JP6769775B2 - 摺動部材、転がり軸受および保持器 - Google Patents

Description

本発明は摺動部材、転がり軸受および保持器に関し、特に摺動部材表面の耐摩耗性に優れ、その優れた耐摩耗性を長期間維持できる摺動部材、例えば、転がり軸受用保持器、この保持器を用いた転がり軸受に関する。

転がり軸受や保持器などの摺動面は、潤滑油や潤滑グリースなどが供給されて転がり摩擦またはすべり摩擦を低減している。また、更に摺動性を向上させるための表面処理が摺動面になされている。表面処理の１つにフッ素系樹脂被膜を形成する方法がある。例えば、摺動部材の摺動部に形成したポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）被膜に５０〜２５０ｋＧｙの線量の放射線を照射することにより、耐摩耗性および基材との密着性を高める方法が知られている（特許文献１）。

ポリイミド樹脂、銅、アルミニウムおよびそれらの合金等の金属材料、セラミックス、およびガラスから選択された、耐熱性に優れた基材の表面にフッ素樹脂の被膜を形成し、フッ素樹脂の融点以上の温度で電離性放射線を照射する改質フッ素樹脂被覆材の製造方法が知られている（特許文献２）。

無潤滑軸受やダイナミックシール等に使用されるフッ素樹脂からなる摺動部材として、フッ素樹脂をその結晶融点以上に加熱し、酸素不在のもとで照射線量１ｋＧｙ〜１０ＭＧｙの範囲内において電離性放射線を照射したフッ素樹脂が知られている（特許文献３）。

ＰＴＦＥにより構成されるフィルムまたはシート状傾斜材料と、アルミニウム、鉄、ステンレス、ポリイミドおよびセラミックスからなる群より選択される基材とが積層されているフィルムまたはシート状製品であって、該材料の、基材と接していない一の面ならびにその近傍層に存在するポリマーが三次元構造を有し、該材料の基材と接している他の面ならびにその近傍層に存在するポリマーが二次元構造を有し該一の面と該他の面との間に存在するポリマーの三次元構造の含率が連続的に変化しており、該材料の厚さが５〜５００μｍであるフィルムまたはシート状製品が知られている（特許文献４）。

一方、自動車、バイク等のエンジンに用いられる転がり軸受、特に保持器付き針状ころ軸受があり、この保持器表面の焼付きを防止するために保持器表面に銀めっきがなされている。この保持器付き針状ころ軸受は、針状ころを等間隔に保持するプレス製金属保持器から構成され、この保持器の表面全体に銀めっきが施されている（特許文献５）。

特開２０１０−１５５４４３号公報 特開２００２−２２５２０４号公報 特開平９−２７８９０７号公報 特許第５４５４９０３号公報 特許第５１８９４２７号公報

しかしながら、特許文献１に示す製造方法は、無潤滑下、低面圧の条件下で使用するため、基材との密着性を高める方法であり、各種機械の摺動面に要求される潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件の場合は適用が困難である。
特許文献２に記載のフッ素樹脂被膜は、フッ素樹脂の架橋反応およびフッ素樹脂と基材表面との化学反応を同時に生じさせ、それによって両者の強固な接着を達成することを目的としており、転がり軸受や保持器などの鉄基材の場合、基材表面との化学反応を生成することが困難であり、強固な接着は達成できないという問題がある。
特許文献３に記載の摺動部材は、無潤滑軸受やダイナミックシール等に使用され、被膜の形状ではなくフッ素樹脂からなる摺動部材に関する。そのため、被覆材としての特性は不明であり、更に潤滑油中、高滑り速度、高面圧を要求される転がり軸受用途に適用が困難である。
特許文献４に記載の被膜も特許文献１に記載の方法で製造される被膜と同様、平板試験片、低面圧、低滑り速度、無潤滑での評価であり、保持器試験片、高面圧、高滑り速度、油潤滑下で使用できるか否かは知られていない。
特許文献５に記載の銀めっきが施されている保持器においては、摺動面の摩耗量の経時変化がより少ない保持器が求められており、銀めっきに代わる摺動材が要求されている。また、銀めっきは、エンジンオイル中に含まれる硫黄成分によって硫化するという問題を有している。保持器表面に施された銀めっきが硫化すると、保持器から剥離や脱落が発生し、保持器の素地が露出する。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても、摺動性に優れた摺動面を有する摺動部材、転がり軸受および保持器の提供を目的とする。

