JP2021143760A

JP2021143760A - 摺動部材及びその製造方法

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Publication number: JP2021143760A
Application number: JP2021009546A
Authority: JP
Inventors: 強志岩田; Tsuyoshi Iwata
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2041-01-25
Also published as: JP7482053B2; KR20210114876A; KR102476712B1

Abstract

【課題】樹脂層において添加材の分散を制御することにより、摩擦係数の低減と耐摩耗性とを適切に両立し、樹脂層の性能を向上する摺動部材及びその製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態の摺動部材１０は、相手部材と摺動する樹脂層１１を備える。樹脂層１１は、ポリテトラフルオロエチレン及び添加材を有する。樹脂層１１は、他の領域よりもポリテトラフルオロエチレンの濃度が高いリッチ領域２１が樹脂層１１の厚さ方向へ複数形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、摺動部材及びその製造方法に関する。

摺動部材は、相手部材と摺動する摺動面側に樹脂層を備えるものがある。この樹脂層は、摩擦抵抗の低減のために、一般に摩擦係数の小さな樹脂が用いられる。一方、樹脂は、金属に比較して耐摩耗性が低いことから、種々の添加材を加えることで耐摩耗性の改善が図られている。特許文献１の場合、へき開性を有する無機物を樹脂に添加することにより、定常的な摩耗時における摩擦係数の上昇を抑えつつ耐摩耗性の向上を図っている。
このような添加材は、樹脂層を形成する基材となる樹脂に均一に分散している。添加材が樹脂に対して均一に分散することにより、樹脂層の摩擦係数及び耐摩耗の向上が図られる。しかしながら、添加材の均一な分散が必ずしも摩擦係数の低減と耐摩耗性との最適値とならず、樹脂層の性能が十分に発揮されていないという問題がある。

特開２０１３−１９４１０４号公報

そこで、樹脂層において添加材の分散を制御することにより、摩擦係数の低減と耐摩耗性とを高度に両立し、樹脂層の性能を向上する摺動部材及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本実施形態の摺動部材は、相手部材と摺動する摺動面側に樹脂層を備える。前記樹脂層は、ポリテトラフルオロエチレン及び添加材を有し、他の領域よりも前記ポリテトラフルオロエチレンの濃度が高いリッチ領域が前記樹脂層の厚さ方向へ複数形成されている。
樹脂層は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び添加材を有する。これらのＰＴＦＥと添加材とを不均一に分散させることにより、樹脂層は他の領域よりもＰＴＦＥの濃度が高いリッチ領域を有する。つまり、ＰＴＦＥと添加材とを不均一に分散させると、樹脂層は他の領域に比較して添加材の濃度が低くＰＴＦＥの濃度が高くなるリッチ領域が形成される。そして、本実施形態では、樹脂層は、このリッチ領域が樹脂層の厚さ方向へ複数形成されている。つまり、本実施形態では、樹脂層は、厚さ方向へＰＴＦＥの濃度が変化する領域を複数有している。これにより、ＰＴＦＥの濃度が高いリッチ領域は、ＰＴＦＥの本来的な性能である摩擦係数の低下に寄与する。そして、リッチ領域は、ＰＴＦＥの濃度が高いことから、摩擦係数を大きく低減する。一方、リッチ領域以外の樹脂層は、ＰＴＦＥに比較して添加材が豊富に含まれている。そのため、リッチ領域以外の樹脂層は、樹脂層の強度の向上に寄与する。つまり、本実施形態では、樹脂層において意図的にＰＴＦＥと添加材とが不均一に分布することにより、樹脂層はＰＴＦＥの濃淡が形成される。そして、この意図的なＰＴＦＥの濃淡によって、摩擦係数の低減と耐摩耗性とが高度に両立される。したがって、樹脂層の性能を十分に発揮することができ、摩擦係数の低減と耐摩耗性とを両立して達成することができる。

