JP2024078404A - Sliding member and plain bearing - Google Patents

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萌絵 梨元
周平 砂田
周 神谷
政憲 秋月
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Abstract

【課題】耐摩耗性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備える摺動部材であって、前記樹脂被覆層は、バインダーとしてのポリアミドイミド樹脂と、固体潤滑剤と、0体積%より多く、かつ、1.0体積%以下のベーマイト粒子と、不可避不純物と、からなる摺動部材が構成される。
【選択図】図5

The present invention provides a technology for improving wear resistance.
[Solution] A sliding member comprising a base layer and a resin coating layer formed on the base layer, the resin coating layer comprising a polyamideimide resin as a binder, a solid lubricant, boehmite particles in an amount of more than 0 volume % and not more than 1.0 volume %, and unavoidable impurities.
[Selected figure] Figure 5

Description

本発明は、樹脂被覆層を有する摺動部材およびすべり軸受に関する。 The present invention relates to a sliding member and a sliding bearing having a resin coating layer.

従来、裏金層と摺動層とを備える摺動部材において、合成樹脂と、合成樹脂中に分散された固体潤滑剤とからなる樹脂被覆層を形成することが知られている。例えば、特許文献1には、樹脂被覆層に固体潤滑剤と硬質物が含まれる構成が開示されている。 Conventionally, in a sliding member having a backing metal layer and a sliding layer, it is known to form a resin coating layer made of a synthetic resin and a solid lubricant dispersed in the synthetic resin. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which the resin coating layer contains a solid lubricant and a hard material.

特許第6122488号公報Patent No. 6122488

特許文献1等に開示された従来の摺動部材において、硬質物は、例えば、SiC等である。従来の摺動部材に添加されていたこれらの硬質物は、例えば、SiCであり、モース硬度が8.5~9.5程度の非常に硬い物質である。従来は、このような硬い物質が樹脂被覆層に含まれることによって樹脂の摩耗を抑制し、耐摩耗性を向上させると考えられていた。しかし、これらの硬質物は非常に硬いので、当該硬質物を含む樹脂が相手材に移着すると、当該移着した硬質物が樹脂被覆層を摩耗させてしまう。 In the conventional sliding members disclosed in Patent Document 1 and the like, the hard material is, for example, SiC. The hard material added to conventional sliding members is, for example, SiC, which is an extremely hard material with a Mohs hardness of approximately 8.5 to 9.5. It was previously thought that the inclusion of such hard materials in the resin coating layer would suppress wear of the resin and improve wear resistance. However, because these hard materials are extremely hard, when the resin containing the hard material is transferred to the opposing material, the transferred hard material wears away the resin coating layer.

本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、耐摩耗性を向上させる技術を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a technology that improves wear resistance.

上記の目的を達成するため、摺動部材は、基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備える摺動部材であって、前記樹脂被覆層は、バインダーとしてのポリアミドイミド樹脂と、固体潤滑剤と、0体積%より多く、かつ、1.0体積%以下のベーマイト粒子と、不可避不純物と、からなるように構成される。 To achieve the above object, the sliding member is a sliding member having a base layer and a resin coating layer formed on the base layer, and the resin coating layer is composed of polyamideimide resin as a binder, a solid lubricant, boehmite particles in an amount of more than 0 volume % and not more than 1.0 volume %, and unavoidable impurities.

ベーマイト(AlOOH)は、従来用いられていたSiC等の硬質物と比較して、エンジンオイルとの接触角が小さい。従って、ベーマイト粒子が利用された摺動部材における摩擦係数は、従来の硬質物が使用された摺動部材より小さく、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層の相手材への移着量は従来の樹脂被覆層より少ない。 Compared to conventionally used hard materials such as SiC, boehmite (AlOOH) has a smaller contact angle with engine oil. Therefore, the friction coefficient of a sliding member using boehmite particles is smaller than that of a sliding member using conventional hard materials, and the amount of transfer of a resin coating layer containing boehmite particles to a mating material is less than that of a conventional resin coating layer.

また、ベーマイトは、比較的硬い硬質物であるが、従来用いられていたSiC等の硬質物の方が硬い。従って、硬質物としてベーマイト粒子が利用された摺動部材において、相手材の移着が生じたとしても、移着した硬質物による樹脂被覆層の摩耗は従来の樹脂被覆層より少ない。このため、硬質物としてベーマイトを含む摺動部材によれば、硬質物としてSiC等の物質を含む摺動部材と比較して、耐摩耗性を向上させることができる。 Although boehmite is a relatively hard material, conventionally used hard materials such as SiC are harder. Therefore, in a sliding member in which boehmite particles are used as a hard material, even if a mating material is transferred, the resin coating layer is less worn by the transferred hard material than a conventional resin coating layer. Therefore, a sliding member containing boehmite as a hard material can have improved wear resistance compared to a sliding member containing a material such as SiC as a hard material.

本発明の実施形態にかかる摺動部材の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a sliding member according to an embodiment of the present invention. 硬質物の接触角を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the contact angle of a hard object. 図3Aは硬質物の摩擦係数を示す図であり、図3Bは摩擦係数の評価試験機の模式図である。FIG. 3A is a diagram showing the friction coefficient of a hard object, and FIG. 3B is a schematic diagram of a friction coefficient evaluation tester. 図4Aはベーマイトの添加量による摩擦体積の変化を示す図であり、図4Bは摩擦体積を測定するための試験機の模式図、図4Cは摩耗量の計測法を説明するための図である。FIG. 4A is a diagram showing the change in friction volume depending on the amount of boehmite added, FIG. 4B is a schematic diagram of a testing machine for measuring the friction volume, and FIG. 4C is a diagram for explaining a method for measuring the amount of wear. 図5Aはベーマイトの添加量および二硫化モリブデンの添加量による摩耗量の変化を示す図であり、図5Bは摩耗量を測定するための試験機の模式図である。FIG. 5A is a graph showing the change in wear amount depending on the amount of boehmite and the amount of molybdenum disulfide added, and FIG. 5B is a schematic diagram of a test machine for measuring the wear amount. 図6Aはベーマイトの添加量および二硫化モリブデンの添加量による焼付面圧の変化を示す図であり、図6Bは焼付面圧を測定するための試験機の模式図である。FIG. 6A is a diagram showing the change in seizure pressure depending on the amount of boehmite and the amount of molybdenum disulfide added, and FIG. 6B is a schematic diagram of a test machine for measuring the seizure pressure.

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)摺動部材の構成
(2)摺動部材の製造方法:
(3)試験結果:
(4)他の実施形態:
Here, the embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Configuration of the slide member (2) Manufacturing method of the slide member:
(3) Test results:
(4) Other embodiments:

(1)摺動部材の構成:
図1は、本発明の一実施形態にかかる摺動部材1の斜視図である。摺動部材1は、裏金10とライニング11とオーバーレイ12とを含む。摺動部材1は、中空状の円筒を直径方向に2等分した半割形状の金属部材であり、断面が半円弧状となっている。2個の摺動部材1を円筒状になるように組み合わせることにより、すべり軸受Aが形成される。すべり軸受Aは内部に形成される中空部分にて円柱状の相手材2(エンジンのクランクシャフト)を軸受けする。相手材2の外径はすべり軸受Aの内径よりもわずかに小さく形成されている。相手材2の外周面と、すべり軸受Aの内周面との間に形成される隙間に液体潤滑剤である潤滑油(エンジンオイル)が供給される。その際に、すべり軸受Aの内周面上を相手材2の外周面が摺動する。
(1) Configuration of sliding member:
FIG. 1 is a perspective view of a sliding member 1 according to an embodiment of the present invention. The sliding member 1 includes a backing metal 10, a lining 11, and an overlay 12. The sliding member 1 is a metal member having a half-shaped shape obtained by dividing a hollow cylinder into two equal parts in the diametric direction, and has a semicircular cross section. A plain bearing A is formed by combining two sliding members 1 into a cylindrical shape. The plain bearing A bears a cylindrical mating member 2 (crankshaft of an engine) in a hollow portion formed inside. The outer diameter of the mating member 2 is formed slightly smaller than the inner diameter of the plain bearing A. A lubricating oil (engine oil), which is a liquid lubricant, is supplied to the gap formed between the outer peripheral surface of the mating member 2 and the inner peripheral surface of the plain bearing A. At that time, the outer peripheral surface of the mating member 2 slides on the inner peripheral surface of the plain bearing A.

