JP5911938B2 - 球状二硫化モリブデン粉末、二硫化モリブデンコーティング、およびその生産方法 - Google Patents

球状二硫化モリブデン粉末、二硫化モリブデンコーティング、およびその生産方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般にモリブデン化合物、より詳細には、特有の特徴を有する二硫化モリブ
デン粉末、そのような粉末の作製方法、および二硫化モリブデンコーティングに関する。
二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）は、通常“一次的”鉱区から得られる輝水鉛鉱鉱石から
回収されるが、“非一次的”鉱区から得られる二次的または副産物としての輝水鉛鉱から
回収することもできる。例えば、二次的輝水鉛鉱は、二次的輝水鉛鉱が典型的には銅含有
材料（例えば硫化銅）と組み合わさっている銅山から得ることができる。そのような場合
、二硫化モリブデン濃縮物が、硫化銅−二硫化モリブデンの分離プロセスから副産物とし
て得られる。
大まかに言って、輝水鉛鉱鉱石は、軟質で黒色の六方晶系ＭｏＳ２結晶質構造の堆積物
が内部に広く分散している（例えば、鉱体全体のほんの約０．０３〜０．６重量％の平均
濃度で）ケイ酸化花崗岩組成物からなる。ＭｏＳ２含有鉱石（例えば輝水鉛鉱）のもっと
も大きい供給源の１つは、現在Ｃｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙに
より操業されているコロラド州（米国）Ｅｍｐｉｒｅ付近のＨｅｎｄｅｒｓｏｎモリブデ
ン鉱山であるが、世界中の他の鉱区でもこの材料が大量に産出される可能性がある。Ｈｅ
ｎｄｅｒｓｏｎ鉱山は“一次的”鉱山とみなされており、大量の輝水鉛鉱鉱石を産出する
ことができる。
典型的な処理操作では、輝水鉛鉱鉱石を最初に物理的粉砕プロセスに付し、ここで、鉱
石のサイズを複数の小さな粒子（例えば、典型的には約１００Ｕ．Ｓ．メッシュ未満の粒
径を有する）まで小さくする。その後、鉱石粒子をさらに処理して、該粒子から望ましい
ＭｏＳ２を取り出す。この処理段階は、さまざまな技術、例えば、さまざまな炭化水素組
成物およびこの目的に関し当分野で公知の湿潤剤が採用される泡沫浮選抽出手順を用いて
、達成することができる。結果として、望ましいＭｏＳ２を、鉱石に基づく廃棄材料（す
なわち“脈石”）、例えば、シリカ、シリケート、粘土、および他の不要な材料から、効
果的に分離することができる。望ましいＭｏＳ２組成物は、脈石と比較してその重量およ
び密度レベルが非常に小さいため、浮遊泡沫中で容易に分離される。
得られた二硫化モリブデン濃縮物（すなわち、上記のように一次的または二次的供給源
のいずれかからのもの）を乾燥し、大きさに従って分級して（例えば、粉砕およびそれに
続く分級段階により）、望ましいグレードおよび粒径を有する二硫化モリブデン粉末生産
物を生産することができる。二硫化モリブデンの代表的グレードとしては、“工業用”、
“工業用上級”および“最上級”グレードが挙げられるが、他のグレードも公知あり、市
販されている。工業用グレードの二硫化モリブデンは、典型的には約９８％（重量に基づ
く）の二硫化モリブデンを含み、残りは、多種多様な因子に応じて、さまざまな量の鉄、
三酸化モリブデン、水、油、および炭素を含む。
上記タイプの二硫化モリブデン粉末は、多種多様な生産物のいずれかに、多種多様な目
的で、用いることができる。例えば、二硫化モリブデン粉末は、“乾燥した”形で、また
は、さまざまな油およびグリースと組み合わせて、潤滑剤として一般に用いられる。二硫
化モリブデンはまた、広範な物品のいずれかの上部に、典型的にはそのような材料の潤滑
性を向上させるために、二硫化モリブデンのコーティングを形成するために用いることが
できる。二硫化モリブデン粉末を、さまざまな材料、例えば、金属、金属合金、樹脂、お
よびポリマーと組み合わせて、それらの性質を向上させることもできる。
本発明にしたがった二硫化モリブデン粉末は、概してフレーク様の副粒子の凝集により
形成される実質的に球形の二硫化モリブデン粒子を含む。該二硫化モリブデン粉末は、流
動性を有し、均一な密度を示す。
二硫化モリブデン粉末の生産方法は、以下を包含することができる：二硫化モリブデン
前駆体材料供給物を提供する段階；液体供給物を提供する段階；バインダー供給物を提供
する段階；二硫化モリブデン前駆体材料を液体およびバインダーと組み合わせてスラリー
を形成する段階；該スラリーを高温ガス流中にフィードする段階；および、二硫化モリブ
デン粉末を回収する段階、これに関し、該二硫化モリブデン粉末は、概してフレーク様の
副粒子の凝集により形成される実質的に球形の二硫化モリブデン粒子を包含する。
また、上部に表面コーティングを有する被コーティング物品であって、該表面コーティ
ングが、二硫化モリブデン球状粉末の個々の粒子を物品上に付着させ、これにより、二硫
化モリブデン球状粉末の個々の粒子を物品と結合させることにより形成されており、該二
硫化モリブデン球状粉末が、概してフレーク様の副粒子の凝集により形成される実質的に
球形の二硫化モリブデン粒子を含む、前記物品も開示する。
表面コーティングの生産方法は、以下を包含することができる：概してフレーク様の副
粒子の凝集により形成される実質的に球形の二硫化モリブデン粒子を含む、二硫化モリブ
デン球状粉末を提供する段階；および、該二硫化モリブデン球状粉末を基材上に付着させ
て表面コーティングを形成する段階。
図１は、試験９の態様から生産された二硫化モリブデン球状粉末の倍率５０×での走査型電子顕微鏡写真である。 図２は、試験２の態様から生産された二硫化モリブデン球状粒子の倍率７５００×での走査型電子顕微鏡写真であり、凝集している個々の副粒子を示している。 図３は、試験８の態様からの砕けた実質的に中実の二硫化モリブデン球状粒子の倍率５００×での走査型電子顕微鏡写真である。 図４は、試験６の態様からの砕けた中空の二硫化モリブデン球状粒子の倍率１０００×での走査型電子顕微鏡写真である。 図５は、二硫化モリブデン球状粉末生産物の生産方法の一態様における基本的プロセス段階のプロセスフローチャートである。 図６は、二硫化モリブデン球状粉末生産物から表面コーティングを生産するための方法の一態様における基本的プロセス段階のプロセスフローチャートである。 図７は、二硫化モリブデン球状粉末生産物を生産するために用いることができるパルス燃焼噴霧乾燥装置の一態様の略図である。 図８は、試験５の態様から生産された二硫化モリブデン球状粉末の倍率５０×での走査型電子顕微鏡写真である。 図９は、試験７の態様から生産された二硫化モリブデン球状粉末の倍率１０００×での走査型電子顕微鏡写真である。 図１０は、試験４の態様から生産された二硫化モリブデン球状粉末の倍率１５００×での走査型電子顕微鏡写真である。 図１１は、試験５の態様から生産された二硫化モリブデン球状粒子の倍率５０００×での走査型電子顕微鏡写真であり、凝集している個々の副粒子を示している。 図１２は、試験１の態様から生産された二硫化モリブデン球状粉末生産物の倍率１００×での走査型電子顕微鏡写真である。
本発明の例示的で現在好ましい態様を、添付図面に示す。
本発明のさまざまな態様に従った二硫化モリブデン球状粉末生産物１０を図１〜４に写
真で示す。これは、図５に例示するプロセス１２により生産することができる。大まかに
言えば、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は複数の概して球形の粒子１４を含み、粒
子１４は、図２でよくわかるように、それ自体がより小さな副粒子１６の凝集体である。
副粒子１６は、一緒に密着または凝集しているフレーク様またはプレート様粒子を含み、
これにより概して球形の粒子１４を形成している。したがって、球形の凝集粒子１４は、
概して平滑で球形度の高い外側表面を有するが（例えば、図１に示すように）、それにも
関わらず、ラメラ型構造を含む（例えば、図２および図３に示すように）。したがって、
本発明に従った二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、選択的に“積層フレークで作ら
れた球体”と特徴付けることができる。
