JP2015113457A - Lubrication film and slide bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリアミドイミド樹脂をマトリックス樹脂とし、炭素繊維を含む潤滑被膜、および、この潤滑被膜を形成してなる滑り軸受に関する。 The present invention relates to a lubricating coating containing a polyamideimide resin as a matrix resin and containing carbon fibers, and a sliding bearing formed by forming this lubricating coating.
ルームエアコン用やカーエアコン用などのコンプレッサ、自動車や建設機械などのトランスミッションのスラスト軸受では、金属製転がり軸受の代替が進んでいる。上記用途では、高PV(PV:面圧(P)と滑り速度(V)を乗じたもの)で、かつ潤滑油の供給が不十分で希薄潤滑となる条件下で使用される場合がある。単純な樹脂軸受では、摩擦放熱性が低いため、希薄潤滑下では摩擦発熱で溶融摩耗し、焼き付く問題があった。また、高温、高圧下で使用時の耐荷重性が不十分であった。 Replacement of metal rolling bearings is advancing in thrust bearings for compressors for room air conditioners and car air conditioners, and transmissions for automobiles and construction machinery. In the above applications, there is a case where it is used under the condition of high PV (PV: product of surface pressure (P) and sliding speed (V)) and insufficient lubrication and lean lubrication. Since simple resin bearings have low frictional heat dissipation, there has been a problem that they melt and wear due to frictional heat generation and seizure under dilute lubrication. Moreover, the load resistance at the time of use under high temperature and high pressure was insufficient.
このため、上記金属製転がり軸受の代替として、金属基材の表面にポリアミドイミド(以下、PAIと記す)樹脂をマトリックス樹脂とした潤滑被膜を形成した滑り軸受が提案されている。この滑り軸受は、膜厚10〜20μm程度の薄膜であるため、摩擦放熱性、耐荷重性ともに優れている。PAI樹脂は、潤滑被膜に用いられるフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの他のマトリックス樹脂と比較して、非常に高耐熱性である。また、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を配合することで、低摩擦特性を付与できる。 For this reason, as a substitute for the above-mentioned metal rolling bearing, a sliding bearing has been proposed in which a lubricating coating using a polyamideimide (hereinafter referred to as PAI) resin as a matrix resin is formed on the surface of a metal substrate. Since this plain bearing is a thin film having a film thickness of about 10 to 20 μm, it has excellent frictional heat dissipation and load resistance. The PAI resin has a very high heat resistance as compared with other matrix resins such as a phenol resin and an epoxy resin used for the lubricating coating. Moreover, a low friction characteristic can be provided by mix | blending solid lubricants, such as polytetrafluoroethylene (henceforth PTFE) resin, graphite, molybdenum disulfide.
また、高PVでの耐摩耗性を改善させるために、PAI樹脂に固体潤滑剤、耐摩耗剤を配合した潤滑被膜が提案されている(特許文献1参照)。ここで、耐摩耗剤には、アルミナ、窒化珪素、窒化ホウ素、シリカなどの粒状耐摩耗剤、チタン酸カリウム繊維、炭素繊維が例示されている。また、同様に耐摩耗性の改善目的で、PAI樹脂等にナノカーボン材の繊維状充填剤を配合することも提案されている(特許文献2参照)。 In addition, in order to improve the wear resistance at high PV, a lubricating coating in which a solid lubricant and an antiwear agent are blended with a PAI resin has been proposed (see Patent Document 1). Here, examples of the antiwear agent include granular antiwear agents such as alumina, silicon nitride, boron nitride, and silica, potassium titanate fibers, and carbon fibers. Similarly, for the purpose of improving wear resistance, it has also been proposed to blend a fibrous filler of a nanocarbon material into PAI resin or the like (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載された潤滑被膜において、粒状耐摩耗剤では油が希薄な潤滑下での耐摩耗性の付与が不十分である。チタン酸カリウム繊維は繊維径が0.5μm、繊維長が15μmと非常に細く、短い繊維物であるため、PAI樹脂の補強効果に乏しい。炭素繊維は、チタン酸カリウム繊維より大きい繊維物であるが、一般的に繊維径は5〜20μm程度で、潤滑被膜の厚さ10〜20μmに対して1〜2倍と大きい。このため、基材と被膜の密着力を阻害するだけでなく、炭素繊維が摺動により脱落しやすく、逆に耐摩耗性が低下してしまうおそれがある。
However, in the lubricating coating described in
また、特許文献2のナノカーボン材は繊維径が150nm以下、繊維長8μm以下の微小繊維であるため、チタン酸カリウム繊維と同様にPAIの補強効果に乏しい。また、潤滑被膜が10〜20μm程度と薄いので、周辺の取り付け部品の寸法精度から、相手部材との摺接面がわずかでも傾いた場合の傾きを許容できない。例えば、10μm傾くと、摺接時に被膜が局部的に10μm摩耗し当たりが均一化しても、摩耗するとすぐに下地露出するため、摩耗寿命が不足する。 Further, since the nanocarbon material of Patent Document 2 is a microfiber having a fiber diameter of 150 nm or less and a fiber length of 8 μm or less, it has a poor PAI reinforcing effect like the potassium titanate fiber. Further, since the lubricating coating is as thin as about 10 to 20 μm, the tilt when the sliding contact surface with the mating member is slightly tilted cannot be allowed due to the dimensional accuracy of the peripheral mounting parts. For example, if it is tilted by 10 μm, even if the coating is locally worn by 10 μm during sliding contact and the contact becomes uniform, the base is exposed as soon as it wears, so that the wear life is insufficient.
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、高密着強度の被膜で、高PVで希薄潤滑の条件下での耐焼き付き性に優れ、かつ、低摩擦低摩耗特性を有し、摺接する相手部材の傾きにより局部摩耗しても下地露出が発生しにくい潤滑被膜、および該潤滑被膜を形成してなる滑り軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made to address such problems, and is a high adhesion strength coating that has excellent seizure resistance under conditions of high PV and lean lubrication, and has low friction and low wear characteristics. It is another object of the present invention to provide a lubricating coating that hardly causes base exposure even if it is locally worn due to the inclination of a mating member that is in sliding contact, and a sliding bearing formed with the lubricating coating.
本発明の潤滑被膜は、PAI樹脂をマトリックス樹脂とし、相手材との摺動表面に形成される潤滑被膜であって、該潤滑被膜は、上記PAI樹脂と、フッ素樹脂および黒鉛から選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤と、繊維径が5〜15μmかつ平均繊維長が20〜100μmである炭素繊維とを含む組成物からなる塗膜であり、上記潤滑被膜の膜厚が、上記炭素繊維の繊維径の3〜15倍であることを特徴とする。 The lubricating coating of the present invention is a lubricating coating formed on a sliding surface with a counterpart material using a PAI resin as a matrix resin, and the lubricating coating is at least one selected from the PAI resin, a fluororesin, and graphite. It is a coating film made of a composition containing two solid lubricants and carbon fibers having a fiber diameter of 5 to 15 μm and an average fiber length of 20 to 100 μm, and the film thickness of the lubricating coating is the fiber diameter of the carbon fibers. 3 to 15 times.