摺動部材1は、曲率中心から遠い順に、裏金10とライニング11とオーバーレイ12とが順に積層された構造を有する。従って、裏金10が摺動部材1の最外層を構成し、オーバーレイ12が摺動部材1の最内層を構成する。裏金10とライニング11とオーバーレイ12とは、それぞれ円周方向において厚みが変化せず、直径方向の厚みが一定である。例えば、裏金10の厚みは1.0mm~2.0mmとされ、ライニング11の厚みは0.2mm~0.4mmとされる。裏金10は、例えば鋼によって形成される。 The sliding member 1 has a structure in which a backing metal 10, a lining 11, and an overlay 12 are layered in that order from the farthest from the center of curvature. Therefore, the backing metal 10 constitutes the outermost layer of the sliding member 1, and the overlay 12 constitutes the innermost layer of the sliding member 1. The backing metal 10, the lining 11, and the overlay 12 each have a constant thickness in the circumferential direction and a constant thickness in the diameter direction. For example, the backing metal 10 has a thickness of 1.0 mm to 2.0 mm, and the lining 11 has a thickness of 0.2 mm to 0.4 mm. The backing metal 10 is formed, for example, from steel.

ライニング11は、裏金10の内側に積層された層であり、基層を構成する。ライニング11は、例えばAl合金やCu合金によって形成される。オーバーレイ12の厚みは、例えば、6μmとなっている。なお、オーバーレイ12の厚みは、2~20μmであってもよい。以下、内側とは摺動部材1の曲率中心側を意味し、外側とは摺動部材1の曲率中心と反対側を意味することとする。オーバーレイ12の内側の表面は、相手材2との摺動面を構成する。 The lining 11 is a layer laminated on the inside of the backing metal 10 and constitutes the base layer. The lining 11 is formed of, for example, an Al alloy or a Cu alloy. The thickness of the overlay 12 is, for example, 6 μm. The thickness of the overlay 12 may be 2 to 20 μm. Hereinafter, the inner side refers to the side toward the center of curvature of the sliding member 1, and the outer side refers to the side opposite the center of curvature of the sliding member 1. The inner surface of the overlay 12 constitutes the sliding surface with the mating material 2.

オーバーレイ12は、ライニング11の内側の表面上に積層された層であり、本発明の樹脂被覆層を構成する。オーバーレイ12は、バインダーとしてのポリアミドイミド樹脂と、固体潤滑剤としての二硫化モリブデン粒子と、硬質物としてのベーマイト粒子と、不可避不純物とからなる。 The overlay 12 is a layer laminated on the inner surface of the lining 11 and constitutes the resin coating layer of the present invention. The overlay 12 is composed of polyamideimide resin as a binder, molybdenum disulfide particles as a solid lubricant, boehmite particles as a hard material, and inevitable impurities.

本実施形態において、オーバーレイ12における二硫化モリブデン粒子の総体積の体積分率は10体積%~70体積%であり、例えば、28体積%~40体積%、28体積%~34体積%、30体積%~34体積%等を選択可能である。ポリアミドイミド樹脂と二硫化モリブデン粒子の体積比は、両者を混合する前に計測したポリアミドイミド樹脂と二硫化モリブデン粒子との質量と、これらの比重とに基づいて算出したものである。また、二硫化モリブデン粒子の平均結晶粒径は0.1~5.0μmである。なお、ここで、結晶粒径は、断面において観察される結晶粒の面積と等しい円の半径であり、平均結晶粒径は当該円の半径の平均である。平均粒径は、例えば、マイクロトラック・ベル社のMT3300IIによって測定可能である(以下同様)。 In this embodiment, the volume fraction of the total volume of the molybdenum disulfide particles in the overlay 12 is 10% to 70% by volume, and can be selected from, for example, 28% to 40% by volume, 28% to 34% by volume, 30% to 34% by volume, etc. The volume ratio of the polyamide-imide resin to the molybdenum disulfide particles is calculated based on the masses of the polyamide-imide resin and the molybdenum disulfide particles measured before mixing the two, and their specific gravities. The average crystal grain size of the molybdenum disulfide particles is 0.1 to 5.0 μm. Here, the crystal grain size is the radius of a circle equal to the area of the crystal grains observed in the cross section, and the average crystal grain size is the average of the radii of the circles. The average grain size can be measured, for example, by Microtrack Bell's MT3300II (same below).

オーバーレイ12におけるベーマイト粒子の総体積の体積分率は0体積%より多く、1.0体積%以下であり、例えば、0.1体積%~0.7体積%とすることもできる。ポリアミドイミド樹脂とベーマイト粒子の体積比は、両者を混合する前に計測したポリアミドイミド樹脂とベーマイト粒子との質量と、これらの比重とに基づいて算出したものである。また、ベーマイト粒子のJIS R1629-1997に準ずる50%粒子径は0.6μm~0.9μmである。なお、他の実施形態として、添加剤、例えば、硫酸バリウム粒子等が含まれている樹脂被覆層が構成されても良い。 The volume fraction of the total volume of the boehmite particles in the overlay 12 is greater than 0 volume % and less than or equal to 1.0 volume %, and can be, for example, 0.1 volume % to 0.7 volume %. The volume ratio of the polyamide-imide resin to the boehmite particles is calculated based on the masses of the polyamide-imide resin and the boehmite particles measured before mixing the two, and their specific gravities. The 50% particle size of the boehmite particles according to JIS R1629-1997 is 0.6 μm to 0.9 μm. In another embodiment, a resin coating layer containing an additive, for example, barium sulfate particles, may be formed.

ベーマイト粒子は、従来用いられていたSiC等の硬質物と比較して、エンジンオイルとの接触角が小さい。図2は、硬質物の接触角を示す図である。具体的には、常温(25℃)において、公知の接触角計を用いて、複数の硬質物についてエンジンオイル(0W-8)との接触角が測定された。硬質物は、ベーマイト、SiC、CrN、SiO2である。図2に示すように、ベーマイトはSiC等の硬質物と比較して、接触角が小さい。このため、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層と、SiC等の硬質物を含む樹脂被覆層と、を比較すると、混合潤滑時の摩擦係数は、前者の方が後者より小さくなると考えられる。 The boehmite particles have a smaller contact angle with engine oil than conventionally used hard materials such as SiC. FIG. 2 is a diagram showing the contact angle of hard materials. Specifically, the contact angle of a plurality of hard materials with engine oil (0W-8) was measured at room temperature (25° C.) using a known contact angle meter. The hard materials are boehmite, SiC, CrN, and SiO 2. As shown in FIG. 2, the contact angle of boehmite is smaller than that of hard materials such as SiC. Therefore, when comparing a resin coating layer containing boehmite particles with a resin coating layer containing a hard material such as SiC, it is considered that the friction coefficient of the former during mixed lubrication is smaller than that of the latter.

図3Aは、混合潤滑時の摩擦係数を示す図である。摩擦係数は、図3Bに示すようなボールオンプレート試験機で測定された。具体的には、直線方向に往復摺動可能なステージStに対してサンプルSaを取り付け、相手材と同一の材料によってボールBaを形成し、アームAmに取り付ける。アームAmには歪みゲージ等のセンサーSnが取り付けられている。サンプルSaは、上述の裏金10、ライニング11、オーバーレイ12と同一の層構造を有するが、形状は平板状であり、それぞれのサンプルSaの硬質物は1.17体積%である。このサンプルSaは、オーバーレイ12に対してボールBaが接触し得る向きとされて、ステージStにセットされる。 Figure 3A shows the friction coefficient under mixed lubrication. The friction coefficient was measured using a ball-on-plate tester as shown in Figure 3B. Specifically, a sample Sa is attached to a stage St capable of reciprocating sliding in a linear direction, and a ball Ba is formed from the same material as the mating material and attached to an arm Am. A sensor Sn such as a strain gauge is attached to the arm Am. The sample Sa has the same layer structure as the backing metal 10, lining 11, and overlay 12 described above, but has a flat shape, and the hard material of each sample Sa is 1.17% by volume. The sample Sa is set on the stage St in an orientation that allows the ball Ba to come into contact with the overlay 12.

