JP2016188660A - 摺動部材 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、この点に鑑みてなされたもので、より一層の耐久性等の機能向上、特に、耐摩耗性,摺動性の向上を図った摺動部材を提供することを目的とする。
即ち、このような目的を達成するための本発明の摺動部材は、母材の表面にめっき金属を無電解めっきにより被覆した摺動部材において、めっき金属の表面に炭化ケイ素とカーボンナノチューブとを散在化させて析出形成した構成としている。
特に、上記カーボンナノチューブとして、カップスタック型のものを選択することが有効である。カップスタック型のカーボンナノチューブは、かさ比重が大きく親水性も良く、これに起因して、比較的分散性も良く、めっき液のpHの条件による影響が小さい。そのため、共析を確実に行なわせることができる。
また、一般に、カーボンナノチューブは、絡まりあった状態で凝集し塊状の黒色の粉末として存在するが、優れた特性を発揮するために、無電解めっきの際には、一般には、分散液に分散させられている。
更にまた、上記無電解めっきの後、400℃以上の温度で熱処理し、表面の硬度の平均値を、900Hv以上にしたことが有効である。より一層耐久性を向上させることができる。
望ましくは、平均粒径が0.25μm〜5.0μm、より望ましくは、0.5μm〜2.0μmのものが良い。
望ましくは、硫酸ニッケル六水和物を、0.05mol/L〜0.15mol/L、次亜リン酸ナトリウムを、0.15mol/L〜0.25mol/L、グリシンを0.25mol/L〜0.35mol/L、安定剤を、0.2ppm〜2.0ppmとする。安定剤が硝酸ビスマスの場合は、0.5ppm〜1.5ppmである。
より望ましくは、硫酸ニッケル六水和物を、0.075mol/L〜0.125mol/L、次亜リン酸ナトリウムを、0.175mol/L〜0.225mol/L、グリシンを0.275mol/L〜0.325mol/L、安定剤を、0.2ppm〜1.5ppmとする。安定剤が硝酸ビスマスの場合は、0.75ppm〜1.25ppmである。
例えば、硫酸ニッケル六水和物を、0.1mol/L、次亜リン酸ナトリウムを、0.2mol/L、グリシンを0.3mol/L、硝酸ビスマスを、1.0ppmとする。
更に、カーボンナノチューブを、10ppm〜3000ppm添加した。望ましくは、2000ppm以下、より望ましくは、50ppm〜1000ppmである。
この試験は、図10に示すように、試料(サンプル)は事前に#1500耐水研磨紙、ダイヤモンドスラリー粒度3μmを使用し表面研磨を行ない、線粗さRa=1〜2μmにしておく。使用試験機(トリニティーラボTL201Ts)を用い、耐水研磨紙#320(幅3.2cm)を、試料に対して長さ8.5cmの範囲で300回往復運動させ、試験前後のサンプル重量の減少量を測定した。試験は3回行ない、その平均値を求めた。
即ち、炭化ケイ素の添加量が同じである実施例1,2と比較例2とを比較すると、カーボンナノチューブの少量,大量添加にかかわらず、実施例1,2の耐摩耗性が向上していることが分かる。また、炭化ケイ素の添加量が同じである実施例4と比較例3とを比較しても、実施例4の耐摩耗性が向上していることが分かる。尚、実施例1は比較例3より数値が多いが、これは、炭化ケイ素の添加量の多さに起因していると考えられる。
従って、炭化ケイ素及びカーボンナノチューブの相乗作用によって耐摩耗性が向上するといえる。
そして、上記と同様にめっき処理を行なって実施例5,6,7を作成した。先ず、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ製SU6600)により、実施例7の表面状態を観察した。結果を図13に示す。炭化ケイ素微粒子の間にマルチウォール型カーボンナノチューブが共析していることが分かる。
そして、実施例1,比較例1,2,4に係る未処理のものと、400℃に熱処理したものとについて、硬度(ビッカース硬度)を測定した。試料は各々20個作成して測定し、その平均値を求めた。結果を図14に示す。実施例1の硬度に関して、未処理のものは比較例1,2,4と比べ同等の硬度が得られ、硬度は従来のめっきと同程度であることが分かった。また、400℃に熱処理したものについては、やや硬度が高くなり有意であることが分かった。
結果を図15に示す。何れの実施例も各比較例に比較して耐摩耗性が向上していることが分かる。熱処理によっても、炭化ケイ素及びカーボンナノチューブの相乗作用によって耐摩耗性が向上するといえる。また、実施例において、カーボンナノチューブを多く添加した方が重量減少量が少なく、耐磨耗性が向上する。しかし、多量に添加しても重量減少量には変化が見られないことが分かった。
結果を図17に示す。実施例8において、膜厚減少量が最も低いことが確認できた。
M 摺動部材
W 被めっき物
1 めっき槽
2 底壁
3 側壁
4 谷部
8 出口
10 循環部
10A 第1循環部
10B 第2循環部
11 ポンプ
14 吸引側管路
15 吐出側管路
16 給液口
17 フィルター
20 空気吹込み部
21 ブロワー
23 噴出管路
24 噴出口部
30 加温部
31 ヒータ
Claims (6)
- 母材の表面にめっき金属を無電解めっきにより被覆した摺動部材において、
めっき金属の表面に炭化ケイ素とカーボンナノチューブとを散在化させて析出形成したことを特徴とする摺動部材。 - 上記炭化ケイ素は、平均粒径が10μm以下の粒子であり、上記カーボンナノチューブは、平均直径が1.0nm〜300nm,最大長さが50μm以下の粒子であることを特徴とする請求項1記載の摺動部材。
- 上記めっき層を、2μm〜100μmの膜厚にしたことを特徴とする請求項1または2記載の摺動部材。
- 表面の硬度の平均値を、550Hv以上にしたことを特徴とする請求項1乃至4何れかに記載の摺動部材。
- 上記無電解めっきの後、400℃以上の温度で熱処理し、表面の硬度の平均値を、900Hv以上にしたことを特徴とする請求項4記載の摺動部材。
- 表面粗さの平均値を、0.15μm以下にしたことを特徴とする請求項1乃至5何れかに記載の摺動部材。
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