JP2018021125A - 潤滑被膜組成物及び湿式摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、良好な密着性を維持しながら、流体潤滑領域から境界潤滑領域までの領域にわたって十分に摩擦係数を低減する潤滑被膜組成物及び湿式摺動部材を提供する。【解決手段】本発明の湿式摺動部材は、基材２と、前記基材２上に形成される下記組成からなる潤滑被膜３と、を有することを特徴とする。組成：ポリアミドイミド２０〜５０質量％及びポリテトラフルオロエチレン５０〜８０質量％本発明の湿式摺動部材は、内燃機関のピストン１に限らず、潤滑油が介在する摺動部に広く使用される。【選択図】図３

Description

本発明は、潤滑被膜組成物及び湿式摺動部材に関する。

従来、耐熱性樹脂としてのポリアミドイミドを主材とし、これに固体潤滑剤としてのポリテトラフルオロエチレンと無機充填剤とを含む潤滑被膜組成物が知られている。例えば、特許文献１には、ポリアミドイミド９０〜９５重量部に対してポリテトラフルオロエチレンを５〜１０重量部の割合で含む樹脂混合物１００重量部に、アルミナ粒子５〜１０重量部又は窒化ケイ素ウィスカ１〜１０重量部を配合した潤滑被膜組成物が記載されている。また、特許文献２には、ポリアミドイミド７１〜７８重量％、ポリテトラフルオロエチレン３〜５重量％、及び二硫化モリブデン１９〜２４重量％からなる潤滑被膜組成物が記載されている。
この潤滑被膜組成物は、内燃機関のピストンのスカート表面に施されて、密着性に優れた潤滑被膜を形成する。このような潤滑被膜によれば、シリンダボアに対するピストンの摩擦係数を低減することができ、この内燃機関を備える車両の燃費を低減することができる。

特開２００１−１１３７２号公報 特許第５０６０２２３号公報

昨今、エネルギ使用量及びＣＯ_２排出量の削減を目的に車両の低燃費化の要請が高まっており、ピストンをはじめとして車両の湿式摺動部における摩擦係数のさらなる低減化が望まれている。
ところで、湿式摺動部における摩擦係数は、ストライベック線図で示されるように、潤滑油の粘度、摺動速度及び荷重に応じた流体潤滑領域、弾性流体潤滑領域、混合潤滑領域、及び境界潤滑領域において変化する。
しかし、従来の潤滑被膜組成物から得られる潤滑被膜は、流体潤滑領域から境界潤滑領域の全ての領域において十分に摩擦係数を低減することができない課題があった。

そこで、本発明の課題は、良好な密着性を維持しながら、流体潤滑領域から境界潤滑領域までの領域にわたって十分に摩擦係数を低減する潤滑被膜組成物及び湿式摺動部材を提供することにある。

前記課題を解決する本発明の潤滑被膜組成物は、下記組成からなることを特徴とする潤滑被膜組成物。
組成：ポリアミドイミド ２０〜５０質量％
ポリテトラフルオロエチレン ５０〜８０質量％

また、前記課題を解決する本発明の湿式摺動部材は、基材と、前記基材上に形成される下記組成からなる潤滑被膜と、を有することを特徴とする。
組成：ポリアミドイミド ２０〜５０質量％
ポリテトラフルオロエチレン ５０〜８０質量％

本発明によれば、良好な密着性を維持しながら、流体潤滑領域から境界潤滑領域までの領域にわたって十分に摩擦係数を低減する潤滑被膜組成物及び湿式摺動部材を提供することができる。

