JP5528957B2 - 摺動部材 - Google Patents
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Description
(1)基材上に形成されたSi含有ダイヤモンドライクカーボン層と、前記Si含有ダイヤモンドライクカーボン層上に共有結合で固定されたポリマーブラシ層とを摺動面に有する摺動部材。
(2)ポリマーブラシ層を構成するポリマーが、親油性を有する基を含むモノマーと、架橋構造を形成しうる基を含むモノマーとをランダム共重合させることにより製造されたものである、(1)に記載の摺動部材。
(3)親油性を有する基が炭素数1〜18の炭化水素基である、(2)に記載の摺動部材。
(4)架橋構造を形成しうる基がエポキシ基、オキセタニル基、1,3−ジオキソラニル基、環状アミン、ラクトン環、ラクタム環、αアミノ酸−N−カルボン酸無水物環、シンナモイル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、スルホン酸基、カルボン酸基および四級アンモニウム基から選択される官能基を少なくとも1個有する炭化水素基である、(2)または(3)に記載の摺動部材。
(5)親油性を有する基を含むモノマーが式I:
で表され、架橋構造を形成しうる基を含むモノマーが式II:
で表される、(2)に記載の摺動部材。
(6)第一摺動部材と第二摺動部材からなる組み合わせ摺動部材であって、
第一摺動部材が(1)〜(5)のいずれかに記載の摺動部材であり、
第二摺動部材が(1)〜(5)のいずれかに記載の摺動部材であるか、またはSi含有ダイヤモンドライクカーボン層を摺動面に有する摺動部材である、前記組み合わせ摺動部材。
摩擦試験を行うためのブロックとリング(以下、テストピースとも称する)を製作した。ブロックの材質はSCM420浸炭焼入れ鋼とし、ブロックの形状は縦6.3mm×横15.7mm×高さ10mmとした。リングの材質はS50焼入れ鋼とし、リングの形状は外径35mmおよび幅8.7mmとした。下記の表1に示した表面処理を施したブロックとリングの組み合わせを用意した。
(2)6−{(2’−ブロモ−2’−メチル)プロピロイルオキシ}ヘキシルトリエトキシシラン(表面開始剤)の1%脱水トルエン溶液を入れた1mL試験管と親水化テストピースを、互いが接触しないようにセパラブルフラスコ内に入れ、窒素置換した後、密封した。これを155℃で4時間加熱した後に開封し、テストピースをエタノールで洗浄し、室温で風乾した。X線分光分析により、テストピース表面に6−{(2’−ブロモ−2’−メチル)プロピロイルオキシ}ヘキシルトリエトキシシランが吸着、固定化されたことを確認した。
(3)内径100mmのセパラブルフラスコに、表面開始剤を固定したテストピース、メタクリル酸ヘキシル300mmol、メタクリル酸3−エチル−3−オキセタニルメチル30mmolを入れ、液体窒素による凍結−真空ポンプによる脱気−常温融解を3回繰り返し、アルゴン置換した。
(4)三方コック付き試験管に、精製した臭化銅(I)(0.1mmol)を入れ、脱気とアルゴン置換を5回繰り返した。ここに(−)スパルテイン(0.2mmol)、アニソール0.5mL、2−ブロモイソブチル酸エチル0.1mmolを加え、凍結脱気した後アルゴンで置換した。
(5)試験管に用意した(4)の臭化銅溶液を、ガスタイトシリンジでセパラブルフラスコの溶液に注入し、反応溶液を凍結−脱気−融解プロセスにより脱気した。フラスコをアルゴン置換して密封し、130℃で40時間反応させて、テストピース表面に膜厚144nmのポリマーブラシ薄膜を形成させた。
(6)反応終了後テストピースを取り出し、トルエンを溶媒としてソックスレー抽出器で一夜洗浄した後、デシケータに入れて真空乾燥させた。
(7)反応溶液を500mLのメタノールに注ぎ込み、生成ポリマーを沈殿させた。このポリマーのGPC測定により数平均分子量および分子量分布を、NMR測定から共重合組成比をそれぞれ算出した。
(8)ポリマーブラシ薄膜が形成されたテストピースを、トリフルオロボラン・エーテル錯体の1%塩化メチレン溶液中に1時間室温で浸漬させることにより、オキセタン環を開環重合させてポリマーブラシ間の化学架橋を行った。テストピースを取り出し、塩化メチレン、アセトン、ヘキサンで洗浄した後、デシケータに入れて真空乾燥させた。
それぞれのテストピースを用いてブロックオンリング摩擦試験を行った。試験方法の概略を図5に示す。この試験では、下側にテストリングを配置し、そのテストリングの上側にテストリングと当接するようにテストブロックを配置する。そして、潤滑油にテストリングを油浴した状態で、テストブロックをテストリングに所定の荷重で押し付けつつテストリングを回転させて、生じた摩耗から摩擦係数を測定する。表1に示した各組み合わせのテストピースをFALEX社製LFW−1型ブロックオンリング試験機にセットし、下記の試験条件下で摩擦係数を測定した。
荷 重 : 5kgf(面圧:130MPa)
回転数 : 160rpm(0.29m/s)
潤滑油 : 5W30基油
油 温 : 80℃
時 間 : 30分
Claims (5)
- 基材上に形成されたSi含有ダイヤモンドライクカーボン層と、前記Si含有ダイヤモンドライクカーボン層上に共有結合で固定されたポリマーブラシ層とを摺動面に有し、前記ポリマーブラシ層を構成するポリマーが、親油性を有する基を含むモノマーと、架橋構造を形成しうる基を含むモノマーとをランダム共重合させることにより製造されたものである、摺動部材。
- 親油性を有する基が炭素数1〜18の炭化水素基である、請求項1に記載の摺動部材。
- 架橋構造を形成しうる基が、エポキシ基、オキセタニル基、1,3−ジオキソラニル基、環状アミン、ラクトン環、ラクタム環、αアミノ酸−N−カルボン酸無水物環、シンナモイル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、スルホン酸基、カルボン酸基および四級アンモニウム基から選択される官能基を少なくとも1個有する炭化水素基である、請求項1または2に記載の摺動部材。
- 第一摺動部材と第二摺動部材からなる組み合わせ摺動部材であって、
第一摺動部材が請求項1〜4のいずれか1項に記載の摺動部材であり、
第二摺動部材が請求項1〜4のいずれか1項に記載の摺動部材であるか、またはSi含有ダイヤモンドライクカーボン層を摺動面に有する摺動部材である、前記組み合わせ摺動部材。
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