この状態において、オーバーレイ12がエンジンオイル(0W-8)に浸漬する状態とされ、90℃に設定される。そして、ステージStの往復摺動の速度が3mm/sに設定された状態で、アームAmには荷重N(1.96N)を作用させ、センサーSnによってアームAmに作用する力を測定することで、各オーバーレイの摩擦係数が測定された。 In this state, the overlay 12 was immersed in engine oil (0W-8) and the temperature was set to 90°C. Then, with the reciprocating sliding speed of the stage St set to 3 mm/s, a load N (1.96 N) was applied to the arm Am, and the force acting on the arm Am was measured by the sensor Sn, thereby measuring the friction coefficient of each overlay.

図3Aに示すように、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層は、他の硬質物を含む樹脂被覆層と比較して、混合潤滑時の摩擦係数が小さい。従って、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層が相手材と摺動する際、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層が相手材に移着する量は、SiC等の硬質物を含む樹脂被覆層が相手材に移着する量よりも少ない。この結果、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層において、移着した硬質物が樹脂被覆層を摩耗させる量は、SiC等の硬質物を含む樹脂被覆層において、移着した硬質物が樹脂被覆層を摩耗させる量よりも少なくなる。 As shown in FIG. 3A, the resin coating layer containing boehmite particles has a smaller friction coefficient during mixed lubrication than resin coating layers containing other hard materials. Therefore, when a resin coating layer containing boehmite particles slides against a counter material, the amount of the resin coating layer containing boehmite particles that is transferred to the counter material is less than the amount of the resin coating layer containing hard materials such as SiC that is transferred to the counter material. As a result, in a resin coating layer containing boehmite particles, the amount of wear caused by the transferred hard materials on the resin coating layer is less than the amount of wear caused by the transferred hard materials on the resin coating layer on a resin coating layer containing hard materials such as SiC.

さらに、ベーマイト粒子は、モース硬度が3.5~4の物質であり、比較的硬い物質と言える。しかし、従来、樹脂被覆層に用いられていたSiC等の硬質物、例えば、SiC(モース硬度は8.5~9.5),SiO2(モース硬度は4.5~6.5),CrN(Cr単体のモース硬度は7~8.5)等と比較すると、ベーマイト粒子はこれらより硬くない。従って、この意味においても、ベーマイト粒子を含む樹脂被覆層において、相手材に移着した硬質物が樹脂被覆層を摩耗させる量は、SiC等の硬質物を含む樹脂被覆層において、相手材に移着した硬質物が樹脂被覆層を摩耗させる量よりも少ない。以上の結果、硬質物としてベーマイト粒子を含む摺動部材によれば、硬質物としてSiC等の物質を含む摺動部材と比較して、耐摩耗性を向上させることができる。 Furthermore, boehmite particles are a material with a Mohs hardness of 3.5 to 4, and can be said to be a relatively hard material. However, compared with hard materials such as SiC that have been used in the resin coating layer in the past, for example, SiC (Mohs hardness is 8.5 to 9.5), SiO 2 (Mohs hardness is 4.5 to 6.5), CrN (Mohs hardness of Cr alone is 7 to 8.5), etc., boehmite particles are not harder than these. Therefore, in this sense, in a resin coating layer containing boehmite particles, the amount of wear of the resin coating layer caused by a hard material transferred to a counter material is smaller than the amount of wear of the resin coating layer caused by a hard material transferred to a counter material in a resin coating layer containing a hard material such as SiC. As a result of the above, a sliding member containing boehmite particles as a hard material can improve wear resistance compared to a sliding member containing a material such as SiC as a hard material.

(2)摺動部材の製造方法:
摺動部材1は、例えば、(a)半割基材形成工程と(b)塗布前処理工程と(c)塗布工程と(d)乾燥工程と(e)焼成工程とを順に行うことによって製造可能である。むろん、摺動部材1の製造方法は前記の工程に限定されるものではない。
(2) Manufacturing method of slide member:
The sliding member 1 can be manufactured, for example, by sequentially carrying out the steps of (a) forming a half-split substrate, (b) a coating pretreatment step, (c) a coating step, (d) a drying step, and (e) a firing step. Of course, the manufacturing method of the sliding member 1 is not limited to the steps described above.

(a)半割基材形成工程
半割基材形成工程は、裏金10とライニング11とが接合した基材を半割状に形成する工程である。例えば、裏金10に相当する板材上においてライニング11の材料を焼結することにより、裏金10とライニング11とが接合した基材が形成されてもよい。また、裏金10とライニング11に相当する板材を圧延によって接合することにより、裏金10とライニング11とが接合した基材が形成されてもよい。さらに、プレス加工や切削加工等の機械加工を行うことにより、裏金10とライニング11とが接合した基材を半割状に加工してもよい。
(a) Half-split substrate forming step The half-split substrate forming step is a step of forming a substrate in which the back metal 10 and the lining 11 are bonded together into a half shape. For example, the substrate in which the back metal 10 and the lining 11 are bonded together may be formed by sintering the material of the lining 11 on a plate material corresponding to the back metal 10. Also, the substrate in which the back metal 10 and the lining 11 are bonded together may be formed by bonding the plate material corresponding to the back metal 10 and the lining 11 together by rolling. Furthermore, the substrate in which the back metal 10 and the lining 11 are bonded together may be processed into a half shape by performing mechanical processing such as pressing or cutting.

(b)塗布前処理工程
塗布前処理工程は、ライニング11の表面に対するオーバーレイ12(樹脂被覆層)の密着性を向上させるための表面処理である。例えば、塗布前処理工程として、サンドブラスト等の粗面化処理を行ってもよいし、エッチングや化成処理などの化学処理を行ってもよい。なお、塗布前処理工程は、半割基材の油分を洗浄剤で脱脂した後に行うことが好ましい。
(b) Pre-coating treatment step The pre-coating treatment step is a surface treatment for improving the adhesion of the overlay 12 (resin coating layer) to the surface of the lining 11. For example, as the pre-coating treatment step, a roughening treatment such as sandblasting may be performed, or a chemical treatment such as etching or chemical conversion treatment may be performed. Note that the pre-coating treatment step is preferably performed after degreasing the oil content of the half-split substrate with a cleaning agent.

(c)塗布工程
塗布工程は、ライニング11にオーバーレイ12を塗布する工程である。塗布工程を行うにあたり、ポリアミドイミド樹脂に二硫化モリブデン粒子およびベーマイト粒子(実施形態によっては添加剤も)を混合した塗布液を調製する。また、二硫化モリブデン粒子やベーマイト粒子、添加剤の分散性を高めたり、塗布液の粘度を調整したりするために、必要に応じてN-メチル-2-ピロリドンやキシレン等の溶剤を用いてもよい。
(c) Coating Step The coating step is a step of coating the overlay 12 onto the lining 11. In carrying out the coating step, a coating liquid is prepared by mixing molybdenum disulfide particles, boehmite particles (and additives in some embodiments) with a polyamide-imide resin. In addition, a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone or xylene may be used as necessary to increase the dispersibility of the molybdenum disulfide particles, boehmite particles, and additives, or to adjust the viscosity of the coating liquid.

この際、オーバーレイ12における二硫化モリブデン粒子の総体積の体積分率が10体積%~70体積%となり、ベーマイト粒子の総体積の体積分率が0体積%より多く、1.0体積%以下となるように、混合が行われる。添加剤が含まれる場合は、添加剤も含めて予定された体積分率となるように混合が行われる。 At this time, mixing is performed so that the volume fraction of the total volume of the molybdenum disulfide particles in the overlay 12 is 10 volume % to 70 volume %, and the volume fraction of the total volume of the boehmite particles is greater than 0 volume % and 1.0 volume % or less. If additives are included, mixing is performed so that the expected volume fraction is achieved, including the additives.