本発明の実施形態に係る湿式摺動部材としてのピストンの斜視図である。 図１のII−II線におけるピストンの縦断面図である。 図２における潤滑被膜の部分拡大断面図である。 図３における潤滑被膜の変形例を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施例１〜４、比較例１、２の湿式摺動部材における基材に対する潤滑被膜の密着性評価試験の結果を表すグラフである。 本発明の実施例１〜４、比較例１、２の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果を表すグラフである。 本発明の実施例１〜４、比較例１、２の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数測定試験の結果を表すグラフである。 本発明の実施例５、６の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果を表すグラフである。 本発明の実施例５、６の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数測定試験の結果を表すグラフである。 本発明の実施例７〜１１の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果を表すグラフである。 本発明の実施例７〜１１の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数測定試験の結果を表すグラフである。

次に、本発明の実施形態における内燃機関のピストン（湿式摺動部材）について説明する。
本実施形態のピストンは、基材と、この基材上に形成される後記の所定の組成からなる潤滑被膜と、を有することを主な特徴とする。

本実施形態でのピストンは、自動車用エンジンに使用されるものを想定しており、シリンダブロックに形成される円柱空間からなるシリンダボア内に往復運動可能に配置されている。ちなみに、ピストンが配置されるシリンダブロックは、上側に吸気ポート及び排気ポートが配置されるシリンダヘッドを備え、下側にクランクシャフトを回転自在に支持するクランクケースを備えている。ピストンは、このクランクシャフトにコネクティングロッド（コンロッド）を介して取り付けられている。ピストンには、クランクケースの下側に配置されるオイルパンから所定の経路を介してオイル（潤滑油）が供給される。以下では、まずピストン（湿式摺動部材）の全体構成について説明した後に、ピストンの潤滑被膜及びピストンの製造方法について説明する。

＜ピストンの全体構成＞
図１は、本実施形態のピストン１の斜視図である。図２は、図１のII−II線におけるピストン１の縦断面図である。なお、以下の説明における上下の方向は、シリンダボア内に配置されたピストンのシリンダヘッド側を上方向とし、クランクケース側を下方向とした図１に示す上下の矢印方向を基準とする。

図１に示すように、ピストン１は、円柱状のピストンヘッド６と、このピストンヘッド６と一体に形成されるサイドウォール７とスカート８と、を備えている。
ピストンヘッド６には、前記のシリンダボア（図示を省略）内で燃焼空間を画成する上面９が規定されている。
上面９の中央部には、この上面９が下方に部分的に窪んで形成される燃焼室１０が形成されている。

ピストンヘッド６の外周面には、上方から順番に第１リング溝１２ａ、第２リング溝１２ｂ、及び第３リング溝１２ｃが所定の間隔を開けて並ぶように形成されている。なお、第１リング溝１２ａにはトップリング（図示を省略）が取り付けられる。第２リング溝１２ｂにはセカンドリング（図示を省略）が取り付けられる。第３リング溝１２ｃには、オイルリング（図示を省略）が取り付けられる。

サイドウォール７は、図１及び図２に示すように、ピストンヘッド６の下方で相互に対向するように一対配置され、前記のようにピストンヘッド６と一体に形成されている。ちなみに、図１には対向し合うサイドウォール７のうちの一方のサイドウォール７ａの外面が示され、図２には、対向し合うサイドウォール７のうちの一方のサイドウォール７ｂの内面が示されている。

図１に示すように、サイドウォール７ａには、ピン挿通孔１３ａが形成されるピンボス１４ａが一体に形成されている。図２に示すように、サイドウォール７ｂには、ピン挿通孔１３ｂが形成されるピンボス１４ｂが一体に形成されている。これらピン挿通孔１３ａ（図１参照）及びピン挿通孔１３ｂ（図２参照）には、前記のコネクティングロッドと連結するピストンピン（図示を省略）が挿通される。

本実施形態でのスカート８ａとスカート８ｂとは、図２に示すように、ピストンヘッド６の下方で相互に対向するように一対配置されている。これらのスカート８ａ，８ｂは、一対のサイドウォール７ａ，７ｂ（７ａは図１参照）を連結するように配置され、前記のようにピストンヘッド６と一体に形成されている。本実施形態でのサイドウォール７ａ，７ｂとスカート８ａ，８ｂとは、一体に形成されることで、図２に示すように、内側に中空部１５を有している。この中空部１５は、下方に開放され、上方がピストンヘッド６で閉じられている。