球状二硫化モリブデン粉末１０を構成する球形の凝集粒子１４の多くは、実質的に中実
、すなわち、図３でよくわかるように、非中空である。しかしながら、他の球状粒子１４
は、図４でよくわかるように、シェル様または中空の構造であることができる。これに加
えて、概して球形の凝集粒子１４は、図３、４、９および１０に写真で示されている粒子
１４の比較的平滑でほぼつるつるの外観により証明されるように、薄いフィルムまたはコ
ーティングを上部に有すると思われる。今のところ、粒子１４上の薄いフィルムまたはコ
ーティングは、噴霧乾燥プロセス中に粒子１４の表面に運ばれる残留量のバインダー２２
または分散剤２４（またはその何らかの組み合わせ）を含むと考えられる。薄い表面フィ
ルムまたはコーティングは、粒子１４に、従来の二硫化モリブデン粉末には付随しない追
加的な利点および有益な特性を十分にもたらすことができる。例えば、薄いフィルムまた
はコーティングは、粒子１４を構成する二硫化モリブデンとさまざまなガス（例えば酸素
）が反応するのを妨げる（または実質的に減じる）バリヤーを作り出すことができる。そ
のようなバリヤーの効果は、薄いフィルムまたはコーティングがバインダー２２または分
散剤２４材料（またはその何らかの組み合わせ）を含む場合に、とりわけ考えられる。
本明細書中でさらに詳細に記載するように、本明細書中に提供する教示に従って生産さ
れる二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、従来法で生産される流動性のない二硫化モ
リブデン粉末とは異なり、概して極めて流動性が高い。例えば、本明細書中に記載する代
表的な球状粉末生産物の態様１０は、材料５０グラムあたり約１０５秒（ｓ／５０ｇ）か
ら約７３ｓ／５０ｇ程度の低さ（すなわち、より流動性が高い）までのＨａｌｌ流動性を
示す。
密度に関し、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０のさまざまな態様は、従来法で生産
される同様のサイズの二硫化モリブデン粉末に匹敵する密度を示す。さらに、本明細書中
の教示に従って生産される粉末生産物１０の密度は非常に均一であり、粉体密度のばらつ
きはわずかにしか観察されない。例えば、本明細書中に記載する粉末生産物の態様は、約
０．９ｇ／ｃｃ〜約１ｇ／ｃｃの範囲のＳｃｏｔｔ密度、約１．１ｇ／ｃｃ〜約１．２ｇ
／ｃｃの範囲のタップ密度、および約０．９ｇ／ｃｃ〜０．９５ｇ／ｃｃの範囲のＨａｌ
ｌ密度を示した。
先に述べたように、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、図５に例示するプロセス
または方法１２により生産することができる。簡潔に記載すると、プロセス１２は二硫化
モリブデン（ＭｏＳ２）前駆体材料１８の供給物を提供することを含むことができる。二
硫化モリブデン前駆体材料１８を、水などの液体２０のほか、バインダー２２および分散
剤２４と組み合わせて、パルプまたはスラリー２６を形成する。一態様では、液体２０、
バインダー２２および分散剤２４を一緒に組み合わせてから二硫化モリブデン前駆体材料
１８を加えてスラリー２６を形成するが、さまざまな構成成分を他の順序で組み合わせて
もよい。その後、得られたスラリー２６、すなわち、二硫化モリブデン前駆体材料１８、
液体２０、バインダー２２および分散剤２４を含むスラリーを、スラリー２６が十分に混
合される、すなわち、実質的に均質になるように、必要に応じて（例えばミキサー２８に
より）混合することができる。その後、スラリー２６を噴霧乾燥機３０中にフィードして
、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０（例えば、図１〜４に例示したもの）を生産する
ことができる。
ここで図６を参照すると、噴霧乾燥機３０からの二硫化モリブデン球状粉末生産物１０
をプロセス３１で用いて、被コーティング生産物３８を形成することができる。あるいは
、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、多種多様な他のプロセスおよび用途に用いる
ことができ、そのいくつかを本明細書中に記載する。特定のプロセスおよび／または用途
によっては、二硫化モリブデン粉末生産物１０を、その生産したまま、または“未処理の
”形で、フィード原料３２としてプロセス３１に用いることができる。あるいは、“未処
理の”球状粉末生産物１０を、粉末フィード原料３２として用いる前に、例えば、篩い分
けもしくは分級３４によるか、加熱３６によるか、またはそれらの組み合わせにより、さ
らに処理してもよい。
二硫化モリブデン球状粉末フィード原料３２（例えば、“未処理の”形または処理され
た形にあるもの）を段階４０で基材または物品３８の少なくとも一部分の上に付着させて
、物品３８上に表面コーティング４２を形成または作り出すことができる。例として、一
態様において、被コーティング物品３８（すなわち、ＭｏＳ２表面コーティングが上部に
提供されているもの）は、滑り軸受４４を含むことができる。あるいは、そのような二硫
化モリブデン表面コーティング４２は、広範な他のタイプの基材および／または物品のい
ずれかに施用することができる。
物品３８上に二硫化モリブデン表面コーティング４２を形成するために用いられる特定
の付着プロセス４０は、粉末生産物１０が物品３８に結合して表面コーティング４２を形
成するように十分なエネルギーをフィード原料材料３２に与えることができる、広範な溶
射タイプの付着プロセスのいずれかを含むことができる。そのような表面コーティング４
２の形成に適した溶射付着プロセスとしては、さまざまなタイプの熱溶射、プラズマ溶射
、および高速酸素燃料溶射（ＨＶＯＦ）付着プロセスが挙げられる。コールドスプレー付
着プロセスを用いることもできる。
表面コーティング４２を提供した後、物品３８（例えば、滑り軸受４４）を“そのまま
”で、すなわち、付着プロセス４０から直接、用いることができる。あるいは、被コーテ
ィング物品３８を、例えば、機械加工／表面仕上げ４６、磨き仕上げ４８、または他のプ
ロセスによりさらに処理することができ、この場合、被コーティング物品３８は、処理さ
れた被コーティング物品を含むことになる。
本発明に従った二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、従来法により生産される従来
の二硫化モリブデン粉末には見いだされないいくつかの独特な構造的特徴、形態、および
特性を示す。例えば、形態学的には、二硫化モリブデン粉末生産物を構成する球形粒子１
４は当分野で知られていない。対照的に、従来法により生産される従来の二硫化モリブデ
ン粉末は、事実上フレーク様またはプレート様である個々の粒子により特徴付けられる。
本発明の粉末生産物１０の粒子１４の球状の性質は、絶対尺度（すなわち、Ｈａｌｌ流
れにより測定したもの）においてだけでなく、まったく流動性を有さない従来の二硫化モ
リブデン粉末との比較においても、高い流動性を有する粉末をもたらす。本発明の二硫化
モリブデン粉末の高い流動性により、それらは、流動性が重要であるさまざまな粉末プロ
セスでの使用に非常に適したものになる。したがって、本発明の流動性二硫化モリブデン
粉末は、従来の二硫化モリブデン粉末では流動性を欠くため今のところ利用することがで
きない広範なプロセスのいずれかに、有利に用いることができる。
さらに、本発明の二硫化モリブデン球状粉末１０は、比較しうるサイズの従来の二硫化
モリブデン粉末に付随する密度に匹敵する密度を有する。さらに、本発明の球状粉末生産
物の密度は非常に均一でもあり、さまざまな粉末のロット間で密度のばらつきはわずかに
しか観察されない。
本発明の二硫化モリブデン球状粉末に付随する好都合な流動性および密度により、該球
状粉末生産物を、広範囲の用途において有利に用いることが可能になる。用途の多くは現
在知られているが、それ以外の用途は依然として開発する必要があり、ここで、該球状粉
末生産物の好都合な密度および流動特性を活用することができる。例えば、二硫化モリブ
デン球状粉末生産物１０の高い流動性により、該粉末生産物を多種多様な溶射タイプの付
着プロセスに有利に用いて、二硫化モリブデンの表面コーティングを形成することが可能