本発明の摺動部材は、油潤滑環境下で使用され、鉄系金属基材上に形成された摺動層を有する摺動部材である。この摺動層は、上記鉄系金属基材表面に耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂を含む下地層と、この下地層表面に第二のフッ素樹脂層とを有し、上記耐熱性樹脂は、炭素原子と共に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子の少なくとも１つの原子を高分子構造の少なくとも主鎖に含む樹脂であり、上記第二のフッ素樹脂層は少なくとも上記摺動層の表面近傍が架橋されてなる架橋フッ素樹脂層であることを特徴とする。また、本発明における近傍とは対象面から２．５μｍ未満の層をいう。

本発明の摺動部材において、上記鉄系金属基材、上記下地層および上記第二のフッ素樹脂層は、接着剤層を設けることなく相互に密着していることを特徴とする。また、上記摺動層は、上記第二のフッ素樹脂層の表面層より上記鉄系金属基材の表面に向かって、上記第一および第二のフッ素樹脂の架橋割合が少なくなることを特徴とする。

上記第二のフッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン樹脂であり、この第二のフッ素樹脂は、未架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂に比較して、固体¹⁹Ｆ Ｍａｇｉｃ ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ（ＭＡＳ）核磁気共鳴（ＮＭＲ）チャートに出現する化学シフト値（δｐｐｍ）が上記未架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂の−８２ｐｐｍ、−１２２ｐｐｍ、−１２６ｐｐｍに加えて、−６８ｐｐｍ、−７０ｐｐｍ、−７７ｐｐｍ、−８０ｐｐｍ、−１０９ｐｐｍ、−１１２ｐｐｍ、−１５２ｐｐｍ、および−１８６ｐｐｍから選ばれる少なくとも１つの化学シフト値が出現するか、または−８２ｐｐｍに出現する化学シフト値であるシグナルのシグナル強度が、上記未架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂のシグナル強度に比較して、増加することを特徴とする。
また、上記耐熱性樹脂は、芳香族アミドイミド樹脂および芳香族イミド樹脂から選ばれる少なくとも１つの芳香族樹脂であり、上記摺動層の層厚さは５μｍ以上４０μｍ未満であることを特徴とする。

本発明の鉄系金属製保持器は、転がり軸受の転動体を保持する保持器であって、この鉄系金属製保持器が上記本発明の摺動部材により形成されていることを特徴とする。

上記鉄系金属製保持器表面を形成する摺動層は、放射線照射後の摺動層のＩＳＯ１４５７７法により測定される押し込み硬さが５８〜８２ＭＰａであることを特徴とする。

また、上記鉄系金属製保持器表面を形成する他の摺動層は、放射線照射後の第二のフッ素樹脂の少なくとも表面近傍の融点が２８５〜３１７℃であることを特徴とする。

本発明の転がり軸受は上記本発明の鉄系金属製保持器を使用した転がり軸受であり、特にエンジンのコンロッド大端部用転がり軸受、コンロッド小端部用転がり軸受またはクランクシャフト支持軸用転がり軸受であることを特徴とする。

本発明の摺動部材は、鉄系金属基材上に形成された摺動層を有し、この摺動層が下地層とフッ素樹脂層とからなり、このフッ素樹脂層の少なくとも表面近傍が架橋されているので、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても摩耗を抑制でき摺動部品および軸受の寿命を長期間にわたり維持できる。この摺動部材により形成されている鉄系金属製保持器は、銀めっき層を有する保持器に比較して、同等以上の摺動性を示す。また、この鉄系金属製保持器を用いた転がり軸受は、潤滑油中で使用されるコンロッド用転がり軸受として、潤滑油中での摺動性に優れる。