スカート８ａ，８ｂは、シリンダボア（図示を省略）の内周面に摺接する断面視で円弧の外周面Ｓを有している。
この外周面Ｓは、図２に示す潤滑被膜３の外表面で形成されている。本実施形態でのスカート８ａ，８ｂの外周面Ｓは、略全面が潤滑被膜３の外表面で形成されているものを想定している。しかし、スカート８ａ，８ｂの外周面Ｓは、図示しないが、スカート８ａ，８ｂの基材２が部分的に露出するように、潤滑被膜３の外表面と基材２の表面とが海島状に形成される構成とすることもできる。
図２中、符号１０は燃焼室であり、符号１２ａは第１リング溝であり、符号１２ｂは第２リング溝であり、符号１２ｃは第３リング溝である。

＜潤滑被膜＞
図３は、図２における潤滑被膜３の部分拡大断面図である。
図３に示すように、本実施形態での潤滑被膜３は、後に詳しく説明するように、ピストン１の製造用の基材２に潤滑被膜組成物を含む塗料を塗布し、これを加熱乾燥させて形成したものである。

本実施形態での基材２は、ピストン１と略同形状を呈している。この基材２は、アルミニウム合金で形成されているものを想定している。なお、基材２の材質は、これに限定されずにピストン材料に使用される鉄等の他の金属であっても構わない。
また、内燃機関のピストン以外の後記する湿式摺動部材に本発明が適用される場合には、基材２の材質は、当該湿式摺動部材として使用される公知の金属から選択して設定することができる。

潤滑被膜３を形成する潤滑被膜組成物は、耐熱性樹脂としてのポリアミドイミド２０〜５０質量％、望ましくは２０〜４０質量％、さらに望ましくは２３〜４０質量％と、固体潤滑剤としての粒子状のポリテトラフルオロエチレン５０〜８０質量％、望ましくは６０〜８０質量％、さらに望ましくは６０質量％〜７７質量％とからなる。

本実施形態での潤滑被膜３の厚さとしては、４〜１５μｍ、望ましくは４〜１２μｍ程度を想定しているが、これに限定されるものではなくピストン１が使用される内燃機関の仕様に応じて適宜に設定することができる。

図３に示すように、本実施形態での潤滑被膜３においては、粒子状のポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥがポリアミドイミドＰＡＩの媒体中に含まれるように構成されている。ただし、図３は、潤滑被膜３を模式的に表したものであり、潤滑被膜３に含まれるポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥの実際の粒径、数量等を正確に反映して示すものではない。

ポリアミドイミド（以下、符号ＰＡＩを省略することがある）としては、公知のものを使用することができ、例えば、無水トリメリット酸等の１分子中にカルボキシル基と酸無水物基とを有する酸とジイソシアネートとを反応させて得られるもの、無水トリメリット酸クロライド等の酸の反応性誘導体とジアミンとの反応により得られる前駆体ポリマ（ポリアミドイミド前駆体）をイミド化して得られるもの等が挙げられる。また、本実施形態でのポリアミドイミドは、側鎖にカルボキシ基等の縮合可能な官能基や、架橋反応等を促進させる官能基を有していてもよい。

また、分子量については特に限定されるものではないが、ＤＳＣ法による融点で３２０℃以上のものが望ましい。また、後記する潤滑被膜組成物の製造工程において、例えば所定の溶剤を使用する場合には当該溶剤に可溶なものが望ましい。

ポリテトラフルオロエチレン（以下、符号ＰＴＦＥを省略することがある）としては、例えば、低分子量ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン・パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。中でも、乳化重合により製造された球形又は球形に近い形状のものが特に望ましい。