になる。
本発明のさまざまな態様および観点のほか、その特定の特徴および利点について簡潔に
記載してきたが、ここで、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０のさまざまな態様、それ
らの生産方法１２、および粉末１０のさまざまな代表的用途を、詳細に記載する。
ここで主に図５を参照すると、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、方法またはプ
ロセス１２に従って調製することができる。プロセス１２は、二硫化モリブデン前駆体材
料１８の供給物を提供することを含むことができる。二硫化モリブデン前駆体材料１８は
、広範な粒径のいずれかを有する二硫化モリブデン粉末材料を含むことができる。一般的
に言うと、約１μｍ〜約３０μｍの範囲の粒径を有する二硫化モリブデン粉末が良好に作
用し、プロセス１２に用いることができる。二硫化モリブデンの適したグレードとしては
、“工業用”、“工業用上級”および“最上級”グレードが挙げられる。
本発明での使用に適した二硫化モリブデン粉末（すなわち、二硫化モリブデン前駆体材
料１８として）は、Ｃｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，ａ Ｆｒｅ
ｅｐｏｒｔ−ＭｃＭｏＲａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆｔ．Ｍａｄｉｓｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉ
ｏｎｓ，Ｆｔ．Ｍａｄｉｓｏｎ，アイオワ州（米国）から市販されている。あるいは、他
の供給源から入手可能な二硫化モリブデン粉末を用いることもできる。例として、いくつ
かの態様において、二硫化モリブデン前駆体材料１８は、Ｃｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている工業用上級グレードの二硫化モリブデン粉末
を含む。他の態様において、二硫化モリブデン前駆体材料１８は、やはりＣｌｉｍａｘ
Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な最上級グレードの二硫化モリブデ
ン粉末を含む。
先に簡潔に記載したように、二硫化モリブデン前駆体材料１８を液体２０、バインダー
２２および分散剤２４と混合して、パルプまたはスラリー２６を形成することができる。
一態様では、液体２０、バインダー２２および分散剤２４を一緒に組み合わせてから、二
硫化モリブデン前駆体材料１８を加える。あるいは、本明細書中に提供する教示について
よく理解した後に当業者には明らかになるように、多様な因子に応じて、スラリー２６を
構成するさまざまな構成成分を他の順序で組み合わせてもよい。したがって、本発明は、
スラリー２６のさまざまな構成成分を組み合わせるための任意の特定の順序に限定される
とみなすべきではない。
液体２０は、二硫化モリブデン前駆体材料１８のためのキャリヤー媒体として働き、該
前駆体材料が噴霧乾燥機３０で微細な液滴に霧化されるのを可能にする。一般的に言うと
、液体２０は水を含むことができるが、本明細書中に提供する教示についてよく理解した
後に当業者には明らかになるように、他の液体、例えば、アルコール、揮発性液体、有機
液体、およびそのさまざまな混合物を用いることもできる。したがって、本発明は、本明
細書中に記載する特定の液体２０に限定されるとみなすべきではない。しかしながら、例
として、本明細書中に示し記載する特定の態様において、液体２０は脱イオン水を含む。
バインダー２２は、二硫化モリブデン副粒子１６が凝集して、二硫化モリブデン球状粉
末生産物１０を構成する概して球形の粒子１４を形成をするのを補助する。したがって、
バインダー２２は、当分野で現在知られているか、この目的に適していて今後開発される
可能性がある、広範な材料のいずれかを含むことができる。例として、本明細書中に示し
記載する特定の態様において、バインダー２２はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含む
。
分散剤２４は、実質的に泡を含まない、または泡のないスラリー２６の生産を補助する
。このようなスラリーでは、二硫化モリブデン前駆体材料１８が、スラリー２６の表面上
の泡層に懸濁しているのとは対照的に、液体２０内で実質的に均一に分散している。泡の
ないスラリー２６、すなわち、二硫化モリブデン前駆体材料１８が内部に実質的に均一に
分散しているが著しい発泡がないスラリーを形成する能力は、粉末生産物１０を構成する
凝集粒子１４の数および球形度を実質的に増大させると考えられる。例えば、以下の実施
例でより詳細に記載するように、分散剤２４を含まないスラリー組成物１番（すなわち、
スラリー１）は、大量の泡を含有していた。スラリー１から（すなわち、試験１から）作
製された図１２に示す二硫化モリブデン粉末生産物は、分散剤含有スラリー２６（すなわ
ち、スラリー２〜４）から作製された図１および８に示す粉末生産物１０と比較して、実
質的に少ない凝集粒子１４を含有していた。さらに、スラリー１から形成された凝集粒子
１４は、同様に図１および８の粉末（分散剤２４を含有するスラリー２６から作製したも
の）を図１２の粉末（分散剤２４を含まないスラリー２６から作製したもの）と比較する
とよくわかるように、分散剤２４を含有するスラリーから生産されたものより概して球形
度が低かった。驚いたことに、意外にも、分散剤２４の添加は、本発明の目的および利点
の多くを達成する上で重要である。
したがって、上記検討に従って、分散剤２４は、当分野で現在知られているか今後開発
される可能性があり、二硫化モリブデン前駆体材料１８をスラリー２６の全体に分散させ
、これにより噴霧乾燥プロセス中に概して球形の凝集粒子１６の生産を増大させるのに適
しているか適しているであろう、広範な分散剤のいずれかを含むことができる。本発明で
の使用に適した分散剤２４の例としては、限定されるものではないが、さまざまなタイプ
の洗剤、例えば、アルコールエトキシレートおよびアルコールアルコキシレートが挙げら
れる。例として、本明細書中に示し記載する特定の一態様において、分散剤２４はｐ−ｔ
ｅｒｔ−オクチルフェノールエトキシレート（非イオン性アルコールエトキシレート洗剤
、ＣＡＳ＃９００２−９３−１）を含み、これは、現在、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃ
ｏｍｐａｎｙおよび他の供給メーカーから“Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００”の登録商標で市
販されている。
同様に上記検討に従って、他の態様において、分散剤２４を脱泡剤で置き換えることも
可能でありうる。脱泡剤の使用は、スラリー形成プロセス中に作り出される泡の除去を補
助し、このようにして、スラリー２６中での二硫化モリブデン前駆体材料１８の再分散を
助ける。本発明で用いるのに適した脱泡剤としては、水に基づく、およびエチレンオキシ
ド／プロピレンオキシド（ＥＯ／ＰＯ）に基づく、広範囲の脱泡剤を挙げることができる
。
上記のように、液体２０、バインダー２２、および分散剤２４を組み合わせてから二硫
化モリブデン前駆体材料１８を加えることが、一般に好ましい。この順序で構成成分を組
み合わせることにより、バインダー２２と分散剤２４を液体２０内に完全に溶解および／
または分散させてから二硫化モリブデン前駆体材料１８を加えることが可能になり、これ
により、得られるスラリー２６の均質性が向上する。これに加えて、この組み合わせる順
序は、用いられる特定のバインダー２２および／または分散剤２４が、液体とは対照的に
粉末の形で提供される状況に、よく適している。あるいは、言うまでもなく、本明細書中
に提供する教示についてよく理解した後に当業者には明らかになるように、用いられる特
定の材料、関連する特定の混合装置、および他の因子に応じて、他の組み合わせの順序が
可能である。したがって、本発明は、スラリー２６の構成要素に関し特定の組み合わせの
順序に限定されると考えるべきではない。
二硫化モリブデン前駆体材料１８は、液体混合物（例えば、液体２０、バインダー２２
