイトは、その大量入手が困難であり、しかも高価であることが課題であった。更には、このような高配向性グラファイトを用いた方法は、生産性の点でも劣っていた。   Further, as conventional sliding members using highly oriented graphite, as highly oriented graphite, block-like highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), graphite obtained by carbonizing a laminated polymer film, Crystalline graphite or quiche graphite can be mentioned. Among these, HOPG and single crystal graphite are in a block shape, and graphite obtained by carbonizing the laminated polymer film is in a block shape or a sheet shape. Since these graphite materials are single crystal lumps or graphite sheets that are much larger than the particles, it has been difficult to refine them while maintaining the crystal structure. For this reason, it is difficult to maintain a high orientation of graphite uniformly on the minute contact surface, and sufficient wear resistance cannot be secured when the sliding area is small. In addition, it has been difficult to form a sliding surface by a coating method excellent in mass productivity. Further, quiche graphite, which is a fine powder of crystalline graphite, is difficult to obtain in large quantities and is also expensive. Furthermore, the method using such highly oriented graphite was inferior in productivity.

以上のような事情から、量産性、低摩擦特性、及び耐摩耗性の全てを達成し得る摺動材料が必要とされていた。   Under the circumstances as described above, a sliding material capable of achieving all of mass productivity, low friction characteristics, and wear resistance has been required.

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、粒子状グラファイトを用いた場合に、従来の標準的なグラファイトなどの固体潤滑材を配合した組成に比べて、摺動面での摩擦損失がより低減(小さい摩擦係数(μ)が発現)され、低摩擦特性と耐摩耗性とが安定的に得られる摺動部材及びその製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above, and when using particulate graphite, the friction loss on the sliding surface is higher than that of a conventional composition containing a solid lubricant such as standard graphite. An object of the present invention is to provide a sliding member that is reduced (expresses a small coefficient of friction (μ)) and stably obtains low friction characteristics and wear resistance, and a method for manufacturing the same. And

本発明は、微粒子であるがアスペクト比が20以上と大きい平板状のグラファイト粒子を、そのグラフェン面がマトリックス樹脂中において摺動面を形成するように(摺動面と平行又は略平行に)配向させることで、グラファイト結晶のグラフェン面に相当する(100)面等のc面(c軸を法線方向とする結晶面)のみで特異的に発現する超低摩擦特性が得られやすいとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。   The present invention aligns flat graphite particles that are fine particles but have a large aspect ratio of 20 or more so that the graphene surface forms a sliding surface in the matrix resin (parallel or substantially parallel to the sliding surface). The knowledge that it is easy to obtain the ultra-low friction characteristic that is expressed specifically only on the c-plane (crystal plane with the c-axis as the normal direction) such as the (100) plane corresponding to the graphene plane of the graphite crystal And have been achieved based on such findings.

前記目的を達成するために、第1の発明に係る摺動部材は、基材と、該基材における相手材との摺動面の少なくとも一部に設けられ、マトリックス樹脂及び、平均粒子径が40m以下であり、平均厚みに対する平均粒子径の比であるアスペクト比が20以上である配向性グラファイト粒子を含み、マトリックス樹脂及び配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比率が質量基準で30%以上90%以下であるグラファイト層と、を設けて構成され、前記グラファイト層のX線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅を5°以下としたものである。   In order to achieve the above object, the sliding member according to the first invention is provided on at least a part of the sliding surface between the base material and the mating member in the base material, and the matrix resin and the average particle size 40 m or less, including oriented graphite particles having an aspect ratio of 20 or more, which is the ratio of the average particle diameter to the average thickness, and the content ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is based on mass And a graphite layer that is 30% or more and 90% or less, and a half width at a rocking curve at a graphite-2H 002 diffraction position by X-ray diffraction measurement of the graphite layer is 5 ° or less. .

第1の発明に係る摺動部材においては、その摺動面を、該摺動面となる面に対して(100)面などのグラフェン面(以下「c面」ともいう)が平行ないし略平行となるように配向された配向性グラファイト粒子を所定の比率で含ませたグラファイト層で構成する。
すなわち、摺動部材における摺動面を、平均粒子径40m以下の微粒子でありながらアスペクト比が20以上である板形状を有する配向性グラファイト粒子を所定の比率で含ませ、マトリックス樹脂中に配向させることで、X線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅(Half Width at Half Maximum)が5°以下であるシャープな回折ピークを持つグラファイト層により構成する。
かかる構成により、複数のグラフェンが平行配向した状態で積み重なった構造を有しかつ平坦な薄片形状を有する微細なグラファイト粒子(微細グラファイト粒子)をマトリックス樹脂中に高配向分散した樹脂複合材が摺動面を構成するので、摺動面においてグラファイト結晶のc面で特異的に発現する超低摩擦特性が発現する。この超低摩擦特性は、マトリックス樹脂と配向性グラファイト粒子との合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比が質量基準で30%以上90%以下の所定範囲とすることで発現される。
これに対して、従来の摺動部材において、粒子状の材料を用いた場合の摺動面には、低摩擦化に有効である(001)面等のc面以外にも、a面〔(101)面や(100)面等〕などの結晶面が存在し、理想的な低せん断配向面が得られない。
また、粒子より遥かに大きい単結晶塊(例えばHOPG及び単結晶グラファイト)や、積層した高分子フィルムを炭素化したグラファイトシートを用いるのではなく、グラファイトの粒子を、マトリックス樹脂中に分散して所定方向に配向させた樹脂複合材構造の状態で用いることで、生産性に優れる塗布形成が可能である。また、従来から用いられている樹脂系摺動材に比べて、より優れた耐摩耗性も得られる。
In the sliding member according to the first invention, the sliding surface has a graphene surface (hereinafter also referred to as “c-plane”) such as a (100) plane parallel or substantially parallel to the surface to be the sliding surface. It is composed of a graphite layer containing oriented graphite particles oriented so as to have a predetermined ratio.
That is, the sliding surface of the sliding member includes oriented graphite particles having a plate shape having an aspect ratio of 20 or more while being fine particles having an average particle diameter of 40 m or less, and is oriented in the matrix resin. Thus, a graphite layer having a sharp diffraction peak having a half width (Half Width at Half Maximum) of 5 ° or less in the rocking curve at the graphite-2H002 diffraction position by X-ray diffraction measurement is formed.
With such a configuration, a resin composite material in which fine graphite particles (fine graphite particles) having a structure in which a plurality of graphenes are stacked in a parallel orientation state and having a flat flake shape is highly oriented and dispersed in a matrix resin slides. Since the surface is constituted, an ultra-low friction characteristic that is specifically expressed on the c-plane of the graphite crystal is developed on the sliding surface. This ultra-low friction characteristic is manifested when the content ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is within a predetermined range of 30% or more and 90% or less on the mass basis.
On the other hand, in the conventional sliding member, the sliding surface when the particulate material is used is not limited to the c-plane such as the (001) plane which is effective for reducing friction, but the a-plane [(( 101) plane, (100) plane, etc.] exist, and an ideal low shear orientation plane cannot be obtained.
Further, instead of using a single crystal mass (for example, HOPG and single crystal graphite) much larger than the particles or a graphite sheet obtained by carbonizing the laminated polymer film, the graphite particles are dispersed in a matrix resin to be predetermined. By using it in the state of the resin composite structure oriented in the direction, it is possible to perform coating formation with excellent productivity. In addition, superior wear resistance can be obtained as compared with conventionally used resin-based sliding materials.

前記半値半幅は、一方の軸(例えば横軸)を試料回転角ω(°;degree)とし、他方の軸(例えば縦軸)を回折強度として描いた回折ピークにおいて、縦軸が最大ピーク値の半分の回折強度を持つ位置における回折ピークの持つ横軸ωの幅のことである。   The half width at half maximum is a diffraction peak in which one axis (for example, the horizontal axis) is the sample rotation angle ω (°; degree) and the other axis (for example, the vertical axis) is the diffraction intensity, and the vertical axis is the maximum peak value. This is the width of the horizontal axis ω of the diffraction peak at a position having half the diffraction intensity.

第1の発明に係る摺動部材のグラファイト層には、マトリックス基材として熱硬化性樹脂が好適に用いられる。摺動部材は、摺動により高温に達することがあるため、熱硬化性樹脂を用いることで、グラファイト層の形状が安定的に保持され、長期的に所期の耐摩耗性が得られやすい。   For the graphite layer of the sliding member according to the first invention, a thermosetting resin is suitably used as the matrix substrate. Since the sliding member may reach a high temperature by sliding, the shape of the graphite layer is stably maintained by using a thermosetting resin, and the desired wear resistance can be easily obtained in the long term.

また、マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂の中でも、熱硬化性ポリアミドイミドを用いることが好ましい。   Moreover, as a matrix resin, it is preferable to use a thermosetting polyamide imide among thermosetting resins.

配向性グラファイト粒子のアスペクト比は、20以上1500以下であることが好ましい。   The aspect ratio of the oriented graphite particles is preferably 20 or more and 1500 or less.

グラファイト層の層厚としては、3μm以上40μm以下であることが好ましい。
また、グラファイト層は、より小サイズの配向性グラファイト粒子を主成分に含むことで、摺動面の耐摩耗性はより高められる傾向がある。そのため、グラファイト層は、好ましくは、平均粒子径が1〜20μmのグラファイト粒子を、マトリックス樹脂と配向性グラファイト粒子との合計量に対して質量比で30%以上90%以下となる範囲で含むことで、更に優れた耐摩耗性が得られる。
The thickness of the graphite layer is preferably 3 μm or more and 40 μm or less.
Moreover, the graphite layer tends to further improve the wear resistance of the sliding surface by containing smaller-sized oriented graphite particles as a main component. Therefore, the graphite layer preferably contains graphite particles having an average particle diameter of 1 to 20 μm in a range of 30% to 90% by mass ratio with respect to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles. Thus, further excellent wear resistance can be obtained.

第1の発明に係る摺動部材としては、エンジン等の内燃機関内のピストン、ピストンに
設けられるピストンリング、ピストンピン、又は、すべり軸受構造におけるシャフト及び
/もしくはブッシュに構成されることが好ましい。具体的には、エンジン用ピストンのスカート部の少なくとも一部、ピストンリングの少なくとも一部、ピストンピンの少なくとも一部、あるいはすべり軸受構造のシャフト及び/又はブッシュの少なくとも一部に、グラファイト層が設けられることにより、摺動面の静摩擦係数が小さく抑えられ、摺動時の摩擦損失がより効果的に低減し、同時に耐摩耗性を確保することができる。
The sliding member according to the first invention is preferably configured as a piston in an internal combustion engine such as an engine, a piston ring provided on the piston, a piston pin, or a shaft and / or bush in a slide bearing structure. Specifically, a graphite layer is provided on at least a part of a skirt of an engine piston, at least a part of a piston ring, at least a part of a piston pin, or at least a part of a shaft and / or bush of a plain bearing structure. As a result, the coefficient of static friction of the sliding surface can be kept small, the friction loss during sliding can be reduced more effectively, and at the same time, wear resistance can be ensured.

また、他の例として、第1の発明に係る摺動部材は、少なくともシャフト及びブッシュを有し、シャフトの外周面及びブッシュの内周面の少なくとも一方に前記グラファイト層(グラファイト面)が設けられたすべり軸受構造に構成されることができる。更に、他の例として、第1の発明に係る摺動部材は、内側ローラーの外周面、及び前記内側ローラーの周囲に前記内側ローラーと同軸的にかつ回転自在に設けられた外側ローラーの内周面の少なくとも一方に高配向性グラファイトが設けられたすべりローラー構造に構成することができる。   As another example, the sliding member according to the first invention has at least a shaft and a bush, and the graphite layer (graphite surface) is provided on at least one of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the bush. It can be configured as a plain bearing structure. Further, as another example, the sliding member according to the first invention includes an outer peripheral surface of the inner roller, and an inner periphery of an outer roller provided coaxially with the inner roller and rotatably around the inner roller. A sliding roller structure in which highly oriented graphite is provided on at least one of the surfaces can be used.

すべり軸受け構造におけるシャフト及びブッシュのすべり面(即ち、摺動面であるシャフト外周面及びブッシュ内周面)、あるいはすべりローラー構造における内側ローラー及び外側ローラーのすべり面(摺動面)に、せん断抵抗の小さい配向性グラファイト粒子を用いたグラファイト面を設けることで、摺動面の摩擦係数(μ値)が低く(好ましくは0.05以下に)抑えられ、摺動面の耐摩耗性を確保できる。   Shear resistance to the sliding surface of the shaft and bush in the sliding bearing structure (that is, the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the bush), or the sliding surface (sliding surface) of the inner roller and outer roller in the sliding roller structure. By providing a graphite surface using oriented graphite particles having a small size, the friction coefficient (μ value) of the sliding surface can be kept low (preferably 0.05 or less), and the wear resistance of the sliding surface can be secured. .

第2の発明に係る摺動部材の製造方法は、平均粒子径が40m以下であり、平均厚みに対する平均粒子径の比であるアスペクト比が20以上である配向性グラファイト粒子を溶媒に分散させた分散液と、マトリックス樹脂とを混合し、前記マトリックス樹脂及び前記配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の比率が質量基準で30%以上90%以下であるグラファイト層形成用塗布液を調製する調製工程と、基材の相手材と摺動する摺動面に、前記グラファイト層形成用塗布液を塗工することで、前記グラファイト粒子はそのc面(グラフェン面)が摺動面となるように配向され、X線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下であるグラファイト層を形成する塗工工程とを設けて構成されている。   In the manufacturing method of the sliding member according to the second invention, oriented graphite particles having an average particle diameter of 40 m or less and an aspect ratio which is a ratio of the average particle diameter to the average thickness of 20 or more are dispersed in a solvent. A dispersion and a matrix resin are mixed to prepare a coating solution for forming a graphite layer in which the ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is 30% to 90% on a mass basis. By applying the graphite layer-forming coating solution to a sliding surface that slides on the base material with the preparation step, the graphite particles have a c-plane (graphene surface) as a sliding surface. A graphite layer having a half-width of 5 ° or less in a rocking curve at a graphite-2H 002 diffraction position by X-ray diffraction measurement And a coating process to be formed.

第2の発明に係る摺動部材の製造方法においては、既述のように板形状を有する配向性グラファイト粒子をマトリックス樹脂に混合して含有するグラファイト層形成用塗布液を塗工することで、板形状の配向性グラファイト粒子の(100)面が摺動面に対して平行ないし略平行になるように、配向性グラファイト粒子を配向させることができ、配向性グラファイト粒子が配向されて含有されていることで、前記半値半幅が5°以下であるグラファイト層が得られる。これにより、摩擦係数(μ値)の低い(好ましくは0.05以下の)摺動面が簡易に形成される。また、第2の発明では、粒子より遥かに大きい単結晶塊やグラファイトシートを用いた製法に比べて、生産性に特に優れたものとなる。   In the manufacturing method of the sliding member according to the second invention, by applying a coating solution for forming a graphite layer containing the orientation graphite particles having a plate shape mixed with the matrix resin as described above, The oriented graphite particles can be oriented so that the (100) plane of the plate-like oriented graphite particles is parallel or substantially parallel to the sliding surface, and the oriented graphite particles are oriented and contained. As a result, a graphite layer having a half width at half maximum of 5 ° or less is obtained. As a result, a sliding surface having a low friction coefficient (μ value) (preferably 0.05 or less) is easily formed. In the second invention, the productivity is particularly excellent as compared with a production method using a single crystal lump or a graphite sheet much larger than the particles.

一般に、層状構造を有するグラファイト(黒鉛)の積層方向と直交する方向と平行関係にあるc面は、層間の相互作用力が弱くせん断抵抗が小さいためにc面と平行方向の摺動に対する摩擦の低減が可能である反面、グラファイト構造の6員環分子層同士は分子間結合が弱く、層間剥離を生じて耐摩耗性が低くなりやすいが、第1又は第2の発明ではグラファイト粒子を分散し特定方向に配向させることで、グラファイトの過大な摩耗を防ぎ、長期に亘る摺動により生じる摩擦損失を低減することができる。   In general, the c-plane, which is parallel to the direction perpendicular to the laminating direction of graphite having a layered structure, has a low interaction force between layers and a low shear resistance. Although it can be reduced, the intermolecular bonds between the 6-membered ring molecular layers of the graphite structure are weak, and delamination tends to occur, and the wear resistance tends to be low. In the first or second invention, the graphite particles are dispersed. By orienting in a specific direction, excessive wear of graphite can be prevented, and friction loss caused by sliding over a long period can be reduced.