本実施形態では、前記樹脂層は、前記リッチ領域を１０〜５０ｖｏｌ％含む。
また、本実施形態では、前記樹脂層は、前記リッチ領域が前記樹脂層の厚さ方向へ層状に形成されている。
さらに、本実施形態では、前記樹脂層は、前記相手部材の摺動方向と垂直な板厚方向の断面における任意の観察視野において、前記リッチ領域のアスペクト比の平均値が１０〜６５である。
本実施形態では、前記観察視野において、前記リッチ領域は、短軸及び前記短軸に垂直な長軸を有し、前記短軸の長さが０．７〜３２μｍである。
これらにより、安定した摩擦係数の低減と耐摩耗性とを両立して達成することができる。

本実施形態では、前記樹脂層において、リッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂層深さ位置Ｐによって異なっている。
この場合、前記リッチ領域割合Ｒ（％）は、前記樹脂深さ位置Ｐが０＜Ｐ＜１００の少なくとも一部の範囲において、Ｐ＝１００における値よりも大きくなる。
また、前記リッチ領域割合Ｒ（％）は、前記樹脂層深さ位置Ｐが４０≦Ｐ≦７０の領域で最大値となる。
これらにより、さらなる安定した摩擦係数の低減と耐摩耗性とを両立して達成することができる。

本実施形態の摺動部材の製造方法では、形成された前記樹脂層を、端面から厚さ方向へ少なくとも一部を除去する工程を含む。
これにより、摺動部材は、形成された樹脂層の端面だけでなく、端面から厚さ方向へ一部を削除した面を摺動面として用いることができる。

一実施形態による摺動部材を示す模式的な断面図一実施形態による摺動部材の要部を拡大した顕微鏡画像に基づく概略的な断面図一実施形態による摺動部材を示す模式的な斜視図一実施形態による摺動部材を示す模式的な断面図一実施形態による摺動部材において、樹脂深さ位置ＰがＰ＝ｎにおけるリッチ領域割合Ｒ（％）を説明するための模式図一実施形態による摺動部材において、樹脂深さ位置Ｐとリッチ領域割合Ｒ（％）との関係を示す概略図一実施形態による摺動部材の試験条件を示す概略図一実施形態による摺動部材の実施例及び比較例の試験結果を示す概略図一実施形態による摺動部材の実施例の試験結果を示す概略図一実施形態による摺動部材において、樹脂深さ位置ＰがＰ＝３０まで樹脂層を削除することを説明するための模式図一実施形態による摺動部材の実施例において、樹脂深さ位置Ｐとリッチ領域割合Ｒ（％）との関係を示す概略図図１１に基づいて作成したグラフ

以下、一実施形態による摺動部材を図面に基づいて説明する。
図１に示すように摺動部材１０は、樹脂層１１、中間層１２及び裏金層１３を備えている。樹脂層１１は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び添加材を有している。中間層１２は、樹脂層１１と裏金層１３との間に設けられている。中間層１２は、例えば銅などの金属粒子１４を焼結した多孔性の層である。樹脂層１１は、この多孔性の中間層１２の裏金層１３と反対側に形成されるとともに、中間層１２に含浸される。これにより、樹脂層１１は、中間層１２に含浸しつつ、一部が裏金層１３に達している。裏金層１３は、例えば鉄や鋼などの金属又は合金で形成されている。摺動部材１０は、樹脂層１１の表面、つまり樹脂層１１の裏金層１３と反対側に端面１５を有している。摺動部材１０は、樹脂層１１の端面１５、又は樹脂層１１を厚さ方向へ一部除去することで露出した面を、摺動面１６として用いる。つまり、樹脂層１１は、そのまま用いる場合、端面１５が摺動面１６となる。また、樹脂層１１は、厚さ方向で一部を除去する場合、除去した後に露出した面を、摺動面１６として用いることもできる。図１の場合、樹脂層１１は形成時の厚さを維持しており、端面１５と摺動面１６とは一致している。