および分散剤２４を含むもの）に、約５０重量％〜約６０重量％の固形分（例えば、バイ
ンダ−２２および分散剤２４もいくぶん固体構成要素を包含することができるが、主とし
て二硫化モリブデンとしての）の“固体含量(solids loading)”（すなわち、スラリー２
６中の固体の重量百分率）を有するスラリーをもたらすのに十分な量で、加えるべきであ
る。好ましい固体含量は、約５２〜５８重量％の固形分であることができるが、より好ま
しい固体含量は、約５２〜５６重量％の固形分であることができる。一般的に言うと、約
６０重量％を超える固体含量を含むスラリー２６では、噴霧乾燥機３０中へのスラリー２
６のポンプ輸送が難しくなる可能性がある。約６０重量％を超える固体含量を有するスラ
リー２６はまた、噴霧乾燥機３０のノズル７０（図４）の目詰まりをしばしば引き起こす
可能性があり、他の問題が生じる可能性がある。他方、約５０重量％未満の固体含量では
、一般に生産効率が悪くなり、例えば、所定量の二硫化モリブデン粉末生産物１０を生産
するのに必要な時間および／またはエネルギーが増加する。
調製した後、スラリー２６を噴霧乾燥して（例えば噴霧乾燥機３０で）、二硫化モリブ
デン球状粉末生産物１０を生産することができる。例として、一態様において、噴霧乾燥
機３０は、“Ｍｅｔａｌ Ｐｏｗｄｅｒｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄ
ｕｃｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ”という題名のＬａｒｉｎｋ，Ｊｒ．の米国特許公報第７
４７０３０７号に示され記載されているタイプのパルス燃焼噴霧乾燥機を含むことができ
る。特に、該特許を、その開示内容のすべてについて本明細書中で参考として援用する。
簡潔に記載すると、噴霧乾燥プロセスは、スラリー２６をパルス燃焼噴霧乾燥機３０に
フィードすることを包含する。噴霧乾燥機３０において、スラリー２６は、音速またはほ
ぼ音速でパルス化されている高温ガス（単数または複数）５０の流れと衝突する。高温ガ
ス５０の音速パルスはスラリー２６と接触し、実質的にすべての液体成分（例えば、液体
２０、バインダー２２および分散剤２４）を排除して、球状粉末生産物１０の形成をもた
らす。
より具体的には、ここで図７を主に参照すると、燃焼用空気５２を低圧で噴霧乾燥機３
０の入口５４に通して外側シェル５６内にフィードする（例えば、ポンプ輸送する）こと
ができ、そこで、該空気は一方向空気弁５８を通って流れる。その後、燃焼用空気５２は
調整された(tuned)燃焼チャンバー６０に入り、ここで燃料バルブまたはポート６２を介
して燃料が加えられる。その後、燃料−空気混合物を点火バーナー(pilot)６４により点
火して、高温燃焼ガス６６の脈動流を作り出す。該高温燃焼ガス６６を、さまざまな圧力
、例えば、燃焼ファン圧力を約０．００３ＭＰａ（約０．５ｐｓｉ）〜約０．２ＭＰａ（
約３ｐｓｉ）上回る範囲に、加圧してもよい。高温燃焼ガス６６の脈動流はテール管６８
を噴霧器またはノズル７０まで急降下する。ノズル７０のすぐ上で、急冷用空気７２を入
口７４に通してフィードすることができ、高温燃焼ガス６６とブレンドして、望ましい温
度を有する高温ガス５０の脈動流を達成することができる。例として、高温ガス５０の脈
動流の温度は、約３００℃〜約８００℃（５７０°Ｆ〜約１４７０°Ｆ）の範囲、例えば
、約４９０℃〜約６００℃（９１０°Ｆ〜約１１１０°Ｆ）、より好ましくは約５４５℃
（１０１３°Ｆ）であることができる。
スラリー２６は、噴霧器またはノズル７０を介して高温ガス５０の脈動流中に導入され
る。その後、噴霧されたスラリーは円錐形出口７６で分散して乾燥し始め、その後、丈が
長い形の乾燥チャンバー（図示していない）に入ることができる。さらに下流において、
球状粉末生産物１０を、標準的な粉末収集機器、例えばサイクロンおよび／またはバグハ
ウス(baghouse)（同様に図示していない）を用いて、回収することができる。
パルス化された操作では、空気弁５８を反復して開き、閉じて、空気をその燃焼のため
に燃焼チャンバー６０に交互に入れる。そのような反復では、先立つ燃焼エピソード(epi
sode)の直後に、次のパルスのために空気弁５８を再び開くことができる。空気弁５８を
再び開くことにより、次の１回分の量の空気（例えば、燃焼用空気５２）が入ることが可
能になる。燃料バルブ６２から燃料が再び入り、混合物は上記のように燃焼チャンバー６
０で自己発火する。空気弁５８の開閉およびチャンバー６０におけるパルス状での燃料の
燃焼のこの反復は、さまざまな周期数、例えば、約８０Ｈｚ〜約１１０Ｈｚで制御可能で
あることができるが、他の周期数を用いることもできる。
本明細書中に記載するパルス燃焼噴霧乾燥機３０により生産される“未処理の”または
生産したままの二硫化モリブデン球状粉末生産物１０を、図１〜４および８〜１２に例示
す。これは、それ自体がより小さな副粒子１６の凝集体である複数の概して球形の粒子１
４を含む。例えば図１、９および１０参照。より小さな副粒子１６は、一緒に密着してい
るフレーク様またはプレート様粒子を含み、その結果、全体的に球状の粒子１４はラメラ
型構造（すなわち、“積層フレークで作られた球体”を含む複合粉末）を含む。例えば、
図２および１１参照。二硫化モリブデン粉末生産物１０を構成する凝集球状粒子１４の多
くは、実質的に中実、すなわち、図３でよくわかるように、非中空であるが、他のものは
、図４でよくわかるように、シェル様または中空の構造をしている。
先に簡潔に記載したように、概して球形の凝集粒子１４は、粒子１４の比較的平滑でほ
ぼつるつるの外観により証明されるように、薄いフィルムまたはコーティングを上部に有
すると思われる。例えば、図３、４、９および１０に写真で示されている粒子１４参照。
粒子１４上の薄いフィルムまたはコーティングは、噴霧乾燥プロセス中に粒子１４の表面
に運ばれる残留量のバインダー２２、分散剤２４、またはその何らかの組み合わせを含む
と考えられる。
薄い表面フィルムまたはコーティングは、粒子１４に、従来の二硫化モリブデン粉末に
は付随しない追加的な利点および有益な特性を十分にもたらすことができる。例えば、薄
いフィルムまたはコーティングの特定の組成物（例えば、バインダー２２および／または
分散剤２４として用いられる材料）がある種の材料に対し不透性を示す場合、粒子１４上
の薄いフィルムまたはコーティングも同材料に対し不透性を示すと予想される。本明細書
中に記載する特定の粉末生産物１０の例（すなわち、ＰＶＡをバインダー材料２２として
用いて作製したもの）では、粒子１４上の薄いフィルムはＰＶＡの場合と同じ材料（例え
ば酸素）に対し不透性を示すと予想される。したがって、本明細書中に提供する教示に従
って生産される粒子１４は、従来法により生産される従来の二硫化モリブデン粒子と比較
して、低減した酸化レベルを示すと思われる。したがって、粒子１４上の薄いフィルムま
たは表面コーティングは、混合またはスラリー化プロセス中に適した材料を提供すること
により粒子１４にある種の属性または特性がもたらされるように、特注生産または設計す
ることができる。
一般的に言えば、本明細書中に提供する教示に従って生産される二硫化モリブデン球状
粉末生産物１０は広範なサイズを含み、約１μｍ〜約５００μｍの範囲のサイズ、例えば
、約１μｍ〜約１００μｍの範囲のサイズなどを有する粒子を、本明細書中に提供する教
示に従って容易に生産することができる。さまざまな“生産したまま”、すなわち未処理
の二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の篩い分け分析を、表ＶおよびＶＩに示す。望ま
しい場合、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０を例えば段階３４（図６）で分級して、
望ましいサイズ範囲にある生産物１０をもたらすことができる。
本発明の二硫化モリブデン球状粉末生産物１０と従来の二硫化モリブデン粉末との著し
い差異は、粉末生産物１０の流動性に関連する。より詳細には、本発明に従った二硫化モ
リブデン球状粉末生産物１０は一般にかなり流動性が高いが、従来の二硫化モリブデン粉