ポリテトラフルオロエチレンとしては、一次粒径２００ｎｍ以下、望ましくは１２０ｎｍ以下のもので、二次粒径６μｍ以下、望ましくは４μｍ以下のものを好適に使用することができる。なお、本実施形態でのポリテトラフルオロエチレンの粒径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒径Ｄ_５０（メジアン径）である。

また、ポリテトラフルオロエチレンは、ダイキン工業社製のルブロン（登録商標）Ｌ−５、Ｌ−２、Ｌ−７、旭アイシーアイフロロポリマーズ社製のフルオン（登録商標）Ｌ−１５０Ｊ、Ｌ−１６９Ｊ、Ｌ−１７０Ｊ、Ｌ−１７２Ｊ、三井・デュポンフロロケミカル社製のＴＬＰ−１０Ｆ−１、ヘキストジャパン社製のホスタフロンＴＦ９２０２、ＴＦ９２０５等の市販品を使用することもできる。

＜ピストンの製造方法＞
次に、本実施形態のピストン１（図１参照）の製造方法について説明する。
この製造方法では、まず前記の基材２（図２参照）が製造される。
基材２の製造工程では、ピストン１（図１参照）の形状を略模ったキャビティを内側に有する金型内に溶湯（本実施形態では溶融アルミニウム合金）が注入される。

金型は、水平方向に移動可能な一対の側型と、上方から側型に組み合わせられる上型と、下方から側型に組み合わせられる下型と、を主に備えて構成されている。
閉じられた金型内には、倒立状態のピストン１の形状を模った前記のキャビティが形成される。側型には、溶湯が流れるランナが形成されている。このランナは、キャビティ周りの所定箇所に複数形成されたゲートを介してキャビティに連通している。

金型内の溶湯が冷却された後、型開きされた金型内からピストン１の基材２が取り出される。その後、切削、研磨等による基材２の仕上げ加工が行われて一連の基材２の製造工程は終了する。
なお、ここでは基材２を鋳造法にて製造する工程について説明したが、基材２は鍛造法にて製造することもできる。
そして、基材２におけるスカート８ａ，８ｂ（図２参照）の外周面Ｓ（図２参照）に対応する部分に、前記組成の潤滑被膜組成物からなる潤滑被膜３（図２参照）が形成される。

＜潤滑被膜の形成方法＞
本実施形態での潤滑被膜３は、次に説明する潤滑被膜形成用塗料がスカート８ａ，８ｂ（図２参照）の外周面Ｓ（図２参照）に塗布され、加熱乾燥されることで形成される。

本実施形態での潤滑被膜形成用塗料は、前記潤滑被膜組成物の組成割合で含むポリアミドイミドＰＡＩと粒子状のポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥとの樹脂混合物と、所定の有機溶媒とを均一に攪拌、混合することにより得られる。

前記の有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン等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エタン等の有機ハロゲン化合物類、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルイソピロリドン（ＭＩＰ）、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアルデヒド（ＤＭＡＣ）等が挙げられる。
なお、この有機溶媒は、潤滑被膜形成用塗料を基材２に塗布する際の粘度調整のために使用され、後の加熱・乾燥工程において揮発する。これにより基材２の表面で塗布・乾燥した潤滑被膜形成用塗料は、前記組成の潤滑被膜組成物となる。
有機溶媒の配合量は、基材２に対する後記の塗布方法に応じて好適な粘度となるように適宜設定することができる。

基材２に対する潤滑被膜形成用塗料の塗布方法としては、例えば、刷毛塗り、スプレー塗布、ロール塗布、スクリーン印刷、ナイフコーティング、パッド塗布、浸漬塗布等が挙げられる。

基材２に塗布した潤滑被膜形成用塗料の加熱・乾燥工程としては、例えば、有機溶媒の揮発工程と、この揮発工程後に行われる潤滑被膜の硬化工程との２工程を有するものが望ましい。
揮発工程は、例えば、６０〜１００℃で５〜１２０分間の加熱条件で行われることが望ましい。また、硬化工程は、１００〜２８０℃で５〜２４０分間の加熱条件で行われることが望ましい。