摺動部材の断面図である。 実験例１のＮＭＲチャートの拡大図である。 実験例２のＮＭＲチャートの拡大図である。 実験例３のＮＭＲチャートの拡大図である。 架橋に伴なう−８２ｐｐｍの規格化シグナル強度比である。 押し込み硬さと照射線量との関係を表す図である。 融点と照射線量との関係を表す図である。 針状ころを転動体とする転がり軸受用保持器の斜視図である。 針状ころ軸受を示す斜視図である。 ４サイクルエンジンの縦断面図である。 摩耗量試験装置の概要を示す図である。

本発明の摺動部材は、鉄系金属基材上に形成された摺動層を有している。この摺動層は、下地層とこの下地層表面に形成され、かつ表面層近傍が架橋された架橋フッ素樹脂層とからなる。
鉄系金属基材は、転がり軸受などに使用される軸受鋼、浸炭鋼、機械構造用炭素鋼、冷間圧延鋼、または熱間圧延鋼等が挙げられる。鉄系金属基材は摺動部材の形状に加工後、焼入れ焼戻し処理することで所定の表面硬度に調整する。例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）を用いた鉄系金属製保持器の場合、Ｈｖ値を４８４〜５９５に調整した鉄系金属基材を使用することが好ましい。

本発明の摺動部材の断面図を図１に示す。摺動部材１を構成する摺動層２は、鉄系金属基材３の表面に形成された下地層４と、この下地層４の表面に形成された第二のフッ素樹脂層５からなる。下地層４は鉄系金属基材３の表面に形成され、図面上白丸で表される耐熱性樹脂と、同じく図面上黒丸で表される第一のフッ素樹脂との混合樹脂層である。第二のフッ素樹脂層５に含まれるフッ素樹脂は少なくとも摺動層の表面近傍が架橋されてなる架橋フッ素樹脂層である。摺動層２は表面層ならびにその近傍層に存在する第二のフッ素樹脂が三次元構造を有している。また、第二のフッ素樹脂層５および下地層４に含まれる第一のフッ素樹脂は、表面より鉄系金属基材３の表面に向かって架橋割合が少なくなる傾斜材料とすることができる。
なお、摺動層表面ならびにその近傍層に存在するフッ素樹脂が三次元構造を有するとは、フッ素樹脂層におけるこの部分全体が三次元構造のフッ素樹脂のみからなることに限定されず、この部分に二次元構造のフッ素樹脂が一部含まれていてもよい。
架橋フッ素樹脂層５の層厚さｔ₁は、下地層４の層厚さｔ₂との合計厚さである摺動層の層厚さｔに対して、１０〜９０％、好ましくは２５〜７５％である。

摺動層２の層厚さｔは、５μｍ以上４０μｍ未満、好ましくは１５μｍ以上３０μｍ未満である。層厚さが５μｍ未満であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗の摩耗により、金属基材が露出するおそれがある。４０μｍ以上であると、被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを５μｍ以上４０μｍ未満の範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。

耐熱性樹脂は、炭素原子と共に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子の少なくとも１つの原子を高分子構造の少なくとも主鎖に含む樹脂である。また、焼成して摺動層を形成する時に熱分解しない樹脂である。ここで熱分解しないとは、下地層および上層膜を焼成する温度および時間内において、熱分解を開始しない樹脂である。炭素原子と共に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子の少なくとも１つの原子を高分子構造の主鎖に含む耐熱性樹脂であることにより、鉄系金属基材との密着性に優れた官能基および第一のフッ素樹脂とも反応する官能基を分子主鎖内または分子端部に有することができる。

耐熱性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アミドイミド樹脂、イミド樹脂、エーテルイミド樹脂、イミダゾール樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。また、フッ素樹脂が塗膜形成時の収縮を防ぐウレタン樹脂、アクリル樹脂を併用することができる。
耐熱性樹脂の中でも芳香族環を主として含む樹脂が耐熱性に優れるため好ましい。好ましい耐熱性樹脂としては、芳香族アミドイミド樹脂、芳香族イミド樹脂が挙げられる。