末は流動性が高くない。代表的な粉末生産物１０は、約１０５ｓ／５０ｇ（より緩慢な流
れ）〜約８０ｓ／５０ｇ（より速い流れ）の範囲のＨａｌｌ流動性を示す。いくつかの代
表的態様において、Ｈａｌｌ流動性は７３．８ｓ／５０ｇ程度の低さ（すなわち、より流
動性が高い）であることができる。場合によっては、とりわけ生産したままの生産物がよ
り大きな凝集体を含有する場合、生産したままの二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の
流動性を、篩い分けまたは分級により増強する（すなわち向上させる）ことができる。
二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の密度は、従来法で生産される同様のサイズの他
の二硫化モリブデン粉末に匹敵する。さらに、本明細書中の教示に従って生産される粉末
生産物１０の密度はほとんどばらつきがなく、さまざまな粉末のロット間で粉体密度のば
らつきはわずかにしか観察されない。代表的な二硫化モリブデン粉末生産物１６は、表Ｉ
Ｖに記載するように、約０．９ｇ／ｃｃ〜約１ｇ／ｃｃの範囲のＳｃｏｔｔ密度、約１．
１〜約１．２ｇ／ｃｃの範囲のタップ密度、および約０．９ｇ／ｃｃ〜０．９５ｇ／ｃｃ
の範囲のＨａｌｌ密度を有する。
上記のように、パルス燃焼噴霧乾燥機３０により高温ガス５０の脈動流がもたらされ、
その中にスラリー２６がフィードされる。接触帯域および接触時間は非常に短く、接触時
間は約１マイクロ秒ほどであることが多い。このように、高温ガス５０、音波、およびス
ラリー２６の物理的相互作用により、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０が生じる。よ
り具体的には、スラリー２６の液体成分２０は、高温ガス５０の音速（またはほぼ音速）
のパルス波により実質的に除去または排除される。また、短い接触時間によりスラリー成
分の加熱は確実に最小限になり、例えば、接触時間の最後に、スラリー２６の液体成分を
蒸発させるのに十分な温度である約１１５℃のレベルに加熱される。
しかしながら、ある種の場合では、残留量の液体（例えば、液体２０、バインダー２２
および／または分散剤２４）が、得られる未処理の二硫化モリブデン球状粉末生産物１０
中に残存している可能性がある。あらゆる残存液体２４を、次の加熱プロセスまたは段階
３６（図６）により排除（例えば、部分的または完全に）することができる。一般的に言
うと、加熱プロセス３６は中程度の温度で行うべきである。加熱３６は約９０℃〜約１２
０℃（約１１０℃が好ましい）の範囲内の温度で行うことができる。あるいは、短時間の
場合は８００℃程度の高い温度を用いてもよい。多くの場合、二硫化モリブデン球状粉末
生産物１０の酸化を最小限に抑えるために、加熱３６は水素雰囲気中で行うことが好まし
い可能性がある。
二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の凝集体は、加熱段階３６の後であっても、それ
らの形状（すなわち、実質的に球状）を保持することにも、言及することができる。実際
、加熱３６は、ある種の態様において、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の流動性の
向上をもたらすことができる。
場合によっては、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０を構成する凝集粒子１４は、さ
まざまなサイズで噴霧乾燥プロセス中に生じる可能性がある。生産したままの二硫化モリ
ブデン球状粉末生産物１０を、望ましい生産物のサイズ範囲内のサイズ範囲を有する粉末
生産物にさらに分離または分級することが、望ましい可能性がある。例えば、生産される
二硫化モリブデン球状粉末生産物１０のほとんどは、広範囲の粒径（例えば約１μｍ〜約
５００μｍ）を含み、実質的量（例えば４０〜５０重量％の範囲）の生産物は約５３μｍ
より小さい（すなわち、−２７０Ｕ．Ｓ．メッシュ）。
本明細書中に記載するプロセス１２は、実質的な百分率の二硫化モリブデン球状粉末生
産物１０をこのサイズ範囲でもたらすことができる。しかしながら、望ましい生産物のサ
イズ範囲外の残りの生産物、とりわけ、より小さい生産物が存在する可能性があり、これ
は、再び液体（例えば水）を加えて適したスラリー組成物を作り出さなければならないが
、該システムに通して再循環させることができる。そのような再循環は、所望による代替
的（または追加的）段階（単数または複数）である。
いずれにしても、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０が調製されたら（すなわち、プ
ロセス１２に従って）、これを図６に例示するプロセス３１でフィード原料材料３２とし
て用いて、物品３８上の表面コーティング４２を生産することができる。
コーティングする物品または基材３８は、二硫化モリブデン表面コーティング４２でコ
ーティングするのに望ましい多種多様な材料（例えば、金属および金属合金）を含むこと
ができる。物品または基材３８に代表的な材料としては、２〜３例を挙げると、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金（例えば、鋼およびステンレス鋼合金）、モリブデ
ン、モリブデン合金、青銅、および黄銅が挙げられる。あるいは、本明細書中に提供する
教示についてよく理解した後に当業者には明らかになるように、現在当分野で知られてい
るか今後開発される可能性がある他の材料を含む基材または物品３８も、用いることがで
きる。したがって、本発明は、任意の特定の材料を含む物品または基材３８に施用される
表面コーティング４２に限定されるとみなすべきではない。
一般的に言うと、本明細書中での使用に適した二硫化モリブデン球状粉末生産物１０（
例えば、フィード原料材料３２としての）は、該球状粉末生産物１０が（例えば、本明細
書中に記載するさまざまなプロセス４０により）付着してコーティング４２を形成するこ
とがその粒径で可能になる限り、広範囲の粒径のいずれかおよび粒径の混合物を含むこと
ができる。
上記のように、付着プロセス４０にフィード原料３２として用いる前に、未処理の二硫
化モリブデン球状粉末生産物１０を分級することが望ましい、または有利である可能性が
ある。考慮すべき因子としては、限定されるものではないが、コーティングする物品３８
のタイプ、表面コーティング４２の望ましいまたは必要な材料特性（例えば、厚さおよび
／または密度）、ならびに、特定の付着プロセス４０および／または用いられる付着設備
が挙げられる。
二硫化モリブデン球状粉末生産物１０を最初に分級することの望ましさおよび／または
必要性は、図５のプロセス１２により作製される未処理または“製造したまま”の球状粉
末生産物１０の特定の粒径にも依存する。すなわち、未処理の球状粉末生産物１０を生産
するために用いられる特定のプロセスパラメーターによっては（その代表的態様を本明細
書中に記載する）、球状粉末生産物１０を未処理または生産したままの形で用いることが
可能である可能性があり、または、有利である可能性さえある。あるいは、言うまでもな
く、他の検討事項により、未処理の球状粉末生産物１０を最初に分級することが望ましい
と示される可能性がある。
したがって、要約すると、未処理または製造したままの二硫化モリブデン粉末生産物１
０を分級することの望ましさおよび／または必要性は、多種多様な因子および検討事項に
依存する。これらのいくつかを本明細書中に記載するが、他のものは、本明細書中に提供
する教示についてよく理解した後に当業者には明らかになるであろう。本発明は、分級段
階３４を必要とするか、任意の特定の粒径分布を有する未処理の二硫化モリブデン粉末生
産物１０に限定されるとみなすべきでない。
二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は、必要であるか望ましい場合、フィード原料３
２として用いる前に、例えば段階３６で加熱することもできる。二硫化モリブデン球状粉
末生産物１０のそのような加熱３６は、噴霧乾燥後に未処理の球状粉末生産物１０に残存
する可能性がある残留水分および／または揮発性材料を除去するために用いることができ