第1の発明に係る摺動部材、及び第2の発明に係る摺動部材の製造方法は、例えば、エンジンや自動変速機、手動変速機、減速機などの駆動系ユニットにおける摩擦損失の低減に好適であり、例えば燃費等を向上させたエンジン、駆動系ユニットの構築に有効である。   The sliding member according to the first invention and the manufacturing method of the sliding member according to the second invention are, for example, for reducing friction loss in a drive system unit such as an engine, an automatic transmission, a manual transmission, and a reduction gear. For example, it is effective for constructing an engine and a drive system unit with improved fuel efficiency.

本発明によれば、粒子状グラファイトを用いた場合に、従来の標準的なグラファイトなどの固体潤滑材を配合した組成に比べて、摺動面での摩擦損失がより低減(小さい摩擦係数(μ)が発現)され、低摩擦特性と耐摩耗性とが安定的に得られる摺動部材及びその製造方法が提供される。   According to the present invention, when particulate graphite is used, the friction loss on the sliding surface is further reduced (small friction coefficient (μ) compared to a composition containing a conventional solid lubricant such as standard graphite. ) Is developed, and a sliding member and a method for manufacturing the same that can stably obtain low friction characteristics and wear resistance are provided.

本発明の第1実施形態に係るピストンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the piston which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のグラファイト層を拡大して示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which expands and shows the graphite layer of FIG. 特定グラファイト粒子の形状を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the shape of a specific graphite particle. (A)はアスペクト比が20以上の微細グラファイト粒子のSEM写真であり、(B)はHOPGを剥離して作製した多層グラフェン粒子のSEM写真である。(A) is an SEM photograph of fine graphite particles having an aspect ratio of 20 or more, and (B) is an SEM photograph of multilayer graphene particles prepared by peeling HOPG. (A)は従来の薄片化黒鉛粒子の粒子状態を拡大して示すSEM写真であり、(B)は従来の他の薄片化黒鉛粒子の粒子状態を拡大して示すSEM写真である。(A) is the SEM photograph which expands and shows the particle state of the conventional exfoliated graphite particle, (B) is the SEM photograph which expands and shows the particle state of the other conventional exfoliated graphite particle. (A)は本発明の第1実施形態に係るコンロッドベアリングを示す斜視図であり、(B)は(A)の断面構造を示す概略断面図である。(A) is a perspective view which shows the connecting rod bearing which concerns on 1st Embodiment of this invention, (B) is a schematic sectional drawing which shows the cross-section of (A). (A)は実施例の配向性グラファイト粒子含有樹脂複合材(グラファイト率:60質量%)の表面を示す外観写真であり、(B)はグラフェンナノ粒子含有樹脂複合材の表面を示す外観写真であり、(C)は薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材の表面を示す外観写真である。(A) is an appearance photograph showing the surface of the oriented graphite particle-containing resin composite material (graphite ratio: 60% by mass) of Example, and (B) is an appearance photograph showing the surface of the graphene nanoparticle-containing resin composite material. And (C) is an appearance photograph showing the surface of the exfoliated graphite particle-containing resin composite. 微細化グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片(グラファイト率:40質量%)の断面構造を示す断面SEM写真である。It is a cross-sectional SEM photograph which shows the cross-sectional structure of a fine graphite particle containing resin composite material coating sample piece (graphite ratio: 40 mass%). MoS粒子含有樹脂複合材で被覆した被覆サンプル片の断面構造を示す断面SEM写真である。MoS is a sectional SEM photograph showing a 2 cross-sectional structure of the coating sample pieces were coated with particle-containing resin composite. 微細グラファイト粒子含有樹脂複合材のロッキングカーブを示すグラフである。It is a graph which shows the rocking curve of the resin composite material containing a fine graphite particle. 摩擦摩耗試験を説明するための概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing for demonstrating a friction abrasion test. 油中条件における各供試材の摩擦係数(μ)を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the friction coefficient (micro) of each test material in the conditions in oil. 油中条件における各供試材の摩耗量を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the abrasion loss of each test material in the conditions in oil. 油中条件における各供試材の摩擦係数(μ)を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the friction coefficient (micro) of each test material in the conditions in oil. 油中条件における各供試材の摩耗量を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows the abrasion loss of each test material in the conditions in oil.

以下、本発明の摺動部材について、図面を参照して、配向性グラファイト粒子(以下、実施形態において「特定グラファイト粒子」ということがある。)が配向され、摺動面の一部にX線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下であるグラファイト面を設けた実施形態を一例として説明し、該説明を通じて、本発明の摺動部材の製造方法についても詳述することとする。   Hereinafter, with respect to the sliding member of the present invention, with reference to the drawings, oriented graphite particles (hereinafter sometimes referred to as “specific graphite particles” in the embodiments) are oriented, and X-rays are partially formed on the sliding surface. An embodiment provided with a graphite surface having a half-width of 5 ° or less in a rocking curve at a graphite-2H 002 diffraction position by diffraction measurement will be described as an example, and through the description, a method for manufacturing a sliding member of the present invention will also be described. It will be described in detail.

(第1実施形態)
本発明の摺動部材の第1実施形態を図1〜図5を参照して説明する。本実施形態の摺動部材は、エンジンにおいて往復運動するピストンの摺動面であるスカート部に特定グラファイト粒子が配向したグラファイト層を形成して摺動面とすることで、ピストンが往復運動するときの摩擦損失及び摺動摩耗が小さくなるようにしたものである。
(First embodiment)
1st Embodiment of the sliding member of this invention is described with reference to FIGS. When the piston reciprocates by forming a graphite layer in which specific graphite particles are oriented on the skirt, which is the sliding surface of the piston that reciprocates in the engine, the sliding member of this embodiment The friction loss and the sliding wear are reduced.

摺動部材である本実施形態のピストンは、図1に示すように、アルミニウム合金製のピストン本体部10の頂面11からリング溝部12を介して下側に位置するスカート部13の表面にグラファイト層15が膜状に所定の厚みで設けられている。グラファイト層15が設けられることで、スカート部はこのグラファイト面を摺動面として相手材と摺動したときの低摩擦特性と耐摩耗性とが安定的に発現される。   As shown in FIG. 1, the piston of the present embodiment, which is a sliding member, has graphite on the surface of a skirt portion 13 positioned below from the top surface 11 of a piston main body portion 10 made of aluminum alloy via a ring groove portion 12. The layer 15 is provided in a film shape with a predetermined thickness. By providing the graphite layer 15, the skirt portion stably exhibits low friction characteristics and wear resistance when the skirt portion slides with the mating member using the graphite surface as a sliding surface.

スカート部は、その表面にグラファイト粒子が配向していることで、X線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下となっている。スカート部は、ピストンが往復運動するときに相手シリンダーボアと摺動しつつ姿勢を保つ役割を担うため、その表層が半値半幅が5°以下であることで、往復運動時の摩擦が低減され、摩擦損失を抑えることができる。   The skirt portion has graphite particles oriented on its surface, so that the half width at the rocking curve at the graphite-2H002 diffraction position by X-ray diffraction measurement is 5 ° or less. Since the skirt part plays a role of maintaining the posture while sliding with the counterpart cylinder bore when the piston reciprocates, the surface layer has a half-value half width of 5 ° or less, thereby reducing the friction during the reciprocating movement, Friction loss can be suppressed.

グラファイト層15は、図2に示すように、マトリックス樹脂19中に特定グラファイト粒子17が分散された層である。マトリックス樹脂19中に分散されている特定グラファイト粒子17は、グラフェン面に相当するc面がグラファイト層15の表面と平行ないし略平行になるように配向されており、特定グラファイト粒子17のc面とマトリックス樹脂19とで摺動面が構成されている。   As shown in FIG. 2, the graphite layer 15 is a layer in which specific graphite particles 17 are dispersed in a matrix resin 19. The specific graphite particles 17 dispersed in the matrix resin 19 are oriented such that the c-plane corresponding to the graphene surface is parallel or substantially parallel to the surface of the graphite layer 15. A sliding surface is constituted by the matrix resin 19.

マトリックス樹脂は、特定グラファイト粒子を分散させ、分散状態を維持するためのバインダー成分として機能すると共に、グラファイト粒子よりも摺動時に生じる摺動摩耗が少ないため、荷重がかかった場合にグラファイト粒子と樹脂部分とに荷重が分散されることで、摩耗がより低減されている。摺動面が低摩擦係数(μ)のグラファイト粒子と樹脂成分とで構成されていることで、摺動時に生じる摩擦損失の低減効果と耐摩耗性の向上効果が大きい。   The matrix resin functions as a binder component to disperse specific graphite particles and maintain the dispersed state, and has less sliding wear when sliding than graphite particles. Wear is further reduced by distributing the load to the portions. Since the sliding surface is composed of graphite particles having a low coefficient of friction (μ) and a resin component, the effect of reducing friction loss and the effect of improving wear resistance generated during sliding are large.

マトリックス樹脂としては、特定グラファイト粒子(配向性グラファイト粒子)に比べて高い耐摩耗性を有する樹脂であれば、特に制限はない。マトリックス樹脂としては、例えば、(1)ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びアクリル樹脂などの熱可塑性の汎用プラスチック、(2)ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、及び超高分子量ポリエチレン樹脂などの熱可塑性のエンジニアリングプラスチック、(3)ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリテトラフロロエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリイミド樹脂、及びポリエーテルイミド樹脂などの熱可塑性のスーパーエンジニアリングプラスチック、(4)熱硬化性ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。   The matrix resin is not particularly limited as long as it is a resin having higher wear resistance than the specific graphite particles (orientated graphite particles). Examples of the matrix resin include (1) thermoplastic general-purpose plastics such as polystyrene resin, polypropylene resin, and acrylic resin, (2) polyphenylene ether resin, polyamide resin, polyacetal resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, and Thermoplastic engineering plastics such as ultra-high molecular weight polyethylene resin, (3) Polyamideimide resin, polyphenylene sulfide resin, polyetheretherketone resin, liquid crystal polymer resin, polytetrafluoroethylene resin, polyetherimide resin, polyarylate resin, polysulfone Thermoplastic super engineering plastics such as resin, polyimide resin, and polyetherimide resin, (4) thermosetting polyamideimide, epoxy Examples thereof include thermosetting resins such as xy resin, phenol resin, bismaleimide resin, melamine resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin, and thermosetting polyimide resin. These resins may be used alone or in combination of two or more.

前記マトリックス樹脂のうち、耐摩耗性、耐熱性、及び大量生産性に優れる観点からは、熱可塑性のエンジニアリングプラスチック(例:ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、及び超高分子量ポリエチレン樹脂など)、熱可塑性のスーパーエンジニアリングプラスチック(例:ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリテトラフロロエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリイミド樹脂、及びポリエーテルイミド樹脂など)が好ましい。
更に、摺動部の温度が上昇しても安定した耐摩耗性や強度を保持する観点からは、熱硬化性ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性ポリイミドなどの熱硬化性樹脂が好ましい。
なお、マトリックス樹脂の全部又はその一部に代えて、マトリックス樹脂の原料モノマーやオリゴマー、金属の塩といったマトリックス樹脂の前駆体、融点が600℃以下の金属などを使用してもよい。
Among the matrix resins, from the viewpoint of excellent wear resistance, heat resistance, and mass productivity, thermoplastic engineering plastics (e.g., polyphenylene ether resin, polyamide resin, polyacetal resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, And super high molecular weight polyethylene resins), thermoplastic super engineering plastics (eg, polyamideimide resin, polyphenylene sulfide resin, polyetheretherketone resin, liquid crystal polymer resin, polytetrafluoroethylene resin, polyetherimide resin, polyarylate resin) , Polysulfone resin, polyimide resin, and polyetherimide resin) are preferable.
Furthermore, from the viewpoint of maintaining stable wear resistance and strength even when the temperature of the sliding part rises, thermosetting polyamideimide, epoxy resin, phenol resin, bismaleimide resin, melamine resin, polyurethane resin, unsaturated resin Thermosetting resins such as polyester resins and thermosetting polyimides are preferred.
In place of all or a part of the matrix resin, matrix resin precursor monomers and oligomers, precursors of matrix resins such as metal salts, metals having a melting point of 600 ° C. or less, and the like may be used.

特定グラファイト粒子は、平均粒子径が40m以下の小粒子であり、図3に示すように、アスペクト比が20以上と大きい板形状を有するグラファイト粒子(黒鉛粒子)である。この粒子は、図2に示すように、グラフェン面に相当するc面がスカート部13の表面に沿うように2次元的に配向されている。摺動面となるグラファイト層15において、特定グラファイト粒子は、相手材が摺動するときの低摩擦化に適した配向状態、すなわち(100)面等のc面が摺動面の少なくとも一部を形成するようにグラファイト層表面に平行ないし略平行に配向された状態で含有されている。換言すれば、特定グラファイト粒子は、そのc面を形成している炭素六角網面がスカート部13の表面とほぼ平行に配向している。したがって、ピストンが往復運動するときには、往復運動方向と特定グラファイト粒子のc面(c軸を法線方向とする結晶面)とがほぼ平行になる。   The specific graphite particles are small particles having an average particle diameter of 40 m or less, and are graphite particles (graphite particles) having a large plate shape with an aspect ratio of 20 or more, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the particles are two-dimensionally oriented such that the c-plane corresponding to the graphene plane is along the surface of the skirt portion 13. In the graphite layer 15 serving as the sliding surface, the specific graphite particles have an orientation state suitable for reducing friction when the counterpart material slides, that is, the c-plane such as the (100) plane has at least a part of the sliding surface. It is contained in a state of being oriented parallel or substantially parallel to the surface of the graphite layer so as to form. In other words, in the specific graphite particles, the carbon hexagonal mesh surface forming the c-plane is oriented substantially parallel to the surface of the skirt portion 13. Therefore, when the piston reciprocates, the reciprocating direction and the c-plane (crystal plane with the c-axis as the normal direction) of the specific graphite particles become substantially parallel.

グラファイト−2H 002回折位置におけるロッキングカーブは、検出器の角度(回折角2θ)をグラファイト−2H 002回折位置に固定し、試料の回転角ωを回転させながら回折強度を測定した回折線のカーブであり、試料面に対するグラファイトc面〔(100)面〕の傾きの分布を示すものである。このロッキングカーブは、グラファイトc面が試料面に対して平行に均一に分布しているほどシャープなピークを示し、逆に試料面に対して大小様々な傾斜角を持って分布していればブロードなものになる。このようなロッキングカーブの拡がりは、ロッキングカーブの半値幅(横軸試料回転角ω、縦軸回折強度で描いた回折ピークにおいて、縦軸が最大ピーク値の半分の回折強度を持つ位置における回折ピークの持つ横軸ωの幅)で表すことができる。すなわち、半値半幅(Half Width at Half Maximum)は、値が小さいほどc面がグラファイト面(すなわち摺動面となる面)に対して平行に存在していることを示しており、より高配向性を有する試料であるといえる。
測定は、X線回折装置(例えば、RINT−2200、(株)リガク製)を用いて行なえる。より厳密な測定のためには、通常のω及び2θの2軸での測定では不足であり、極点図などを作成できる試料台(例えば、(株)リガク製のRINT−2200に付属の多目的試料台)等を用いてω軸及び2θ軸の駆動方向とは90°異なる駆動方向に対しても予めロッキングカーブを測定しておき、その回折ピークの最大点を横切るような形でω軸に対するロッキングカーブが描けるように設定しておく必要がある。
The rocking curve at the graphite-2H 002 diffraction position is a diffraction line curve obtained by measuring the diffraction intensity while fixing the detector angle (diffraction angle 2θ) to the graphite-2H 002 diffraction position and rotating the rotation angle ω of the sample. And shows the distribution of the inclination of the graphite c-plane [(100) plane] relative to the sample surface. This rocking curve shows a sharper peak as the graphite c-plane is evenly distributed in parallel to the sample surface. Conversely, if the rocking curve is distributed with various inclination angles with respect to the sample surface, the rocking curve is broad. It becomes something. Such rocking curve spread is caused by the half-width of the rocking curve (diffraction peak at a position where the vertical axis has a diffraction intensity half that of the maximum peak value in the diffraction peak drawn with the sample rotation angle ω on the horizontal axis and the diffraction intensity on the vertical axis. (Width of the horizontal axis ω). In other words, Half Width at Half Maximum indicates that the smaller the value is, the c-plane exists in parallel to the graphite surface (that is, the surface that becomes the sliding surface). It can be said that the sample has
The measurement can be performed using an X-ray diffractometer (for example, RINT-2200, manufactured by Rigaku Corporation). For more precise measurement, normal two-axis measurement of ω and 2θ is insufficient, and a sample table that can create a pole figure etc. (for example, a multipurpose sample attached to RINT-2200 manufactured by Rigaku Corporation) The rocking curve is measured in advance in the driving direction that is 90 ° different from the driving direction of the ω-axis and 2θ-axis using a table, etc., and the rocking with respect to the ω-axis is crossed across the maximum point of the diffraction peak. It is necessary to set it so that a curve can be drawn.