上記潤滑被膜は、上記PAI樹脂100重量部に対して、上記固体潤滑剤を10〜150重量部、上記炭素繊維を3〜50重量部含むことを特徴とする。また、上記潤滑被膜の膜厚が30〜100μmであることを特徴とする。 The lubricating coating contains 10 to 150 parts by weight of the solid lubricant and 3 to 50 parts by weight of the carbon fiber with respect to 100 parts by weight of the PAI resin. The lubricating coating has a thickness of 30 to 100 μm.
上記固体潤滑剤として上記フッ素樹脂を少なくとも含み、該フッ素樹脂がPTFE樹脂であることを特徴とする。また、上記固体潤滑剤として上記黒鉛を含み、該黒鉛が固定炭素97.5%以上の人造黒鉛であることを特徴とする。 The solid lubricant contains at least the fluororesin, and the fluororesin is a PTFE resin. Further, the solid lubricant includes the graphite, and the graphite is artificial graphite having 97.5% or more of fixed carbon.
上記潤滑被膜は、ディスペンサーコーティングで形成された後、上記相手材側表面を研磨してなることを特徴とする。 The lubricating coating is formed by dispenser coating and then polishing the surface of the counterpart material.
本発明の滑り軸受は、金属基材と、該金属基材表面に形成された潤滑被膜とを有する滑り軸受であって、この潤滑被膜が上記本発明の潤滑被膜であることを特徴とする。また、上記滑り軸受は、その摺動表面が油またはグリースで潤滑される軸受であることを特徴とする。 The sliding bearing of the present invention is a sliding bearing having a metal substrate and a lubricating coating formed on the surface of the metallic substrate, wherein the lubricating coating is the lubricating coating of the present invention. The sliding bearing is a bearing whose sliding surface is lubricated with oil or grease.
本発明の潤滑被膜は、PAI樹脂をマトリックス樹脂とし、相手材との摺動表面に形成される潤滑被膜であり、PAI樹脂と、フッ素樹脂および黒鉛から選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤と、繊維径が5〜15μmかつ平均繊維長が20〜100μmである炭素繊維とを含む組成物からなる塗膜であり、その膜厚が上記炭素繊維の繊維径の3〜15倍であるので、炭素繊維が潤滑被膜から脱落し難く、下地と被膜の密着力を阻害しないため、高PVで、かつ潤滑油の供給が不十分で希薄潤滑となる条件下であっても、低摩擦低摩耗特性で、焼き付が起こらない。 The lubricating coating of the present invention is a lubricating coating formed on a sliding surface with a mating material using a PAI resin as a matrix resin, at least one solid lubricant selected from PAI resin, fluororesin and graphite, and fiber Carbon fiber having a diameter of 5 to 15 μm and an average fiber length of 20 to 100 μm, and a film thickness of 3 to 15 times the fiber diameter of the carbon fiber. Is difficult to drop off from the lubricating coating and does not hinder the adhesion between the substrate and the coating, so even under conditions of high PV and insufficient lubricating oil supply and lean lubrication, low friction and low wear characteristics, No seizure occurs.
上記潤滑被膜は、PAI樹脂100重量部に対して、上記固体潤滑剤を10〜150重量部、上記炭素繊維を3〜50重量部含むので、潤滑被膜の摩擦特性、耐摩耗性、弾性率や強度に特に優れる。また、該配合からなる潤滑被膜であるので、膜厚が30〜100μmと厚い場合でも、限界PV値が高く、耐摩耗性に優れる。 Since the lubricant film contains 10 to 150 parts by weight of the solid lubricant and 3 to 50 parts by weight of the carbon fiber with respect to 100 parts by weight of the PAI resin, the friction characteristics, wear resistance, elastic modulus and the like of the lubricant film Especially excellent in strength. Moreover, since it is the lubricating film which consists of this mixing | blending, even when a film thickness is 30-100 micrometers thick, a limit PV value is high and it is excellent in abrasion resistance.
上記潤滑被膜の膜厚が30〜100μmであり、厚膜であるので、相手材の摺接面のわずかな傾きは初期摩耗でなじみ、局部的な下地金属の露出をなくすことが可能である。 Since the lubricating film has a thickness of 30 to 100 μm and is a thick film, a slight inclination of the sliding contact surface of the mating member is compatible with initial wear, and local exposure of the base metal can be eliminated.
上記固体潤滑剤としてフッ素樹脂を少なくとも含み、該フッ素樹脂がPTFE樹脂であるので、高PVで、希薄潤滑となる条件下において、焼き付がなく、低摩擦特性をより向上させることができる。また、上記固体潤滑剤として黒鉛を含み、該黒鉛が固定炭素97.5%以上の人造黒鉛であるので、潤滑被膜に油潤滑下での低摩擦特性を付与できると同時に、耐摩耗性、弾性率および強度を付与できる。 Since the solid lubricant contains at least a fluororesin and the fluororesin is a PTFE resin, there is no seizure under the conditions of high PV and lean lubrication, and the low friction characteristics can be further improved. In addition, since the solid lubricant includes graphite and the graphite is artificial graphite having 97.5% or more of fixed carbon, it can impart low friction characteristics under oil lubrication to the lubricating coating, and at the same time, wear resistance, elasticity Rate and strength can be imparted.
本発明の滑り軸受は、上記本発明の潤滑被膜を金属基材表面に形成してなるので、限界PV値および耐焼付き性が高く、低摩擦・低摩耗特性を有する滑り軸受となる。また、その摺動表面が油またはグリースで潤滑される液体潤滑用軸受として好適である。 The sliding bearing of the present invention is formed by forming the lubricating coating of the present invention on the surface of the metal base material, and therefore has a high limit PV value and seizure resistance, and has a low friction and low wear characteristic. Further, it is suitable as a liquid lubrication bearing whose sliding surface is lubricated with oil or grease.
本発明の潤滑被膜は、PAI樹脂をマトリックス樹脂とし相手材との摺動表面に形成されるものであり、(1)PAI樹脂と、(2)フッ素樹脂および黒鉛から選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤と、(3)所定の形状の炭素繊維と、を含む組成物から形成された塗膜である。また、この潤滑被膜の膜厚が上記炭素繊維の繊維径の3〜15倍である。以下、この潤滑被膜について詳細に説明する。 The lubricating coating of the present invention is formed on a sliding surface with a mating material using a PAI resin as a matrix resin, and at least one solid lubricant selected from (1) PAI resin, (2) fluororesin and graphite. It is the coating film formed from the composition containing an agent and (3) carbon fiber of a predetermined shape. Moreover, the film thickness of this lubricating coating is 3 to 15 times the fiber diameter of the carbon fiber. Hereinafter, this lubricating coating will be described in detail.