る。場合によっては、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の加熱３６は、球状粉末生産
物１０の流動性を向上させる有益な効果を有することもできる。
その後、フィード原料材料３２（すなわち、未処理の二硫化モリブデン球状粉末生産物
１０または加熱／分級した粉末生産物のいずれかを含むもの）を、段階４０で付着させて
、物品３８上に望ましい表面コーティング４２をもたらすことができる。付着プロセス４
０では、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０に、これを基材または物品３８に結合させ
て密着性表面コーティング４２を形成するのに十分なエネルギーが供給されるべきである
。典型的には、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の個々の粒子１４は、付着プロセス
中に、溶融または部分的溶融状態（すなわち、液相線温度以上である）ではなくても、少
なくとも塑性状態になる。言い方を変えれば、用いる特定の付着プロセス４０では、二硫
化モリブデン球状粉末生産物１０の個々の粒子１４を基材３８と結合させて表面コーティ
ング４２を形成するのに十分なエネルギーが提供されるべきである。本発明で用いること
ができる付着プロセス４０としては、限定されるものではないが、熱溶射、プラズマ溶射
、高速酸素燃料溶射（ＨＶＯＦ）、およびコールドスプレー付着プロセスが挙げられる。
本明細書で用いる場合、“熱溶射すること(thermal spraying)”または“熱溶射(therm
al spray)”付着という用語は、加熱したコーティング材料を表面上に溶射してコーティ
ングを形成する溶射コーティングプロセスをさす。コーティング材料（例えば粉末フィー
ド原料３２）を、アーク放電によるか、フィード原料材料の液相線温度以上の温度まで適
した燃料を燃焼させることにより、加熱することができる。このようにフィード原料材料
を加熱すると、該材料は、コーティングされる物品３８に衝突する時に少なくとも塑性状
態になる。熱溶射付着プロセスでの粒子速度は比較的遅く、概して約１５０ｍ／ｓ未満（
すなわち約４９０ｆｔ／ｓ未満）である。
本明細書中に用いられる“プラズマ溶射すること(plasma spraying)”および“プラ
ズマ溶射(plasma spray)”付着という用語は、アーク放電により発生させた高温のプラズ
マジェットにより、フィード原料材料３２を加速および加熱するためのエネルギーが供給
される、溶射コーティングプロセスをさす。プラズマ溶射プロセスは、プラズマジェット
の温度が熱溶射プロセスに関連する温度よりかなり高い点で、熱溶射プロセスと識別され
る。ほとんどの場合、プラズマジェットの温度は１００００℃（約１８０００°Ｆ）を超
える。したがって、本明細書中で用いる場合、プラズマ付着またはプラズマ溶射プロセス
は、加熱ジェットの温度が約１００００℃を超えるプロセスをさす。
高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）溶射付着プロセスは、高温高速（例えば、概して超音速）の
溶射ジェットの生成を包含する。典型的なＨＶＯＦシステムでは、ガス状または液状燃料
と酸素の混合物を燃料チャンバーにフィードし、ここで、それらを継続的に燃焼させる。
高温の燃焼ガスは、燃焼ガスを超音速に加速させる収束−発散ノズルに通して誘導される
。コーティング材料または粉末フィード原料は超音速ガス流中に注入され、これが、コー
ティングされる表面に誘導される。
本明細書中に記載する熱溶射、プラズマ溶射、およびＨＶＯＦ溶射付着プロセスに加え
、コールドスプレー付着プロセスを用いて表面コーティング４２を形成することもできる
。名称が示唆するように、コールドスプレー付着は、溶射粒子を基材に結合させる（すな
わち、塑性状態にある間に）のに必要なエネルギーをもたらすために、熱ではなく運動エ
ネルギーを利用するプロセスをさす。コールドスプレープロセスは、一般に、火炎のない
状態で約６００℃未満の温度において材料が溶射されるプロセスとみなされる。コールド
スプレープロセスを用いる場合、二硫化モリブデン球状粉末生産物１０に、コーティング
される物品または基材３８に該粉末１０を結合させるのに十分な運動エネルギーが付与さ
れるべきである。
説明を進める前に、本明細書中に記載するさまざまな溶射付着プロセス（例えば、熱溶
射、プラズマ溶射、ＨＶＯＦ溶射、およびコールドスプレー付着プロセス）を実施するた
めの装置は当分野で周知であり、容易に商業的に入手可能であることに、言及しておくべ
きである。これに加えて、そのような装置を用いてさまざまなタイプの溶射付着プロセス
を実施するための技術および方法も、当分野で周知であり、本明細書中に提供する教示に
ついてよく理解した後に当業者なら容易に実行することができるであろう。したがって、
そのような熱溶射、プラズマ溶射、ＨＶＯＦ溶射、およびコールドスプレー付着プロセス
を実施するために用いられる特定の装置および方法について、本明細書中でさらに詳細に
は記載しない。
付着４０の後、得られた被コーティング物品３８（例えば滑り軸受４４）を、“そのま
ま”で用いることができ、または、必要または望ましい場合はさらに処理することができ
る。例えば、被コーティング物品３８を、必要または望ましい場合、使用前に１以上の表
面仕上げ段階４６に付すことができる。代表的な表面仕上げ段階としては、限定されるも
のではないが、機械加工、ビーズ噴射仕上げ、および研磨が挙げられる。段階４８で被コ
ーティング物品３８に磨き仕上げを行って、実用性を得るための表面コーティング４２を
さらに調製することもできる。
４つの異なるスラリー組成物または混合物を、本明細書ではスラリー１〜４とし、本明
細書中に提供する教示に従って調製した。その後、４つのスラリーを九（９）つの別個の
噴霧乾燥試験（本明細書中では試験１〜９とする）で噴霧乾燥して、九（９）つの異なる
粉末調製物または態様を生産した。表ＩＩおよびＩＩＩに示すように、第１のスラリー組
成物、すなわちスラリー１は、第１の噴霧乾燥試験（すなわち、試験１）に用い、第２、
第３および第４のスラリー組成物（すなわち、スラリー２〜４）は、それぞれ試験２〜４
、５〜７および８〜９に用いた。
上記のように、第１のスラリー混合物（すなわち、スラリー１）では分散剤２４を利用
しなかった。結果として、スラリー１組成物は相当量の泡を含有していた。さらに、該組
成物から得た粉末生産物（すなわち、図１２に示す試験１の生産物）では、凝集粒子（す
なわち、粒子１４）の収率が高くなかった。それとは反対に、スラリー１組成物から生産
した粒子の大部分は、図１２でよくわかるように、事実上概してフレーク様であった。試
験１の粉末生産物のフレーク様粒子は、従来法により生産された従来の二硫化モリブデン
粉末に付随する粒子と非常によく似て見える。さらに、スラリー１から（すなわち、試験
１により）生産した凝集粒子は、同様に図１２でよくわかるように、事実上概して非球面
であった。
スラリー１とは対照的に、スラリー２〜４ではすべて分散剤２４を利用した。顕著に、
スラリー２〜４のそれぞれは実質的に泡を含んでいなかった。さらに、スラリー２〜４か
ら（すなわち、試験２〜９により）作製した粉末生産物１０は、図１および８でよくわか
るように、高度に球状の凝集粒子１４の収率が高かった。分散剤２４の添加により、分散
剤２４が存在しない場合に比べ遙かに多量の二硫化モリブデン前駆体材料１８がスラリー
２６の液体成分中に懸濁すると考えられる。したがって、より多い百分率の二硫化モリブ
デン前駆体材料１８が、噴霧乾燥プロセス中に形成するスラリー２６の液滴中に懸濁およ
び／または分散することになる。
その後、分散剤含有スラリー（すなわち、試験２〜９に対応するスラリー２〜４）から
作製したさまざまな粉末調製物、すなわち球状粉末生産物１０を分析した。その結果を表
ＩＶ〜ＶＩＩＩに示す。しかしながら、スラリー１組成物（分散剤２４を含まないもの）
から作製した球状粉末生産物は分析しなかった。
ここで主に表Ｉに関し、さまざまなスラリー２６（すなわち、スラリー１〜４）を本明
細書中に記載するように調製した。より具体的には、各スラリー組成物を、液体２０、バ