ロッキングカーブにおける半値半幅(Half Width at Half Maximum;以下、単に「半値半幅」ともいう。)は、摺動面での摩擦損失のより低減を図る点から小さいほど好ましく、本発明では特に5°以下とし、更には4°以下が好ましく、特に好ましくは2°以下である。   The half width at half maximum (Half Width at Half Maximum; hereinafter also simply referred to as “half width at half maximum”) in the rocking curve is preferably as small as possible in order to further reduce the friction loss on the sliding surface. Further, it is preferably 4 ° or less, particularly preferably 2 ° or less.

特定グラファイト粒子のアスペクト比は、グラファイト層に含有されている粒子の平均厚みに対する該粒子の平均粒子径の比である。本発明における特定グラファイト粒子のアスペクト比は、20以上であり、好ましくは40以上である。アスペクト比の上限値には特に制限はない。平均値から算出されるアスペクト比が20未満の範囲であると、摺動面の摩擦係数(μ値)を低く(好ましくは0.05以下に)抑えることができない。   The aspect ratio of specific graphite particles is the ratio of the average particle diameter of the particles to the average thickness of the particles contained in the graphite layer. The aspect ratio of the specific graphite particles in the present invention is 20 or more, preferably 40 or more. There is no particular limitation on the upper limit of the aspect ratio. If the aspect ratio calculated from the average value is less than 20, the friction coefficient (μ value) of the sliding surface cannot be kept low (preferably 0.05 or less).

特定グラファイト粒子の平均粒子径(d)は、図3に示す各粒子の長さAの平均値であり、平均粒子径(d)は40m以下とする。中でも、平均粒子径dは、1μm以上20μm以下であることがより好ましい。特定グラファイト粒子の平均粒子径が40m以下であると、グラファイト層を形成するのに取り扱い易く、グラファイト層を塗布により形成する際に分散や塗布操作に支障を来たさない点で有利である。   The average particle diameter (d) of the specific graphite particles is an average value of the length A of each particle shown in FIG. 3, and the average particle diameter (d) is 40 m or less. Among these, the average particle diameter d is more preferably 1 μm or more and 20 μm or less. When the average particle size of the specific graphite particles is 40 m or less, it is easy to handle the formation of the graphite layer, and it is advantageous in that it does not hinder the dispersion or coating operation when the graphite layer is formed by coating.

特定グラファイト粒子の平均厚み(T)は、図3に示す各粒子の厚みBの平均値であり、平均厚み(T)は下記式を満たす範囲が好ましい。
T≦ 1/10×d 〔d:平均粒子径[μm]〕
特定グラファイト粒子の平均厚み(T)がd/10以下であることは、薄片状の粒子であることを意味する。平均厚み(T)がd/10以下であると、アスペクト比が大きくグラフェン面の面積を大きく確保できる点で好ましい。
The average thickness (T) of the specific graphite particles is an average value of the thickness B of each particle shown in FIG. 3, and the average thickness (T) is preferably in a range satisfying the following formula.
T ≦ 1/10 × d [d: average particle diameter [μm]]
The average thickness (T) of the specific graphite particles being d / 10 or less means that the particles are flaky particles. An average thickness (T) of d / 10 or less is preferable in that the aspect ratio is large and a large area of the graphene surface can be secured.

特定グラファイト粒子の個々の厚みの範囲については、特に制限はないが、0.3〜1000nmが好ましく、0.7〜500nmがより好ましく、0.7〜100nmが特に好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular about the range of individual thickness of a specific graphite particle, 0.3-1000 nm is preferable, 0.7-500 nm is more preferable, 0.7-100 nm is especially preferable.

特定グラファイト粒子の平均粒子径(d)は、走査型電子顕微鏡(SEM)により粒子を観察、撮影等し、例えばSEM写真から算出される値である。また、特定グラファイト粒子の平均厚み(T)は、走査型プローブ顕微鏡(デジタルインスツルメンツ社製「NanoScope V D3100」)を用いてタッピングモードで観察、測定される値である。   The average particle diameter (d) of the specific graphite particles is a value calculated from, for example, an SEM photograph by observing or photographing the particles with a scanning electron microscope (SEM). The average thickness (T) of the specific graphite particles is a value observed and measured in a tapping mode using a scanning probe microscope (“NanoScope V D3100” manufactured by Digital Instruments).

特定グラファイト粒子は、グラフェンが所定のアスペクト比となるように薄く積層した板状の粒子であり、粉末状又は粒状のものを適宜選択して使用できる。グラファイト粒子の具体例としては、
(1) グラファイト構造を有する公知の黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛(例えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛))をグラファイト構造が破壊されないように粉砕することによって得られる薄片状のグラファイト粒子を挙げることができる。このような薄片状のグラファイト粒子は、(100)面が摺動面と平行ないし略平行な方向に高い配向性を示すものである。
具体的には、原料のグラファイト粒子、下記式(1)で表されるビニル芳香族モノマー単位を含有する芳香族ビニル共重合体、過酸化水素化物、及び溶媒を混合し、得られた混合物に粉砕処理を施した後、溶媒を除去することにより作製される微細グラファイト粒子が好適である。この微細グラファイト粒子の製造方法の詳細については後述する。
The specific graphite particles are plate-like particles that are thinly laminated so that graphene has a predetermined aspect ratio, and powdery or granular particles can be appropriately selected and used. As specific examples of graphite particles,
(1) Flaky graphite particles obtained by pulverizing known graphite having a graphite structure (artificial graphite, natural graphite (for example, flaky graphite, massive graphite, earthy graphite)) so that the graphite structure is not destroyed Can be mentioned. Such flaky graphite particles exhibit high orientation in a direction in which the (100) plane is parallel or substantially parallel to the sliding surface.
Specifically, raw material graphite particles, an aromatic vinyl copolymer containing a vinyl aromatic monomer unit represented by the following formula (1), a hydrogenated product, and a solvent are mixed, and the resulting mixture is mixed. Fine graphite particles produced by removing the solvent after the grinding treatment are preferred. Details of the method for producing the fine graphite particles will be described later.

即ち、特定グラファイト粒子の好ましい例として、薄片状のグラファイト粒子と、下記式(1)で表されるビニル芳香族モノマー由来の構成単位を有する芳香族ビニル共重合体とを含む微細グラファイト粒子が挙げられる。
−(CH−CHX)− ・・・(1)
前記式(1)中、Xは、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、又はピレニル基を表す。これらの基は、無置換でも置換基を有するものでもよい。
That is, as a preferable example of the specific graphite particles, fine graphite particles including flaky graphite particles and an aromatic vinyl copolymer having a structural unit derived from a vinyl aromatic monomer represented by the following formula (1) can be given. It is done.
- (CH 2 -CHX) - ··· (1)
In the formula (1), X represents a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, or a pyrenyl group. These groups may be unsubstituted or have a substituent.

前記薄片状のグラファイト粒子の表面には、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基などの官能基が結合(好ましくは共有結合)していることが好ましい。前記官能基は、後述する芳香族ビニル共重合体との親和性を持ち、芳香族ビニル共重合体のグラファイト粒子への吸着量及び吸着力が増大する。したがって、薄片状のグラファイト粒子は、マトリックス樹脂中や溶媒中への分散性が高い傾向にある。   It is preferable that a functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or an epoxy group is bonded to the surface of the flaky graphite particles (preferably a covalent bond). The functional group has an affinity with an aromatic vinyl copolymer, which will be described later, and the amount of adsorption and the adsorption force of the aromatic vinyl copolymer to the graphite particles increase. Therefore, the flaky graphite particles tend to be highly dispersible in the matrix resin and the solvent.

前記官能基は、薄片状のグラファイト粒子の表面近傍(好ましくは、表面から深さ10nmまでの領域)の全炭素原子の50%以下(より好ましくは20%以下、特に好ましくは10%以下)の炭素原子に結合していることが好ましい。官能基が結合している炭素原子の割合が50%以下であると、薄片状のグラファイト粒子の親水性が増すため、芳香族ビニル共重合体との親和性を維持することができる。また、官能基が結合している炭素原子の割合の下限値には特に制限はないが、0.01%以上が好ましい。なお、水酸基などの前記官能基は、X線光電子分光法(XPS)により定量することができ、粒子表面から深さ10nmまでの領域に存在する官能基の量を測定することにより求められる。薄片状のグラファイト粒子の厚みが10nm以下の場合、薄片状のグラファイト粒子の全領域に存在する官能基の量が測定される。   The functional group is 50% or less (more preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less) of the total number of carbon atoms in the vicinity of the surface of the flaky graphite particles (preferably, a region from the surface to a depth of 10 nm). It is preferably bonded to a carbon atom. When the ratio of the carbon atom to which the functional group is bonded is 50% or less, the hydrophilicity of the flaky graphite particles increases, so that the affinity with the aromatic vinyl copolymer can be maintained. The lower limit of the proportion of carbon atoms to which the functional group is bonded is not particularly limited, but is preferably 0.01% or more. The functional group such as a hydroxyl group can be quantified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and is determined by measuring the amount of the functional group present in the region from the particle surface to a depth of 10 nm. When the thickness of the flaky graphite particles is 10 nm or less, the amount of functional groups present in the entire region of the flaky graphite particles is measured.

前記芳香族ビニル共重合体は、前記式(1)で表されるビニル芳香族モノマー由来の構成単位を有し、好ましくは該構成単位と他のモノマー由来の構成単位とを有するものである。また、本発明では、前記芳香族ビニル共重合体にさらに他のビニルモノマーを共重合させた共重合体を、前記芳香族ビニル共重合体として使用してもよい。   The aromatic vinyl copolymer has a structural unit derived from the vinyl aromatic monomer represented by the formula (1), and preferably has the structural unit and a structural unit derived from another monomer. In the present invention, a copolymer obtained by further copolymerizing the aromatic vinyl copolymer with another vinyl monomer may be used as the aromatic vinyl copolymer.

前記芳香族ビニル共重合体を構成する前記ビニル芳香族モノマー由来の構成単位は、グラファイト粒子に対する吸着性を示し、前記他のモノマー由来の構成単位は、マトリックス樹脂や溶媒及びグラファイト粒子表面近傍に存在する官能基との親和性を示す。したがって、このような芳香族ビニル共重合体は、薄片状のグラファイト粒子に吸着し、グラファイト粒子同士の凝集力を低下させると共に、グラファイト粒子にマトリックス樹脂や溶媒との親和性を付与し、微細グラファイト粒子をマトリックス樹脂中や溶媒中に高度に分散させることが可能になる。   The structural unit derived from the vinyl aromatic monomer constituting the aromatic vinyl copolymer exhibits adsorptivity to graphite particles, and the structural unit derived from the other monomer exists in the vicinity of the matrix resin, the solvent, and the graphite particle surface. The affinity with the functional group is shown. Therefore, such an aromatic vinyl copolymer is adsorbed on the flaky graphite particles, reduces the cohesive force between the graphite particles, and gives the graphite particles affinity with a matrix resin or a solvent, thereby producing fine graphite. The particles can be highly dispersed in the matrix resin or the solvent.

また、ビニル芳香族モノマー由来の構成単位は、グラファイト粒子に吸着しやすいため、ビニル芳香族モノマー由来の構成単位の含有率が高い共重合体ほど、薄片状のグラファイト粒子への吸着量が増大し、微細グラファイト粒子のマトリックス樹脂中や溶媒中への分散性が高くなる。
ビニル芳香族モノマー由来の構成単位の共重合体中における含有比率としては、共重合体全体に対して、10〜98質量%が好ましく、30〜98質量%がより好ましく、50〜95質量%が特に好ましい。ビニル芳香族モノマー由来の構成単位の含有比率が10質量%以上であると、グラファイト粒子への吸着量が保て、グラファイト粒子の分散性を良好に維持することができる。ビニル芳香族モノマー由来の構成単位の含有比率が98質量%以下であることで、グラファイト粒子にマトリックス樹脂や溶媒との親和性が付与でき、微細グラファイト粒子の分散性を良好に維持することができる。
In addition, since the structural unit derived from the vinyl aromatic monomer is easily adsorbed on the graphite particles, the higher the content of the structural unit derived from the vinyl aromatic monomer, the greater the amount of adsorption on the flaky graphite particles. In addition, the dispersibility of the fine graphite particles in the matrix resin or the solvent is increased.
As a content ratio in the copolymer of the structural unit derived from a vinyl aromatic monomer, 10-98 mass% is preferable with respect to the whole copolymer, 30-98 mass% is more preferable, 50-95 mass% is Particularly preferred. When the content ratio of the structural unit derived from the vinyl aromatic monomer is 10% by mass or more, the amount of adsorption to the graphite particles can be maintained, and the dispersibility of the graphite particles can be maintained well. When the content ratio of the structural unit derived from the vinyl aromatic monomer is 98% by mass or less, the affinity for the matrix resin and the solvent can be imparted to the graphite particles, and the dispersibility of the fine graphite particles can be maintained well. .

前記式(1)中のXで表される基が有していてもよい置換基としては、アルコキシ基(例えば、メトキシ基)、カルボニル基、アミド基、イミド基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、リン酸エステル基などが挙げられ、中でも、微細グラファイト粒子の分散性が向上するという観点から、メトキシ基などのアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。   Examples of the substituent that the group represented by X in the formula (1) may have include an alkoxy group (for example, a methoxy group), a carbonyl group, an amide group, an imide group, a carboxyl group, and a carboxylate group. In particular, from the viewpoint of improving the dispersibility of the fine graphite particles, an alkoxy group such as a methoxy group is preferable, and a methoxy group is more preferable.

ビニル芳香族モノマー由来の構成単位としては、例えば、スチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、ビニルアニソール、ビニル安息香酸エステル、アセチルスチレンなどのモノマーに由来する構成単位が挙げられる。中でも、微細グラファイト粒子の分散性を高める観点から、スチレン、ビニルナフタレン、又はビニルアニソールに由来する構成単位が好ましい。   Examples of the structural unit derived from the vinyl aromatic monomer include structural units derived from monomers such as styrene, vinyl naphthalene, vinyl anthracene, vinyl pyrene, vinyl anisole, vinyl benzoate, and acetyl styrene. Among these, from the viewpoint of enhancing the dispersibility of the fine graphite particles, a structural unit derived from styrene, vinyl naphthalene, or vinyl anisole is preferable.

前記他のモノマーに由来の構成単位は、特に制限されるものではなく、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート系化合物、(メタ)アクリルアミド系化合物、ビニルイミダゾール系化合物、ビニルピリジン系化合物、無水マレイン酸系及びマレイミド系化合物からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導されるモノマー単位がより好ましい。このようなモノマー単位を含む芳香族ビニル共重合体を用いることで、グラファイト粒子のマトリックス樹脂や溶媒に対する親和性が向上し、グラファイト粒子のマトリックス樹脂中や溶媒中への分散を良好に行なうことができる。   The structural unit derived from the other monomer is not particularly limited. For example, (meth) acrylic acid, (meth) acrylate compound, (meth) acrylamide compound, vinylimidazole compound, vinylpyridine compound More preferred are monomer units derived from at least one monomer selected from the group consisting of maleic anhydride and maleimide compounds. By using an aromatic vinyl copolymer containing such a monomer unit, the affinity of the graphite particles for the matrix resin and the solvent can be improved, and the graphite particles can be favorably dispersed in the matrix resin and the solvent. it can.

前記(メタ)アクリレート系化合物としては、アルキル(メタ)アクリレート、置換アルキル(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート)などが挙げられる。前記(メタ)アクリルアミド系化合物としては、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。前記ビニルイミダゾール系化合物としては、1−ビニルイミダゾールなどが挙げられる。前記ビニルピリジン系化合物としては、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジンなどが挙げられる。前記マレイミド系化合物としては、マレイミド、アルキルマレイミド、アリールマレイミドなどが挙げられる。   Examples of the (meth) acrylate compound include alkyl (meth) acrylate, substituted alkyl (meth) acrylate (for example, hydroxyalkyl (meth) acrylate, aminoalkyl (meth) acrylate), and the like. Examples of the (meth) acrylamide compound include (meth) acrylamide, N-alkyl (meth) acrylamide, N, N-dialkyl (meth) acrylamide and the like. Examples of the vinylimidazole compound include 1-vinylimidazole. Examples of the vinylpyridine compound include 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine. Examples of the maleimide compound include maleimide, alkylmaleimide, and arylmaleimide.

前記他のモノマーのうち、微細グラファイト粒子の分散性を高める観点から、アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、アリールマレイミドが好ましく、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、2−ビニルピリジン、アリールマレイミドがより好ましく、フェニルマレイミドが特に好ましい。   Among the other monomers, from the viewpoint of enhancing the dispersibility of the fine graphite particles, alkyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, aminoalkyl (meth) acrylate, N, N-dialkyl (meth) acrylamide, 2- Vinyl pyridine, 4-vinyl pyridine and arylmaleimide are preferred, hydroxyalkyl (meth) acrylate, N, N-dialkyl (meth) acrylamide, 2-vinylpyridine and arylmaleimide are more preferred, and phenylmaleimide is particularly preferred.