塗布工程は、ライニング11上にオーバーレイ12を形成することができればよく、特に限定されない。例えば、エアースプレーやエアレススプレーおよびパッド、スクリーン印刷等を利用可能である。また、圧力を加え、布や板等でライニング11の内表面に擦りつけてもよい。さらに、塗布ロールによって塗布工程が行われてもよい。例えば、ライニング11の内径よりも小径の円柱状の塗布ロールに塗布液を付着させ、ライニング11の内側表面上において塗布ロールを回転させることにより塗布工程を行うことが可能である。塗布ロールとライニング11の内側表面との間のロールギャップや塗布液の粘度を調整することにより、後述する(e)焼成工程後の膜厚が所望の厚みとなるように塗布液をライニング11の内側表面上に塗布してもよい。なお、塗布工程は複数回行われ、その結果、膜厚が所望の厚みとなってもよい。 The coating process is not particularly limited as long as it can form the overlay 12 on the lining 11. For example, air spray, airless spray, pad, screen printing, etc. can be used. Pressure may also be applied and the inner surface of the lining 11 may be rubbed with a cloth, a plate, etc. Furthermore, the coating process may be performed by a coating roll. For example, the coating liquid may be applied to a cylindrical coating roll having a diameter smaller than the inner diameter of the lining 11, and the coating roll may be rotated on the inner surface of the lining 11 to perform the coating process. By adjusting the roll gap between the coating roll and the inner surface of the lining 11 and the viscosity of the coating liquid, the coating liquid may be applied to the inner surface of the lining 11 so that the film thickness after the baking process (e) described later is the desired thickness. The coating process may be performed multiple times, resulting in the desired film thickness.

(d)乾燥工程
乾燥工程は、ポリアミドイミド樹脂を乾燥させる工程である。例えば、40~180℃で5~60分にわたって乾燥させる構成を採用可能である。
(d) Drying Step The drying step is a step of drying the polyamide-imide resin. For example, a drying step may be performed at 40 to 180° C. for 5 to 60 minutes.

(e)焼成工程
さらに例えば200~300℃で30~60分にわたってポリアミドイミド樹脂を焼成(硬化)させることにより、摺動部材1を製造することができる。
(e) Baking Step The polyamide-imide resin is then baked (cured) at 200 to 300° C. for 30 to 60 minutes, for example, to manufacture the sliding member 1 .

(3)試験結果:
以上のようにして製造した本実施形態にかかる摺動部材1を実施例とし、耐摩耗性の評価試験および耐焼付性評価試験を行った。まず、ベーマイト粒子の濃度と、樹脂被覆層の摩耗量との関係を評価するために、試験を行った。図4Aは、オーバーレイ12に含まれる二硫化モリブデン粒子の体積分率を30体積%とし、ベーマイト粒子の添加量を変化させて製造した複数のサンプルについての摩耗量の測定結果である。図4Aの横軸はベーマイト粒子の添加量(体積%)、縦軸は摩耗試験によって摩耗した樹脂被覆層の体積(μm3)である。図4Aにおいては、同一組成の複数のサンプルのそれぞれに対して試験を行い、統計した結果から得られる曲線を実線で示している。また、グラフ上においては、いくつかのサンプルについての測定結果を白丸で示している。
(3) Test results:
The sliding member 1 according to the present embodiment manufactured as described above was used as an example, and an evaluation test of wear resistance and an evaluation test of seizure resistance were performed. First, a test was performed to evaluate the relationship between the concentration of boehmite particles and the wear amount of the resin coating layer. FIG. 4A shows the measurement results of the wear amount for a plurality of samples manufactured by changing the amount of boehmite particles added and setting the volume fraction of the molybdenum disulfide particles contained in the overlay 12 to 30 volume %. The horizontal axis of FIG. 4A shows the amount of boehmite particles added (volume %), and the vertical axis shows the volume (μm 3 ) of the resin coating layer worn by the wear test. In FIG. 4A, a test was performed on each of a plurality of samples of the same composition, and a curve obtained from the statistical results is shown by a solid line. In addition, on the graph, the measurement results for some samples are shown by white circles.

図4Bは、図4Aに示す試験を行うための装置を模式的に示す図である。図4Bに示す試験機においては、相手材によって形成された試験軸Axが、軸を中心に回転可能である。また、試験軸Axは、常温(25℃)においてオイルOに浸漬されている。オイルOは、例えばパラフィン系ベースオイルである。 Figure 4B is a schematic diagram of an apparatus for performing the test shown in Figure 4A. In the test machine shown in Figure 4B, the test axis Ax formed by the mating material can rotate around its axis. The test axis Ax is immersed in oil O at room temperature (25°C). The oil O is, for example, a paraffin-based oil.

試験軸Axの上端にはサンプルSaが接した状態で保持され、アームAmに取り付けられた錘WtによってサンプルSaから試験軸Axに向けて力が作用した状態となる。なお、図4Aに示す試験において、サンプルSaは、平板形状である。ベーマイト粒子の体積分率が異なる複数のサンプルSaと、相手材としての試験軸Axとの間に作用する力が90Nである状態で、60rpmの回転数となるように試験軸Axを回転させた。この試験を、それぞれのサンプルSaについて1時間実施し、摩耗した樹脂被覆層の体積を計測器(レーザー顕微鏡)によって測定した。なお、摩耗した樹脂被覆層の体積は、図4Cに示すように摩耗したサンプルSaの摩耗部分Psにおいて、摺動時の試験軸Axの方向に垂直な方向の複数カ所(図4Cに示すPs1~Ps3の3カ所)における断面を設定し、各断面の断面積の平均値を幅Pwに渡って積算することによって特定した。 The sample Sa is held in contact with the upper end of the test axis Ax, and a force is applied from the sample Sa toward the test axis Ax by the weight Wt attached to the arm Am. In the test shown in FIG. 4A, the sample Sa is flat. The test axis Ax was rotated at 60 rpm with a force of 90 N acting between the multiple samples Sa with different volume fractions of boehmite particles and the test axis Ax as the mating material. This test was performed for one hour for each sample Sa, and the volume of the worn resin coating layer was measured using a measuring device (laser microscope). The volume of the worn resin coating layer was determined by setting cross sections at multiple locations (three locations Ps1 to Ps3 shown in FIG. 4C) in the worn portion Ps of the worn sample Sa in a direction perpendicular to the direction of the test axis Ax during sliding as shown in FIG. 4C, and integrating the average value of the cross-sectional area of each cross section over the width Pw.

図4Aに示す試験においては、ベーマイト粒子の体積分率が0体積%のサンプルから1.5体積%のサンプルまで、複数の体積分率について摩耗体積が計測された。ベーマイト粒子の体積分率がこの範囲において変化した場合、ベーマイト粒子の体積分率が0体積%である場合の摩耗体積が最も大きく、ベーマイト粒子の体積分率が増加するにつれて摩耗体積が徐々に小さくなる。さらに、ベーマイト粒子の体積分率が1.0体積%を超えると、ベーマイト粒子の体積分率が増加しても、摩耗体積はほとんど変化しないことがわかる。従って、樹脂被覆層において、ベーマイト粒子の体積分率が、0体積%より多く、1.0体積%以下であれば、耐摩耗性を向上させることができる。なお、ベーマイト粒子の体積分率は0体積%より多ければ良いが、図4Aによれば、0.1体積%や、0.25体積%など、僅かでもベーマイト粒子が添加されると、ベーマイト粒子が添加されない場合よりも、耐摩耗性を確実に向上させることができる。 In the test shown in FIG. 4A, the wear volume was measured for multiple volume fractions of boehmite particles, from 0 volume% to 1.5 volume%. When the volume fraction of boehmite particles changes within this range, the wear volume is largest when the volume fraction of boehmite particles is 0 volume%, and the wear volume gradually decreases as the volume fraction of boehmite particles increases. Furthermore, when the volume fraction of boehmite particles exceeds 1.0 volume%, it can be seen that the wear volume hardly changes even if the volume fraction of boehmite particles increases. Therefore, if the volume fraction of boehmite particles in the resin coating layer is greater than 0 volume% and less than or equal to 1.0 volume%, the wear resistance can be improved. Note that the volume fraction of boehmite particles needs to be greater than 0 volume%, but according to FIG. 4A, even if a small amount of boehmite particles, such as 0.1 volume% or 0.25 volume%, is added, the wear resistance can be reliably improved compared to when no boehmite particles are added.