第一のフッ素樹脂は、下地層を形成する水系塗布液に粒子状に分散できる樹脂であれば使用できる。第一のフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ粒子、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（以下、ＰＦＡという）粒子、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、ＦＥＰという）粒子、またはこれらの２種以上が好ましく使用できる。

下地層を形成する水系塗布液には、耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂以外に、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの非イオン界面活性剤、カーボンブラックなどの無機顔料、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの水に任意に混合する非プロトン系極性溶剤、主溶剤としての水が配合される。また、消泡剤、乾燥剤、増粘剤、レベリング剤、ハジキ防止剤などを配合できる。下地層を形成する水系塗布液としては、例えば、ダイキン工業株式会社製プライマー塗料ＥＫシリーズ、ＥＤシリーズが挙げられる。
また、水系塗布液に代わり、上記耐熱性樹脂を非プロトン極性溶媒に溶解させた樹脂溶液に、フッ素樹脂を溶解した溶液型塗布液、またはフッ素樹脂の微粒子を分散させた分散型塗布液を用いることができる。

第二のフッ素樹脂層は、下地層の表面に形成され放射線により架橋できるフッ素樹脂の層である。第一のフッ素樹脂と第二のフッ素樹脂とは同一であっても異なっていてもよいが、同一のフッ素樹脂を使用することが好ましい。第二のフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。これらの樹脂は単独でも混合物としても使用できる。また、これらの中で、耐熱性および摺動性に優れるＰＴＦＥが好ましい。

第二のフッ素樹脂層は、ＰＴＦＥ樹脂粒子を分散させた水分散液を塗布乾燥することにより得られる。ＰＴＦＥ樹脂粒子を分散させた水分散液としては、例えば、ダイキン工業株式会社製ポリフロン＝ＰＴＦＥエナメルが挙げられる。

本発明の摺動部材において、鉄系金属基材、下地層および第二のフッ素樹脂層は、接着剤層を設けることなく相互に密着している。鉄系金属基材表面への摺動層の形成方法において、相互に密着させるための方法について以下説明する。
（１）鉄系金属基材の表面処理
鉄系金属基材は、摺動層形成前にショットブラスト等を用いて、予め金属基材表面の粗さ（Ｒａ）を１．０〜２．０μｍに調整し、その後、石油ベンジン等の有機溶剤内に浸漬させ、５分〜１時間程度超音波脱脂を行なうことが好ましい。
（２）下地層を形成する水系塗布液の塗装
下地層を形成する水系塗布液を塗布前に、水分散液の分散性を向上させるために、ボールミルを用いて、例えば４０ｒｐｍで１時間回転させ再分散する。この再分散した水系塗布液を１００メッシュの金網を用いて濾過し、スプレー法を用いて塗布する。
（３）下地層を形成する水系塗布液の乾燥
水系塗布液を塗布後乾燥する。乾燥条件としては、例えば９０℃の恒温槽内で３０分程度の乾燥が好ましい。乾燥後の下地層の層厚さは２．５〜２０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは１０〜１５μｍの範囲内である。２．５μｍ以下であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗により、金属基材が露出するおそれがある。２０μｍ以上であると、被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを２．５〜２０μｍの範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。

（４）第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液の塗装
第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液を塗布する前に、水分散液の分散性を向上させるために、ボールミルを用いて、例えば４０ｒｐｍで１時間回転させ再分散する。下地層を焼成することなく、乾燥された下地層表面に、この再分散した水系塗布液を１００メッシュの金網を用いて濾過し、スプレー法を用いて塗装する。
（５）第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液の乾燥
水系塗布液を塗布後乾燥する。乾燥条件としては、例えば９０℃の恒温槽内で３０分程度の乾燥が好ましい。乾燥後の第二のフッ素樹脂層の層厚さは２．５〜２０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは１０〜１５μｍの範囲内である。２．５μｍ以下であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗の摩耗により、金属基材が露出するおそれがある。２０μｍ以上であると、被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを２．５〜２０μｍの範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。
なお、下地層および第二のフッ素樹脂層の塗装方法としては、スプレー法以外にディッピング法、刷毛塗り法など被膜を形成できるものであれば使用できる。被膜の表面粗さ、塗布形状をできるだけ小さくし、層厚さの均一性を考慮するとスプレー法が好ましい。