樹脂層１１は、上述のようにＰＴＦＥ及び添加材を有している。樹脂層１１は、リッチ領域２１を有している。リッチ領域２１は、樹脂層１１の他の領域と比較してＰＴＦＥの濃度が高い領域である。つまり、樹脂層１１は、ＰＴＦＥ及び添加材の濃度に分布が形成されており、その内部においてＰＴＦＥの濃度が相対的に高い部分をリッチ領域２１として含んでいる。本実施形態の場合、リッチ領域２１は、他の領域よりもＰＴＦＥの濃度が３ｍａｓｓ％以上高い、つまり３ｍａｓｓ％以上濃化している領域と定義している。この場合、リッチ領域２１におけるＰＴＦＥの濃度は、８０ｍａｓｓ％〜１００ｍａｓｓ％であることが好ましい。一例として、リッチ領域２１におけるＰＴＦＥの濃度は９３ｍａｓｓ％であり、他の領域におけるＰＴＦＥの濃度は９０ｍａｓｓ％である。樹脂層１１は、このリッチ領域２１を、１０〜５０ｖｏｌ％含んでおり、２０〜４５ｖｏｌ％含むことがより好ましい。リッチ領域２１は、樹脂層１１の厚さ方向へ複数形成されている。このように、本実施形態の摺動部材１０は、樹脂層１１においてＰＴＦＥと添加材とが均一ではなく、ＰＴＦＥの濃度が高いリッチ領域２１が存在している。図２に示すように、樹脂層１１は、その厚さ方向へ層状に形成された複数のリッチ領域２１を有している。つまり、樹脂層１１は、厚さ方向へリッチ領域２１とその他の領域とが交互に層状に重なった状態となっている。なお、図２では、簡単のため、リッチ領域２１の一部にのみ符号を付しており、ハッチングを付していない部分がリッチ領域２１である。

リッチ領域２１は、任意の観察視野において、アスペクト比の平均値が１０〜６５である。このリッチ領域２１のアスペクト比は、２０〜５０であることがより好ましい。アスペクト比は、リッチ領域２１の長軸の長さ／短軸の長さで算出される。観察視野は、摺動部材１０と相手部材とが摺動する摺動方向に対して垂直であって、樹脂層１１を厚さ方向へ切断した断面に設定される。つまり、摺動部材１０を図３に示すような半円筒状又は円筒状に形成する場合、摺動部材１０は、内周面が摺動面１６であり、周方向が摺動方向となる。したがって、観察視野は、図３のＡに相当する位置に設定される。また、摺動部材１０は、適用する対象によって軸方向つまり図３のＸ−Ｙ方向に摺動してもよい。観察視野は、例えば２００μｍ×２００μｍに設定される。

この観察視野において、リッチ領域２１は、図１及び図２に示すようにアスペクト比が上記のような扁平な形状となる。そして、リッチ領域２１は、この観察視野における扁平な形状から、短軸及び長軸を有している。短軸と長軸とは互いに垂直である。リッチ領域２１は、短軸の長さが０．７〜３２μｍであり、１〜２０μｍであることがより好ましい。このように、リッチ領域２１は、観察視野において扁平な形状を呈している。また、リッチ領域２１のアスペクト比は、観察視野に垂直な方向の断面で観察視野より小さくなっている。つまり、リッチ領域２１は、摺動面１６から見たとき扁平な長片形状となる。