次に、二硫化モリブデンの体積分率を変化させたサンプルについての評価試験を説明する。図5Aは、オーバーレイ12に含まれる二硫化モリブデン粒子およびベーマイト粒子の体積分率が、30体積%および0.7体積%であるサンプルSa1と、32体積%および0.4体積%であるサンプルSa2と、34体積%および0.1体積%であるサンプルSa3と、28体積%および1.0体積%であるサンプルSa0と、29体積%および0.85体積%であるサンプルSa01とのそれぞれについての摩耗量の測定結果である。 Next, an evaluation test for samples with different volume fractions of molybdenum disulfide will be described. Figure 5A shows the results of measuring the amount of wear for each of sample Sa1, in which the volume fractions of molybdenum disulfide particles and boehmite particles contained in the overlay 12 are 30 volume% and 0.7 volume%, sample Sa2, in which they are 32 volume% and 0.4 volume%, sample Sa3, in which they are 34 volume% and 0.1 volume%, sample Sa0, in which they are 28 volume% and 1.0 volume%, and sample Sa01, in which they are 29 volume% and 0.85 volume%.

図5Aにおける左右方向の軸は二硫化モリブデンの添加量(体積%)、奥行き方向の軸はベーマイト粒子の添加量(体積%)、上下方向の軸は摩耗試験によって摩耗した樹脂被覆層の摩耗量(μm)である。図5Aにおいては、上述の5種類のサンプルのそれぞれにおける摩耗試験後の摩耗量が上下方向に延びるグレーの棒グラフの高さによって示されている。すなわち、サンプルSa1の摩耗量は4.0μm,サンプルSa2の摩耗量は4.0μm,サンプルSa3の摩耗量は5.0μm、サンプルSa0の摩耗量は2.0μm、サンプルSa01の摩耗量は2.0μmである。 In Figure 5A, the horizontal axis indicates the amount of molybdenum disulfide added (volume %), the depth axis indicates the amount of boehmite particles added (volume %), and the vertical axis indicates the amount of wear (μm) of the resin coating layer worn away by the wear test. In Figure 5A, the amount of wear after the wear test for each of the five types of samples mentioned above is indicated by the height of the gray bar graph extending in the vertical direction. That is, the amount of wear for sample Sa1 is 4.0 μm, the amount of wear for sample Sa2 is 4.0 μm, the amount of wear for sample Sa3 is 5.0 μm, the amount of wear for sample Sa0 is 2.0 μm, and the amount of wear for sample Sa01 is 2.0 μm.

図5Bは、図5Aに示す摩耗量の評価試験を行うための静荷重軸受試験機を模式的に示す図である。図5Bに示す試験機においては、相手材によって形成された試験軸Axが、軸を中心にR方向に回転可能である。また、試験軸Axに対しては、同軸となるように円板が取り付けられており、ベルトによって矢印方向にテンションTをかけることが可能である。試験軸AxはサンプルSaを介して軸受され、サンプルSaと試験軸Axとの間には、給油口を介して80℃のエンジンオイル(0W-20)Oが供給される。 Figure 5B is a schematic diagram of a static load bearing test machine for carrying out the wear amount evaluation test shown in Figure 5A. In the test machine shown in Figure 5B, the test axis Ax formed by the mating material can rotate in the R direction around the axis. In addition, a disk is attached to the test axis Ax so that it is coaxial with the test axis Ax, and tension T can be applied in the arrow direction by a belt. The test axis Ax is supported via the sample Sa, and 80°C engine oil (0W-20) O is supplied between the sample Sa and the test axis Ax via an oil supply port.

ベーマイト粒子の体積分率が異なる複数のサンプルSa1~Sa3のそれぞれに対して、テンションTを3000Nに設定し、回転と停止とをそれぞれ15秒ずつ繰り返す運転パターンを21000サイクル実行することで試験を行った。試験後に、各サンプルSa1~Sa3について摩耗量を測定した。なお、樹脂被覆層の摩耗量は、肉厚測定機で測定された肉厚の試験前後の差である。 Tests were conducted on samples Sa1 to Sa3, each of which had a different volume fraction of boehmite particles, by setting the tension T to 3000 N and repeating an operation pattern of rotating and stopping for 15 seconds each for 21,000 cycles. After the test, the amount of wear was measured for each sample Sa1 to Sa3. The amount of wear of the resin coating layer was the difference in thickness measured with a thickness gauge before and after the test.

サンプルSa1~Sa3,Sa0,Sa01の摩耗量は、2.0μm~5.0μmである。ここでは、特許文献1に開示された摺動部材と同一種類の硬質物を利用したサンプルを比較例とする。具体的には、オーバーレイ12に含まれる硬質物としてのSiCが0.7体積%であり、固体潤滑剤としてのグラファイトが40体積%である比較例を作成し、サンプルSa1~Sa3,Sa0,Sa01と同一の条件で摩耗量を評価した。この結果、摩耗量は、7μmとなった。従って、本実施形態にかかるサンプルSa1~Sa3,Sa0,Sa01はいずれも、ベーマイト粒子より硬い硬質物が利用された樹脂被覆層と比較して、摩耗量が小さい。 The wear amount of samples Sa1 to Sa3, Sa0, and Sa01 is 2.0 μm to 5.0 μm. Here, a sample using the same type of hard material as the sliding member disclosed in Patent Document 1 is used as a comparative example. Specifically, a comparative example was created in which the overlay 12 contains 0.7 volume % SiC as a hard material and 40 volume % graphite as a solid lubricant, and the wear amount was evaluated under the same conditions as samples Sa1 to Sa3, Sa0, and Sa01. As a result, the wear amount was 7 μm. Therefore, samples Sa1 to Sa3, Sa0, and Sa01 according to this embodiment all have smaller wear amounts than a resin coating layer using a hard material harder than boehmite particles.

図4Aの結果からは、ベーマイト粒子の体積分率が増加するほど摩耗量は減少することがわかる。また、ベーマイト粒子の体積分率が1.0体積%を超えると摩耗量の減少幅は小さくなることがわかる。図5Aに示すサンプルSa1に着目すると、当該サンプルSa1は、図4Aにおける試験が行われたサンプルとベーマイト粒子および二硫化モリブデンの体積分率が同一である。従って、図5Aに示す例において、二硫化モリブデンの体積分率を30%に固定し、ベーマイト粒子の体積分率を増加させた場合に、摩耗量の性質は、図4Aと同じように変化すると考えられる。このため、ベーマイト粒子の体積分率をサンプルSa1よりも増加させたサンプルにおいては、少なくとも、体積分率が1.0体積%を超えるまで、摩耗量が低下すると考えられる。従って、二硫化モリブデンの体積分率が30体積%である場合において、ベーマイト粒子の体積分率が0.7体積%~1.0体積%の範囲にある摺動部材を製造すれば、比較例の摩耗量と比較して摩耗量が小さく、耐摩耗性が高い摺動部材を得ることができる。 From the results of FIG. 4A, it can be seen that the wear amount decreases as the volume fraction of boehmite particles increases. It can also be seen that when the volume fraction of boehmite particles exceeds 1.0 volume %, the reduction in the wear amount becomes smaller. Focusing on sample Sa1 shown in FIG. 5A, sample Sa1 has the same volume fraction of boehmite particles and molybdenum disulfide as the sample tested in FIG. 4A. Therefore, in the example shown in FIG. 5A, if the volume fraction of molybdenum disulfide is fixed at 30% and the volume fraction of boehmite particles is increased, it is considered that the nature of the wear amount will change in the same way as in FIG. 4A. Therefore, in samples in which the volume fraction of boehmite particles is increased more than in sample Sa1, it is considered that the wear amount will decrease at least until the volume fraction exceeds 1.0 volume %. Therefore, when the volume fraction of molybdenum disulfide is 30 volume percent, by manufacturing a sliding member in which the volume fraction of boehmite particles is in the range of 0.7 volume percent to 1.0 volume percent, it is possible to obtain a sliding member with a smaller amount of wear and higher wear resistance than the comparative example.