インダー２２、および（スラリー２〜４の場合は）分散剤２４を混合することにより調製
した。各スラリー組成物について、最初に液体２０をバインダー２２および分散剤２４（
スラリー２〜４の場合）と組み合わせてから、二硫化モリブデン前駆体材料１８を加えた
。その後、さまざまな構成要素を一緒に混合またはブレンドして（例えば、適したミキサ
ー２８により）、十分に混合された（すなわち、実質的に均質な）スラリー２６を形成し
た。本明細書中で言及したように、混合プロセスによりスラリー１組成物では大量の泡が
形成した。しかしながら、スラリー２〜４では、分散剤２４の存在により、大量の泡は形
成しなかった。
４つのスラリー組成物（すなわち、スラリー１〜４）は、上記のように、スラリー１が
分散剤２４を包含していなかった点を除き同様の組成であった。より具体的には、スラリ
ー１組成物は、４２．２７重量％の液体２０（例えば、脱イオン水として）、１．９８重
量％のバインダー２２（例えば、ポリビニルアルコールとして）を含み、残り、すなわち
５５．７５重量％は二硫化モリブデン前駆体材料１８であった。スラリー１組成物に用い
た二硫化モリブデン前駆体材料１８は“工業用上級”グレードの二硫化モリブデンを含み
、本明細書中に具体的に記載したようにＣｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｃｏｍｐ
ａｎｙから得た。
スラリー１組成物の算出固体含量は、５５．７５重量％であった。本明細書中で用いる
場合、“算出固体含量”は、スラリー２６を形成するために組み合わされた前駆体材料１
８と液体（例えば、２０、２２および２４）の相対重量に基づくスラリー２６の固形分を
さす。しかしながら、スラリー１組成物の実際の（すなわち、測定した）固体含量は、表
Ｉに示すように、５５．９３重量％であった。スラリー１組成物の算出固体含量と実際の
固体含量の差は、主に、他の液体成分（例えば、バインダー２２）中の若干の固形分の存
在、秤量（すなわち、測定）誤差、および場合によってはスラリー混合物の不均質性（例
えば、スラリー１組成物中の大量の泡の存在が原因となる）に起因すると考えられる。
第２、第３、および第４のスラリー組成物２６（すなわち、スラリー２〜４）は実質的
に互いに同一であり、各スラリー組成物２６は３８．７重量％の液体２０（例えば、脱イ
オン水として）、６．２重量％のバインダー２２（例えば、ポリビニルアルコールとして
）、１重量％の分散剤２４（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００として）を含み、残りは
二硫化モリブデン前駆体材料１８を含んでいた。したがって、スラリー１組成物とは異な
り、スラリー２〜４のそれぞれは分散剤２４の添加を包含していた。また、スラリー２〜
４に用いた二硫化モリブデン前駆体材料１８は、スラリー１組成物では“工業用上級”グ
レードを用いたのとは対照的に、Ｃｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ
からの“最上級”グレードの二硫化モリブデンを含んでいた。
スラリー２〜４のそれぞれの算出固体含量は、５４．１重量％であった。しかしながら
、スラリー２〜４の実際の（すなわち、測定した）固体含量は、表Ｉに示すように、算出
固体含量とは若干異なっていた。スラリー２〜４の算出固体含量と実際の固体含量の差は
、主に、バインダー２２および分散剤２４中の固形分に起因するほか、さまざまな構成成
分の秤量における測定誤差が原因となると考えられる。
その後、スラリー２６を本明細書中に記載したようにパルス燃焼噴霧乾燥機３０にフィ
ードして、九（９）つの異なる二硫化モリブデン球状粉末１０のバッチまたは調製物を生
産した。これを本明細書では試験１〜９の調製物とする。表ＩＩおよびＩＩＩに示すよう
に、スラリー１組成物を試験１に用い、スラリー２組成物を試験２〜４に用いた。試験５
〜７ではスラリー３組成物、試験８および９ではスラリー４組成物を用いた。
高温ガス５０の脈動流の温度を、表ＩＩおよびＩＩＩに示すように、約４９１℃〜約５
９９℃の範囲内になるように制御した。パルス燃焼噴霧乾燥機３０により生じた高温ガス
５０の脈動流により、スラリー２６から液体２０、バインダー２２、および分散剤２４（
すなわち、スラリー２〜４の場合）のすべてが実質的に排除されて、球状粉末生産物１０
が形成した。試験１〜４（スラリー組成物１および２から生産したもの）に関するパルス
燃焼噴霧乾燥機３０のさまざまな操作パラメーターを表ＩＩに挙げ、試験５〜９（スラリ
ー組成物３および４から生産したもの）に関する操作パラメーターを表ＩＩＩに挙げる：
噴霧乾燥試験１〜９により生産した結果生じた二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は
、それ自体がより小さな副粒子１６の凝集体である概して球形の粒子１４を含んでいた。
しかしながら、先に記載したように、試験１により（スラリー１から）生産した二硫化モ
リブデン球状粉末生産物１０は、試験２〜９により生産した粉末生産物と比較して、実質
的に少ない凝集粒子１４を含有していた。さらに、試験１の調製物中のこれらの凝集粒子
１４は、試験２〜９の粉末調製物と比較して、事実上概して球形度が低かった。
より具体的には、ここで主に図１２を参照すると、試験１により生産した粉末生産物１
０は、図１および８に示す分散剤含有スラリー２６（すなわち、スラリー２〜４）から作
製した粉末生産物と比較して、実質的に少ない凝集粒子１４を含有していた。さらに、同
様に図１２の粉末（スラリー１から作製したもの）を図１および８の粉末（分散剤２４を
含有するスラリー２６から作製したもの）と比較するとよくわかるように、試験１により
（すなわち、スラリー１から）生産した凝集粒子１４は、分散剤２４を含有するスラリー
から生産したものより概して球形度が低かった。分散剤２４をスラリー２６に加えること
は、実質的に球状の凝集粒子１４を高い百分率で有する粉末生産物１０の生産において明
らかに重要である。
ここで、試験２〜９により（分散剤含有スラリー２６を用いて）生産した粉末生産物に
ついて、図１〜４および８〜１１を参照して検討すると、二硫化モリブデン球状粉末生産
物１０は、図１、９および１０でよくわかるように、それ自体がより小さな副粒子１６の
凝集体である複数の概して球形の粒子１４を含む。より小さな副粒子１６は一緒に密着し
ているフレーク様またはプレート様粒子を含み、その結果、図２および１１でよくわかる
ように、全体的に球状の粒子１４は、選択的に“フレークで作られた球体”と特徴付ける
ことができるラメラ型構造を含む。さらに、二硫化モリブデン粉末生産物１０を構成する
凝集球状粒子１４の多くは、実質的に中実、すなわち、図３でよくわかるように、非中空
であるが、他のものは、図４でよくわかるように、シェル様または中空の構造をしている
。
概して球形の凝集粒子１４はまた、図３、４、９および１０に写真で示されている粒子
１４のように、粒子１４の比較的平滑でつるつるの外観により証明されるように、薄いフ
ィルムまたはコーティングを上部に有すると思われる。粒子１４上の薄いフィルムまたは
コーティングは、噴霧乾燥プロセス中に粒子１４の表面に運ばれる残留量のバインダー２
２、分散剤２４、またはその何らかの組み合わせを含むと考えられる。
上記のように、本発明の二硫化モリブデン球状粉末生産物１０と従来の二硫化モリブデ
ン粉末との顕著な差異は、粉末生産物１０の流動性に関連する。より具体的には、二硫化
モリブデン球状粉末生産物１０は一般に極めて流動性が高いが、従来の二硫化モリブデン
粉末は高くない。例えば、試験２〜９により生産した粉末生産物の態様１０は、約１０５
ｓ／材料５０ｇに満たないＨａｌｌ流動性を示した。試験８により生産した粉末生産物１
０は、表ＩＶに示すように、７３．８ｓ／５０ｇという最高の流動性を示した。
試験２〜９により生産した球状粉末生産物１０はまた、粉末生産物としては良好な密度
を示す。この密度は、同様のサイズの従来の二硫化モリブデン粉末に概して匹敵する。さ
らに、試験２〜９により生産したさまざまな代表的粉末生産物は非常に均一な密度を示し
、さまざまな粉末調製物の間にばらつきはほとんどない。Ｓｃｏｔｔ密度、タップ密度、