添加材は、樹脂層１１に分散している。本実施形態の場合、樹脂層１１は、相対的にＰＴＦＥの濃度の高いリッチ領域２１を含んでいる。そのため、樹脂層１１に含まれる添加材は、リッチ領域２１において、周囲と比較して相対的な濃度が低下する。樹脂層１１に含まれる添加材は、樹脂層１１の耐摩耗性の向上に寄与する。添加材は、モース硬度が３〜６程度であることが好ましい。特に、添加材は、相手部材に近い硬度であることが好ましい。相手部材として例えば鉄を用いる場合、添加材のモース硬度は５〜６程度に設定することが好ましい。添加材は、例えばフッ化カルシウム、酸化チタン、酸化鉄、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、二硫化モリブデン及び硫化亜鉛などの無機化合物が用いられる。添加材は、これら無機化合物を１種又は２種以上が混合して用いられる。添加材は、その粒径が０．３〜５μｍ程度であることが好ましい。添加材の粒径が過剰に小さくなると、添加材に凝集が生じやすくなる。そのため、粒径が過剰に小さな添加材は、樹脂層１１におけるリッチ領域２１の形成を妨げる。また、添加材の粒径が過剰に大きくなると、添加材がリッチ領域２１へ食い込みやすくなる。そのため、粒径が過剰に大きな添加材は、樹脂層１１におけるリッチ領域２１の形成を妨げる。

本実施形態の摺動部材１０は、上述の観察視野において、樹脂深さ位置Ｐを定義している。樹脂深さ位置Ｐは、観察視野における樹脂層１１の厚さ方向に定義される。樹脂層１１は、層状に形成されることから、厚さ方向へ２つの端部を有している。具体的には、樹脂層１１は、相手部材側の端部と、その反対側の裏金層１３側の端部とを有している。本実施形態の場合、樹脂層１１は、図４に示すように裏金層１３と反対側に、相手部材側の端部である端面１５を有している。この端面１５は、図４に示す例の場合、摺動面１６を形成する。

ここで、樹脂深さ位置Ｐは、樹脂層１１の端面１５をＰ＝０と定義する。また、樹脂深さ位置Ｐは、樹脂層１１の板厚方向において端面１５と反対側の端部をＰ＝１００と定義する。本実施形態のように、中間層１２を備える摺動部材１０の場合、樹脂深さ位置ＰがＰ＝１００となる位置は、樹脂層１１において中間層１２との境界部である。本実施形態のように、樹脂層１１が中間層１２を構成する金属粒子１４に含浸している場合、図４に示すように樹脂層１１において金属粒子１４に最も近い樹脂深さ位置Ｐを、Ｐ＝１００とする。

また、この観察視野において、仮想直線Ｌを設定する。この仮想直線Ｌは、樹脂層１１の厚さ方向に垂直である。つまり、仮想直線Ｌは、観察視野において端面１５と平行である。このように、仮想直線Ｌは、樹脂深さ位置Ｐが０≦Ｐ≦１００となる範囲において、樹脂層１１の厚さ方向と垂直、つまり端面１５と平行に設定される。例えば、図４に示すように樹脂深さ位置ＰがＰ＝５０のとき、仮想直線ＬはこのＰ＝５０において樹脂層１１の厚さ方向と垂直に設定される。

樹脂層１１のリッチ領域２１は、この仮想直線Ｌ上において、連続的又は断続的に位置する。つまり、図５に示すように樹脂層１１は、Ｐ＝ｎ（０≦ｎ≦１００）の仮想直線Ｌ上において、リッチ領域２１とそれ以外の領域とを有している。ここで、この仮想直線Ｌ上におけるリッチ領域の割合は、リッチ領域割合Ｒ（％）として算出される。リッチ領域割合Ｒ（％）は、仮想直線Ｌ上における樹脂層１１の全長をＤ１とし、この仮想直線Ｌ上におけるリッチ領域２１の長さの総和をＤ２としたとき、Ｒ（％）＝Ｄ２／Ｄ１×１００で算出される。

具体的な一例として、図５に示す例の場合、仮想直線Ｌ上には、６つのリッチ領域２１が存在する。仮想直線Ｌの長さ方向において、これらリッチ領域２１の長さをそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６としたとき、その総和Ｄ２は、Ｄ２＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４＋ｄ５＋ｄ６として算出される。そして、リッチ領域割合Ｒ（％）は、観察視野の仮想直線Ｌ上における樹脂層１１の全長であるＤ１、及びリッチ領域２１の長さの総和Ｄ２から、Ｒ＝Ｄ２／Ｄ１×１００として算出される。なお、図５は、説明のための例示であり、仮想直線Ｌ上におけるリッチ領域２１は、当然ながら６つより多くなることもあり、６つより少なくなることもある。