一方、図4Aの結果からは、ベーマイト粒子の体積分率が減少するほど摩耗量は増加すると考えられる。従って、図5Aに示すサンプルSa1においてベーマイト粒子の体積分率が減少した場合、ベーマイト粒子の体積分率の減少と共に、摩耗量は増加すると考えられる。ここで、図5Aに示すサンプルSa3に着目すると、サンプルSa3の摩耗量は5.0である。そこで、サンプルSa3のベーマイト粒子の体積分率を変化させず、二硫化モリブデンの体積分率を30体積%まで減少させたサンプルShを仮想的に考える。ベーマイト粒子の体積分率を変化させず、二硫化モリブデンの体積分率を減少させると、替わりにポリアミドイミド樹脂の体積分率が増加することになる。二硫化モリブデンとポリアミドイミド樹脂とを比較すると、ポリアミドイミド樹脂の方が硬く、耐摩耗性の向上に寄与する。従って、二硫化モリブデンの体積分率を減少させ、替わりにポリアミドイミド樹脂の体積分率が増加させると、摩耗量が減少することはあり得るが、摩耗量が増加することはないと考えられる。図5Aにおいては、サンプルShの摩耗量として考えられる値の上限を白い棒グラフによって示している。以上のことから、二硫化モリブデンの体積分率が30体積%である場合において、ベーマイト粒子の体積分率が0.1体積%~0.7体積%の範囲にある摺動部材を製造すれば、比較例の摩耗量と比較して摩耗量が小さく、耐摩耗性が高い摺動部材を得ることができるといえる。 On the other hand, from the results of FIG. 4A, it is considered that the wear amount increases as the volume fraction of boehmite particles decreases. Therefore, when the volume fraction of boehmite particles in sample Sa1 shown in FIG. 5A decreases, the wear amount increases as the volume fraction of boehmite particles decreases. Here, focusing on sample Sa3 shown in FIG. 5A, the wear amount of sample Sa3 is 5.0. Therefore, let us consider a hypothetical sample Sh in which the volume fraction of boehmite particles in sample Sa3 is not changed and the volume fraction of molybdenum disulfide is reduced to 30 volume%. If the volume fraction of boehmite particles is not changed and the volume fraction of molybdenum disulfide is reduced, the volume fraction of polyamide-imide resin increases instead. Comparing molybdenum disulfide and polyamide-imide resin, polyamide-imide resin is harder and contributes to improving wear resistance. Therefore, if the volume fraction of molybdenum disulfide is reduced and the volume fraction of polyamide-imide resin is increased instead, the wear amount may decrease, but it is considered that the wear amount will not increase. In Figure 5A, the upper limit of the possible wear amount for sample Sh is shown by a white bar graph. From the above, it can be said that if a sliding member is manufactured in which the volume fraction of boehmite particles is in the range of 0.1 volume % to 0.7 volume % when the volume fraction of molybdenum disulfide is 30 volume %, a sliding member with a smaller wear amount and higher wear resistance can be obtained compared to the wear amount of the comparative example.

以上のことから、二硫化モリブデンの体積分率が30体積%である場合において、ベーマイト粒子の体積分率が0.1体積%~1.0体積%の範囲にある摺動部材を製造すれば、比較例の摩耗量と比較して摩耗量が小さく、耐摩耗性が高い摺動部材を得ることができるといえる。なお、上述のように、二硫化モリブデンの体積分率を減少させ、替わりにポリアミドイミド樹脂の体積分率を増加させても、摩耗量が増加することはないと考えられる。従って、ベーマイト粒子の体積分率が0.1体積%~1.0体積%の範囲であれば、二硫化モリブデンの体積分率が30体積%より少なくても、耐摩耗性が高い摺動部材が得られると考えられる。例えば、二硫化モリブデンの体積分率が28体積%、29体積%等の値であっても、耐摩耗性が高い摺動部材が得られると考えられる。 From the above, when the volume fraction of molybdenum disulfide is 30 volume%, if a sliding member is manufactured in which the volume fraction of boehmite particles is in the range of 0.1 volume% to 1.0 volume%, it can be said that a sliding member with a smaller wear amount and higher wear resistance can be obtained compared to the wear amount of the comparative example. As described above, it is considered that the wear amount will not increase even if the volume fraction of molybdenum disulfide is reduced and the volume fraction of polyamide-imide resin is increased instead. Therefore, if the volume fraction of boehmite particles is in the range of 0.1 volume% to 1.0 volume%, it is considered that a sliding member with high wear resistance can be obtained even if the volume fraction of molybdenum disulfide is less than 30 volume%. For example, it is considered that a sliding member with high wear resistance can be obtained even if the volume fraction of molybdenum disulfide is 28 volume%, 29 volume%, etc.

さらに、図5Aに示すサンプルSa3に着目し、二硫化モリブデンの体積分率を34%に固定し、ベーマイト粒子の体積分率を増加させた場合を考える。この場合、摩耗量の性質は、図4Aと同じように変化すると考えられる。このため、ベーマイト粒子の体積分率をサンプルSa3よりも増加させたサンプルにおいては、少なくとも、体積分率が1.0体積%を超えるまで、摩耗量が低下すると考えられる。従って、二硫化モリブデンの体積分率が34体積%である場合において、ベーマイト粒子の体積分率が0.1体積%~1.0体積%の範囲にある摺動部材を製造すれば、比較例の摩耗量と比較して摩耗量が小さく、耐摩耗性が高い摺動部材を得ることができる。 Furthermore, focusing on sample Sa3 shown in FIG. 5A, consider the case where the volume fraction of molybdenum disulfide is fixed at 34% and the volume fraction of boehmite particles is increased. In this case, it is considered that the nature of the wear amount changes in the same way as in FIG. 4A. For this reason, in a sample in which the volume fraction of boehmite particles is increased from that of sample Sa3, it is considered that the wear amount decreases at least until the volume fraction exceeds 1.0 volume%. Therefore, when the volume fraction of molybdenum disulfide is 34 volume%, if a sliding member is manufactured in which the volume fraction of boehmite particles is in the range of 0.1 volume% to 1.0 volume%, a sliding member with a smaller wear amount and higher wear resistance than the comparative example can be obtained.

サンプルSa2においても、摩耗量の変化は同等であると考えられる。以上のことから、二硫化モリブデンの体積分率が30体積%~34体積%である場合において、ベーマイト粒子の体積分率が0.1体積%~1.0体積%の範囲にある摺動部材を製造すれば、比較例の摩耗量と比較して摩耗量が小さく、耐摩耗性が高い摺動部材を得ることができる。サンプルSa0,Sa01においても、摩耗量の変化は同等であると考えられる。例えば、二硫化モリブデンの体積分率が28体積%、ベーマイト粒子の体積分率が1.0体積%であるサンプルSa0を基準とし、二硫化モリブデンの体積分率を変化させず、ベーマイト粒子の体積分率を0.1体積%となるまで減少させた場合を考える。この場合、ベーマイト粒子の体積分率の減少とともにサンプルの摩耗量が増加すると考えられるが、0.1体積%まで減少させたとしても、その摩耗量は5.0μmより小さいと考えられる。上述のように、サンプルSa3に着目し、ベーマイト粒子の体積分率を変化させず、二硫化モリブデンの体積分率を減少させると、替わりにポリアミドイミド樹脂の体積分率が増加するため、摩耗量が減少することはあり得るが、摩耗量が増加することはないと考えられるからである。このため、サンプルSa0,Sa01のように、二硫化モリブデンの体積分率が28体積%、29体積%のいずれであっても、ベーマイト粒子の体積分率が0.1体積%~1.0体積%の範囲にある摺動部材を製造すれば、比較例の摩耗量と比較して摩耗量が小さく、耐摩耗性が高い摺動部材を得ることができる。 It is considered that the change in the amount of wear is also equivalent in sample Sa2. From the above, when the volume fraction of molybdenum disulfide is 30 vol% to 34 vol%, if a sliding member with a volume fraction of boehmite particles in the range of 0.1 vol% to 1.0 vol% is manufactured, a sliding member with a smaller amount of wear and higher wear resistance compared to the comparative example can be obtained. It is considered that the change in the amount of wear is also equivalent in samples Sa0 and Sa01. For example, let us consider a case where the volume fraction of molybdenum disulfide is not changed and the volume fraction of boehmite particles is reduced to 0.1 vol%, using sample Sa0, which has a volume fraction of molybdenum disulfide of 28 vol% and a volume fraction of boehmite particles of 1.0 vol%, as a reference. In this case, it is considered that the amount of wear of the sample increases as the volume fraction of boehmite particles decreases, but even if it is reduced to 0.1 vol%, it is considered that the amount of wear is smaller than 5.0 μm. As described above, focusing on sample Sa3, if the volume fraction of molybdenum disulfide is reduced without changing the volume fraction of boehmite particles, the volume fraction of polyamide-imide resin will increase instead, and the amount of wear may decrease, but it is thought that the amount of wear will not increase. Therefore, whether the volume fraction of molybdenum disulfide is 28 volume% or 29 volume% as in samples Sa0 and Sa01, by manufacturing a sliding member in which the volume fraction of boehmite particles is in the range of 0.1 volume% to 1.0 volume%, it is possible to obtain a sliding member with a smaller amount of wear and higher wear resistance than the comparative example.