本発明の潤滑被膜は、マトリックス樹脂としてPAI樹脂を用いる。PAI樹脂は、高分子主鎖内にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂である。PAI樹脂の中でも、イミド結合、アミド結合が芳香族基を介して結合している芳香族系PAI樹脂が好ましい。芳香族系PAI樹脂であると、下地である金属基材との結着性に優れ、かつ得られる潤滑被膜の耐熱性が特に優れる。ここで、芳香族系PAI樹脂のイミド結合は、ポリアミド酸などの前駆体であっても、また閉環したイミド環であってもよく、さらにはそれらが混在している状態であってもよい。 The lubricating coating of the present invention uses PAI resin as the matrix resin. The PAI resin is a resin having an imide bond and an amide bond in the polymer main chain. Among the PAI resins, an aromatic PAI resin in which an imide bond and an amide bond are bonded via an aromatic group is preferable. When it is an aromatic PAI resin, it is excellent in the binding property with the metal base material as a base, and the heat resistance of the resulting lubricating coating is particularly excellent. Here, the imide bond of the aromatic PAI resin may be a precursor such as polyamic acid, a closed imide ring, or a state in which they are mixed.
このような芳香族系PAI樹脂は、芳香族第一級ジアミン、例えばジフェニルメタンジアミンと芳香族三塩基酸無水物、例えばトリメリット酸無水物のモノまたはジアシルハライド誘導体から製造されるPAI樹脂、芳香族三塩基酸無水物と芳香族ジイソシアネート化合物、例えばジフェニルメタンジイソシアネートとから製造されるPAI樹脂などがある。さらに、アミド結合に比べてイミド結合の比率を大きくしたPAI樹脂として、芳香族、脂肪族または脂環族ジイソシアネート化合物と芳香族四塩基酸二無水物および芳香族三塩基酸無水物とから製造されるPAI樹脂などがあり、いずれのPAI樹脂であっても使用することができる。 Such aromatic PAI resins include PAI resins produced from aromatic primary diamines such as diphenylmethanediamine and aromatic tribasic acid anhydrides, such as mono- or diacyl halide derivatives of trimellitic acid anhydride, aromatic There are PAI resins produced from tribasic acid anhydrides and aromatic diisocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate. Furthermore, as a PAI resin having a larger ratio of imide bonds than amide bonds, it is produced from aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate compounds and aromatic tetrabasic acid dianhydrides and aromatic tribasic acid anhydrides. Any PAI resin can be used.
フッ素樹脂としては、低摩擦特性を潤滑被膜に付与でき、該被膜の使用温度雰囲気に耐える耐熱性を有するものであれば使用できる。フッ素樹脂としては、例えば、PTFE樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン(FEP)共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン(ETFE)共重合体樹脂などが挙げられる。これらの中でも、PTFE樹脂の粉末を用いることが好ましい。PTFE樹脂は、約340〜380℃の溶融粘度が約1010〜1011Pa・sと高く、融点を越えても流動し難く、フッ素樹脂の中では最も耐熱性に優れ、低温下でも優れた性質を示し、摩擦摩耗特性にも優れる。 Any fluororesin can be used as long as it can impart low friction properties to the lubricating coating and has heat resistance that can withstand the operating temperature atmosphere of the coating. Examples of the fluororesin include PTFE resin, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether (PFA) copolymer resin, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) copolymer resin, and tetrafluoroethylene-ethylene (ETFE) copolymer. Polymer resin etc. are mentioned. Among these, it is preferable to use PTFE resin powder. PTFE resin has a high melt viscosity of about 10 10 to 10 11 Pa · s at about 340 to 380 ° C., hardly flows even when the melting point is exceeded, has the highest heat resistance among fluororesins, and is excellent even at low temperatures It exhibits properties and excellent friction and wear characteristics.
PTFE樹脂としては、−(CF2−CF2)n−で表される一般のPTFE樹脂を用いることができ、また、一般のPTFE樹脂にパーフルオロアルキルエーテル基(−CpF2p−O−)(pは1−4の整数)あるいはポリフルオロアルキル基(H(CF2)q−)(qは1−20の整数)などを導入した変性PTFE樹脂も使用できる。これらのPTFE樹脂および変性PTFE樹脂は、一般的なモールディングパウダーを得る懸濁重合法、ファインパウダーを得る乳化重合法のいずれを採用して得られたものでもよい。 The PTFE resin, - (CF 2 -CF 2) n- in can be used ordinary PTFE resin represented, also generally of PTFE resin perfluoroalkyl ether group (-C p F 2p -O- ) (P is an integer of 1-4) or a modified PTFE resin into which a polyfluoroalkyl group (H (CF 2 ) q- ) (q is an integer of 1-20) or the like is introduced. These PTFE resins and modified PTFE resins may be obtained by employing either a suspension polymerization method for obtaining a general molding powder or an emulsion polymerization method for obtaining a fine powder.
PTFE樹脂粉末の平均粒子径(レーザー解析法による測定値)は、特に限定されるものではないが、潤滑被膜の強度、耐摩耗性から20μm以下とすることが好ましい。 The average particle diameter (measured value by laser analysis method) of the PTFE resin powder is not particularly limited, but is preferably 20 μm or less in view of the strength and wear resistance of the lubricating coating.
PTFE樹脂粉末としては、PTFE樹脂をその融点以上で加熱焼成したものを使用できる。また、加熱焼成した粉末に、さらにγ線または電子線などを照射した粉末も使用できる。これらのPTFE樹脂粉末は、加熱焼成等されていないPTFE樹脂(モールディングパウダー、ファインパウダー)と比較して、潤滑被膜(塗膜)を形成する樹脂塗料中での均一分散性に優れ、形成された潤滑被膜の耐摩耗特性が優れる。 As the PTFE resin powder, a PTFE resin obtained by heating and baking at a melting point or higher can be used. Further, a powder obtained by further irradiating a heat-fired powder with γ rays or electron beams can also be used. These PTFE resin powders were formed with excellent uniform dispersibility in a resin coating that forms a lubricating coating (coating film) as compared with PTFE resins (molding powder, fine powder) that were not heated and fired. The wear resistance of the lubricating coating is excellent.
黒鉛は固体潤滑剤として優れた特性を有する。黒鉛は、天然黒鉛と人造黒鉛に大別される。また、形状としては、りん片状、粒状、球状などがあるが、いずれも使用できる。人造黒鉛は製造工程中にできるカーボランダムのため潤滑性能を阻害されることと、黒鉛化の十分に進んだ黒鉛を造ることが難しいため一般的には潤滑剤には適していないとされている。天然黒鉛は完全に黒鉛化されたものが産出されるため、非常に高い潤滑特性を有しており固体潤滑剤として適している。しかし、不純物を多く含み、この不純物が潤滑性を低下させるため、不純物を除去しなければならないが、完全に除去することは困難である。 Graphite has excellent properties as a solid lubricant. Graphite is roughly classified into natural graphite and artificial graphite. The shape includes flakes, granules, and spheres, but any of them can be used. Artificial graphite is generally not suitable for lubricants because it is difficult to make graphite with sufficiently advanced graphitization because it is difficult to make artificial graphite because it is carborundum produced during the manufacturing process. . Since natural graphite is produced that is completely graphitized, it has very high lubricating properties and is suitable as a solid lubricant. However, since the impurity contains a lot of impurities and this impurity lowers the lubricity, the impurities must be removed, but it is difficult to completely remove them.