このようにリッチ領域割合Ｒ（％）を定義すると、リッチ領域割合Ｒ（％）は、図６に示すように樹脂深さ位置Ｐによって異なっている。そして、リッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置Ｐが０＜Ｐ＜１００の少なくとも一部の範囲において、Ｐ＝１００における値Ｒｈよりも大きくなっている。換言すると、リッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置Ｐが０＜Ｐ＜１００の範囲において、Ｐ＝１００の値Ｒｈよりも大きな最大値Ｒｐが存在する。例えば図６に示すように、リッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置Ｐが０から１００の間に、Ｐ＝１００における値Ｒｈよりも大きな最大値Ｒｐを含んでいる。この場合、リッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置Ｐが４０≦Ｐ≦７０の領域で最大値Ｒｐとなることが好ましい。

次に、上記の構成による樹脂層１１の製造方法について説明する。
樹脂層１１の形成に先立って、ＰＴＦＥと添加材とが撹拌及び混合される。樹脂層１１を形成するＰＴＦＥは、造粒された粉体であるファインパウダーが用いられる。このファインパウダーのＰＴＦＥは、平均粒径が３００〜８００μｍである。このように、ファインパウダーのＰＴＦＥは、その粒径が０．３〜５μｍ程度の添加材に比較して十分に大きな寸法を有している。そのため、樹脂層１１を形成するＰＴＦＥと添加材とを粉体の状態で混合すると、ＰＴＦＥの粒子の表面を覆うように微細な添加材の粉末が付着する。得られた固体混合物は、石油系の溶剤に投入される。この場合、ＰＴＦＥ及び添加材の固体混合物１００質量％に対して、溶剤は２５質量％加えられる。なお、これら固体混合物と溶剤との混合重量比は、任意に変更することができる。ＰＴＦＥ及び添加材の固体混合物は、溶剤を投入することにより、溶剤で湿潤した状態の湿潤混合物となる

湿潤混合物は、裏金層１３に中間層１２が積層された基材に塗布される。このとき、湿潤混合物は、例えばローラなどで所定の圧力を加えながら基材に塗布される。これにより、基材の表面は、湿潤混合物で被覆された状態となる。このように湿潤混合物に圧力を加えながら基材に塗布することにより、固体混合物に含まれるＰＴＦＥの粒子は表面に添加材が付着した状態で押し広げられる。ローラなどによる圧力を調整することにより、ＰＴＦＥの粒子が押し広げられる方向が決定される。このように、添加材が付着した状態でＰＴＦＥの粒子を押し広げることにより、ＰＴＦＥの粒子と粒子との間に添加材が挟まれた状態となる。その結果、被覆された湿潤混合物の層は、ＰＴＦＥの濃度の高いリッチ領域２１が厚さ方向で複数の層状に重なった状態となる。湿潤混合物で被覆された基材は、加熱によって湿潤混合物に含まれる溶剤が除去される。溶剤が除去され後、焼成することにより、樹脂層１１は基材に定着する。樹脂層１１が形成された基材は、例えば円筒状や半円筒状に成形され、摺動部材１０として用いられる。

上記の手順によって形成された摺動部材１０は、樹脂層１１が相手部材と対向する状態で用いられる。この場合、樹脂層１１は、形成された厚さのまま用いることができる。この場合、樹脂層１１の端面１５は、摺動面１６となる。また、樹脂層１１は、形成された後に、端面１５から一部を除去して用いてもよい。樹脂層１１は、例えば端面１５から厚さ方向へ１０〜５０％程度が除去される。この場合、樹脂層１１は、削除によって露出した面が摺動面１６となる。除去は、例えば切削や研磨などの任意の手法で実施される。