次に、本実施形態の潤滑被膜組成物からなる潤滑被膜を有するピストン１（湿式摺動部材）の奏する作用効果について説明する。
ポリアミドイミド（耐熱性樹脂）と、ポリテトラフルオロエチレン（固体潤滑剤）とを含む従来の潤滑被膜組成物（例えば、特許文献１、２参照）では、ポリテトラフルオロエチレンがポリアミドイミドの結合力を低下させるため、ポリテトラフルオロエチレンの含有量（配合量）が低く抑えられている。例えば、具体的には特許文献１、２においては、アルミニウム合金基材に対する潤滑被膜の密着性、耐摩耗性を維持するために、ポリテトラフルオロエチレンの含有量（配合量）を前記の範囲とすることが開示されている。また、従来の潤滑被膜組成物においては、ポリテトラフルオロエチレンの含有量（配合量）を低減した代わりに、二硫化モリブデン、窒化ケイ素等の他の固体潤滑剤（無機固体潤滑剤）を配合している。しかし、二硫化モリブデン、窒化ケイ素等の他の固体潤滑剤（無機固体潤滑剤）は、低減したポリテトラフルオロエチレンの固体潤滑性能を十分に補填することができないために、従来の潤滑被膜組成物では、流体潤滑領域から境界潤滑領域の全ての領域において十分に摩擦係数を低減することができない課題があった。

これに対して、本実施形態の潤滑被膜組成物は、従来の潤滑被膜組成物（例えば、特許文献１、２参照）とは異なって、ポリテトラフルオロエチレンの含有量（配合量）を、前記のようにポリアミドイミドと同等以上に設定するとともに、他の固体潤滑剤を含まない構成となっている。

これにより本実施形態の潤滑被膜組成物は、従来の潤滑被膜組成物（例えば、特許文献１、２参照）と比べて格段に多くのポリテトラフルオロエチレンを含むことによって、流体潤滑領域から境界潤滑領域までの領域にわたって十分に摩擦係数を低減することができる。

また、本実施形態の潤滑被膜組成物は、ポリテトラフルオロエチレン以外の他の固体潤滑剤を含まずに、前記のようにポリテトラフルオロエチレンを比較的多く含むことによって、ポリアミドイミドとの結合性が向上する。具体的には、基材２と潤滑被膜３との密着性、潤滑被膜３の耐摩耗性等が向上する。ただし、ポリアミドイミドの含有率が２０質量％未満になると（ポリテトラフルオロエチレンの含有量が８０質量％を超えると）、ポリアミドイミド自体の結合力が十分に発揮されないことがある。

この作用効果は、ポリテトラフルオロエチレンの含有量（配合量）を低く抑えた特許文献１、２に開示される構成及びその作用効果に反するが、前記の硬化工程における加熱によって、近接するポリテトラフルオロエチレン微粒子同士の部分的かつ微視的なフィブリル化に起因して奏する作用効果であると考えられる。本実施形態の奏するこのような作用効果は、２次粒径で６μｍ以下のポリテトラフルオロエチレンを使用することでより顕著に現われる。また、前記したように、一次粒径で２００ｎｍ以下、望ましくは１２０ｎｍ以下のもので、二次粒径６μｍ以下、望ましくは４μｍ以下のポリテトラフルオロエチレンは、特に好適となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
図４は、図３における潤滑被膜３の変形例を示す部分拡大断面図である。なお、図４中、前記実施形態と同様の構成要素については、その詳細な説明を省略する。
図４に示すように、変形例に係る潤滑被膜３は、基材２側から順番に第１層３ａと、第２層３ｂの２層で構成されている。
第１層３ａの組成は、ポリアミドイミド２０〜５０質量％、ポリテトラフルオロエチレン５０〜８０質量％となっている。第２層３ｂの組成は、ポリアミドイミド７〜１５質量％、ポリテトラフルオロエチレン８５〜９３質量％となっている。