（６）焼成
第二のフッ素樹脂層の乾燥後、加熱炉内、空気中で第二のフッ素樹脂の融点以上の温度、好ましくは（融点（Ｔｍ）＋３０℃）〜（融点（Ｔｍ）＋１００℃）、５〜４０分の範囲内で、下地層および第二のフッ素樹脂層を同時に焼成する。第一および第二のフッ素樹脂がＰＴＦＥの場合、好ましくは３８０℃の加熱炉内で３０分間焼成する。第一および第二のフッ素樹脂を塗布・乾燥後それぞれ焼成するのではなく、両者を同時に焼成することで、下地層および第二のフッ素樹脂層が接着剤層を設けることなく相互に密着できる。

（７）第二のフッ素樹脂層の架橋
焼成後の被膜に、照射温度が第二のフッ素樹脂層の融点より３０℃低い温度から該融点の５０℃高い温度以下、好ましくは第二のフッ素樹脂層の融点より２０℃低い温度から該融点の３０℃高い温度以下にて、また、照射線量が２５０ｋＧｙ〜８００ｋＧｙ、好ましくは２５０ｋＧｙ超７５０ｋＧｙ以下で放射線を照射してフッ素樹脂層を架橋させる。放射線としては、α線（α崩壊を行なう放射性核種から放出されるヘリウム−４の原子核の粒子線）、β線（原子核から放出される陰電子および陽電子）、電子線（ほぼ一定の運動エネルギーを持つ電子ビーム；一般に、熱電子を真空中で加速してつくる）などの粒子線；γ線（原子核、素粒子のエネルギー準位間の遷移や素粒子の対消滅、対生成などによって放出・吸収される波長の短い電磁波）などの電離放射線を用いることができる。これらの放射線の中でも、架橋効率や操作性の観点から、電子線およびγ線が好ましく、電子線がより好ましい。特に電子線は、電子線照射装置が入手しやすいこと、照射操作が簡単であること、連続的な照射工程を採用することができることなどの利点を有している。

照射温度が第二のフッ素樹脂層の融点より３０℃低い温度から該融点の５０℃高い温度以下の温度範囲以外ではフッ素樹脂層の架橋が十分に進まない。フッ素樹脂層の高硬度化が十分に進まない。また、照射雰囲気は架橋を効率的に行なうため、真空引きや不活性ガス注入により照射領域の酸素濃度を低くする必要がある。酸素濃度の範囲は０〜３００ｐｐｍが好ましい。酸素濃度を以上のような濃度範囲に維持するには操作性やコスト面の観点から窒素ガス注入による不活性雰囲気が好ましい。
照射線量が２５０ｋＧｙ未満であると架橋が不十分となり、摩耗量が大きく、金属基材が露出してしまう場合がある。また、照射線量が８００ｋＧｙ超であると架橋が必要以上に進み、被膜の硬度が上昇することで、脆化し、剥離等の被膜損傷が起こりやすくなる場合がある。

照射温度が第二のフッ素樹脂層の融点より３０℃低い温度から該融点の５０℃高い温度以下の温度範囲内、照射線量が２５０〜８００ｋＧｙの条件で放射線を照射してフッ素樹脂層を架橋させることにより、押し込み硬さで表される摺動層の表面硬度を５８〜８２ＭＰａにできる。また、摺動層の表面の融点 を２８５〜３１７℃に低融点化できる。