次に、上記の一実施形態による摺動部材１０の実施例について説明する。
実施例１〜実施例１６は、本実施形態による摺動部材１０である。つまり、実施例１〜実施例１６は、樹脂層１１にリッチ領域２１を含んでいる。一方、比較例１及び比較例２は、樹脂層１１にリッチ領域２１が含まれていない摺動部材である。つまり、比較例１及び比較例２は、従来の摺動部材と同様に樹脂層１１を構成するＰＴＦＥと添加材とが均一に分布している。

（試験条件）
摺動部材１０は、パウデンレーベン式試験機を用いて試験を行なった。試験条件は、図７に示すように６．９Ｎの荷重を加えた直径８ｍｍのステンレス製の鋼球を、滑り速度５ｍｍ／ｓｅｃで試験片上の５ｍｍの距離を２０回往復するものとした。そして、２０回の往復のうち１５〜２０回の往復時における動摩擦係数の平均値を測定し、測定した平均値は図８〜図９に示す動摩擦係数とした。耐摩耗性は、従来例である比較例１及び比較例２と同等の摩耗量となるものを「○」とし、比較例１及び比較例２に対して３０％以上摩耗量が減少しているものを「◎」としている。

図８に示す各実施例及び比較例において、平均アスペクト比は、任意の２００μｍ×２００μｍの観察視野において、樹脂層１１に含まれるリッチ領域２１を抽出して算出した。このとき、観察視野のリッチ領域２１のうち、最大値側の５つ及び最小値側の５つは算出の対象から除外した。観察視野におけるリッチ領域２１が増加すると、短軸が長いリッチ領域２１が多くなる傾向にある。そのため、観察視野におけるリッチ領域２１が増加すると、アスペクト比の平均値は減少する傾向となる。

図８に示すように、樹脂層１１にリッチ領域２１が含まれる実施例１〜実施例１１は、比較の対象とした均一な樹脂層を備える比較例１〜比較例２と対比すると、耐摩耗性を維持しつつ動摩擦係数が減少していることが分かる。特に、実施例１〜実施例１１から、動摩擦係数は、リッチ領域２１の割合が１０〜５０ｖｏｌ％であるときに低下することが分かる。そして、動摩擦係数は、リッチ領域２１の割合が２０〜４５ｖｏｌ％であるときより低下することが分かる。

また、リッチ領域２１のアスペクト比は、１０〜６５のときに動摩擦係数の低下に寄与することが分かる。短軸及び長軸を有するリッチ領域２１は、短軸の長さが０．７〜３２μｍのときに動摩擦係数の低下に寄与することが分かる。一方、樹脂層１１に含まれる添加材は、動摩擦係数の低下への影響が小さいことが分かる。

以上のように、樹脂層１１にリッチ領域２１を含む本実施形態の摺動部材１０は、ＰＴＦＥと添加材とが均一に分散した従来例の樹脂層と比較して、耐摩耗性を維持しつつ動摩擦係数の低減を図ることができる。

図９に示す実施例１２〜実施例１６については、形成した樹脂層１１を樹脂深さ位置ＰがＰ＝３０となる位置まで除去して試験に用いた。つまり、実施例１２〜実施例１６は、図１０に示すように樹脂層１１をＰ＝３０まで除去することにより、Ｐ＝３０をＰｘ＝０と再定義した。摺動部材１０は、樹脂層１１を形成した後、そのまま用いるだけでなく、実施例１２〜実施例１６のように厚さ方向へ一部を除去した状態で用いられる場合がある。つまり、摺動部材１０は、樹脂層１１の一部を除去することにより、摺動面１６へのリッチ領域２１の露出が促される。このように、摺動面１６にリッチ領域２１を露出させることにより、早期の摩擦係数の低減が図られる。