前記芳香族ビニル共重合体は、数平均分子量(Mn)に制限はないが、1000〜100万が好ましく、5千〜10万がより好ましい。芳香族ビニル共重合体の数平均分子量は、1000以上であるとグラファイト粒子に対する吸着能が保て、100万以下であると溶媒への溶解性を維持できると共に、粘度が良好で取扱い性に優れる。
なお、芳香族ビニル共重合体の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(カラム:Shodex GPC K−805L及びShodex GPC K−800RL(いずれも昭和電工(株)製)、溶離液:クロロホルム)により測定し、標準ポリスチレンで換算した値である。
The aromatic vinyl copolymer is not limited in number average molecular weight (Mn), but preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 100,000. If the number average molecular weight of the aromatic vinyl copolymer is 1000 or more, the adsorption ability to the graphite particles can be maintained, and if it is 1 million or less, the solubility in a solvent can be maintained, the viscosity is good, and the handling property is excellent. .
The number average molecular weight of the aromatic vinyl copolymer was measured by gel permeation chromatography (column: Shodex GPC K-805L and Shodex GPC K-800RL (both manufactured by Showa Denko KK), eluent: chloroform). It is a value converted with standard polystyrene.

微細グラファイト粒子(配向性グラファイト粒子)においては、芳香族ビニル共重合体として、ランダム共重合体又はブロック共重合体のいずれを用いてもよい。このうち、特定グラファイト粒子の分散性向上の観点からは、ブロック共重合体が好ましく、安価である観点からは、ランダム共重合体が好ましい。   In the fine graphite particles (orientated graphite particles), either a random copolymer or a block copolymer may be used as the aromatic vinyl copolymer. Among these, a block copolymer is preferable from the viewpoint of improving the dispersibility of the specific graphite particles, and a random copolymer is preferable from the viewpoint of being inexpensive.

前記芳香族ビニル共重合体の含有量は、微細グラファイト粒子を構成する薄片状のグラファイト粒子100質量部に対して、10−7〜10−1質量部が好ましく、10−5〜10−1質量部がより好ましい。芳香族ビニル共重合体の含有量が下限値以上であることで、グラファイト粒子への吸着が良好であり、分散させた際の分散性に優れる。また、該含有量が上限値以下であることで、グラファイト粒子に直接吸着していない遊離の芳香族ビニル共重合体の存在が抑えられる。 The content of the aromatic vinyl copolymer is preferably 10 −7 to 10 −1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the flaky graphite particles constituting the fine graphite particles, and 10 −5 to 10 −1 part by mass. Part is more preferred. When the content of the aromatic vinyl copolymer is not less than the lower limit value, the adsorption to the graphite particles is good, and the dispersibility when dispersed is excellent. Further, when the content is not more than the upper limit value, the presence of a free aromatic vinyl copolymer that is not directly adsorbed on the graphite particles can be suppressed.

前記微細グラファイト粒子は、上述のように、マトリックス樹脂や溶媒との親和性が高く、マトリックス樹脂中に高度に分散させることができる。更に、微細グラファイト粒子は、溶媒への分散性にも優れており、例えばマトリックス樹脂と微細グラファイト粒子とを溶媒中で混合してグラファイト層を形成する場合、溶媒中に微細グラファイト粒子を容易にかつ高度に分散させることが可能である。   As described above, the fine graphite particles have a high affinity with the matrix resin and the solvent, and can be highly dispersed in the matrix resin. Further, the fine graphite particles are excellent in dispersibility in a solvent. For example, when a graphite layer is formed by mixing a matrix resin and fine graphite particles in a solvent, the fine graphite particles can be easily and Highly dispersible.

前記微細グラファイト粒子の製造に際して原料として用いるグラファイト粒子(原料グラファイト粒子)としては、グラファイト構造を有する公知の黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛(例えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛))が挙げられる。原料グラファイト粒子の中でも、粉砕することで前記範囲の厚みを有する薄片状のグラファイト粒子となるものが好ましい。このような原料グラファイト粒子としては、前記薄片状のグラファイト粒子(一次粒子)が凝集したもの(二次粒子)が挙げられる。このような原料グラファイト粒子の粒子径としては、特に制限はないが、0.01〜5mmが好ましく、0.05〜1mmがより好ましい。   Examples of the graphite particles (raw material graphite particles) used as raw materials in the production of the fine graphite particles include known graphites having a graphite structure (artificial graphite, natural graphite (for example, flaky graphite, massive graphite, earthy graphite)). It is done. Among the raw material graphite particles, those that become flaky graphite particles having a thickness in the above range by pulverization are preferable. Examples of such raw material graphite particles include those obtained by agglomerating the flaky graphite particles (primary particles) (secondary particles). Although there is no restriction | limiting in particular as a particle diameter of such a raw material graphite particle, 0.01-5 mm is preferable and 0.05-1 mm is more preferable.

また、原料グラファイト粒子を構成している薄片状のグラファイト粒子の表面には、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基などの官能基が結合(好ましくは共有結合)していることが好ましい。前記官能基は、芳香族ビニル共重合体との親和性を有するものである。芳香族ビニル共重合体のグラファイト粒子への吸着量及び吸着力が増大し、得られるグラファイト粒子のマトリックス樹脂中や溶媒中への分散性が高められる。   Moreover, it is preferable that functional groups such as a hydroxyl group, a carboxyl group, and an epoxy group are bonded (preferably covalently bonded) to the surface of the flaky graphite particles constituting the raw graphite particles. The functional group has an affinity for an aromatic vinyl copolymer. The adsorption amount and adsorption force of the aromatic vinyl copolymer to the graphite particles are increased, and the dispersibility of the obtained graphite particles in the matrix resin and the solvent is enhanced.

このような官能基は、薄片状のグラファイト粒子の表面近傍(好ましくは、表面から深さ10nmまでの領域)の全炭素原子の50%以下(より好ましくは20%以下、特に好ましくは10%以下)の炭素原子に結合していることが好ましい。官能基が結合している炭素原子の割合が50%以下であると、芳香族ビニル共重合体との親和性を良好に保つことができる。また、官能基が結合している炭素原子の割合の下限値には特に制限はないが、下限値は0.01%が好ましい。   Such a functional group is 50% or less (more preferably 20% or less, particularly preferably 10% or less) of the total carbon atoms in the vicinity of the surface of the flaky graphite particles (preferably, a region from the surface to a depth of 10 nm). ) Is preferably bonded to a carbon atom. When the ratio of the carbon atom to which the functional group is bonded is 50% or less, the affinity with the aromatic vinyl copolymer can be kept good. The lower limit of the proportion of carbon atoms to which the functional group is bonded is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.01%.

前記過酸化水素化物としては、カルボニル基を有する化合物(例えば、ウレア、カルボン酸(安息香酸、サリチル酸など)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトンなど)、カルボン酸エステル(安息香酸メチル、サリチル酸エチルなど))と過酸化水素との錯体;四級アンモニウム塩、フッ化カリウム、炭酸ルビジウム、リン酸、尿酸などの化合物に過酸化水素が配位したものなどが挙げられる。このような過酸化水素化物は、本発明にかかる微細化薄片状グラファイト粒子を製造する際に酸化剤として作用し、原料グラファイト粒子のグラファイト構造を破壊せずに、炭素層間の剥離を容易にするものである。すなわち、過酸化水素化物が炭素層間に侵入して層表面を酸化しながら劈開を進行させ、同時に芳香族ビニル共重合体が劈開した炭素層間に侵入して劈開面を安定化させ、層間剥離が促進される。その結果、板状グラファイト粒子の表面に前記芳香族ビニル共重合体が吸着して、微細化薄片状グラファイト粒子を本発明にかかるマトリックス基材中や溶媒中に高度に分散させることが可能となる。   As the hydrogen peroxide, a compound having a carbonyl group (for example, urea, carboxylic acid (benzoic acid, salicylic acid, etc.), ketone (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), carboxylic acid ester (methyl benzoate, ethyl salicylate, etc.)) Complexes with hydrogen peroxide; those in which hydrogen peroxide is coordinated to compounds such as quaternary ammonium salts, potassium fluoride, rubidium carbonate, phosphoric acid and uric acid. Such hydrogen peroxide acts as an oxidant when producing fine flaky graphite particles according to the present invention, and facilitates delamination between carbon layers without destroying the graphite structure of the raw graphite particles. Is. That is, hydrogen peroxide enters between the carbon layers to oxidize the surface of the layer, and proceeds with cleavage. At the same time, the aromatic vinyl copolymer penetrates into the cleaved carbon layer and stabilizes the cleavage surface. Promoted. As a result, the aromatic vinyl copolymer is adsorbed on the surface of the plate-like graphite particles, and the fine flaky graphite particles can be highly dispersed in the matrix substrate or the solvent according to the present invention. .

前記微細グラファイト粒子の製造に用いられる溶媒としては、特に制限はないが、ジメチルホルムアミド(DMF)、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N−メチルピロリドン(NMP)、トルエン、ジオキサン、プロパノール、γ−ピコリン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAC)が好ましく、ジメチルホルムアミド(DMF)、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N−メチルピロリドン(NMP)、トルエンがより好ましい。   The solvent used for the production of the fine graphite particles is not particularly limited, but dimethylformamide (DMF), chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone (NMP), toluene, dioxane, propanol, γ- Picoline, acetonitrile, dimethyl sulfoxide (DMSO), and dimethylacetamide (DMAC) are preferable, and dimethylformamide (DMF), chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone (NMP), and toluene are more preferable.

微細グラファイト粒子(配向性グラファイト粒子)を製造する場合、先ず、前記原料グラファイト粒子と前記芳香族ビニル共重合体と前記過酸化水素化物と前記溶媒とを混合する。前記原料グラファイト粒子の混合量としては、溶媒1L当たり0.1〜500g/Lが好ましく、10〜200g/Lがより好ましい。原料グラファイト粒子の混合量は、0.1g/L以上であると溶媒消費が抑えられる点で経済的に有利であり、500g/L以下であることで液の粘度を保って取扱い性を良好に維持することができる。   When producing fine graphite particles (orientated graphite particles), first, the raw graphite particles, the aromatic vinyl copolymer, the hydrogen peroxide, and the solvent are mixed. The mixing amount of the raw material graphite particles is preferably 0.1 to 500 g / L, more preferably 10 to 200 g / L, per liter of the solvent. The mixing amount of the raw material graphite particles is economically advantageous in that solvent consumption is suppressed to 0.1 g / L or more, and it is 500 g / L or less to maintain the viscosity of the liquid and improve the handleability. Can be maintained.

前記芳香族ビニル共重合体の混合量としては、前記原料グラファイト粒子100質量部に対して0.1〜1000質量部が好ましく、0.1〜200質量部がより好ましい。芳香族ビニル共重合体の混合量が0.1質量部以上であると、得られる微細グラファイト粒子の分散性を良好に保つことができる。また、芳香族ビニル共重合体の混合量が1000g/L以下であると、溶媒への溶解性が保たれると共に、液の粘度を維持して取扱い性に優れる。   The mixing amount of the aromatic vinyl copolymer is preferably 0.1 to 1000 parts by mass, more preferably 0.1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw graphite particles. When the mixing amount of the aromatic vinyl copolymer is 0.1 parts by mass or more, the dispersibility of the obtained fine graphite particles can be kept good. Further, when the mixing amount of the aromatic vinyl copolymer is 1000 g / L or less, the solubility in the solvent is maintained, and the viscosity of the liquid is maintained and the handling property is excellent.

また、前記過酸化水素化物の混合量としては、前記原料グラファイト粒子100質量部に対して0.1〜500質量部が好ましく、1〜100質量部がより好ましい。前記過酸化水素化物の混合量が0.1質量部以上であると、得られる微細グラファイト粒子の分散性を良好に保つことができる。また、過酸化水素化物の混合量が500質量部以下であると、原料グラファイト粒子が過剰に酸化されることがなく、得られる微細グラファイト粒子の導電性を良好に維持することができる。   In addition, the mixing amount of the hydrogen peroxide is preferably 0.1 to 500 parts by mass, and more preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw graphite particles. When the mixing amount of the hydrogen peroxide is 0.1 parts by mass or more, the dispersibility of the obtained fine graphite particles can be kept good. Moreover, when the mixing amount of the hydrogen peroxide is 500 parts by mass or less, the raw graphite particles are not excessively oxidized, and the conductivity of the obtained fine graphite particles can be favorably maintained.

次に、得られた混合物に対して粉砕処理を施し、層間剥離により原料グラファイト粒子を板状グラファイト粒子に粉砕処理を施す。これにより生成した薄片状のグラファイト粒子の表面に前記芳香族ビニル共重合体が吸着することで、マトリックス樹脂中や溶媒中での分散安定性に優れた微細グラファイト粒子が得られる。   Next, the obtained mixture is pulverized, and the raw graphite particles are pulverized into plate-like graphite particles by delamination. By adsorbing the aromatic vinyl copolymer onto the surface of the flaky graphite particles thus produced, fine graphite particles having excellent dispersion stability in a matrix resin or a solvent can be obtained.

前記粉砕処理としては、超音波処理(発振周波数としては15〜400kHzが好ましく、出力としては500W以下が好ましい。)、ボールミルによる処理、湿式粉砕、爆砕、機械式粉砕などが挙げられる。これにより、原料グラファイト粒子のグラファイト構造を破壊させずに原料グラファイト粒子を粉砕して薄片状のグラファイト粒子を得ることが可能となる。粉砕処理時の温度については、特に制限はなく、例えば−20〜100℃とすることができる。また、粉砕処理時間についても、特に制限はなく、例えば0.01〜50時間とすることができる。   Examples of the pulverization treatment include ultrasonic treatment (oscillation frequency is preferably 15 to 400 kHz, output is preferably 500 W or less), treatment with a ball mill, wet pulverization, explosion, and mechanical pulverization. As a result, it is possible to obtain flaky graphite particles by pulverizing the raw graphite particles without destroying the graphite structure of the raw graphite particles. There is no restriction | limiting in particular about the temperature at the time of a grinding | pulverization process, For example, it can be set to -20-100 degreeC. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about pulverization processing time, For example, it can be set as 0.01 to 50 hours.

また、必要に応じて、粉砕工程で得られた微細グラファイト粒子と、前記反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィン及びポリオレフィンのうちの少なくとも1種とを混合し、微細グラファイト粒子中の芳香族ビニル共重合体にアルキル鎖、オリゴオレフィン鎖、及びポリオレフィン鎖から選ばれる1種又は2種以上の炭化水素鎖を導入する工程(炭化水素鎖導入工程)を設けることができる。この場合、前記芳香族ビニル共重合体は官能基を有するものである必要があり、この官能基と前記反応性部位とを結合せしめて前記芳香族ビニル共重合体に、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖及びポリオレフィン鎖から選ばれる炭化水素鎖を導入する。   Further, if necessary, the fine graphite particles obtained in the pulverization step and at least one of alkyl compounds, oligoolefins and polyolefins having the reactive site are mixed, and the aromatic in the fine graphite particles A step of introducing one or more hydrocarbon chains selected from an alkyl chain, an oligoolefin chain, and a polyolefin chain (hydrocarbon chain introduction step) can be provided in the vinyl copolymer. In this case, the aromatic vinyl copolymer needs to have a functional group, and the functional group and the reactive site are bonded to the aromatic vinyl copolymer to form an alkyl chain, an oligoolefin chain. And a hydrocarbon chain selected from polyolefin chains.

この炭化水素鎖導入工程においては、前記粉砕工程で得られた微細グラファイト粒子と、前記反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィン及びポリオレフィンのうちの少なくとも1種と、溶媒とを混合し、必要に応じて得られた混合物を加熱することによって、官能基を有する芳香族ビニル共重合体と、反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィン及びポリオレフィンのうちの少なくとも1種とを反応させる。溶媒としては特に制限はなく、本発明のグラファイト粒子分散液に用いられる溶媒として例示したものを使用することができる。また、反応温度としては−10〜150℃が好ましく、反応時間としては0.1〜10時間が好ましい。   In this hydrocarbon chain introduction step, it is necessary to mix the fine graphite particles obtained in the pulverization step, at least one of the alkyl compound, oligoolefin and polyolefin having the reactive site, and a solvent. The aromatic vinyl copolymer having a functional group is reacted with at least one of an alkyl compound, an oligoolefin, and a polyolefin having a reactive site by heating the mixture obtained according to the above. There is no restriction | limiting in particular as a solvent, What was illustrated as a solvent used for the graphite particle dispersion liquid of this invention can be used. The reaction temperature is preferably −10 to 150 ° C., and the reaction time is preferably 0.1 to 10 hours.