このような潤滑被膜３を有するピストン１によれば、第２層３ｂに高濃度のポリテトラフルオロエチレンを含有させることで、初期摺動のなじみ後、第１層３ａに第２層３ｂの高濃度のポリテトラフルオロエチレンが移行する。これにより基材２上には、前記実施形態の潤滑被膜３と比べて、さらに高い含有率でポリテトラフルオロエチレンを含むこととなる。これにより第１層３ａと基材２との良好な密着性が維持された状態で、第１層３ａの潤滑性能をさらに向上させることができる。ちなみに、このピストン１は、初期摺動のなじみ後の第２層３ｂを除去してから供せられる。

また、前記実施形態では、湿式摺動部材としてのピストン１について説明したが、本発明の湿式摺動部材としては、ピストン１に限定されずに、カム、タペット、メタル、ピストンリング、シリンダライナ等の他の湿式摺動部材に適用することもできる。

以下では、本発明の潤滑被膜組成物からなる潤滑被膜を有する湿式摺動部材の奏する作用効果を検証した実施例について説明する。

（実施例１〜４、比較例１、２）
実施例１〜４、比較例１、２では、本発明の湿式摺動部材を模擬した試験片を作製した。試験片は、アルミニウム合金ＡＣ８Ｂの板体を基材とし、この基材の表面に潤滑被膜を形成したものである。
潤滑被膜は、基材上に潤滑被膜形成用塗料を塗布した後、これを加熱乾燥させて形成した。
潤滑被膜形成用塗料は、表１に示す割合でポリアミドイミド（ＰＡＩ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを含むものを、有機溶媒で粘度調整して得た。

表１中、１次粒径及び２次粒径は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の１次粒径及び２次粒径である。これらの粒径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒径Ｄ_５０（メジアン径）である。また、有機溶媒には、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）を使用した。基材表面に対する潤滑被膜形成用塗料の塗布方法は、ロール塗布法を採用した。
加熱・乾燥工程としては、有機溶媒の揮発工程と、この揮発工程後に潤滑被膜の硬化工程の２工程を行った。
揮発工程は、８０℃で１０分間の加熱条件で行った。硬化工程は、１９０℃で２０分間の加熱条件で行った。
作製した実施例１〜４、比較例１、２のそれぞれの試験片について、次の密着性評価試験と、せん断応力試験と、摩擦係数測定試験とを行った。

［密着性評価試験］
ＪＩＳ Ｋ５６００に規定するクロスカット法によって、基材の表面に対する潤滑被膜の密着性について評価した。評価は、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−６：１９９９に準拠した０分類から５分類の６段階にて行った。

［せん断応力試験］
試験片を固定し、相手材アルミニウム合金をクリアランス２０μｍとなるように保ち、回転させることによって、相手材と試験片との間に介在する潤滑油のせん断応力（Ｐａ）を測定した。

［摩擦係数測定試験］
すべり速度０．５ｍ／秒、相手材アルミニウム合金ＡＣ８Ａ、すべり距離１８００ｍ、面圧３．７８ＭＰａ、潤滑油（ＰＡＯ−４）０．３ｍＬの潤滑環境下に、潤滑油を介して相手材と摺接する湿式摺動部材（試験片）の摩擦係数を試験機にて測定した。