黒鉛としては、固定炭素97.5%以上の黒鉛の使用が好ましく、さらには、固定炭素98.5%以上の人造黒鉛が好ましい。このような黒鉛は、潤滑油とのなじみ性が高く、表面に潤滑油が付着していなくても黒鉛中に微量に含浸された潤滑油によって潤滑性が維持される。 As the graphite, graphite having 97.5% or more of fixed carbon is preferably used, and artificial graphite having 98.5% or more of fixed carbon is more preferable. Such graphite has high compatibility with the lubricating oil, and even if the lubricating oil does not adhere to the surface, the lubricating property is maintained by the lubricating oil impregnated in a trace amount in the graphite.
黒鉛の平均粒子径(レーザー解析法による測定値)は、特に限定されるものではないが、潤滑被膜の強度、耐摩耗性から20μm以下とすることが好ましい。 The average particle diameter of graphite (measured by a laser analysis method) is not particularly limited, but is preferably 20 μm or less in view of the strength and wear resistance of the lubricating coating.
炭素繊維の形状としては、以下の繊維径および平均繊維長を有するものを用いる。炭素繊維の繊維径は5〜15μmである。この範囲をこえる太い炭素繊維では、潤滑被膜の強度を低下させ、炭素繊維が脱落し易い。また、繊維径が5μm未満では、被膜の補強効果に乏しく、耐摩耗性に劣り、高い限界PV値が得られない。より好ましい繊維径は5〜10μmである。なお、繊維径については、炭素繊維原糸の繊維径が上記範囲内であればよい。 As the shape of the carbon fiber, one having the following fiber diameter and average fiber length is used. The fiber diameter of the carbon fiber is 5 to 15 μm. A thick carbon fiber exceeding this range reduces the strength of the lubricating coating, and the carbon fiber tends to fall off. On the other hand, if the fiber diameter is less than 5 μm, the effect of reinforcing the coating is poor, the wear resistance is poor, and a high limit PV value cannot be obtained. A more preferable fiber diameter is 5 to 10 μm. In addition, about a fiber diameter, the fiber diameter of a carbon fiber base yarn should just be in the said range.
炭素繊維の平均繊維長は20〜100μmである。平均繊維長が20μm未満では十分な補強効果が得られず、耐荷重性や耐摩耗性に劣る。平均繊維長が100μmをこえると、潤滑被膜の強度の均一性が低下するとともに、摩擦面の炭素繊維の割合が低くなり、耐摩耗性が低下する。また、基材と被膜の密着力を阻害する要因となる。より好ましい平均繊維長は20〜60μmである。なお、本発明における平均繊維長は、数平均繊維長である。 The average fiber length of the carbon fiber is 20 to 100 μm. If the average fiber length is less than 20 μm, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained and the load resistance and wear resistance are poor. When the average fiber length exceeds 100 μm, the uniformity of the strength of the lubricating coating is lowered, and the ratio of carbon fibers on the friction surface is lowered, so that the wear resistance is lowered. Moreover, it becomes a factor which inhibits the adhesive force of a base material and a film. A more preferable average fiber length is 20 to 60 μm. In addition, the average fiber length in this invention is a number average fiber length.
炭素繊維の種類としては、上記形状を満足し得るものであれば限定されず、原材料から分類されるピッチ系またはPAN系のいずれのものであってもよい。この中でも、高弾性率を有するPAN系炭素繊維が好ましい。その焼成温度は特に限定するものではないが、2000℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛(グラファイト)化されたものよりも、1000〜1500℃程度で焼成された炭化品のものが、高PV下でも相手材を摩耗損傷しにくいので好ましい。炭素繊維としてPAN系炭素繊維を用いることで、樹脂被膜の弾性率が高くなり、被膜の変形、摩耗が小さくなる。さらには、摩擦面の真実接触面積が小さくなり、摩擦発熱も軽減する。 The type of carbon fiber is not limited as long as the above shape can be satisfied, and may be any of pitch type or PAN type classified from raw materials. Among these, PAN-based carbon fibers having a high elastic modulus are preferable. The firing temperature is not particularly limited, but a carbonized product fired at about 1000 to 1500 ° C. is higher than that fired at a high temperature of 2000 ° C. or higher and converted to graphite (graphite). Even under PV, it is preferable because the mating material is hardly damaged by wear. By using PAN-based carbon fiber as the carbon fiber, the elastic modulus of the resin coating is increased, and the deformation and wear of the coating are reduced. Furthermore, the true contact area of the friction surface is reduced, and frictional heat generation is reduced.
本発明で使用できる炭素繊維の市販品としては、ピッチ系炭素繊維としてクレハ社製クレカM−2007S、PAN系炭素繊維として東邦テナックス社製ベスファイトHTA−CMF0040−0H、東レ社製トレカMLD−30などが挙げられる。 Commercially available carbon fibers that can be used in the present invention include Kureha Kureka M-2007S as pitch-based carbon fibers, Toho Tenax's Best Fight HTA-CMF0040-0H as PAN-based carbon fibers, and Torayca MLD-30 from Toray. Etc.
本発明の潤滑被膜を形成する樹脂組成物において、フッ素樹脂および黒鉛から選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤は、PAI樹脂100重量部に対して10〜150重量部配合することが好ましい。すなわち、固体潤滑剤として、(1)フッ素樹脂単独で用いる場合は、該フッ素樹脂がPAI樹脂100重量部に対して10〜150重量部であり、(2)黒鉛単独で用いる場合は、該黒鉛がPAI樹脂100重量部に対して10〜150重量部であり、(3)フッ素樹脂と黒鉛とを併用する場合は、該フッ素樹脂と該黒鉛との合計量がPAI樹脂100重量部に対して10〜150重量部である。 In the resin composition for forming the lubricating coating of the present invention, it is preferable that at least one solid lubricant selected from fluororesin and graphite is blended in an amount of 10 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the PAI resin. That is, as a solid lubricant, when (1) the fluororesin is used alone, the fluororesin is 10 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PAI resin, and (2) when the graphite is used alone, the graphite Is 10 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PAI resin. (3) When the fluororesin and graphite are used in combination, the total amount of the fluororesin and the graphite is 100 parts by weight of the PAI resin. 10 to 150 parts by weight.