前記微細グラファイト粒子の混合量としては、溶媒1L当たり1〜200g/Lが好ましく、1〜50g/Lがより好ましい。微細グラファイト粒子の混合量が1g/L以上であることで、溶媒消費が抑えられ、経済的に有利である。また、微細グラファイト粒子の混合量が200g/L以下であることで、液の粘度上昇が抑えられ、取扱い性を良好に保つことができる。   The mixing amount of the fine graphite particles is preferably 1 to 200 g / L, more preferably 1 to 50 g / L per liter of the solvent. When the mixing amount of the fine graphite particles is 1 g / L or more, solvent consumption is suppressed, which is economically advantageous. Moreover, when the mixing amount of the fine graphite particles is 200 g / L or less, an increase in the viscosity of the liquid can be suppressed, and the handleability can be kept good.

また、前記反応性部位を有する、アルキル化合物、オリゴオレフィン、及びポリオレフィンの混合量としては、前記微細グラファイト粒子100質量部に対して、0.001〜500質量部が好ましく、10〜500質量部がより好ましい。前記アルキル化合物、オリゴオレフィン、及びポリオレフィンの混合量が0.001質量部以上であると、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖、及びポリオレフィン鎖の導入量が少なくなり過ぎず、疎水性溶媒に対する微細グラファイト粒子の分散性が良好になる。また、該混合量が500質量部以下であることで、液の粘度上昇が抑えられ、取扱い性を良好に保つことができる。   In addition, the mixing amount of the alkyl compound, oligoolefin, and polyolefin having the reactive site is preferably 0.001 to 500 parts by mass, and 10 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine graphite particles. More preferred. When the mixing amount of the alkyl compound, the oligoolefin, and the polyolefin is 0.001 part by mass or more, the introduction amount of the alkyl chain, the oligoolefin chain, and the polyolefin chain does not decrease too much, and the fine graphite particles with respect to the hydrophobic solvent Dispersibility is improved. Moreover, when the mixing amount is 500 parts by mass or less, an increase in the viscosity of the liquid can be suppressed, and the handleability can be kept good.

以上のようにして得られる微細グラファイト粒子は、溶媒に分散された状態にあり、溶媒を濾過や遠心分離などにより除去することによって薄片状の微細グラファイト粒子として回収、使用することができる。   The fine graphite particles obtained as described above are in a state of being dispersed in a solvent, and can be recovered and used as flaky fine graphite particles by removing the solvent by filtration or centrifugation.

前記特定グラファイト粒子の例としては、上記した微細グラファイト粒子のほか、下記(2)〜(3)を挙げることができる。
(2) 高配向熱分解黒鉛(Highly Oriented Pyrolytic Graphite;HOPG)をスコッチテープ法等によりグラファイト層間を剥離することで作製される単層又は多層のグラファイト粉末粒子
(3) 上市されている市販のグラフェン粉末粒子(例えばATR社製のGraphene Nanopowder)
Examples of the specific graphite particles include the following (2) to (3) in addition to the fine graphite particles described above.
(2) Single-layer or multilayer graphite powder particles produced by peeling high-oriented pyrolytic graphite (HOPG) between graphite layers by the Scotch tape method or the like (3) Commercially available graphene on the market Powder particles (for example, Graphene Nanopowder manufactured by ATR)

特定グラファイト粒子の一例を図4に示す。図4は、特定グラファイト粒子のSEM写真である。本発明における配向性グラファイト粒子は、図4の(A)、(B)に示されるような薄片粒子が好ましい。例えば図4(B)に示す多層グラフェン粉末は、平坦な薄片形状を呈しており、複数層のグラフェンが平行配向した状態で積み重ねられた構造となったものである。
ここで、上市されている市販品として薄片化黒鉛粒子が提供されているが、一般に従来から提供されている薄片化黒鉛粒子は、図5(A)、(B)に示すように、数μm〜10μm程度の薄片状グラファイトが凝集して不定形状の二次粒子体を形成してなる粒子である。そのため、従来の薄片化黒鉛粒子は、1つの二次粒子体を形成する個々の薄片状グラファイトのc面がランダムな方向を向いた状態にある。したがって、従来の薄片化黒鉛粒子を用いてグラファイト層を形成した場合、グラファイトc面が摺動面に平行となるようにグラファイト粒子を配向させた層は得られない。このような層では、摺動面にc面以外のa面〔(101)面や(100)面等〕の結晶面が存在し、摩擦損失の低減効果はそれ程期待できない。
An example of specific graphite particles is shown in FIG. FIG. 4 is an SEM photograph of specific graphite particles. The oriented graphite particles in the present invention are preferably flake particles as shown in FIGS. For example, the multilayer graphene powder shown in FIG. 4B has a flat flake shape, and has a structure in which a plurality of layers of graphene are stacked in parallel orientation.
Here, exfoliated graphite particles are provided as commercially available products on the market. Generally, exfoliated graphite particles conventionally provided are several μm as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). It is a particle formed by agglomerating flaky graphite of about 10 μm to form an irregularly shaped secondary particle body. Therefore, in the conventional exfoliated graphite particles, the c-planes of the individual exfoliated graphite forming one secondary particle body are in a state in which they are oriented in random directions. Therefore, when a graphite layer is formed using conventional exfoliated graphite particles, a layer in which the graphite particles are oriented so that the graphite c plane is parallel to the sliding surface cannot be obtained. In such a layer, there is a crystal plane of a-plane [(101) plane, (100) plane, etc.) other than the c-plane on the sliding surface, and the effect of reducing friction loss cannot be expected so much.

グラファイト層においては、マトリックス樹脂及び配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比率は、質量基準で30%以上90%以下とする。配向性グラファイト粒子の含有比率が30%に満たず少な過ぎると、相対的に樹脂量が多く含まれるために摺動面の摩擦係数(μ値)が低下せず、摺動面の耐摩耗性が得られない。また、配向性グラファイト粒子の含有比率が90%を超えて多くなり過ぎると、相対的に樹脂量が減るためグラファイト層の形成自体が難しくなり、ひいては塗布法によるグラファイト層の形成が困難となる。
配向性グラファイト粒子の前記合計量に対する含有比率としては、質量基準で40%以上90%以下が好ましく、より好ましい含有比率は、50〜90%(更には60〜90%)である。
In the graphite layer, the content ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is 30% or more and 90% or less on the mass basis. If the content ratio of the oriented graphite particles is less than 30% and is too small, the friction coefficient (μ value) of the sliding surface does not decrease because of the relatively large amount of resin, and the sliding surface has wear resistance. Cannot be obtained. On the other hand, when the content ratio of the oriented graphite particles exceeds 90% and becomes too large, the amount of resin is relatively reduced, so that it becomes difficult to form the graphite layer itself, and it is difficult to form the graphite layer by the coating method.
The content ratio of the oriented graphite particles with respect to the total amount is preferably 40% or more and 90% or less on a mass basis, and the more preferable content ratio is 50 to 90% (more preferably 60 to 90%).

グラファイト層の厚みは、目的や用途等に応じて適宜選択することができるが、一般には100μm以下が好ましく、25〜100μmがより好ましく、更に好ましくは3〜40μmである。   Although the thickness of a graphite layer can be suitably selected according to the objective, a use, etc., generally 100 micrometers or less are preferable, 25-100 micrometers is more preferable, More preferably, it is 3-40 micrometers.

本実施形態のグラファイト層15は、特定グラファイト粒子17とマトリックス樹脂19とを含有する塗布液を調製し、塗布液をスカート部13の表面に塗布することにより形成された塗布層である。グラファイト材として、従来用いられている単結晶塊(例えばHOPG及び単結晶グラファイト)や積層した高分子フィルムを炭素化したグラファイトシートではなく、所定以上のアスペクト比を有することで比較的c面の面積の大きいグラファイト粒子を用いることで、塗布法により層形成が可能であり、良好な低摩擦特性と耐摩耗性を有しながら、生産性にも優れる。また、グラファイト粒子を用いて摺動面を形成する場合に、塗布法によることでその流動により、c面が摺動面を形成するようにグラファイト粒子を容易に配向させることができる。   The graphite layer 15 of the present embodiment is a coating layer formed by preparing a coating liquid containing specific graphite particles 17 and a matrix resin 19 and coating the coating liquid on the surface of the skirt portion 13. As a graphite material, it is not a graphite sheet obtained by carbonizing a conventionally used single crystal mass (for example, HOPG and single crystal graphite) or a laminated polymer film, but a relatively c-plane area by having an aspect ratio of a predetermined value or more. By using large graphite particles, it is possible to form a layer by a coating method, and it is excellent in productivity while having good low friction characteristics and wear resistance. Moreover, when forming a sliding surface using a graphite particle, a graphite particle can be easily orientated so that c surface may form a sliding surface by the application | coating method and the flow.

上記実施形態では、摺動部材として、基材であるアルミニウム合金(具体的にはピストンのスカート部)にグラファイト層を塗布により設けて構成されたエンジン用ピストンを中心に説明したが、基材としては、アルミニウム合金以外に、鉄、クロム、ニッケル、コバルト、ロジウム、銅、黄銅などの金属担体や、ニッケル−クロム、ニッケル−リン、ニッケル−タングステン、ニッケル−コバルト、コバルト−タングステン、鉄−ニッケル、鉄−リン、鉄−タングステン、銅−ニッケルなどの合金を挙げることができる。   In the above-described embodiment, the description has been made mainly on the piston for an engine configured by applying the graphite layer to the aluminum alloy (specifically, the piston skirt) as the sliding member as the sliding member. In addition to aluminum alloys, metal carriers such as iron, chromium, nickel, cobalt, rhodium, copper, brass, nickel-chromium, nickel-phosphorus, nickel-tungsten, nickel-cobalt, cobalt-tungsten, iron-nickel, Examples of the alloy include iron-phosphorus, iron-tungsten, and copper-nickel.

また、摺動部材を構成する基材の具体例としては、エンジン用ピストンに限られず、ピストンリング、ピストンピン、すべり軸受構造などが挙げられる。
このような基材にグラファイト層を設けて摺動部材とする場合、例えば、スカート部の少なくとも一部(本実施形態では全面)にグラファイト層が設けられたエンジン用ピストンのほか、ピストンに配設され、外周面の少なくとも一部にグラファイト層が設けられたピストンリング、外周面の少なくとも一部にグラファイト層が設けられたピストンピン、又は、少なくともシャフト及びブッシュを有し、シャフト及びブッシュの少なくとも一方における少なくとも一部にグラファイト層が設けられたすべり軸受構造などを提供することができる。
Further, specific examples of the base material constituting the sliding member are not limited to engine pistons, but include piston rings, piston pins, slide bearing structures, and the like.
In the case where such a base material is provided with a graphite layer as a sliding member, for example, in addition to an engine piston in which a graphite layer is provided on at least a part of the skirt portion (the entire surface in this embodiment), it is disposed on the piston. A piston ring provided with a graphite layer on at least a part of the outer peripheral surface, a piston pin provided with a graphite layer on at least a part of the outer peripheral surface, or at least one of a shaft and a bush. A slide bearing structure in which a graphite layer is provided at least in part can be provided.

グラファイト層は、所定のロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下であるように配向性グラファイト粒子をマトリックス樹脂中に配向させて含む層を形成可能な方法であれば、特に制限なくいずれの方法で形成されてもよい。中でも、グラファイト層は、後述する本発明の摺動部材の製造方法により最も好適に形成することができる。
本発明の摺動部材の製造方法は、平均粒子径が40m以下であり、平均厚みに対する平均粒子径の比であるアスペクト比が20以上である配向性グラファイト粒子を溶媒に分散させた分散液と、マトリックス樹脂とを混合し、マトリックス樹脂及び配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比率が質量基準で30%以上90%以下であるグラファイト層形成用塗布液を調製する調製工程と、基材の相手材との摺動面に、前記グラファイト層形成用塗布液を塗工することで、マトリックス樹脂中に配向された配向性グラファイト粒子を含み、X線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下であるグラファイト層を形成する塗工工程と、を設けて構成されている。
The graphite layer can be formed by any method as long as it can form a layer containing oriented graphite particles oriented in the matrix resin so that the half width at half maximum in a predetermined rocking curve is 5 ° or less. May be. Especially, a graphite layer can be most suitably formed with the manufacturing method of the sliding member of this invention mentioned later.
The sliding member manufacturing method of the present invention comprises a dispersion liquid in which oriented graphite particles having an average particle diameter of 40 m or less and an aspect ratio which is a ratio of an average particle diameter to an average thickness of 20 or more are dispersed in a solvent. A preparation step of mixing a matrix resin and preparing a coating solution for forming a graphite layer in which the content ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is 30% or more and 90% or less on a mass basis; By applying the graphite layer forming coating solution on the sliding surface of the base material with the counterpart material, the orientation resin particles are oriented in the matrix resin, and graphite-2H 002 by X-ray diffraction measurement is used. And a coating process for forming a graphite layer having a half-value half-width of 5 ° or less in the rocking curve at the diffraction position. There.

前記調製工程では、平均粒子径が40m以下であり、平均厚みに対する平均粒子径の比であるアスペクト比が20以上である配向性グラファイト粒子を溶媒に分散させた分散液とマトリックス樹脂とを混合してグラファイト層形成用塗布液を調製する。このとき、マトリックス樹脂及び配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比率は、30質量%以上90質量%以下とする。
なお、配向性グラファイト粒子及びマトリックス樹脂、並びに配向性グラファイト粒子の含有比率に関する詳細及び好ましい態様については、既述の通りである。
In the preparation step, a matrix resin is mixed with a dispersion in which oriented graphite particles having an average particle diameter of 40 m or less and an aspect ratio which is a ratio of the average particle diameter to the average thickness of 20 or more are dispersed in a solvent. To prepare a graphite layer forming coating solution. At this time, the content ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is 30% by mass or more and 90% by mass or less.
The details and preferred embodiments regarding the content ratio of the oriented graphite particles and the matrix resin and the oriented graphite particles are as described above.

分散液を構成する溶媒としては、特に制限はないが、ジメチルホルムアミド(DMF)、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N−メチルピロリドン(NMP)、ヘキサン、トルエン、ジオキサン、プロパノール、γ−ピコリン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAC)が好ましく、ジメチルホルムアミド(DMF)、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N−メチルピロリドン(NMP)、ヘキサン、トルエンがより好ましい。   The solvent constituting the dispersion is not particularly limited, but dimethylformamide (DMF), chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone (NMP), hexane, toluene, dioxane, propanol, γ-picoline, Acetonitrile, dimethyl sulfoxide (DMSO), and dimethylacetamide (DMAC) are preferable, and dimethylformamide (DMF), chloroform, dichloromethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, N-methylpyrrolidone (NMP), hexane, and toluene are more preferable.

前記溶媒が疎水性溶媒である場合、分散安定性がより向上するという観点から、配向性グラファイト粒子が、アルキル鎖、オリゴオレフィン鎖、及びポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖を備えるものであることが好ましい。前記疎水性溶媒としては、N−メチルピロリドン(NMP)が好ましい。   In the case where the solvent is a hydrophobic solvent, the oriented graphite particles are provided with at least one hydrocarbon chain of an alkyl chain, an oligoolefin chain, and a polyolefin chain from the viewpoint of further improving dispersion stability. It is preferable that As the hydrophobic solvent, N-methylpyrrolidone (NMP) is preferable.

前記分散液中における配向性グラファイト粒子の濃度としては、溶媒1L当たり0.1〜200g/Lが好ましく、1〜100g/Lがより好ましい。配向性グラファイト粒子の濃度が0.1g/L以上であると、溶媒消費が抑えられ、経済的に有利である。また、配向性グラファイト粒子の濃度が200g/L以下であると、グラファイト粒子同士の接触による粘度上昇が抑えられ、流動性を良好に保つことができる。   The concentration of the oriented graphite particles in the dispersion is preferably 0.1 to 200 g / L, more preferably 1 to 100 g / L, per liter of the solvent. When the concentration of the oriented graphite particles is 0.1 g / L or more, solvent consumption is suppressed, which is economically advantageous. Further, when the concentration of the oriented graphite particles is 200 g / L or less, an increase in viscosity due to contact between the graphite particles is suppressed, and the fluidity can be kept good.