図6Aは、オーバーレイ12に含まれる二硫化モリブデン粒子およびベーマイト粒子の体積分率が、28体積%および1.0体積%であるサンプルSa0と、30体積%および0.7体積%であるサンプルSa1と、32体積%および0.4体積%であるサンプルSa2のそれぞれについての焼付面圧の測定結果である。 Figure 6A shows the results of measuring the seizure surface pressure for sample Sa0, in which the volume fractions of molybdenum disulfide particles and boehmite particles contained in the overlay 12 are 28 volume % and 1.0 volume %, sample Sa1, in which the volume fractions are 30 volume % and 0.7 volume %, and sample Sa2, in which the volume fractions are 32 volume % and 0.4 volume %.

図6Aにおける左右方向の軸は二硫化モリブデンの添加量(体積%)、奥行き方向の軸はベーマイト粒子の添加量(体積%)、上下方向の軸は試験によって計測された焼付面圧(MPa)である。図6Aにおいては、上述の3種類のサンプルのそれぞれにおける摩耗試験後の焼付面圧が上下方向に延びる棒グラフの高さによって示されている。すなわち、サンプルSa0の焼付面圧は56MPa,サンプルSa1の焼付面圧は77MPa,サンプルSa2の焼付面圧は107MPaである。 In Figure 6A, the horizontal axis indicates the amount of molybdenum disulfide added (volume %), the depth axis indicates the amount of boehmite particles added (volume %), and the vertical axis indicates the seizure surface pressure (MPa) measured in the test. In Figure 6A, the seizure surface pressure after the wear test for each of the three types of samples described above is indicated by the height of the vertically extending bar graph. That is, the seizure surface pressure for sample Sa0 is 56 MPa, the seizure surface pressure for sample Sa1 is 77 MPa, and the seizure surface pressure for sample Sa2 is 107 MPa.

図6Bは、図6Aに示す焼付面圧の評価試験を行うための静荷重軸受試験機を模式的に示す図である。図6Bに示す試験機においては、相手材によって形成された試験軸Axが、軸を中心に回転可能である。試験軸AxはサンプルSaを介して軸受され、サンプルSaと試験軸Axとの間には、給油口を介して140℃のエンジンオイル(0W-20)Oが供給される。サンプルSaには、荷重Nを作用させる部材が連結されており、当該部材にはロードセルLcが連結されている。 Figure 6B is a schematic diagram of a static load bearing test machine for performing the evaluation test of the seizure surface pressure shown in Figure 6A. In the test machine shown in Figure 6B, the test axis Ax formed by the mating material can rotate around its axis. The test axis Ax is supported via the sample Sa, and 140°C engine oil (0W-20) O is supplied between the sample Sa and the test axis Ax via an oil supply port. A member that applies a load N is connected to the sample Sa, and a load cell Lc is connected to the member.

ベーマイト粒子の体積分率が異なる複数のサンプルSa0~Sa2のそれぞれに対して、荷重Nを作用させる際、荷重は0kN、3kN、6kN・・・と3kNステップで増加される。また、各荷重は3分間維持された後に3kN増加され、荷重が一定の状態で3分間試験軸Axが回転される。回転速度は6400rpmである。本例においては、以上の試験機によって焼き付き荷重を測定した。ここで、焼き付き荷重は、予め決められた温度(焼付きが生じたと想定された温度)に達したときの荷重である。温度は、試験軸Axの軸受等に取り付けた温度センサー等によって測定可能である。 When a load N is applied to each of the multiple samples Sa0 to Sa2 with different volume fractions of boehmite particles, the load is increased in 3 kN steps from 0 kN, 3 kN, 6 kN, and so on. Each load is maintained for 3 minutes and then increased by 3 kN, and the test shaft Ax is rotated for 3 minutes with the load constant. The rotation speed is 6400 rpm. In this example, the seizure load was measured using the above test machine. Here, the seizure load is the load when a predetermined temperature (the temperature at which seizure is assumed to occur) is reached. The temperature can be measured by a temperature sensor attached to the bearing of the test shaft Ax.

サンプルSa0~Sa2の焼付面圧は、56~107MPaである。ここでも特許文献1に開示された摺動部材と同一種類の硬質物を利用したサンプルを比較例とする。具体的には、オーバーレイ12に含まれる硬質物としてのSiCが0.7体積%であり、固体潤滑剤としてのグラファイトが40体積%である比較例を作成し、サンプルSa0~Sa2と同一の条件で焼付面圧を評価した。この結果、焼付面圧は、55MPaとなった。従って、本実施形態にかかるサンプルSa0~Sa2はいずれも、ベーマイト粒子より硬い硬質物が利用された樹脂被覆層と比較して、焼付面圧が大きい。 The seizure surface pressure of samples Sa0 to Sa2 is 56 to 107 MPa. Again, samples using the same type of hard material as the sliding member disclosed in Patent Document 1 are used as comparative examples. Specifically, a comparative example was created in which the overlay 12 contained 0.7 volume % SiC as the hard material and 40 volume % graphite as the solid lubricant, and the seizure surface pressure was evaluated under the same conditions as samples Sa0 to Sa2. As a result, the seizure surface pressure was 55 MPa. Therefore, samples Sa0 to Sa2 according to this embodiment all have a higher seizure surface pressure than a resin coating layer using a hard material harder than boehmite particles.

本実施形態においてオーバーレイ12の硬さは、主に、ベーマイト粒子の体積分率およびポリアミドイミド樹脂の体積分率に応じて変化すると考えられる。すなわち、ベーマイト粒子の体積分率が多いほど、硬質物によって樹脂被覆層の摩耗量が少なくなる。また、二硫化モリブデンとポリアミドイミド樹脂とを比較すると、ポリアミドイミド樹脂の方が硬い。従って、ベーマイト粒子の体積分率が同一である場合、ポリアミドイミド樹脂の体積分率が多いほど(二硫化モリブデンの体積分率が少ないほど)、樹脂被覆層の摩耗量が少なくなる。 In this embodiment, the hardness of the overlay 12 is considered to vary mainly depending on the volume fraction of the boehmite particles and the volume fraction of the polyamide-imide resin. That is, the higher the volume fraction of the boehmite particles, the less the amount of wear of the resin coating layer caused by hard materials. Also, when comparing molybdenum disulfide and polyamide-imide resin, polyamide-imide resin is harder. Therefore, when the volume fraction of the boehmite particles is the same, the higher the volume fraction of the polyamide-imide resin (the lower the volume fraction of molybdenum disulfide), the less the amount of wear of the resin coating layer.

樹脂被覆層が硬い場合、摺動の結果、樹脂被覆層が相手材に倣うことができず、相手材へのなじみ性が低くなり、発熱しやすくなる。従って、本実施形態にかかるオーバーレイ12においては、ベーマイト粒子の体積分率が大きいほど焼付面圧が小さく、ポリアミドイミド樹脂の体積分率が大きいほど焼付面圧が小さくなる。 If the resin coating layer is hard, the resin coating layer cannot conform to the mating material as a result of sliding, and it becomes less compatible with the mating material and more likely to generate heat. Therefore, in the overlay 12 of this embodiment, the larger the volume fraction of the boehmite particles, the smaller the baking surface pressure, and the larger the volume fraction of the polyamideimide resin, the smaller the baking surface pressure.