フッ素樹脂は希薄潤滑下での低摩擦特性の付与、焼付き防止等の目的で、黒鉛は油潤滑下での低摩擦特性、耐摩耗性、潤滑被膜の強度、弾性率の付与等の目的でそれぞれ配合する。PAI樹脂100重量部に対して、フッ素樹脂の配合量が10重量部未満であると、低摩擦特性に劣り、発熱による摩耗促進、焼付きが発生するおそれがある。一方、フッ素樹脂の配合量が150重量部をこえると低摩擦特性は優れるが、被膜強度および耐摩耗特性が劣化するおそれがある。 Fluororesin is used for the purpose of imparting low friction properties under dilute lubrication and prevention of seizure, and graphite is used for the purpose of imparting low friction properties under oil lubrication, wear resistance, strength of the lubricating coating, and elastic modulus. Mix each one. When the blending amount of the fluororesin is less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PAI resin, the low friction property is inferior, and there is a possibility that wear promotion and seizure occur due to heat generation. On the other hand, when the blending amount of the fluororesin exceeds 150 parts by weight, the low friction property is excellent, but the coating strength and wear resistance property may be deteriorated.
PAI樹脂100重量部に対して、黒鉛の配合量が10重量部未満であると、黒鉛を配合した場合の摩擦摩耗特性、潤滑被膜の強度と弾性率の改質効果が得られないおそれがある。一方、黒鉛の配合量が150重量部をこえると、潤滑被膜の強度が低下し、耐摩耗性が低下するとともに、潤滑被膜の密着性を損ない、剥がれの原因となるおそれがある。 If the compounding amount of graphite is less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of PAI resin, there is a possibility that the effect of modifying the frictional wear characteristics and the strength and elastic modulus of the lubricating coating when graphite is blended may not be obtained. . On the other hand, if the blending amount of graphite exceeds 150 parts by weight, the strength of the lubricating coating is lowered, the wear resistance is lowered, the adhesion of the lubricating coating is impaired, and peeling may occur.
希薄潤滑下と油潤滑下での低摩擦特性の両立し、潤滑状態によって影響を受け難い安全率の高い潤滑被膜を得るためには、固体潤滑剤としてフッ素樹脂と黒鉛とを併用し配合することが好ましい。この場合の潤滑被膜を形成する樹脂組成物は、PAI樹脂100重量部に対して、フッ素樹脂を50〜100重量部、黒鉛を5〜30重量部を配合することがより好ましい。 In order to obtain a low-friction property under lean lubrication and oil lubrication, and to obtain a lubricating film with a high safety factor that is hardly affected by the state of lubrication, a fluorine resin and graphite are used in combination as a solid lubricant. Is preferred. In this case, it is more preferable that the resin composition for forming the lubricating coating contains 50 to 100 parts by weight of fluororesin and 5 to 30 parts by weight of graphite with respect to 100 parts by weight of PAI resin.
本発明の潤滑被膜を形成する樹脂組成物において、上記所定の炭素繊維は、PAI樹脂100重量部に対して3〜50重量部配合することが好ましい。炭素繊維は耐摩耗性、被膜の強度、弾性率の付与の目的で配合しており、その効果は黒鉛よりも高い。PAI樹脂100重量部に対して、炭素繊維の配合量が3重量部未満であると、耐摩耗性、潤滑被膜の強度と弾性率の改質効果が得られないおそれがある。一方、炭素繊維の配合量が50重量部をこえると、潤滑被膜の強度が低下し、耐摩耗性が低下するおそれがある。炭素繊維は、黒鉛と併用配合することで、耐摩耗性、潤滑被膜の強度、弾性率の付与に対して、炭素繊維がマクロ補強、黒鉛がミクロ補強の役割をそれぞれ果し、相乗効果が得られる。 In the resin composition for forming the lubricating coating of the present invention, the predetermined carbon fiber is preferably blended in an amount of 3 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PAI resin. Carbon fiber is blended for the purpose of imparting abrasion resistance, coating strength, and elastic modulus, and its effect is higher than that of graphite. If the blending amount of the carbon fiber is less than 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the PAI resin, there is a possibility that the effect of improving the wear resistance and the strength and elastic modulus of the lubricating coating cannot be obtained. On the other hand, when the blending amount of the carbon fiber exceeds 50 parts by weight, the strength of the lubricating coating is lowered and the wear resistance may be lowered. When combined with graphite, carbon fiber plays a role of macro-reinforcement and graphite as micro-reinforcement for wear resistance, lubrication film strength, and elasticity. It is done.
本発明の潤滑被膜の膜厚は、炭素繊維の繊維径の3〜15倍である。炭素繊維の繊維径は上述のとおり5〜15μmであるので、該膜厚は具体的には15〜225μmとなる。潤滑被膜は薄い方が耐荷重性、摩擦放熱性が高く、高限界PVで耐摩耗性に優れる。しかし、膜厚が炭素繊維の繊維径の3倍未満と薄いと、炭素繊維が脱落し易く、潤滑被膜の強度も低下する。一方、15倍をこえると、潤滑被膜の耐荷重性、摩擦放熱性が低下し、耐摩耗性に劣る。本発明の潤滑被膜は、PAI樹脂をマトリックス樹脂とし、摺動面等に形成される潤滑用の塗膜としては厚膜であり、その被膜内に十分な補強効果を得られる程度のサイズの炭素繊維を含む態様とするために該厚膜としている。 The film thickness of the lubricating coating of the present invention is 3 to 15 times the fiber diameter of the carbon fiber. Since the fiber diameter of the carbon fiber is 5 to 15 μm as described above, the film thickness is specifically 15 to 225 μm. The thinner the lubricant film, the higher the load resistance and frictional heat dissipation, and the higher limit PV and the better the wear resistance. However, if the film thickness is as thin as less than 3 times the fiber diameter of the carbon fiber, the carbon fiber is likely to drop off, and the strength of the lubricating coating also decreases. On the other hand, if it exceeds 15 times, the load resistance and frictional heat dissipation of the lubricating coating are lowered, and the wear resistance is inferior. The lubricating coating of the present invention uses a PAI resin as a matrix resin, and is a thick coating as a lubricating coating formed on a sliding surface, etc., and has a carbon size that can provide a sufficient reinforcing effect in the coating. The thick film is used in order to include the fiber.
潤滑被膜の膜厚は、好ましくは30〜100μmである。膜厚を炭素繊維の繊維径の3〜15倍で、かつ30〜100μmとすることで、耐荷重性、摩擦放熱性が高く、高限界PVで耐摩耗性に優れるとともに、相手材の摺接面のわずかな傾きであれば、初期摩耗でなじんだ後の残り膜厚が確保でき、局部的な下地金属の露出をなくすことが可能となる。
The film thickness of the lubricating coating is preferably 30 to 100 μm. By making the
本発明の潤滑被膜を形成する樹脂組成物には、上記のPAI樹脂、フッ素樹脂、黒鉛、炭素繊維の他に、本発明の必要特性を低下させない範囲であれば顔料などの他の添加剤を含んでもよい。また、補強効果に乏しく、脱落のおそれがあること等から、上記所定の形状の炭素繊維以外の炭素繊維や、ガラス繊維、ウィスカ等の他の繊維状補強材を含まないことが好ましい。最も好ましくは、後述する実施例に示すように、PAI樹脂と、フッ素樹脂と、所定の形状の炭素繊維との3成分からなる場合、または、これに黒鉛を加えた4成分からなる場合である。 In addition to the above PAI resin, fluororesin, graphite, and carbon fiber, the resin composition for forming the lubricating coating of the present invention contains other additives such as pigments as long as the necessary characteristics of the present invention are not reduced. May be included. Moreover, it is preferable that carbon fiber other than the said predetermined shape carbon fiber, and other fibrous reinforcements, such as glass fiber and a whisker, are not included from the point of being lacking in a reinforcement effect and being liable to fall off. Most preferably, as shown in the examples described later, it is composed of three components of PAI resin, fluororesin, and carbon fiber of a predetermined shape, or composed of four components obtained by adding graphite to this. .