配向性グラファイト粒子を溶媒に分散させた分散液は、まず、原料のグラファイト粒子、前記式(1)で表されるビニル芳香族モノマー由来の構成単位を有する芳香族ビニル共重合体、過酸化水素化物、及び溶媒を混合し、得られた混合物に粉砕処理を施し、必要に応じて、得られるグラファイト粒子中の芳香族ビニル共重合体にアルキル鎖、オリゴオレフィン鎖及びポリオレフィン鎖のうちの少なくとも1種の炭化水素鎖をさらに導入する方法により調製することができる。この方法では、配向性グラファイト粒子が溶媒に分散された状態、すなわち配向性グラファイト粒子含有の分散液として得ることができる。   A dispersion liquid in which oriented graphite particles are dispersed in a solvent is first a raw material graphite particle, an aromatic vinyl copolymer having a structural unit derived from a vinyl aromatic monomer represented by the above formula (1), hydrogen peroxide Compound and solvent are mixed, and the resulting mixture is pulverized. If necessary, the aromatic vinyl copolymer in the resulting graphite particles is added to at least one of an alkyl chain, an oligoolefin chain, and a polyolefin chain. It can be prepared by a method of further introducing seed hydrocarbon chains. In this method, the oriented graphite particles can be obtained in a state where they are dispersed in a solvent, that is, as a dispersion containing the oriented graphite particles.

原料グラファイト粒子の混合量、芳香族ビニル共重合体の混合量、及び過酸化水素化物の混合量については、既述した通りであり、好ましい態様も既述と同様である。
分散液を調製する際の分散処理は、例えば超音波分散機などを用いて行なうことができる。分散条件は、諸成分の配合比や液の粘度、所望とする分散状態を考慮して適宜選択すればよい。
The mixing amount of the raw material graphite particles, the mixing amount of the aromatic vinyl copolymer, and the mixing amount of the hydrogenated product are as described above, and the preferred embodiment is the same as described above.
The dispersion treatment when preparing the dispersion can be performed using, for example, an ultrasonic disperser. The dispersion conditions may be appropriately selected in consideration of the compounding ratio of various components, the viscosity of the liquid, and the desired dispersion state.

得られた配向性グラファイト粒子は、分散液の状態のまま使用してもよいし、得られた分散液に濾過や遠心分離などを施し、溶媒を除去した後に使用してもよい。更には、得られたグラファイト粒子を溶媒に再分散させて新たに分散液を調製して使用してもよい。   The obtained oriented graphite particles may be used in the state of a dispersion, or may be used after the obtained dispersion is filtered or centrifuged to remove the solvent. Furthermore, the obtained graphite particles may be redispersed in a solvent to prepare a new dispersion and use it.

本発明の摺動部材の製造方法を構成する塗工工程は、基材の相手材との摺動面に、前記調製工程で得られたグラファイト層形成用塗布液を塗工することで、マトリックス樹脂中に配向された配向性グラファイト粒子を含み、X線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下であるグラファイト層を形成する。塗布液に含まれるグラファイト粒子のアスペクト比が高いため、グラファイト粒子は塗布時の流動で配向されやすく、塗布液がより薄膜に塗工されることで、厚膜に塗布した場合よりもグラファイト粒子が高配向されたグラファイト層とすることができる。   The coating process constituting the manufacturing method of the sliding member of the present invention is performed by applying the coating liquid for forming the graphite layer obtained in the preparation process on the sliding surface of the base material with the counterpart material, thereby forming a matrix. A graphite layer containing oriented graphite particles oriented in the resin and having a half-width of 5 ° or less in a rocking curve at the graphite-2H002 diffraction position by X-ray diffraction measurement is formed. Since the graphite particles contained in the coating liquid have a high aspect ratio, the graphite particles are easily oriented by the flow during coating, and the coating liquid is applied to a thin film, so that the graphite particles are more than those applied to a thick film. It can be a highly oriented graphite layer.

塗工は、例えば、スプレー塗布法、バーコート法、浸漬法、静電塗装法などの公知の塗布法から適宜選択した方法により好適に行なえる。   The coating can be suitably performed by a method appropriately selected from known coating methods such as spray coating, bar coating, dipping, and electrostatic coating.

グラファイト層形成用塗布液を基材表面に塗工した後、所望の方法により塗膜を乾燥させることによってグラファイト層が形成される。乾燥条件は、塗布液の組成や塗布厚などの諸条件に応じて選択すればよい。乾燥方法は、特に制限がなく、加熱ヒータ、送風器などを用い、加熱及び/又は送風を塗布面又はその裏面にあてて乾燥させる方法でもよい。   After coating the coating solution for forming a graphite layer on the surface of the substrate, the graphite layer is formed by drying the coating film by a desired method. The drying conditions may be selected according to various conditions such as the composition of the coating solution and the coating thickness. The drying method is not particularly limited, and may be a method using a heater, a blower, or the like to apply heat and / or air to the coating surface or the back surface thereof for drying.

(第2実施形態)
本発明の摺動部材の第2実施形態を図6を参照して説明する。本実施形態の摺動部材は、コンロッドベアリングのすべり軸受部に特定グラファイト粒子が層表面近傍に配向したグラファイト層を形成して摺動面としたものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the sliding member of the present invention will be described with reference to FIG. The sliding member of this embodiment forms a sliding surface by forming a graphite layer in which specific graphite particles are oriented in the vicinity of the layer surface in a sliding bearing portion of a connecting rod bearing.

摺動部材である本実施形態のコンロッドベアリング20は、コンロッドとクランクシャフトの間に配置されるU字型の金属部材である。   The connecting rod bearing 20 of the present embodiment, which is a sliding member, is a U-shaped metal member that is disposed between the connecting rod and the crankshaft.

摺動部材であるコンロッドベアリング20は、図6に示すように、アルミニウム又はその合金、銅又はその合金などで作製されたコンロッドベアリング本体部23の曲面の一方、すなわち相手材が摺動する側の表面にグラファイト層21が膜状に所定の厚みで設けられている。グラファイト層21が設けられることで、コンロッドベアリングのグラファイト層が設けられた曲面を摺動面として相手材と摺動したときの低摩擦特性及び耐摩耗性が安定的に発現される。   As shown in FIG. 6, the connecting rod bearing 20 that is a sliding member is one of the curved surfaces of the connecting rod bearing main body 23 made of aluminum or an alloy thereof, copper or an alloy thereof, that is, the side on which the counterpart material slides. A graphite layer 21 is formed on the surface in a film shape with a predetermined thickness. By providing the graphite layer 21, low friction characteristics and wear resistance when the curved surface provided with the graphite layer of the connecting rod bearing is slid with the mating member as a sliding surface are stably expressed.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof. Unless otherwise specified, “part” is based on mass.

なお、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィShodex GPC101(昭和電工(株)製)を用いて以下の条件にて測定し、標準ポリスチレンで換算した値である。
<測定条件>
・カラム:Shodex GPC K−805L(昭和電工(株)製)
Shodex GPC K−800RL(昭和電工(株)製)
・溶離液:クロロホルム
・測定温度:25℃
・サンプル濃度:0.1mg/ml
・検出手段:RI
In addition, a number average molecular weight (Mn) is the value converted into standard polystyrene, measured on condition of the following using gel permeation chromatography Shodex GPC101 (made by Showa Denko KK).
<Measurement conditions>
Column: Shodex GPC K-805L (manufactured by Showa Denko KK)
Shodex GPC K-800RL (manufactured by Showa Denko KK)
・ Eluent: Chloroform ・ Measurement temperature: 25 ° C.
Sample concentration: 0.1 mg / ml
・ Detection means: RI

(実施例1)
[微細グラファイト粒子含有樹脂複合材及びサンプル片の作製]
−微細グラファイト粒子の作製−
(1)スチレン(ST)36gと、N,N−ジメチルメタクリルアミド(DMAA)4gと、アゾビスイソブチロニトリル160mgと、メチルエチルケトン40gとを混合し、窒素雰囲気下、85℃で6時間重合させた。放冷後、クロロホルムとエーテルの1:1混合溶媒で再沈殿させて精製し、ST/DMAAランダム共重合体(=9:1[質量比])25.3gを得た。ST/DMMAAランダム共重合体の数平均分子量(Mn)は、約50,000であった。
Example 1
[Preparation of fine graphite particle-containing resin composite and sample piece]
-Production of fine graphite particles-
(1) 36 g of styrene (ST), 4 g of N, N-dimethylmethacrylamide (DMAA), 160 mg of azobisisobutyronitrile and 40 g of methyl ethyl ketone are mixed and polymerized at 85 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. It was. After cooling, the mixture was purified by reprecipitation with a 1: 1 mixed solvent of chloroform and ether to obtain 25.3 g of ST / DMAA random copolymer (= 9: 1 [mass ratio]). The number average molecular weight (Mn) of the ST / DMMAA random copolymer was about 50,000.

(2)日本黒鉛社製の薄片化黒鉛粉末(製品名:EXP−P)125gと、過酸化水素−ウレア錯体125gと、前記ST/DMAランダム共重合体12.5gと、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF;溶媒)5000mlとを混合し、湿式粉砕装置(スギノマシン製スターバーストラボ)を用いて、シリンダー圧力400MPaで10回処理した。このような手順を経て、不定形のグラファイト2次粒子から薄片状のグラファイトの1次粒子を剥がすことで、微細グラファイト粒子がDMF溶媒に均一分散された溶液を得た。続いて、得られた分散溶液を濾過することにより、微細グラファイト粒子の凝集体粉末を採取した。採取した粉末を減圧乾燥させ、ミル粉砕器によって粉砕し、微細グラファイト粒子を得た。 (2) 125 g of exfoliated graphite powder (product name: EXP-P) manufactured by Nippon Graphite Co., 125 g of hydrogen peroxide-urea complex, 12.5 g of the ST / DMA random copolymer, and N, N-dimethyl Formamide (DMF; solvent) (5000 ml) was mixed and treated 10 times at a cylinder pressure of 400 MPa using a wet pulverizer (Starburst Lab manufactured by Sugino Machine). Through such a procedure, the flaky graphite primary particles were peeled off from the irregular shaped graphite secondary particles to obtain a solution in which fine graphite particles were uniformly dispersed in the DMF solvent. Subsequently, an aggregated powder of fine graphite particles was collected by filtering the obtained dispersion solution. The collected powder was dried under reduced pressure and pulverized by a mill pulverizer to obtain fine graphite particles.

−微細グラファイト粒子分散樹脂溶液の調製−
配向性グラファイト粒子として前記微細グラファイト粒子を用意した。この微細グラファイト粒子0.5gを、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略記する;溶媒)5gに混合し、得られた溶液を超音波洗浄機にて10分間撹拌することで、微細グラファイト粒子が均一に分散された微細グラファイト粒子分散NMP溶液を得た。この微細グラファイト粒子分散NMP溶液と、熱硬化性ポリアミドイミド(以下、PAIと略記する)の溶液(日立化成工業社製のHPC−5011−29)とを、下記表1に示す各種割合にて混合し、6種の微細グラファイト粒子分散PAI樹脂溶液を調製した。ここで、微細グラファイト粒子分散PAI樹脂溶液は、PAIが29質量%の割合となるようにNMP溶媒で希釈してある。なお、微細グラファイト粒子の形状については後述する。
-Preparation of fine graphite particle-dispersed resin solution-
The fine graphite particles were prepared as oriented graphite particles. By mixing 0.5 g of the fine graphite particles with 5 g of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP; solvent) and stirring the resulting solution for 10 minutes with an ultrasonic cleaner, A fine graphite particle-dispersed NMP solution in which graphite particles were uniformly dispersed was obtained. The fine graphite particle-dispersed NMP solution and a solution of thermosetting polyamideimide (hereinafter abbreviated as PAI) (HPC-5011-29 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) are mixed at various ratios shown in Table 1 below. 6 types of fine graphite particle-dispersed PAI resin solutions were prepared. Here, the fine graphite particle-dispersed PAI resin solution is diluted with an NMP solvent so that the PAI is 29 mass%. The shape of the fine graphite particles will be described later.

−樹脂複合材被覆サンプル片の作製−
次に、基材として、SUS440C鋼材で作製されたプレート試験片の表面に、スプレー塗布により前記微細グラファイト粒子分散PAI樹脂溶液を塗布した。塗布後、1時間程度の大気乾燥を施した後、プレート試験片を、温度290℃、面圧10MPaの条件で2時間加熱プレスすることによりPAIを硬化させることで、微細グラファイト粒子がPAI中に分散された厚み14〜20μmの微細グラファイト粒子含有樹脂複合材(グラファイト層)で被覆された樹脂複合材被覆サンプル片(微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片)を作製した。
-Preparation of resin composite-coated sample pieces-
Next, the fine graphite particle-dispersed PAI resin solution was applied by spray application to the surface of a plate test piece made of SUS440C steel as a base material. After coating, after air drying for about 1 hour, the PAI is cured by heating and pressing the plate specimen at a temperature of 290 ° C. and a surface pressure of 10 MPa for 2 hours. A resin composite-coated sample piece (fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece) coated with a dispersed fine graphite particle-containing resin composite (graphite layer) having a thickness of 14 to 20 μm was prepared.

[グラフェンナノ粒子含有樹脂複合材及びサンプル片の作製]
−グラフェンナノ粒子分散樹脂溶液の調製−
上記の微細グラファイト粒子を含有する樹脂複合材の作製と同様に、配向性グラファイト粒子として用意したグラフェンナノ粒子(ATR社製、Graphene Nanopowder、AO−3、平均粒子径:4.5μm、粒子の平均厚み:12nm、アスペクト比:約375)0.34gを、NMP5.88gに配合し、超音波洗浄機にて10分間撹拌することで、グラフェンナノ粒子が均一に分散されたグラフェンナノ粒子分散NMP溶液を得た。このグラフェンナノ粒子分散NMP溶液6.22gと、熱硬化性ポリアミドイミド(以下、PAIと略記する)の溶液(日立化成工業社製のHPC−5011−29)0.77gとを混合し、グラフェンナノ粒子分散PAI樹脂塗料液を調製した。ここで、グラフェンナノ粒子分散PAI樹脂溶液は、PAIが29質量%の割合となるようにNMP溶媒で希釈してある。
[Production of graphene nanoparticle-containing resin composite and sample piece]
-Preparation of graphene nanoparticle dispersed resin solution-
Similar to the preparation of the resin composite containing the fine graphite particles, graphene nanoparticles prepared as oriented graphite particles (ATR, Graphene Nanopowder, AO-3, average particle diameter: 4.5 μm, average particle size) Graphene nanoparticle-dispersed NMP solution in which 0.34 g of NMP 5.88 g is mixed with NMP 5.88 g and stirred for 10 minutes with an ultrasonic cleaner to uniformly distribute graphene nanoparticles. Got. 6.22 g of this graphene nanoparticle-dispersed NMP solution and 0.77 g of a thermosetting polyamideimide (hereinafter abbreviated as PAI) solution (HPC-5011-29, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) are mixed to obtain graphene nano A particle-dispersed PAI resin coating solution was prepared. Here, the graphene nanoparticle-dispersed PAI resin solution is diluted with an NMP solvent so that the PAI is 29 mass%.

−樹脂複合材被覆サンプル片の作製−
次に、基材として、SUS440C鋼材で作製されたプレート試験片の表面に、スプレー塗布により前記グラフェンナノ粒子分散PAI樹脂溶液を塗布した。塗布後、1時間程度の大気乾燥を施した後、プレート試験片を、温度290℃、面圧10MPaの条件で2時間加熱プレスすることによりPAIを硬化させることで、グラフェンナノ粒子がPAI中に分散された厚み36μmのグラフェンナノ粒子含有樹脂複合材(グラファイト層)で被覆された樹脂複合材被覆サンプル片(グラフェンナノ粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片)を作製した。
-Preparation of resin composite-coated sample pieces-
Next, the graphene nanoparticle-dispersed PAI resin solution was applied to the surface of a plate test piece made of SUS440C steel as a base material by spray coating. After the coating, after air drying for about 1 hour, the PAI is cured by heating and pressing the plate specimen at a temperature of 290 ° C. and a surface pressure of 10 MPa for 2 hours, so that the graphene nanoparticles are contained in the PAI. A resin composite-coated sample piece (graphene nanoparticle-containing resin composite-coated sample piece) coated with the dispersed graphene nanoparticle-containing resin composite (graphite layer) having a thickness of 36 μm was prepared.

[薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材及びサンプル片(比較用)の作製]
−薄片化黒鉛粒子分散樹脂溶液の調製−
次に、比較のために市販されている一般的な薄片状の黒鉛粉末である薄片化黒鉛粒子(EXP−P、日本黒鉛社製、平均粒子径:50μm、粒子の平均厚み:5μm、アスペクト比:10)を用い、この薄片化黒鉛粒子0.3gを、NMP6gに配合し、超音波洗浄機にて10分間撹拌することで、薄片化黒鉛粒子が分散された薄片化黒鉛粒子分散NMP溶液を得た。この薄片化黒鉛粒子分散NMP溶液6.3gと、熱硬化性ポリアミドイミド(以下、PAIと略記する)の溶液(日立化成工業社製のHPC−5011−29)0.69gとを混合し、薄片化黒鉛粒子分散PAI樹脂塗料液を調製した。
なお、平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した像から任意の10個の粒子径を測定し平均化した値であり、また、粒子の平均厚みは、光学式3次元形状測定機(zygo社製のNewview 5022)を用いて任意の10個の粒子厚みを測定し平均化した値である。
[Production of exfoliated graphite particle-containing resin composite and sample piece (for comparison)]
-Preparation of exfoliated graphite particle dispersed resin solution-
Next, exfoliated graphite particles (EXP-P, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., average particle size: 50 μm, average thickness of particles: 5 μm, aspect ratio, which is a general flaky graphite powder commercially available for comparison. 10), 0.3 g of the exfoliated graphite particles were mixed with 6 g of NMP, and stirred for 10 minutes with an ultrasonic cleaner to obtain an exfoliated graphite particle-dispersed NMP solution in which the exfoliated graphite particles were dispersed. Obtained. 6.3 g of this exfoliated graphite particle-dispersed NMP solution and 0.69 g of a thermosetting polyamide-imide (hereinafter abbreviated as PAI) solution (HPC-5011-29, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) are mixed. A graphite particle-dispersed PAI resin coating solution was prepared.
In addition, an average particle diameter is the value which measured and averaged arbitrary 10 particle diameters from the image observed using the scanning electron microscope (SEM), and the average thickness of particle | grains is optical three-dimensional. This is a value obtained by measuring and averaging the thickness of any 10 particles using a shape measuring machine (Newview 5022 manufactured by zygo).

−樹脂複合材被覆サンプル片の作製−
ここで、薄片化黒鉛粒子分散PAI樹脂塗料液を用いたスプレー塗布を試みたものの、平均粒子径が50μmと比較的大きい薄片化黒鉛粒子を含むため、このような薄片化黒鉛粒子を分散含有する溶液では、粒子でφ0.5mmスプレーノズルが閉塞してしまい、スプレー塗布が行なえなかった。
そのため、本実施例では、SUS440C鋼材からなるプレート試験片の表面にはけ式塗布により、薄片化黒鉛粒子分散PAI樹脂塗料液を塗布した。塗布後、1時間程度の大気乾燥を施した後、プレート試験片を温度290℃、面圧10MPaの条件で2時間加熱プレスすることによりPAIを硬化させることで、薄片化黒鉛粒子がPAI中に分散された厚み30μmの樹脂複合材(グラファイト層)で被覆された比較用の樹脂複合材被覆サンプル片(薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片)を作製した。
-Preparation of resin composite-coated sample pieces-
Here, although spray application using the exfoliated graphite particle-dispersed PAI resin coating liquid was attempted, since the average particle size includes relatively large exfoliated graphite particles of 50 μm, such exfoliated graphite particles are dispersedly contained. In the solution, the φ0.5 mm spray nozzle was clogged with particles, and spray coating could not be performed.
Therefore, in the present example, the exfoliated graphite particle-dispersed PAI resin coating liquid was applied to the surface of a plate test piece made of SUS440C steel by brush application. After coating, after air drying for about 1 hour, the PAI is cured by heating and pressing the plate specimen at a temperature of 290 ° C. and a surface pressure of 10 MPa for 2 hours, so that exfoliated graphite particles are contained in the PAI. A comparative resin composite-coated sample piece (exfoliated graphite particle-containing resin composite-coated sample piece) covered with a dispersed resin composite (graphite layer) having a thickness of 30 μm was prepared.

〜色相〜
上記のようにして作製した樹脂複合材被覆サンプル片のうち、グラファイト比率が60質量%の微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、グラフェンナノ粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、及び比較用の薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片について、その外観を観察した。各樹脂複合材被覆サンプル片の外観写真を図7に示す。
図7(A)〜(B)に示すように、微細グラファイト粒子又はグラフェンナノ粒子を高配向分散した樹脂複合材被覆サンプル片では、金属光沢を有する銀色の外観を呈していたのに対し、図7(C)に示す、従来一般に用いられている薄片化黒鉛粒子(EXP−P)を分散した樹脂複合材被覆サンプル片では、一般的なグラファイト(黒鉛)の色相に由来する黒色を呈していた。このように、本発明における配向性グラファイト粒子は、従来から用いられている薄片化黒鉛粒子とは外観上も相違がみられ、目視でも判断することができる。
~ Hue ~
Of the resin composite-coated sample pieces prepared as described above, a fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece having a graphite ratio of 60% by mass, a graphene nanoparticle-containing resin composite-coated sample piece, and a comparative thin piece The appearance of the graphite composite particle-containing resin composite-coated sample piece was observed. An appearance photograph of each resin composite-coated sample piece is shown in FIG.
As shown in FIGS. 7A to 7B, the resin composite-coated sample piece in which fine graphite particles or graphene nanoparticles are highly oriented and dispersed exhibited a silvery appearance with a metallic luster. In the resin composite-coated sample piece in which exfoliated graphite particles (EXP-P) that are generally used in the past shown in FIG. 7 (C) are dispersed, black was derived from the hue of general graphite (graphite). . As described above, the oriented graphite particles in the present invention are different in appearance from the exfoliated graphite particles conventionally used, and can be judged visually.

〜粒子形状及び配向性〜
次に、グラファイト比率が40質量%の微細化グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片を代表試料として用い、その断面を撮影した断面SEM写真を観察した。断面SEM写真を図8に示す。
図8に示されるように、微細化グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片では、平均粒子径が数μm〜10μm(平均約5μm)でかつ平均厚みが数十〜200nm(平均約100nm)、すなわち粒子の平均厚みに対する平均粒子径の比(アスペクト比)が約50の薄片形状の微細グラファイト粒子が、塗布面(すなわちグラファイト面)に平行な方向に配向した状態でPAI樹脂中に分散されている様子が確認された。
これに対する比較のために、エンジンの低摩擦化を目的としてピストンスカート部への被覆に用いられているMoS(二硫化モリブデン)粒子をPAI中に分散した樹脂複合材の断面SEM写真を図9に示す。PAI中に分散されているMoS粒子は、グラファイトと同様に層状化合物であり、MoS粒子の平均粒子径は数μm〜8μm程度と図8に示す微細グラファイト粒子と同程度であるが、平均厚みは数百nm〜1μm程度と微細グラファイト粒子に比べて厚くなっていることが分かる。これは、微細グラファイト粒子含有樹脂複合材ほど表面に平行な方向に配向した状態でMoS粒子が分散されていないものと考えられる。
~ Particle shape and orientation ~
Next, using a fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece having a graphite ratio of 40 mass% as a representative sample, a cross-sectional SEM photograph of the cross-section was observed. A cross-sectional SEM photograph is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece has an average particle diameter of several μm to 10 μm (average of about 5 μm) and an average thickness of several tens to 200 nm (average of about 100 nm). The flake-shaped fine graphite particles having a ratio of the average particle diameter to the average thickness of the particles (aspect ratio) of about 50 are dispersed in the PAI resin in a state of being oriented in a direction parallel to the coated surface (that is, the graphite surface). The situation was confirmed.
For comparison with this, a cross-sectional SEM photograph of a resin composite material in which MoS 2 (molybdenum disulfide) particles used for coating the piston skirt for the purpose of reducing engine friction is dispersed in PAI is shown in FIG. Shown in The MoS 2 particles dispersed in the PAI are layered compounds like graphite, and the average particle size of the MoS 2 particles is about several μm to 8 μm, which is about the same as the fine graphite particles shown in FIG. It can be seen that the thickness is about several hundred nm to 1 μm, which is thicker than the fine graphite particles. It is considered that this is because the MoS 2 particles are not dispersed in a state in which the fine graphite particle-containing resin composite is oriented in the direction parallel to the surface.

〜ロッキングカーブ及び半値半幅〜
樹脂複合材被覆サンプル片に被覆されている微細グラファイト粒子含有樹脂複合材の配向性を定量化するために、X線回折装置(RINT−2200、(株)リガク製)を用いて、グラファイト−2H 002回折位置におけるロッキングカーブを測定し、それらの半値半幅を求めた。測定条件は、X線の加速電圧:40kV、電流:30mAとし、発散スリット:1deg、散乱スリット:1deg、受光スリット:0.3mm、FT:0.05deg/step、スキャンスピード:2.0deg/minとした。
-Rocking curve and half-width at half maximum-
In order to quantify the orientation of the resin composite material containing fine graphite particles coated on the resin composite material-coated sample piece, an X-ray diffractometer (RINT-2200, manufactured by Rigaku Corporation) was used to obtain graphite-2H. The rocking curves at the 002 diffraction position were measured, and their half-value half widths were obtained. Measurement conditions are X-ray acceleration voltage: 40 kV, current: 30 mA, divergence slit: 1 deg, scattering slit: 1 deg, light receiving slit: 0.3 mm, FT: 0.05 deg / step, scan speed: 2.0 deg / min It was.

微細グラファイト粒子含有樹脂複合材のロッキングカーブを図10に示す。図10には、比較のために、高配向性グラファイトのブロック形状品(パナソニックグラファイト PCGX10、パナソニック社製)、グラファイトシート(PGS、パナソニック社製)、及び一般に広く用いられている等方性グラファイト粉末成形体(黒鉛質機械用炭素IG−11、東洋炭素社製)のロッキングカーブを併記した。
図10に示すように、微細グラファイト粒子含有樹脂複合材のロッキングカーブは、グラファイト比率が40質量%及び53質量%である両者とも、これらと同様に粒子を用いた等方性グラファイト粉末成形体に比べて、よりシャープなピークを呈しており、結晶塊やシートではなく粒子状のグラファイトを用いても、高配向性グラファイトシートに近い高配向性が得られていることが分かる。
The rocking curve of the fine graphite particle-containing resin composite is shown in FIG. FIG. 10 shows, for comparison, a block-shaped product of highly oriented graphite (Panasonic Graphite PCGX10, manufactured by Panasonic Corporation), a graphite sheet (PGS, manufactured by Panasonic Corporation), and generally used isotropic graphite powder. The rocking curve of the molded body (carbon IG-11 for graphite machine, manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) is also shown.
As shown in FIG. 10, the rocking curve of the fine graphite particle-containing resin composite is an isotropic graphite powder molded body using particles in the same manner as these, both having a graphite ratio of 40 mass% and 53 mass%. In comparison, it shows a sharper peak, and it can be seen that high orientation close to that of a highly oriented graphite sheet is obtained even when particulate graphite is used instead of crystal lumps or sheets.

また、微細グラファイト粒子含有樹脂複合材及びグラフェンナノ粒子含有樹脂複合材の半値半幅を測定した。測定結果は、前記表1に示す。表1に示すように、微細グラファイト粒子(配向性グラファイト粒子)樹脂複合材の半値半幅には、若干バラツキがあるものの、2.5°〜4.2°の範囲の良好な値が得られた。   Moreover, the half width at half maximum of the resin composite material containing fine graphite particles and the resin composite material containing graphene nanoparticles was measured. The measurement results are shown in Table 1. As shown in Table 1, although the half-width at half maximum of the fine graphite particles (orientated graphite particles) resin composite was slightly varied, good values in the range of 2.5 ° to 4.2 ° were obtained. .

以上のように、微細グラファイト粒子含有樹脂複合材及びグラフェンナノ粒子含有樹脂複合材では、配向性グラファイト粒子が良好に分散されており、c面が塗布面におよそ平行に配向している構造が得られていると考えられる。   As described above, the fine graphite particle-containing resin composite and the graphene nanoparticle-containing resin composite have a structure in which the oriented graphite particles are well dispersed and the c-plane is oriented approximately parallel to the coated surface. It is thought that.

〜摩擦摩耗特性〜
摩擦摩耗特性の評価にあたり、上記のサンプル片に加えて、摩擦摩耗特性の比較をするために下記の比較用サンプル片を用意した。
[i]比較用サンプル片a
熱硬化性ポリアミドイミドの溶液(日立化成工業社製のHPC−5011−29)のみを、SUS440C鋼材で作製されたプレート試験片の表面にスプレー塗布し、既述の微細グラファイト粒子含有樹脂複合材の作製と同様に、1時間程度の大気乾燥を施した後、温度290℃、面圧10MPaの条件で2時間加熱プレスすることによりPAI樹脂を硬化させた比較用の樹脂複合材被覆サンプル片を作製した。
[ii]比較用サンプル片b
自動車エンジンの低摩擦化を目的としてピストンのスカート部への被覆に用いられている、MoS粒子を分散したポリアミドイミド樹脂溶液(PA−744、東レ・ダウコーニング株式会社)を、SUS440C鋼材で作製されたプレート試験片の表面にスプレー塗布し、既述の微細グラファイト粒子含有樹脂複合材の作製と同様に、1時間程度の大気乾燥を施した後、温度290℃、面圧10MPaの条件で2時間加熱プレスすることにより、比較用サンプル片bを作製した。
[iii]比較用サンプル片c
自動車エンジンの低摩擦化を目的としてコンロッドのすべり軸受への被覆に用いられている、MoS粒子を分散したポリアミドイミド樹脂溶液(RA−530、大豊工業株式会社)を、SUS440C鋼材で作製されたプレート試験片の表面にスプレー塗布し、既述の微細グラファイト粒子含有樹脂複合材の作製と同様に、1時間程度の大気乾燥を施した後、温度290℃、面圧10MPaの条件で2時間加熱プレスすることにより、比較用サンプル片cを作製した。
~ Friction and wear characteristics ~
In evaluating the friction and wear characteristics, in addition to the above sample pieces, the following comparative sample pieces were prepared in order to compare the friction and wear characteristics.
[I] Comparative sample piece a
Only the thermosetting polyamide-imide solution (HPC-5011-29 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was spray-coated on the surface of the plate test piece made of SUS440C steel, and the fine graphite particle-containing resin composite described above was applied. Similar to production, after air-drying for about 1 hour, a PAI resin-cured sample piece for comparison, in which the PAI resin was cured, was produced by heating and pressing at a temperature of 290 ° C. and a surface pressure of 10 MPa for 2 hours. did.
[Ii] Sample piece b for comparison
A polyamide-imide resin solution (PA-744, Toray Dow Corning Co., Ltd.) dispersed with MoS 2 particles, which is used to coat the piston skirt for the purpose of reducing friction in automobile engines, is made of SUS440C steel. After spray coating on the surface of the plate test piece, and air drying for about 1 hour as in the preparation of the resin composite material containing fine graphite particles described above, 2 under conditions of a temperature of 290 ° C. and a surface pressure of 10 MPa. A comparative sample piece b was produced by heat-pressing for a period of time.
[Iii] Comparative sample piece c
A polyamide-imide resin solution (RA-530, Taiho Kogyo Co., Ltd.) in which MoS 2 particles are dispersed, which is used to coat a sliding rod bearing for the purpose of reducing friction of an automobile engine, was made of SUS440C steel. As with the production of the fine graphite particle-containing resin composite as described above, spray coating is applied to the surface of the plate test piece, and after air drying for about 1 hour, heating is performed for 2 hours under conditions of a temperature of 290 ° C. and a surface pressure of 10 MPa. The sample piece c for comparison was produced by pressing.

供試材として、グラファイト比率が25〜90質量%の6種の微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、比較用の薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、及び比較用サンプル片a〜cに対して、潤滑油としてガソリンエンジン油(トヨタ自動車社製、ILSAC GF−5規格油、粘度グレード:0W−20)を用いた潤滑条件下において、図11に示すリングオンプレート摩擦摩耗試験を実施した。相手材としては、ビッカース硬さHV740に焼入れ、焼き戻しを施したSUJ−2鋼材製の溝付き円筒試験片を用いた。その表面粗さは、0.3μmRzjisであり、摩擦面の見掛けの接触面積は200mmである。試験温度としては、潤滑油の温度を80℃一定に調整した。また、すべり速度を100mm/秒一定とし、面圧が約1MPaとなるよう荷重を20kgf負荷して、120分間保持した後、試験終了直前30秒間での摩擦係数(μ)の平均値を読み取った。
試験後でのプレート試験片における樹脂複合材の摩耗深さを指標として耐摩耗性を評価した。摩耗深さに関しては、触針式粗さ計により測定した摩擦摩耗試験後の摺動部と非摺動部との間の高低差により評価した。
As test materials, six kinds of fine graphite particle-containing resin composite-coated sample pieces having a graphite ratio of 25 to 90% by mass, comparative exfoliated graphite particle-containing resin composite-coated sample pieces, and comparative sample pieces a to 11 for the ring-on-plate friction and wear test shown in FIG. 11 under lubricating conditions using gasoline engine oil (ILSAC GF-5 standard oil, viscosity grade: 0W-20, manufactured by Toyota Motor Corporation) as the lubricating oil. Carried out. As a counterpart material, a grooved cylindrical test piece made of SUJ-2 steel material which was quenched and tempered to Vickers hardness HV740 was used. Its surface roughness is 0.3 μm Rzjis, and the apparent contact area of the friction surface is 200 mm 2 . As the test temperature, the temperature of the lubricating oil was adjusted to be constant at 80 ° C. Further, the sliding speed was kept constant at 100 mm / second, a load of 20 kgf was applied so that the surface pressure was about 1 MPa, and after holding for 120 minutes, the average value of the friction coefficient (μ) was read for 30 seconds immediately before the end of the test. .
The wear resistance was evaluated using the wear depth of the resin composite in the plate specimen after the test as an index. The wear depth was evaluated by the difference in height between the sliding portion and the non-sliding portion after the frictional wear test measured by a stylus type roughness meter.