図6Aに示すサンプルSa0に着目すると、当該サンプルSa0よりもベーマイト粒子の体積分率を減少させた場合、二硫化モリブデンの体積分率を増加させた場合(ポリアミドイミド樹脂の体積分率を減少させた場合)の双方ともに、焼付面圧が大きくなる。サンプルSa1,Sa2の焼付面圧は、双方ともにサンプルSa0の焼付面圧よりも大きいので、ベーマイト粒子の体積分率および二硫化モリブデンの体積分率による焼付面圧の変化が、サンプルSa1,Sa2の焼付面圧の値で裏付けられている。 Focusing on sample Sa0 shown in FIG. 6A, the baking surface pressure increases when the volume fraction of boehmite particles is reduced from that of sample Sa0, and when the volume fraction of molybdenum disulfide is increased (when the volume fraction of polyamide-imide resin is reduced). The baking surface pressures of samples Sa1 and Sa2 are both greater than that of sample Sa0, so the change in baking surface pressure due to the volume fraction of boehmite particles and the volume fraction of molybdenum disulfide is supported by the baking surface pressure values of samples Sa1 and Sa2.

以上のことから、少なくとも、ベーマイト粒子の体積分率が1.0体積%より少なく、二硫化モリブデンの体積分率が28体積%より多い摺動部材を製造すれば、比較例の焼付面圧と比較して焼付面圧が大きく、耐焼付性が高い摺動部材を得ることができる。 From the above, by manufacturing a sliding member in which the volume fraction of boehmite particles is less than 1.0 volume % and the volume fraction of molybdenum disulfide is more than 28 volume %, it is possible to obtain a sliding member with a higher seizure surface pressure and higher seizure resistance than the comparative example.

(4)他の実施形態:
上述の実施形態においては、エンジンのクランクシャフトを軸受けするすべり軸受Aを構成する摺動部材1を例示したが、本発明の摺動部材1によって他の用途のすべり軸受Aを形成してもよい。例えば、本発明の摺動部材1によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等のラジアル軸受を形成してもよい。
(4) Other embodiments:
In the above embodiment, the sliding member 1 constituting the sliding bearing A for bearing the crankshaft of the engine has been exemplified, but the sliding bearing A for other applications may be formed using the sliding member 1 of the present invention. For example, radial bearings such as gear bushings for transmissions, piston pin bushings, boss bushings, etc. may be formed using the sliding member 1 of the present invention.

基層は、その表面が樹脂被覆層で被覆され、摺動部材の一部を構成する層であれば良い。従って、その組成や形状等は限定されない。また、相手材は、上述の実施形態のような円柱軸に限定されず、平面や球面であってもよい。樹脂被覆層は、基層上に形成されていればよい。すなわち、基層と相手材との接触が生じないように基層が被覆されていればよい。さらに、上述の実施形態において樹脂被覆層の厚さは6μmであるが、厚さは限定されない。すなわち、摺動部材の用途や相手材の材質、摺動部材と相手材との相対速度等に応じて種々の厚さとされてよい。 The surface of the base layer is coated with a resin coating layer, and the base layer is a layer that constitutes a part of the sliding member. Therefore, the composition and shape of the base layer are not limited. The mating member is not limited to a cylindrical shaft as in the above embodiment, and may be a flat surface or a spherical surface. The resin coating layer is formed on the base layer. In other words, the base layer is coated so that the base layer does not come into contact with the mating member. Furthermore, although the thickness of the resin coating layer is 6 μm in the above embodiment, the thickness is not limited. In other words, the thickness may be various depending on the application of the sliding member, the material of the mating member, the relative speed between the sliding member and the mating member, etc.

摺動部材は、樹脂被覆層と相手材との間に液体潤滑剤が介在した状態で、摺動部材と相手材との少なくとも一方が回転や往復等の運動をする状態で利用される部材であれば良い。従って、摺動部材は、上述の実施形態のようなラジアル軸受けに限定されず、スラスト軸受であってもよく、各種ワッシャであってもよいし、カーエアコンコンプレッサ用の斜板等であってもよい。 The sliding member may be any member that is used in a state where at least one of the sliding member and the mating member rotates or moves back and forth with a liquid lubricant interposed between the resin coating layer and the mating member. Therefore, the sliding member is not limited to a radial bearing as in the above embodiment, but may be a thrust bearing, various washers, or a swash plate for a car air conditioner compressor.

固体潤滑剤は、摺動部材の使用環境下で固体の状態であり、当該固体潤滑剤が存在することによって存在しない場合と比較して摺動部材と相手材との間の摩擦係数が小さくなる材料であれば良い。従って、上述の二硫化モリブデンに限定されず、各種の固体潤滑剤、例えば、黒鉛、窒化硼素、二硫化タングステン、PTFE(ポリテトラフルオルエチレン)、フッ化黒鉛、MCA(メラミンシアヌレート)等であってもよい。これらの固体潤滑剤は、1種類が利用されても良いし、2種類以上が利用されても良い。 The solid lubricant may be any material that is in a solid state in the environment in which the sliding member is used, and that reduces the coefficient of friction between the sliding member and the mating material when the solid lubricant is present compared to when the solid lubricant is not present. Therefore, it is not limited to the above-mentioned molybdenum disulfide, and may be any of various solid lubricants, such as graphite, boron nitride, tungsten disulfide, PTFE (polytetrafluoroethylene), graphite fluoride, MCA (melamine cyanurate), etc. One type of these solid lubricants may be used, or two or more types may be used.

添加剤は、樹脂被覆層に含まれていてもよいし含まれていなくてもよい。添加剤は、各種の用途であってよく、例えば、硫酸バリウムが添加剤として利用されると、添加剤が相手材に移着することによって相手材がコーティングされ、焼付きの発生を抑制することができる。 The additive may or may not be included in the resin coating layer. The additive may have various uses. For example, when barium sulfate is used as an additive, the additive transfers to the mating material, coating the mating material and suppressing the occurrence of seizure.

さらに、基層と樹脂被覆層との間には、各種の中間層が形成されていても良い。例えば、基層と樹脂被覆層との接着性を向上させるための層や、基層と樹脂被覆層との相互における材料の拡散を防止するための層が形成されていても良い。 In addition, various intermediate layers may be formed between the base layer and the resin coating layer. For example, a layer for improving adhesion between the base layer and the resin coating layer, or a layer for preventing diffusion of materials between the base layer and the resin coating layer may be formed.

1…摺動部材、2…相手材、10…裏金、11…ライニング、12…オーバーレイ、A…すべり軸受 1...sliding member, 2...mating material, 10...backing metal, 11...lining, 12...overlay, A...sliding bearing

Claims (3)

基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備える摺動部材であって、
前記樹脂被覆層は、
バインダーとしてのポリアミドイミド樹脂と、
固体潤滑剤と、
0体積%より多く、かつ、1.0体積%以下のベーマイト粒子と、
不可避不純物と、
からなる摺動部材。
A sliding member comprising a base layer and a resin coating layer formed on the base layer,
The resin coating layer is
A polyamide-imide resin as a binder;
A solid lubricant;
% by volume or more and 1.0% by volume or less of boehmite particles;
Inevitable impurities,
A sliding member comprising:
前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデンである、
請求項1に記載の摺動部材。
The solid lubricant is molybdenum disulfide.
The sliding member according to claim 1 .
基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備えるすべり軸受であって、
前記樹脂被覆層は、
バインダーとしてのポリアミドイミド樹脂と、
固体潤滑剤と、
0体積%より多く、かつ、1.0体積%以下のベーマイト粒子と、
不可避不純物と、
からなるすべり軸受。
A plain bearing comprising a base layer and a resin coating layer formed on the base layer,
The resin coating layer is
A polyamide-imide resin as a binder;
A solid lubricant;
% by volume or more and 1.0% by volume or less of boehmite particles;
Inevitable impurities,
A plain bearing consisting of:
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