本発明の潤滑被膜(塗膜)は、上記樹脂組成物からなる樹脂塗料を用いて、スプレー、ディスペンサー、スクリーン印刷、ロールコート等のコーティング方法で形成する。この樹脂塗料は固形分であるPAI樹脂、フッ素樹脂、黒鉛、炭素繊維を、上述の配合割合で、溶剤類に分散または溶解させることにより得られる。溶剤類としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルクロロホルム、トリクロロエチレン、トリクロロトリフルオロエタンなどの有機ハロゲン化化合物類、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、メチルイソピロリドン(MIP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAC)などの非プロトン系極性溶剤類などを使用することが例示できる。これらの溶剤類は、単独または混合物として使用することができる。コーティング方法にあわせ、溶剤の種類、液粘度を調整すればよい。 The lubricating coating (coating film) of the present invention is formed by a coating method such as spraying, dispenser, screen printing, roll coating, etc., using a resin coating comprising the above resin composition. This resin coating is obtained by dispersing or dissolving solid PAI resin, fluororesin, graphite, and carbon fiber in a solvent at the above-described blending ratio. Solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and organic halogenated compounds such as methyl chloroform, trichloroethylene, and trichlorotrifluoroethane. And aprotic polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methylisopyrrolidone (MIP), dimethylformamide (DMF), and dimethylacetamide (DMAC). These solvents can be used alone or as a mixture. According to the coating method, the type of solvent and the liquid viscosity may be adjusted.
本発明の潤滑被膜には、上記の炭素繊維を配合しているので、樹脂塗料内での炭素繊維の沈降やコーティング方法に起因する塗膜組成の不均一化を考慮すると、スプレーコーティングよりも、ディスペンサー、スクリーン印刷、ロールコートが適している。特にディスペンサーコーティングを採用することで、塗料の無駄がなく、厚膜の潤滑被膜を短時間で容易に形成できる。樹脂塗料を基材に塗布した後、焼成することで硬化・密着された潤滑被膜が得られる。 In the lubricating coating of the present invention, since the above-mentioned carbon fiber is blended, in consideration of non-uniformity of the coating film composition resulting from the precipitation of the carbon fiber in the resin paint and the coating method, rather than spray coating, Dispensers, screen printing and roll coating are suitable. In particular, by adopting dispenser coating, there is no waste of paint, and a thick lubricating film can be easily formed in a short time. After the resin paint is applied to the base material, it is baked to obtain a cured and adhered lubricating film.
上記した潤滑被膜の膜厚範囲については、焼成後の膜厚を所定範囲にする、もしくは、焼成後の膜厚はより厚くなるよう形成し、研磨等の機械加工で所定範囲にしてもよい。摺動面の平面度を高め、潤滑油による安定した境界潤滑状態を実現し、潤滑油が枯渇した際にも、境界潤滑状態で摩擦摩耗特性を安定化させるためには、所望の膜厚よりも厚く形成し、研磨等の機械加工により所定膜厚とすることが好ましい。また、本発明の潤滑被膜は厚膜であるので、後加工により該膜厚を調整することで、基材側の平面度の精度が劣る場合でも、潤滑被膜側でこれを吸収し、表面の平面度の精度を確保できるため、基材自体を高精度に加工する必要がなくなる。 About the film thickness range of the above-mentioned lubricating coating, the film thickness after baking may be set to a predetermined range, or the film thickness after baking may be formed to be thicker and may be set to a predetermined range by machining such as polishing. In order to increase the flatness of the sliding surface, achieve a stable boundary lubrication state with the lubricant, and stabilize the frictional wear characteristics in the boundary lubrication state even when the lubricant is depleted, It is preferable to form a thick film and to obtain a predetermined film thickness by machining such as polishing. In addition, since the lubricating coating of the present invention is thick, by adjusting the film thickness by post-processing, even if the accuracy of the flatness on the substrate side is inferior, this is absorbed on the lubricating coating, Since the accuracy of flatness can be ensured, it is not necessary to process the substrate itself with high accuracy.
本発明の滑り軸受の一例を図1に基づいて説明する。図1はスラスト滑り軸受の斜視図である。滑り軸受1は、下地基材となる金属板2と、この金属板2の相手材との摺動表面に形成された潤滑被膜3とから構成される。この潤滑被膜3が上記本発明の潤滑被膜である。
An example of the sliding bearing of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of a thrust slide bearing. The sliding
上記潤滑被膜を金属板等の金属基材の表面に形成した滑り軸受とすることで、油潤滑および希薄潤滑下でも低摩擦低摩耗特性で、高い限界PV値を有する軸受となる。また、相手材との摺接面のわずかな傾きであれば許容可能で、下地が露出することや、潤滑被膜が剥がれることなく、使用することができる。 By using a sliding bearing in which the lubricating coating is formed on the surface of a metal substrate such as a metal plate, the bearing has low friction and low wear characteristics and a high limit PV value even under oil lubrication and lean lubrication. Further, a slight inclination of the sliding contact surface with the counterpart material is acceptable, and can be used without exposing the base and peeling off the lubricating coating.
金属基材の材質としては、任意の金属材料を採用できる。例えば、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などを採用することで、所要の熱伝導性、耐荷重性を確保することができ、樹脂被膜から金属基材、金属基材から外部に放熱し易く、高荷重下でも使用可能となる。鉄としては一般構造用炭素鋼(SS400など)、軟鋼(SPCC、SPCEなど)、ステンレス鋼(SUS304、SUS316など)などが挙げられ、これら鉄に亜鉛、ニッケル、銅などのめっきを施してもよい。アルミニウムとしてはA1100、A1050、アルミニウム合金としてはA2017、A5052(アルマイト処理品も含む)、銅としてはC1100、銅合金としてはC2700、C2801などがそれぞれ挙げられる。 Any metal material can be adopted as the material of the metal substrate. For example, by adopting iron, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, etc., the required thermal conductivity and load resistance can be ensured, and heat is released from the resin coating to the metal substrate and from the metal substrate to the outside. Easy to use and can be used even under high loads. Examples of iron include general structural carbon steel (SS400, etc.), mild steel (SPCC, SPCE, etc.), stainless steel (SUS304, SUS316, etc.), and these irons may be plated with zinc, nickel, copper, or the like. . Examples of aluminum include A1100 and A1050, examples of aluminum alloys include A2017 and A5052 (including anodized products), examples of copper include C1100, and examples of copper alloys include C2700 and C2801.