図９に示す実施例１２〜実施例１５は、添加材としてフッ化カルシウムを用いた図８に示す実施例１と同一の構成であり、観察視野が実施例１と異なっている。また、実施例１６は、添加材として硫酸バリウムを用いた実施例４と同一の構成であり、観察視野が実施例４と異なっている。また、図１０及び図１１に示すように、実施例１２〜実施例１６は、樹脂深さ位置ＰがＰ＝３０の位置まで樹脂層１１を除去し、樹脂深さ位置ＰがＰ＝３０となる位置をＰｘ＝０として再定義している。図１１は、樹脂深さ位置Ｐと樹脂深さ位置Ｐｘとの換算値もあわせて示している。

図９〜図１２に示すように実施例１２〜実施例１６におけるリッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置ＰがＰ＝１００以外の範囲において、Ｐ＝１００の値Ｒｈよりも大きくなる。そして、実施例１２〜実施例１６におけるリッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置Ｐが４０≦Ｐ≦７０のとき最大値Ｒｐとなる。例えば実施例１２の場合、リッチ領域割合Ｒ（％）の最大値Ｒｐは、樹脂深さ位置ＰがＰ＝５０のとき、Ｒ（％）＝７０となっており、Ｐ＝１００のＲ（％）＝２０よりも大きい。実施例１２〜実施例１６も同様である。また、実施例１４は、樹脂深さ位置ＰがＰ＝４０のときＲ（％）＝７０、Ｐ＝６５のときＲ（％）＝７１と２つのピークを有している。このように、リッチ領域割合Ｒ（％）は、樹脂深さ位置Ｐとの関係において２つ以上のピークを有していてもよい。これら実施例１２〜実施例１６は、図１１及び図１２に示すようにリッチ領域割合Ｒ（％）が樹脂深さ位置Ｐによって異なっている。つまり、実施例１２〜実施例１６は、樹脂層１１の厚さ方向にリッチ領域割合Ｒ（％）の分布が生じている。このような実施例１２〜実施例１６は、耐摩耗性を維持しつつ動摩擦係数のさらなる低減を図ることができる。これらのリッチ領域割合Ｒ（％）の分布は、上述の各実施例のようにＰ＝３０まで切削する場合に限らず、切削量にかかわらず同様の傾向を示す。つまり、樹脂層１１の切削量にかかわらず、リッチ領域割合Ｒ（％）は、Ｐ＝１００以外の範囲において、Ｐ＝１００の値Ｒｈよりも大きな最大値Ｒｐが存在する。

以上説明した本実施形態の摺動部材１０は、樹脂層１１に、他の領域よりもＰＴＦＥの濃度が高いリッチ領域２１を有する。樹脂層１１は、このリッチ領域２１が樹脂層１１の厚さ方向へ複数形成されている。つまり、本実施形態では、樹脂層１１は、厚さ方向へＰＴＦＥの濃度が変化する領域を複数有している。これにより、ＰＴＦＥの濃度が高いリッチ領域２１は、ＰＴＦＥの本来的な性能である摩擦係数の低下に寄与する。そして、リッチ領域２１は、ＰＴＦＥの濃度が高いことから、摩擦係数を大きく低減する。一方、リッチ領域２１以外の樹脂層１１は、ＰＴＦＥに比較して添加材が豊富に含まれている。そのため、リッチ領域２１以外の樹脂層１１は、樹脂層１１の強度の向上に寄与する。つまり、本実施形態では、樹脂層１１において意図的にＰＴＦＥと添加材とが不均一に分布することにより、ＰＴＦＥの濃淡の領域を形成される。そして、この意図的なＰＴＦＥの濃淡の領域によって、摩擦係数の低減と耐摩耗性とが適切に両立される。したがって、樹脂層１１の性能を十分に発揮することができ、摩擦係数の低減と耐摩耗性とを両立して達成することができる。

