JP6594009B2 - 含油摺動部材、含油軸受および含油摺動部材の製造方法 - Google Patents
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Description
図1には、本実施形態にかかる含油摺動部材として、含油軸受10の縦断面図を示す。図示する含油軸受10は、摺動面を有する部材本体12を含む。この部材本体12は、多孔質状の焼結金属である。本実施形態においては、部材本体12は、ほぼ円筒状に形成されている。焼結金属の組成は限定されず、軸受に一般的に使用されている組成とすることができる。例えば、銅が80%以上を占める組成、鉄が80%程度を占める組成、銅と鉄とによって90%以上が占められている組成などが挙げられる。
本実施形態の含油軸受10は、潤滑油と固体潤滑剤とを含有する潤滑組成物を、部材本体12に含浸させることによって製造することができる。
本実施形態に係る含油軸受10においては、部材本体12の微細孔内部に、潤滑油と固体潤滑剤とを含む潤滑組成物が充填されており、この潤滑組成物は摺動面としての内周面12cに供給される。部材本体12の内周面12cには潤滑油による油膜が形成され、油膜中には固体潤滑剤が含有される。固体潤滑剤が油膜中に存在することによって、本実施形態に係る含油軸受10においては、部材本体12の内周面12cに十分な潤滑作用が与えられる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
以下の実施例においては、焼結金属からなる部材本体の微細孔内部に、潤滑油と固体潤滑剤とを含有する潤滑組成物を充填して試料を作製し、得られた試料の表面における動摩擦係数を測定して試料の耐荷重性を調べた。
<部材本体の作製>
Cu:88wt%、Sn:10wt%、C:2wt%の組成となるように、原料粉末としての銅粉末、錫粉末、および黒鉛を配合して混合粉末を得、これを常法によりプレスしてφ30mm、L10mmの成形体を作製した。得られた成形体を、常法により、不活性雰囲気中750℃で30分間焼結して、焼結金属からなる部材本体を作製した。得られた部材本体は、JIS規格Z2501:2000により求めた乾燥密度が6.6g/cm3であり、含油率は20vol%であった。
固体潤滑剤としてのカーボンナノファイバー(CNF)(CNano Technology Ltd.:Flotube9000)を、潤滑油(JX日鉱日石エネルギー(株):タービン油)に加え、12時間の分散処理を施して潤滑油と固体潤滑剤とを含有する潤滑組成物を調製した。潤滑組成物中における固体潤滑剤の濃度は2wt%とし、分散処理にはペイントシェイカー(浅田鉄工(株))を用いた。
固体潤滑剤としてのCNFの平均粒径を変更し、潤滑組成物中におけるCNFの濃度を1wt%に変更した。
固体潤滑剤としてのCNFの平均粒径を変更し、潤滑組成物中におけるCNFの濃度を10wt%に変更した。
固体潤滑剤としてのCNFの平均粒径を変更し、潤滑組成物中におけるCNFの濃度を30wt%に変更した。
固体潤滑剤としてのCNFを、フラーレン(Sigma Aldrich Corp.:製品番号483036)に変更した。
固体潤滑剤としてのCNFを、カーボンブラック(三菱化学(株):#1000)に変更した。
固体潤滑剤としてのCNFの平均粒径を変更し、潤滑組成物中におけるCNFの濃度を10wt%に変更するとともに、分散処理の時間を30分に変更した。
原料粉末の種類および配合量を変更し、焼結温度を800℃に変更して得られた焼結金属を、部材本体として用いた。焼結金属の組成は、Cu:40wt%,Fe:55wt%,Sn:5wt%であり、この焼結金属からなる部材本体の乾燥密度および含油率は、それぞれ6.2g/cm3および25vol%であった。
原料粉末の種類および配合量を変更し、焼結温度を900℃に変更して得られた焼結金属を、部材本体として用いた。焼結金属の組成は、Fe:77wt%、Sn:1wt%、C:2wt%、Cu:20wt%であり、この焼結金属からなる部材本体の乾燥密度および含油率は、それぞれ5.8g/cm3および24vol%であった。
固体潤滑剤を用いず潤滑油のみを部材本体に含浸させた。比較例の試料においては、部材本体の微細孔内部に充填されているのは、固体潤滑剤を含有する潤滑組成物ではない。こうした比較例の試料においては、部材本体の表面に供給されて潤滑作用を付与するのは潤滑油のみとなる。
実施例1〜9で調製された潤滑組成物中の固体潤滑剤の粒径分布を、動的光散乱式粒径分布測定装置((株)堀場製作所:LB−550)を用いて測定した。得られた体積累積中位径(Dv50)を固体潤滑剤の平均粒径とした。
動摩擦係数は、潤滑組成物または潤滑油を部材本体に含浸させた直後、摩擦摩耗試験機(神鋼造機(株):SZ−FT−93B)を用いて測定した。滑り速度は62m/minに設定し、炭素鋼(S45C)製のピン(Φ4)を用いた。試験は、部材本体の上をピンが回転する形で30分間行い、後半の15分の値の算術平均を求めて動摩擦係数とした。動摩擦係数の測定において、荷重を見掛け接触面積(ピンの面積)で割ることにより得られた面圧は8MPaであった。
焼きつきが起きたかどうかは、測定中の動摩擦係数が急激に増大し、摺動音が異常に大きくなる状態が続いた場合、焼きつきが起きたと判断した。
12 部材本体
14 軸体
16 鍔
Claims (7)
- 部材本体の摺動面に内部から潤滑組成物が供給される含油摺動部材であって、前記潤滑組成物は、常温で液体である潤滑油と残部の耐荷重性固体潤滑剤とからなり、
前記耐荷重性固体潤滑剤は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン、またはナノダイヤモンドを含み、
前記潤滑組成物中における前記耐荷重性固体潤滑剤の濃度は、1wt%超20wt%以下である
ことを特徴とする含油摺動部材。 - 前記耐荷重性固体潤滑剤の平均粒径は、10μm以下であることを特徴とする請求項1記載の含油摺動部材。
- 前記部材本体は焼結金属からなることを特徴とする請求項1または2記載の含油摺動部材。
- 前記摺動面が、境界潤滑または混合潤滑の状態で使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の含油摺動部材。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載の含油摺動部材を用いたことを特徴とする含油軸受。
- 常温で液体である潤滑油と残部の耐荷重性固体潤滑剤とからなる潤滑組成物を、多孔質状の部材本体の微細孔内部に充填する工程を備え、
前記耐荷重性固体潤滑剤は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン、またはナノダイヤモンドを含み、前記潤滑組成物中における前記耐荷重性固体潤滑剤の濃度は、1wt%超20wt%以下である
ことを特徴とする含油摺動部材の製造方法。 - 前記耐荷重性固体潤滑剤の平均粒径は、10μm以下であることを特徴とする請求項6記載の含油摺動部材の製造方法。
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