これらの試験結果を表１、並びに図５、図６及び図７に示す。
なお、表１、並びに図５、図６及び図７には、せん断応力及び摩擦係数の試験結果として、実施例１のそれぞれの測定結果を「１００」とした相対値（せん断応力比及び摩擦係数比）を記載した。
図５は、実施例１〜４、比較例１、２の湿式摺動部材における基材に対する潤滑被膜の密着性評価試験の結果を表すグラフである。グラフの横軸は、潤滑被膜におけるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率（質量％）であり、グラフの縦軸は、密着性の分類である。
図６は、実施例１〜４、比較例１、２の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果を表すグラフである。グラフの横軸は、潤滑被膜におけるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率（質量％）であり、グラフの縦軸は、相手材と間に介在する潤滑油の前記したせん断応力比である。
図７は、実施例１〜４、比較例１、２の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数測定試験の結果を表すグラフである。グラフの横軸は、潤滑被膜におけるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率（質量％）であり、グラフの縦軸は、潤滑油を介して相手材と接する湿式摺動部材（試験片）の前記した摩擦係数比である。

また、参考例として、次の組成からなる潤滑被膜を基材の表面に有する湿式摺動部材を前記と同様にして作製した。この参考例について、前記と同様のせん断応力試験及び摩擦係数測定試験を行った。せん断応力試験の結果（前記したせん断応力比）を図６に記載し、摩擦係数測定試験の結果（前記した摩擦係数比）を図７に記載した。

［参考例の潤滑被膜の組成］
ポリアミドイミド（ＰＡＩ） ６３．７質量％
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ） ２２．０質量％
二硫化モリブデン １４．３質量％

表１、並びに図５、図６及び図７から明らかなように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率が５０質量％以上の潤滑被膜を有する試験片は、密着性評価が０分類であり、かつ、せん断応力の試験結果及び摩擦係数の試験結果が参考例のものよりも優れていた。つまり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率が５０質量％以上の潤滑被膜を有する湿式摺動部材は、潤滑被膜の密着性、潤滑油のせん断応力、及び相手材に対する摩擦係数の全てに優れることが判明した。

なお、図５中、密着性（分類）において、実施例１〜４の「０分類」とは、「カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない」である。比較例１の「分類１」とは、「カットの交差点における塗膜の小さなはがれ。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に５％を上回ることはない」である。比較例２の「分類３」とは、「塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び／又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に１５％を超えるが３５％を上回ることはない」である。

（実施例５、６）
実施例５、６では、表２に示す割合でポリアミドイミド（ＰＡＩ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを含む潤滑被膜を基材上に有する湿式摺動部材（試験片）を、前記の実施例１〜４と同様に作製した。

密着性評価試験の結果は、実施例５、６の湿式摺動部材（試験片）のいずれもが分類０であった。
また、これらの湿式摺動部材（試験片）について、実施例１〜４と同様に密着性評価試験と、せん断応力試験と、摩擦係数測定試験とを行った。
図８は、実施例５、６の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果（前記したせん断応力比）を表すグラフである。図９は、実施例５、６の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数測定試験の結果（前記した摩擦係数比）を表すグラフである。
図８及び図９には、前記実施例３の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果（前記したせん断応力比）と、摩擦係数測定試験の結果（前記した摩擦係数比）を併記する。

なお、実施例５、６のせん断応力（図８参照）及び摩擦係数（図９参照）については、実施例３のせん断応力（図８参照）及び摩擦係数（図９参照）よりも増加している。これはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の２次粒子径が４μｍに対して、実施例５では６μｍ、実施例６では８μｍと、それぞれ増大したことによるものと考えられる。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の２次粒径が大きくなることで、潤滑被膜の表面粗さが増大したことによるものと考えられる。

（実施例７〜１１）
実施例７〜１１では、図４に示した２層構成（第１層３ａ、第２層３ｂ）の潤滑被膜３を有する湿式摺動部材（ピストン１）を模擬した試験片を作製した。試験片は、アルミニウム合金ＡＣ８Ｂの板体を基材とし、この基材の表面に、表３に記載の第１層及び第２層の組成からなる潤滑被膜を形成したものである。
潤滑被膜を２層構成にした以外は、実施例１〜４と同様にして湿式摺動部材（試験片）を作製した。