また、本実施形態の摺動部材１０では、樹脂層１１含まれるリッチ領域２１はＰＴＦＥを高い濃度で含んでいる。ＰＴＦＥは、導電性が低く、帯電しやすい特性を有している。そのため、樹脂層１１に含まれるリッチ領域２１を制御することにより、摺動部材１０の導電性をはじめとする電気的な特性が制御可能である。したがって、適用する装置にあわせて摺動部材１０に要求される電気的な特性を制御することができる。さらに、本実施形態の摺動部材１０では、樹脂層１１においてリッチ領域２１により不連続かつ複雑な境界が多数形成される。つまり、本実施形態の摺動部材１０は、樹脂層１１において、リッチ領域２１とその他の領域との間に複雑な境界を形成する。そのため、複雑な境界によって樹脂層１１に加わる力が適度に分散され、樹脂層１１における応力も緩和される。その結果、樹脂層１１の引っ張り方向及び剥離に対する耐性が向上する。したがって、樹脂層１１の強度を向上することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
実施例１２〜実施例１６では、リッチ領域割合Ｒ（％）の算出に用いる樹脂深さ位置Ｐの刻み幅は「５」に設定した。しかし、この樹脂深さ位置Ｐの刻み幅は、「５」に限らない。つまり、樹脂深さ位置Ｐの刻み幅は、樹脂層１１の厚さ方向へリッチ領域割合Ｒ（％）の分布の傾向が分かる範囲で任意に変更することができる。

図面中、１０は摺動部材、１１は樹脂層、１５は端面、１６は摺動面、２１はリッチ領域を示す。

Claims

相手部材と摺動する樹脂層を備える摺動部材であって、
前記樹脂層は、
ポリテトラフルオロエチレン及び添加材を有し、
他の領域よりも前記ポリテトラフルオロエチレンの濃度が高いリッチ領域が前記樹脂層の厚さ方向へ複数形成されている摺動部材。
前記樹脂層は、前記リッチ領域を１０〜５０ｖｏｌ％含む請求項１記載の摺動部材。
前記樹脂層は、
前記リッチ領域が前記樹脂層の厚さ方向へ層状に形成されている請求項１又は２記載の摺動部材。
前記樹脂層において、前記相手部材の摺動方向と垂直な板厚方向の断面における任意の観察視野を設定したとき、
前記リッチ領域のアスペクト比の平均値は、１０〜６５である請求項１から３のいずれか一項記載の摺動部材。
前記観察視野において、前記リッチ領域は、短軸及び前記短軸に垂直な長軸を有し、
前記短軸の長さが０．７〜３２μｍである請求項４記載の摺動部材。
前記樹脂層において、前記相手部材の摺動方向と垂直な板厚方向の断面における任意の観察視野を設定し、
前記観察視野の前記樹脂層の厚さ方向において、前記相手部材側の端部を０とし、反対側の端部を１００とする樹脂層深さ位置Ｐを定義し、
前記観察視野において、前記樹脂深さ位置Ｐにおける前記樹脂層の厚さ方向に垂直な仮想的な仮想直線Ｌを設定し、前記仮想直線Ｌ上において、前記樹脂層の全長をＤ１とし、前記リッチ領域の長さの総和をＤ２とし、リッチ領域割合Ｒ（％）をＲ＝Ｄ２／Ｄ１×１００と定義したとき、
前記リッチ領域割合Ｒ（％）は、前記樹脂層深さ位置Ｐによって異なっている請求項１から５のいずれか一項記載の摺動部材。
前記リッチ領域割合Ｒ（％）は、前記樹脂深さ位置Ｐが０＜Ｐ＜１００の少なくとも一部の範囲において、Ｐ＝１００における値よりも大きくなる請求項６記載の摺動部材。
前記リッチ領域割合Ｒ（％）は、前記樹脂層深さ位置Ｐが４０≦Ｐ≦７０の領域で最大値となる請求項７記載の摺動部材。
請求項１から請求項８のいずれか一項記載の摺動部材の製造方法であって、
前記リッチ領域を含む前記樹脂層を形成する工程と、
形成された前記樹脂層を、端面から厚さ方向へ少なくとも一部を除去する工程と、
を含む摺動部材の製造方法。