金属基材の潤滑被膜形成面は、被膜との密着性を向上させるために、ショットブラスト、タンブラー、機械加工等により凹凸形状に荒らす、または、化学表面処理を施して微細凹凸形状を形成することが好ましい。 In order to improve the adhesion with the coating film, the surface on which the lubricant film is formed on the metal substrate should be roughened by shot blasting, tumbling, machining, etc., or subjected to chemical surface treatment to form a fine uneven shape. Is preferred.
本発明の滑り軸受は、上記の潤滑被膜と金属基材からなるので、油またはグリースで潤滑下において、耐荷重性、摩擦放熱性、低摩擦低摩耗特性、耐焼付き性、限界PV特性が高い液体潤滑用軸受となる。この滑り軸受としては、図1に示すような金属円盤などの平板の表面に潤滑被膜を形成したスラスト滑り軸受、円筒状の内径面に潤滑被膜を形成したラジアル滑り軸受などが例示できる。また、本発明の潤滑被膜の適用例として、円柱状の外径面に潤滑被膜を形成したピンやピストンが例示できる。 Since the sliding bearing of the present invention is composed of the above lubricating coating and a metal substrate, it has high load resistance, friction heat dissipation, low friction and low wear characteristics, seizure resistance, and critical PV characteristics under lubrication with oil or grease. It becomes a bearing for liquid lubrication. Examples of the sliding bearing include a thrust sliding bearing in which a lubricating coating is formed on the surface of a flat plate such as a metal disk as shown in FIG. 1 and a radial sliding bearing in which a lubricating coating is formed on a cylindrical inner diameter surface. Examples of the application of the lubricating coating of the present invention include pins and pistons having a lubricating coating formed on a cylindrical outer diameter surface.
実施例1〜実施例8、比較例3〜8
旋盤後に研磨加工した円盤状のS45C(外径φ90mm、厚み6mm)を金属基材とし、ショットブラスト(Rz5.0μm狙い)を行い表面粗度を高めた。金属基材の片面に、固形分として表1および表2の配合の樹脂塗料((a)〜(l))を、ディスペンサーコーティングで焼成後50〜120μmとなるように塗布し、240℃で焼成後に平面研磨して平面度15μm以下、膜厚30〜100μmに仕上げ、試験片を得た。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 3 to 8
A disk-shaped S45C (outer diameter φ90 mm, thickness 6 mm) polished after lathe was used as a metal substrate, and shot blasting (target Rz 5.0 μm) was performed to increase the surface roughness. On one side of the metal base material, the resin paints ((a) to (l)) having the composition shown in Tables 1 and 2 are applied as solids so as to be 50 to 120 μm after firing with a dispenser coating, and fired at 240 ° C. Later, it was polished to a flatness of 15 μm or less and a film thickness of 30 to 100 μm to obtain a test piece.
比較例1
実施例1と同方法で金属基材を加工した。固形分として表2の配合の樹脂塗料(a)を、ディスペンサーコーティングで焼成後40μm程度となるように塗布し、240℃で焼成後に平面研磨して平面度15μm以下、膜厚15μmに仕上げ、試験片を得た
Comparative Example 1
A metal substrate was processed in the same manner as in Example 1. The resin paint (a) having the composition shown in Table 2 as a solid content was applied so as to be about 40 μm after firing with a dispenser coating, and was ground at a flatness of 15 μm or less and a film thickness of 15 μm after firing at 240 ° C. Got a piece
比較例2
実施例1と同方法で金属基材を加工した。固形分として表2の配合の樹脂塗料(a)を、ディスペンサーコーティングで焼成後150μm程度となるように塗布し、240℃で焼成後に平面研磨して平面度15μm以下、膜厚140μmに仕上げ、試験片を得た
Comparative Example 2
A metal substrate was processed in the same manner as in Example 1. The resin paint (a) having the composition shown in Table 2 as a solid content is applied to a thickness of about 150 μm after firing with a dispenser coating, and is ground at a flatness of 15 μm or less and a thickness of 140 μm after firing at 240 ° C. Got a piece
実施例および比較例に用いた潤滑被膜の原材料を一括して以下に示す。樹脂塗料は、PAI樹脂をN−メチルピロリドンに分散させたPAI樹脂ワニスを用い、これに充填剤を配合して希釈し粘度を調整した。
(1)PAI :ガラス転移温度245℃品(芳香族系PAI樹脂)
(2)PTFE:PTFE樹脂(平均粒子径10μm、加熱焼成タイプ)
(3)黒鉛 :人造黒鉛(平均粒子径10μm)
(4)CF−1:PAN系炭素繊維(繊維径7μm、平均繊維長30μm)
(5)CF−2:PAN系炭素繊維(繊維径7μm、平均繊維長130μm)
(6)CF−3:ピッチ系炭素繊維(繊維径18μm、平均繊維長130μm)
(7)ウィスカ:チタン酸カリウムウィスカ(繊維径0.3〜0.6μm、繊維長10〜20μm)
(8)無機粉末:アルミナ(平均粒子径8μm)
(9)GF:ガラス繊維(繊維径10μm、平均繊維長30μm)
The raw materials for the lubricating coating used in the examples and comparative examples are collectively shown below. As the resin paint, a PAI resin varnish in which a PAI resin was dispersed in N-methylpyrrolidone was used, and a viscosity was adjusted by adding a filler to the varnish and diluting it.
(1) PAI: Glass transition temperature 245 ° C product (aromatic PAI resin)
(2) PTFE: PTFE resin (average particle size 10 μm, heat-fired type)
(3) Graphite: Artificial graphite (average particle size 10 μm)
(4) CF-1: PAN-based carbon fiber (fiber diameter 7 μm, average fiber length 30 μm)
(5) CF-2: PAN-based carbon fiber (fiber diameter 7 μm, average fiber length 130 μm)
(6) CF-3: pitch-based carbon fiber (fiber diameter 18 μm, average fiber length 130 μm)
(7) Whisker: Potassium titanate whisker (fiber diameter 0.3 to 0.6 μm, fiber length 10 to 20 μm)
(8) Inorganic powder: Alumina (average particle size 8μm)
(9) GF: Glass fiber (fiber diameter 10 μm, average fiber length 30 μm)
<摩擦試験>
実施例と比較例の各試験片に対して、3つの鋼製シュー(SUJ2,φ13mm(有効すべり部位))を摺動させるスラスト型試験機(3シュー・オン・タイプ)を用いた摩擦摩耗試験を行い、60分後の摩擦係数を測定した。試験条件は以下の通りである。結果を表1および表2に併記した。
荷重 :400N
摺動速度:32m/min
潤滑条件:乾式
試験時間:60分間
<Friction test>
Friction and wear test using a thrust type tester (3 shoe-on-type) that slides three steel shoes (SUJ2, φ13 mm (effective sliding part)) for each test piece of Example and Comparative Example And the coefficient of friction after 60 minutes was measured. The test conditions are as follows. The results are shown in Tables 1 and 2.