密着性評価試験の結果は、実施例７〜１１の湿式摺動部材（試験片）のいずれもが分類０であった。
また、これらの湿式摺動部材（試験片）について、実施例１〜４と同様に密着性評価試験と、せん断応力試験と、摩擦係数測定試験とを行った。
図１０は、実施例７〜１１の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果を表すグラフである。グラフの横軸は、潤滑被膜におけるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率（質量％）であり、グラフの縦軸は、相手材と間に介在する潤滑油の前記したせん断応力比である。
図１１は、実施例７〜１１の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数測定試験の結果を表すグラフである。グラフの横軸は、潤滑被膜におけるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含有率（質量％）であり、グラフの縦軸は、潤滑油を介して相手材と接する湿式摺動部材（試験片）の前記した摩擦係数比である。
図１０及び図１１には、前記実施例３の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力試験の結果（前記したせん断応力比）と、摩擦係数測定試験の結果（前記した摩擦係数比）を併記する。

図１０に示すように、実施例７〜１０の湿式摺動部材（試験片）におけるせん断応力比は、実施例３のせん断応力比（４２．４）と略同等か、それよりも下回っており、流体潤滑領域においても優れた潤滑性能を発揮している。また、実施例１１の湿式摺動部材（試験片）のせん断応力比は、実施例３のせん断応力比（４２．４）を超えているが、実施例１の湿式摺動部材（試験片）のせん断応力比（１００）よりも小さい６０．１となっている。

また、図１１に示すように、実施例７〜１１の湿式摺動部材（試験片）における摩擦係数比は、実施例３の摩擦係数比（８９．３）と略同等か、実施例３よりも下回っている。

１ ピストン
２ 基材
３ 潤滑被膜
５ アルミナ粒子
６ ピストンヘッド
７ サイドウォール
７ａ サイドウォール
７ｂ サイドウォール
８ スカート
８ａ スカート
８ｂ スカート
１０ 燃焼室
１２ａ 第１リング溝
１２ｂ 第２リング溝
１２ｃ 第３リング溝
１３ａ ピン挿通孔
１３ｂ ピン挿通孔
１４ａ ピンボス
１４ｂ ピンボス
１５ 中空部
ＰＡＩ ポリアミドイミド
ＰＴＦＥ ポリテトラフルオロエチレン
Ｓ 外周面

Claims (6)

1. 下記組成からなることを特徴とする潤滑被膜組成物。
   組成：ポリアミドイミド ２０〜５０質量％
   ポリテトラフルオロエチレン ５０〜８０質量％
2. 基材と、前記基材上に形成される下記組成からなる潤滑被膜と、を有することを特徴とする湿式摺動部材。
   組成：ポリアミドイミド ２０〜５０質量％
   ポリテトラフルオロエチレン ５０〜８０質量％
3. 請求項２に記載の湿式摺動部材において、
   前記潤滑被膜に含まれるポリテトラフルオロエチレンは、６０〜８０質量％であることを特徴とする湿式摺動部材。
4. 請求項２に記載の湿式摺動部材において、
   前記ポリテトラフルオロエチレンは粒子状であり、２次粒径で６μｍ以下であることを特徴とする湿式摺動部材。
5. 請求項２に記載の湿式摺動部材において、
   前記潤滑被膜は、前記基材側から順番に第１層と第２層とを備え、
   前記第２層は前記第１層と比べて、ポリテトラフルオロエチレンの含有率が大きいことを特徴とする湿式摺動部材。
6. 請求項５に記載の湿式摺動部材において、
   下記組成の前記第１層と、下記組成の前記第２層とを有する前記潤滑被膜を備えることを特徴とする湿式摺動部材。
   第１層の組成：ポリアミドイミド ２０〜５０質量％
   ポリテトラフルオロエチレン ５０〜８０質量％
   第２層の組成：ポリアミドイミド ７〜１５質量％
   ポリテトラフルオロエチレン ８５〜９３質量％

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