摩擦摩耗試験で得られた摩擦係数(μ)の評価結果を図12に示す。
グラファイト粒子を配合せずにPAIのみを塗布した比較用サンプル片aでは、摩擦係数(μ)が0.095程度であるところ、一般に広く用いられている従来の薄片化黒鉛粒子を60質量%分散した薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材での摩擦係数(μ)も0.105程度であった。すなわち、エンジン油中での摩擦状態となる本試験条件では、従来の薄片化黒鉛粒子を用いることによるμの低減効果は認められなかった。
これに対し、微細グラファイト粒子を分散含有する6種の微細グラファイト粒子含有樹脂複合材では、いずれも摩擦系数(μ)が小さくなっており、微細グラファイト粒子を高配向分散したことによる摩擦低減効果が認められた。中でも、グラファイト比率が25質量%である微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片では、これまで低摩擦特性を示すものとして従来から用いられているピストンスカート用樹脂コート材又は軸受用樹脂コートを用いた比較用サンプル片b,cと同等以下のμしか得られていないが、グラファイト比率が25質量%より多く配合されると、従来品を想定した比較用サンプル片b,cに比べ、優れた低摩擦特性が現れている。更に、グラファイト比率が53質量%以上になると、μが0.02以下の特に優れた低摩擦特性が得られた。
FIG. 12 shows the evaluation results of the friction coefficient (μ) obtained in the friction wear test.
In the comparative sample piece a in which only PAI is applied without blending the graphite particles, the friction coefficient (μ) is about 0.095, and the conventional exfoliated graphite particles widely used are dispersed by 60% by mass. The friction coefficient (μ) of the exfoliated graphite particle-containing resin composite was about 0.105. That is, in this test condition where the engine oil is in a friction state, the effect of reducing μ by using conventional exfoliated graphite particles was not recognized.
On the other hand, in the 6 types of fine graphite particle-containing resin composites containing fine graphite particles dispersedly, the friction system number (μ) is small, and the friction reducing effect due to the highly oriented dispersion of fine graphite particles. Admitted. Among them, in the sample piece coated with a fine graphite particle-containing resin composite having a graphite ratio of 25% by mass, a piston skirt resin coating material or a bearing resin coating that has been conventionally used as a material exhibiting low friction characteristics is used. It is possible to obtain only μ less than or equal to that of the comparative sample pieces b and c. However, when the graphite ratio is more than 25% by mass, it is superior to the comparative sample pieces b and c assuming a conventional product. Low friction characteristics are appearing. Furthermore, when the graphite ratio was 53% by mass or more, particularly excellent low friction characteristics with μ of 0.02 or less were obtained.

次に、摩擦試験後における各供試材の摩耗量を図13に示す。
グラファイト粒子を配合せずにPAIのみを塗布した比較用サンプル片aでは、低摩擦特性を示すものとされている従来品(ピストンスカート用樹脂コート材及び軸受用樹脂コート材)を想定して作製した比較用サンプル片b,cに比べ、摩耗深さが大きい。一方、グラファイト比率を40質量%以上とした微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片では、比較用サンプル片b,cと同程度以下の摩耗深さとなっており、エンジン実部品への適用に耐え得る優れた耐摩耗性が得られた。
Next, the amount of wear of each specimen after the friction test is shown in FIG.
The sample piece for comparison a, in which only PAI is applied without compounding graphite particles, is manufactured assuming conventional products (resin coating material for piston skirt and resin coating material for bearing) that are supposed to exhibit low friction characteristics. The wear depth is larger than the comparative sample pieces b and c. On the other hand, the fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece with a graphite ratio of 40% by mass or more has a wear depth less than or equal to that of the comparative sample pieces b and c, and can withstand application to actual engine parts. The excellent wear resistance obtained was obtained.

更に、グラファイト粒子の種類の影響を比較するため、グラファイト比率を60質量%で一定として、微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、グラフェンナノ粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、及び薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片についてのμ特性を、前記同様の摩擦摩耗試験にて評価した。摩擦係数(μ)の特性(μ特性)を図14に示す。
図14に示されるように、半値半幅が3.4°である微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片、及び半値半幅が4.2°であるグラフェンナノ粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片では、一般的な薄片化黒鉛粒子が分散された薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片に比べて、より優れた低μ特性を示した。
Furthermore, in order to compare the influence of the type of graphite particles, the graphite ratio is constant at 60% by mass, the sample composite-coated sample piece containing fine graphite particles, the sample resin-coated sample piece containing graphene nanoparticles, and exfoliated graphite particles The μ characteristics of the resin composite-coated sample pieces were evaluated by the same friction and wear test as described above. FIG. 14 shows the characteristics (μ characteristics) of the coefficient of friction (μ).
As shown in FIG. 14, in the fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece having a half-value half-width of 3.4 ° and the graphene nanoparticle-containing resin composite-coated sample piece having a half-value half width of 4.2 °, Compared with a sample piece coated with a exfoliated graphite particle-containing resin composite material in which general exfoliated graphite particles are dispersed, a better low μ characteristic was exhibited.

また、摩擦試験後の摩耗量を図15に示す。
微細グラファイト粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片及びグラフェンナノ粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片はいずれも、一般的な薄片化黒鉛粒子が分散された薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材被覆サンプル片及びPAIのみを塗布した比較用サンプル片aに比べ、優れた耐摩耗性を示した。ここで、従来から一般に用いられている薄片化黒鉛粒子含有樹脂複合材では、PAI樹脂のみを塗布した比較用サンプル片aに比べても摩耗量が多い。これは、粒子径が50μm程度と大きく、かつ不定形の粒子が摩耗によって脱落し摺動面に介在してその粒子がアブレッシブ材となって摩耗を促進していることが考えられる。一方、アスペクト比が約50の微細グラファイト粒子や約375のグラフェンナノ粒子などの配向性を有する特定グラファイト粒子を用いた場合は、摺動方向に対して厚みが薄く、脱落してもアブレッシブ作用を生じていないことが考えられる。
Further, the amount of wear after the friction test is shown in FIG.
The fine graphite particle-containing resin composite-coated sample piece and the graphene nanoparticle-containing resin composite-coated sample piece are both generalized exfoliated graphite particle-containing resin composite-coated sample pieces and PAI. As compared with the comparative sample piece a coated with, excellent wear resistance was exhibited. Here, the exfoliated graphite particle-containing resin composite material that has been generally used in the past has a larger amount of wear than the comparative sample piece a to which only the PAI resin is applied. This is probably because the particle size is as large as about 50 μm, and irregular particles fall off due to wear and intervene on the sliding surface, and the particles serve as an abrasive to promote wear. On the other hand, when specific graphite particles having an orientation such as fine graphite particles having an aspect ratio of about 50 or graphene nanoparticles having about 375 are used, the thickness is small in the sliding direction, and even if dropped, the abrasive action is achieved. It is possible that it has not occurred.

以上のように、従来から固体潤滑材として広く用いられている層状化合物のグラファイトに関して、その低摩擦機構を詳細検討した中で、グラファイトの層分子面(グラファイト面)、すなわちc面(001面)を摺動方向に平行ないし略平行になるようにグラファイト粒子を配向させることで、従来のいわゆる薄片化黒鉛粒子又は薄片状グラファイト等と称されるグラファイト材に対して、特異的に優れた低摩擦特性が得られるとの知見を得た。本発明は、かかる知見に基づいて達成されたものである。また、層状分子を摺動方向に平行なるように配向させたグラファイトを用いて摩擦した場合、表面の一部が剥離して相手材表面に付着して、グラファイトの移着層を形成することもできる。それによって、任意の相手摩擦部材と摩擦した場合においても、真実接触部での摩擦状態は、グラファイト同士のせん断状態となる。グラファイトc面同士の相互作用力は小さな分子間力のみが支配的となり、そのせん断抵抗は極めて小さく、小さな摩擦係数を発現できる。   As described above, regarding the graphite of the layered compound that has been widely used as a solid lubricant conventionally, the low-friction mechanism has been studied in detail, and the layer molecular plane of graphite (graphite plane), that is, c-plane (001 plane). By aligning the graphite particles so as to be parallel to or substantially parallel to the sliding direction, it has a particularly excellent low friction against conventional graphite materials called exfoliated graphite particles or flaky graphite. The knowledge that the characteristic was acquired was acquired. The present invention has been achieved based on such findings. In addition, when rubbing using graphite with layered molecules oriented parallel to the sliding direction, a part of the surface peels off and adheres to the surface of the other material, forming a graphite transfer layer. it can. As a result, even when the friction member rubs against an arbitrary mating friction member, the frictional state at the true contact portion is a sheared state between graphites. Only the small intermolecular force is dominant in the interaction force between the graphite c-planes, the shear resistance is extremely small, and a small friction coefficient can be expressed.

層間の相互作用力が小さいグラファイトc面に平行に摺動させた場合、高荷重条件下にて局所的な高面圧せん断力が加わると、層間剥離によって過大な摩耗を引き起こし易いことが懸念される。特にグラファイト粒子をマトリックス樹脂中に分散させた塗布液を用いて層形成することによって、形成されたグラファイト層の表面にはグラファイト部とマトリックス樹脂とがともに存在することになり、摺動面がグラファイト粒子とマトリックス樹脂とで構成されていることで、グラファイト部への過大な荷重負荷が抑制され、優れた耐摩耗性が確保されることが考えられる。   When sliding in parallel to the graphite c surface where the interaction force between the layers is small, there is a concern that excessive wear is likely to occur due to delamination if a local high surface pressure shear force is applied under high load conditions. The In particular, by forming a layer using a coating solution in which graphite particles are dispersed in a matrix resin, both the graphite portion and the matrix resin exist on the surface of the formed graphite layer, and the sliding surface is graphite. It is conceivable that an excessive load applied to the graphite part is suppressed and excellent wear resistance is ensured by being composed of particles and matrix resin.

本発明では、上記のように、基材表面に、薄片状のグラファイト粒子を分散させた樹脂溶液を塗布することで基材表面を被覆するグラファイト層を形成することにより、塗布時などに生じる樹脂溶液の流動により、グラファイト粒子のc面がグラファイト層表面に平行ないし略平行に配向され易く、最終的に形成されたグラファイト面におけるグラファイト粒子の配向性を高めることができる。
また、摺動面となるグラファイト面にグラファイト部とマトリックス樹脂とがともに存在することで、グラファイトを相手材への移着材もしくは固体潤滑材の供給源として機能させることも可能である。摺動面において、グラファイト層表面のグラファイトc面と相手材表面に移着したグラファイトc面とが互いに接触する状態となることで、摩擦係数(μ)をより小さくすることが可能になる。
In the present invention, as described above, a resin layer is formed during coating by forming a graphite layer covering the substrate surface by applying a resin solution in which flaky graphite particles are dispersed to the substrate surface. Due to the flow of the solution, the c-plane of the graphite particles is easily oriented parallel or substantially parallel to the surface of the graphite layer, and the orientation of the graphite particles on the finally formed graphite surface can be enhanced.
In addition, the presence of both the graphite portion and the matrix resin on the graphite surface serving as the sliding surface enables the graphite to function as a transfer material to the counterpart material or a supply source of the solid lubricant. In the sliding surface, the graphite c surface on the surface of the graphite layer and the graphite c surface transferred to the surface of the counterpart material come into contact with each other, whereby the friction coefficient (μ) can be further reduced.

10・・・ピストン
11・・・ピストンの頂面
13・・・スカート部
15,21・・・グラファイト層(グラファイト面)
17・・・特定グラファイト粒子(配向性グラファイト粒子)
20・・・コンロッドベアリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Piston 11 ... Top surface 13 of piston ... Skirt part 15, 21 ... Graphite layer (graphite surface)
17 ... Specific graphite particles (oriented graphite particles)
20 ... Connecting rod bearing

Claims (7)

基材と、
前記基材の相手材との摺動面の少なくとも一部に設けられ、マトリックス樹脂、及び平均粒子径が40μm以下であり、平均厚みに対する該平均粒子径の比であるアスペクト比が20以上である配向性グラファイト粒子を含み、前記マトリックス樹脂及び前記配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比率が質量基準で30%以上90%以下であるグラファイト層と、
を備え、前記グラファイト層のX線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下である摺動部材。
A substrate;
Provided on at least a part of the sliding surface of the base material with the counterpart material, the matrix resin and the average particle diameter are 40 μm or less, and the aspect ratio, which is the ratio of the average particle diameter to the average thickness, is 20 or more. A graphite layer containing oriented graphite particles, wherein the content ratio of the oriented graphite particles to the total amount of the matrix resin and the oriented graphite particles is from 30% to 90% on a mass basis;
And a half-width at half maximum in a rocking curve at a graphite-2H002 diffraction position by X-ray diffraction measurement of the graphite layer is 5 ° or less.
前記マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂を含み、前記配向性グラファイト粒子の前記平均粒子径が1〜20μmであり、前記配向性グラファイト粒子の前記含有比率が質量基準で40%以上90%以下である請求項1に記載の摺動部材。   The matrix resin contains a thermosetting resin, the average particle diameter of the oriented graphite particles is 1 to 20 μm, and the content ratio of the oriented graphite particles is 40% or more and 90% or less on a mass basis. Item 2. The sliding member according to Item 1. 前記マトリックス樹脂の少なくとも一種が、熱硬化性ポリアミドイミドである請求項1又は請求項2に記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1 or 2, wherein at least one of the matrix resins is a thermosetting polyamideimide. 前記アスペクト比が、20以上1500以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の摺動部材。   The sliding member according to any one of claims 1 to 3, wherein the aspect ratio is 20 or more and 1500 or less. 前記グラファイト層の層厚が3μm以上40μm以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の摺動部材。   The sliding member according to any one of claims 1 to 4, wherein a thickness of the graphite layer is 3 µm or more and 40 µm or less. スカート部の少なくとも一部に前記グラファイト層が設けられたエンジン用ピストン、ピストンに配設され、外周面の少なくとも一部に前記グラファイト層が設けられたピストンリング、外周面の少なくとも一部に前記グラファイト層が設けられたピストンピン、又は、少なくともシャフト及びブッシュを有し、シャフト及びブッシュの少なくとも一方における少なくとも一部に前記グラファイト層が設けられたすべり軸受構造より選択されるいずれか1つである請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の摺動部材。   An engine piston having the graphite layer provided on at least a part of the skirt portion, a piston ring disposed on the piston and provided with the graphite layer on at least a part of the outer peripheral surface, and the graphite on at least a part of the outer peripheral surface A piston pin provided with a layer, or a sliding bearing structure having at least a shaft and a bush and at least a part of at least one of the shaft and the bush provided with the graphite layer. The sliding member according to any one of claims 1 to 5. 平均粒子径が40m以下であり、平均厚みに対する平均粒子径の比であるアスペクト比が20以上である配向性グラファイト粒子を溶媒に分散させた分散液と、マトリックス樹脂とを混合し、前記マトリックス樹脂及び前記配向性グラファイト粒子の合計量に対する配向性グラファイト粒子の含有比率が質量基準で30%以上90%以下であるグラファイト層形成用塗布液を調製する調製工程と、
基材の相手材との摺動面に、前記グラファイト層形成用塗布液を塗工することで、配向性グラファイト粒子がマトリックス樹脂中に配向されて、X線回折測定によるグラファイト−2H 002回折位置でのロッキングカーブにおける半値半幅が5°以下であるグラファイト層を形成する塗工工程と、
を有する摺動部材の製造方法。
A matrix resin is mixed with a dispersion in which oriented graphite particles having an average particle diameter of 40 m or less and an aspect ratio which is a ratio of an average particle diameter to an average thickness of 20 or more are dispersed in a solvent, and the matrix resin is mixed. And a preparation step of preparing a coating solution for forming a graphite layer in which the content ratio of the oriented graphite particles with respect to the total amount of the oriented graphite particles is 30% or more and 90% or less on a mass basis,
By applying the above-mentioned coating liquid for forming a graphite layer on the sliding surface of the substrate with the counterpart material, the oriented graphite particles are oriented in the matrix resin, and the graphite-2H 002 diffraction position by X-ray diffraction measurement A coating step of forming a graphite layer having a half width at half maximum in a rocking curve of 5 ° or less;
The manufacturing method of the sliding member which has these.
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