Load: 400N
Sliding speed: 32m / min
Lubrication condition: Dry Test time: 60 minutes
<限界面圧試験>
摩擦摩耗試験と同じスラスト型試験機(3シュー・オン・タイプ)を用いて限界面圧を確認した。試験条件は以下のとおりである。急激な摩擦係数の変動、局部も含めた下地露出が発生した面圧の1つ手前の面圧を限界面圧(MPa)として定義した。摺接するシューの片あたりによる極圧下状態への耐力として判断する。結果を表1および表2に併記した。
面圧 :8MPaから1時間毎に1MPaを追加付与
摺動速度:25m/sec
潤滑条件:冷凍機油中(100℃、循環あり)
<Limit surface pressure test>
The critical surface pressure was confirmed using the same thrust type testing machine (3-shoe on type) as the frictional wear test. The test conditions are as follows. The surface pressure immediately before the surface pressure at which the substrate exposure including the sudden fluctuation of the friction coefficient and the local exposure occurred was defined as the limit surface pressure (MPa). Judgment is made as the proof strength to the extreme pressure state by the piece of shoe that comes into sliding contact. The results are shown in Tables 1 and 2.
Surface pressure: Additional 1MPa per hour from 8MPa Sliding speed: 25m / sec
Lubrication conditions: in refrigeration oil (100 ° C, with circulation)
<引張せん断試験>
被膜強度を測定するため、実施例と比較例の各試験片のすべり面を表面処理剤(テトラH)にて表面処理し、SPCC鋼材(SS400、15×45×2mm)とエポキシ系2液接着剤を用いて接着した。接着条件は、試験片を0.5MPaで固定し、そのまま電気炉内に入れ、110℃×45分間放置して硬化させた。接着面積は2cm2である。得られた各試験片について引張り試験機(島津製作所製オートグラフ)で5mm/分の速度で金属板を引張り、引張せん断接着強さ(MPa)を測定した。結果を表1および表2に併記した。
<Tensile shear test>
In order to measure the film strength, the sliding surfaces of the test pieces of Examples and Comparative Examples were surface-treated with a surface treatment agent (Tetra H), and SPCC steel (SS400, 15 × 45 × 2 mm) and epoxy-based two-liquid adhesion Adhesion was performed using an agent. The bonding condition was that the test piece was fixed at 0.5 MPa, placed in an electric furnace as it was, and left to cure at 110 ° C. for 45 minutes. The adhesion area is 2 cm 2 . About each obtained test piece, the metal plate was pulled at the speed | rate of 5 mm / min with the tension tester (Shimadzu Corporation autograph), and the tensile shear bond strength (MPa) was measured. The results are shown in Tables 1 and 2.
実施例は、いずれ低摩擦係数で、限界面圧が12MPa以上と高く、被膜の密着強度とのバランスも確保されていた。一方、膜厚が炭素繊維の繊維径の3倍未満の比較例1は、炭素繊維が脱落し、限界面圧が低かった。膜厚が炭素繊維の繊維径の15倍をこえる比較例2は、摩擦放熱性に劣るため限界面圧が低かった。被膜に炭素繊維以外の無機配合剤または炭素繊維でも所定形状以外のものを配合した比較例3〜8は、限界面圧が10MPaに達しなかった。本発明における炭素繊維と同等形状のガラス繊維を用いた比較例8は、摩擦係数が大きくなり、限界面圧も低かった。 In Examples, the coefficient of friction was low, the critical surface pressure was as high as 12 MPa or more, and a balance with the adhesion strength of the coating was also ensured. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the film thickness was less than 3 times the fiber diameter of the carbon fiber, the carbon fiber dropped out and the limit surface pressure was low. Since the comparative example 2 whose film thickness exceeds 15 times the fiber diameter of the carbon fiber is inferior in frictional heat dissipation, the critical surface pressure is low. In Comparative Examples 3 to 8, in which an inorganic compounding agent other than carbon fiber or a carbon fiber other than a predetermined shape was blended in the coating, the limit surface pressure did not reach 10 MPa. In Comparative Example 8 using a glass fiber having the same shape as the carbon fiber in the present invention, the friction coefficient was large and the critical surface pressure was low.
以上の結果より、本発明に係る潤滑被膜および複層軸受は、高限界面圧、低摩擦特性、耐摩耗特性、被膜の密着強度のバランスが充分であり、潤滑油の供給が不十分で希薄潤滑となった場合であっても、摩擦放熱性が高く、焼き付きが起こらないことが分かる。 From the above results, the lubricating coating and the multi-layer bearing according to the present invention have a sufficient balance of high limit surface pressure, low friction characteristics, wear resistance, and adhesion strength of the coating, and the supply of lubricating oil is insufficient. It can be seen that even when lubrication occurs, the frictional heat dissipation is high and seizure does not occur.
本発明の潤滑被膜を備えた滑り軸受は、低摩擦特性、耐摩耗特性、被膜の密着強度をバランスよく満足できるので、コンプレッサ、トランスミッション、油圧ポンプのスラスト受などのように、油潤滑下で使用される軸受として好適に利用することができる。 Sliding bearings with a lubricating coating of the present invention can satisfy a good balance of low friction properties, wear resistance properties, and coating adhesion strength, so they can be used under oil lubrication, such as thrust receivers for compressors, transmissions, and hydraulic pumps. It can be suitably used as a bearing.
1 滑り軸受
2 金属板
3 潤滑被膜
1 Sliding bearing 2
Claims (8)
該潤滑被膜は、前記ポリアミドイミド樹脂と、フッ素樹脂および黒鉛から選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤と、繊維径が5〜15μmかつ平均繊維長が20〜100μmである炭素繊維とを含む組成物からなる塗膜であり、
前記潤滑被膜の膜厚が、前記炭素繊維の繊維径の3〜15倍であることを特徴とする潤滑被膜。 A polyamideimide resin as a matrix resin, a lubricating film formed on a sliding surface with a counterpart material,
The lubricating coating comprises a composition comprising the polyamideimide resin, at least one solid lubricant selected from fluororesin and graphite, and carbon fibers having a fiber diameter of 5 to 15 μm and an average fiber length of 20 to 100 μm. A coating film,
The lubricating coating is characterized in that the thickness of the lubricating coating is 3 to 15 times the fiber diameter of the carbon fiber.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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JP2020186361A (en) * | 2019-05-09 | 2020-11-19 | 株式会社フコク | Coating film for metal member |
-
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- 2013-12-16 JP JP2013259062A patent/JP2015113457A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101620943B1 (en) * | 2015-10-12 | 2016-05-13 | 극동씰테크 주식회사 | Carbon composite material with pitch based carbon fiber, method for manufacturing the same, and carbon roller comprising the same |
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