およびＨａｌｌ密度（ｇ／ｃｃでの）のほか、さまざまな試験により生産した粉末に関す
る水分および硫黄含量を、表ＩＶに挙げる。
本明細書中に提供する教示に従って生産される二硫化モリブデン球状粉末生産物１０は
広範なサイズを含み、約１μｍ〜約５００μｍの範囲のサイズ、例えば、約１μｍ〜約１
００μｍの範囲のサイズなどを有する粒子１４を、本明細書中に提供する教示に従って容
易に生産することができる。さまざまな“生産したまま”、すなわち未処理の二硫化モリ
ブデン球状粉末生産物１０の篩い分け分析を、表ＶおよびＶＩに示す。
試験２〜９により生産した二硫化モリブデン球状粉末生産物１０の追加的な物理的特性
を表ＶＩＩに挙げる。より具体的には、試験２〜９により生産した代表的粉末試料は、約
１．４μｍ〜約２．０μｍの範囲のＦｉｓｈｅｒ径またはＦｉｓｈｅｒ数（すなわち、Ｆ
ｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ−Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒすなわち“ＦＳＳＳ”により測定したもの
）を示した。これは、Ｃｌｉｍａｘの“工業用上級”グレードの二硫化モリブデンに関す
る規格よりわずかに大きい。該二硫化モリブデンの規格も、比較のために表ＶＩＩに挙げ
る。“生産したまま”の二硫化モリブデン球状粉末生産物１０のメジアン粒径（すなわち
、“Ｄ５０”粒径）は約５０μｍで、約４６μｍ〜約６１μｍの範囲である。 生産した
ままの球状粉末生産物の“Ｄ９９”粒径は約２２０μｍで、約１７７μｍ〜約２６２μｍ
の範囲である。現在入手可能なＣｌｉｍａｘの“工業用”、“工業用上級”、および“最
上級”グレードの従来の二硫化モリブデンに関する対応する規格も、比較のために表ＶＩ
Ｉに挙げる。
表ＶＩＩには、生産したままの二硫化モリブデン球状粉末生産物１０のいわゆる“酸不
溶性”材料含有量および“酸価”も報告する。酸不溶性物質含有量は、材料中の酸不溶性
物質および鉄の量（通常、重量百分率で表される）をさす。酸価は、材料の試料１グラム
中の酸を中和するのに要する水酸化カリウム（ＫＯＨ）の量（ｍｇでの）をさす。酸不溶
性物質含有量および酸価は両方とも、二硫化モリブデン粉末に関し一般に報告されている
規格である。同様に、現在入手可能なＣｌｉｍａｘの“工業用”、“工業用上級”、およ
び“最上級”グレードの従来の二硫化モリブデンに関する対応する規格も、比較のために
表ＶＩＩに挙げる。
粉末試料の酸価は、生産したままの粉末生産物中の残留量のバインダー２２の存在に起
因して不自然に高い可能性があり、したがって、今のところ、従来の二硫化モリブデン粉
末の酸価と直接比較できない可能性があると考えられる。
追加的な粉末の検定結果を表ＶＩＩＩに挙げる。より具体的には、表ＶＩＩＩに球状粉
末生産物の二硫化モリブデン含有量（ＭｏＳ２）について報告する。これは約９５重量パ
ーセントである。ＭｏＯ３、鉄、および炭素の含有量も、油および水と同様に報告する。
比較するために、現在入手可能なＣｌｉｍａｘの“工業用”、“工業用上級”、および“
最上級”グレードの従来の二硫化モリブデンに関する対応する規格も、表ＶＩＩＩに挙げ
る。
本明細書中で本発明の好ましい態様について説明してきたが、依然として本発明の範囲
内にある適した修正を、これに加えることができると予想される。したがって、本発明は
、以下の特許請求の範囲に従ってのみ理解されるべきである。

１０ 二硫化モリブデン球状粉末生産物
１２ プロセス
１４ 概して球形の粒子
１６ 副粒子
１８ 二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）前駆体材料
２０ 液体
２２ バインダー
２４ 分散剤
２６ スラリー
２８ ミキサー
３０ 噴霧乾燥機
３１ プロセス
３２ フィード原料
３４ 分級
３６ 加熱
３８ 物品
４０ 付着プロセス
４２ 表面コーティング
４４ 滑り軸受
４６ 機械加工／表面仕上げ
４８ 磨き仕上げ
５０ 高温ガス
５２ 燃焼用空気
５４ 入口
５６ 外側シェル
５８ 一方向空気弁
６０ 燃焼チャンバー
６２ ポート
６４ 点火バーナー
６６ 高温燃焼ガス
６８ テール管
７０ ノズル
７２ 急冷用空気
７４ 入口
７６ 円錐形出口

Claims (13)

  1. 以下を含む、二硫化モリブデン粉末の生産方法：
    二硫化モリブデン前駆体材料供給物を提供し；
    液体供給物を提供し；
    バインダー供給物を提供し；
    前記二硫化モリブデン前駆体材料を液体およびバインダーと組み合わせてスラリーを形成し；
    前記スラリーを３００℃〜８００℃の温度を有する高温ガス流中にフィードし；そして、
    二硫化モリブデン粉末を回収する、これに関し、前記二硫化モリブデン粉末は、二硫化モリブデンのフレーク様の副粒子の凝集により形成される球形の二硫化モリブデン粒子を含み、前記二硫化モリブデン粉末が少なくとも９０重量％の二硫化モリブデンを含む。
  2. 前記スラリーを高温ガス流中にフィードすることが、前記スラリーを霧化し、前記霧化したスラリーを高温ガス流と接触させることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. さらに分散剤供給物を提供することを含む、請求項１に記載の方法であって、前記組み合わせることが、さらに、前記二硫化モリブデン前駆体材料を液体、バインダーおよび分散剤と組み合わせてスラリーを形成することを含む、前記方法。
  4. 前記スラリーが重量に基づき５０％〜６０％の固形分を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記スラリーが重量に基づき５２％〜５８％の固形分を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記スラリーが重量に基づき５２％〜５６％の固形分を含む、請求項１に記載の方法。
  7. バインダー供給物を提供することが、ポリビニルアルコール供給物を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 液体供給物を提供することが脱イオン水供給物を提供することを含み、分散剤供給物を提供することが、アルコールエトキシレートおよびアルコールアルコキシレートからなる群より選択される１以上の供給物を提供することを含む、請求項１に記載の方法。
  9. 以下を含む、表面コーティングの生産方法：
    二硫化モリブデン前駆体材料供給物を提供し、液体供給物を提供し、分散剤供給物を提供し、前記二硫化モリブデン前駆体材料を液体および分散剤と組み合わせてスラリーを形成し、前記スラリーを３００℃〜８００℃の温度を有する高温ガス流中にフィードし、そして、二硫化モリブデン球状粉末を回収することによって製造される二硫化モリブデン球状粉末であって、二硫化モリブデンのフレーク様の副粒子の凝集により形成される球形の二硫化モリブデン粒子を含み、少なくとも９０重量％の二硫化モリブデンを含む、二硫化モリブデン球状粉末を提供し；そして
    前記二硫化モリブデン球状粉末を基材上に付着させて表面コーティングを形成する。
  10. 前記付着が、前記二硫化モリブデン球状粉末を、塑性状態にある間に前記二硫化モリブデン球状粉末を基材と結合させて表面コーティングを形成するのに十分なエネルギーを用いて溶射することを含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記溶射が、熱溶射付着、プラズマ溶射付着、ＨＶＯＦ溶射付着、およびコールドスプレー付着からなる群より選択される１以上を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記スラリーを高温ガス流中にフィードすることが、前記スラリーを霧化し、前記霧化したスラリーを高温ガス流と接触させることを含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記スラリーが重量に基づき５０％〜６０％の固形分を含む、請求項９に記載の方法。
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