照射するときの加速電圧は４０ｋＶ以上５００ｋＶ未満、好ましくは４０ｋＶ以上３００ｋＶ以下、より好ましくは５０ｋＶ以上１００ｋＶ未満である。４０ｋＶ未満であると第二のフッ素樹脂層の表面層近傍への電子線の侵入が浅くなり、５００ｋＶ以上であると第一および第二のフッ素樹脂層全体に架橋が進む。放射線をフッ素樹脂層に照射すると、フッ素樹脂内部で放射線の強度が減衰するため、放射線を照射した表面近傍には放射線が充分届くが、他の面には放射線が届かないことを利用して第二のフッ素樹脂層の表面近傍を架橋できる。

また、照射するときの加速電圧を４０ｋＶ以上５００ｋＶ未満にて、窒素ガス注入による不活性雰囲気にて電子線を照射することにより、電子線が照射面に対して垂直方向に照射される摺動部材表面の照射線量を高くすることができると共に、この摺動部材表面に隣接する電子線照射方向に平行な面にも電子線の散乱により電子線が照射される。平行な面への電子線照射は照射距離が遠くなるに従って少なくなる。例えば上記平行な面における電子線照射窓に近い部分の照射線量を７５０ｋＧｙから離れるに従って５００ｋＧｙ、３００ｋＧｙに変化させることができる。

上述した方法により得られた摺動層の無潤滑および油潤滑中での耐摩耗性を評価するため、サバン型摩擦摩耗試験にて比摩耗量および摩擦係数を測定した。試験片、相手材などの試験条件を以下に示す。
（１）試験片の作成
試験片：ＳＰＣＣ製３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの金属平板に摺動層を形成した。下地層はダイキン社製プライマー塗料（型番：ＥＫ−１９０９Ｓ２１Ｒ）、第二のフッ素樹脂層にはダイキン社製トップ塗料（型番：ＥＫ−３７００Ｃ２１Ｒ）を用いた。乾燥時間はそれぞれ９０℃の恒温槽内で３０分間乾燥し、３８０℃の加熱炉内で３０分間下地層および第二のフッ素樹脂層を同時に焼成した。
その後、以下の条件で試験片に摺動層表面側から電子線照射を行なった。
使用装置：浜松ホトニクス株式会社製ＥＢエンジン
照射線量：実験例１が０ｋＧｙ（未照射）、実験例２が５００ｋＧｙ、実験例３が１０００ｋＧｙ
加速電圧：７０ｋＶ
照射時の被膜温度：３４０℃
照射時のチャンバー内雰囲気：加熱窒素

（２）実験例の試験片被膜
実験例１：ＰＴＦＥ被膜（照射線量：０ｋＧｙ、層厚さ：２０μｍ）
実験例２：ＰＴＦＥ被膜（照射線量：５００ｋＧｙ、層厚さ：２０μｍ）
実験例３：ＰＴＦＥ被膜（照射線量：１０００ｋＧｙ、層厚さ：２０μｍ）

（３）サバン型摩擦摩耗試験の条件
相手材：焼入れ焼戻し処理したＳＵＪ２製φ４０ｍｍ×幅１０ｍｍ×副曲率Ｒ６０ｍｍのリング
潤滑油：無潤滑およびモービルベロシティオイルＮｏ．３（ＶＧ２）潤滑の２水準
滑り速度：０．０５ｍ／ｓ
荷重：５０Ｎ
摺動時間：実験例１の潤滑有りが６００分、実験例１の潤滑無しが５分、実験例２の潤滑有りが６００分、実験例２の潤滑無しが６０分

（４）試験結果
試験結果を表１に示す。比摩耗量は摩耗体積を摺動距離と荷重で除した値であり、形成された摩耗痕の短径、相手材の形状寸法（φ４０ｍｍおよびＲ６０ｍｍ）から摩耗体積を算出した。なお、表１は、実験例１の比摩耗量および摩擦係数を１．０００した場合の実験例２の比摩耗量および摩擦係数を示した。

次に本発明に用いる摺動部材の第二のフッ素樹脂層の表面層近傍が架橋構造を有していることについて説明する。一般に、フッ素系樹脂、特にポリテトラフルオロエチレン樹脂は化学的に非常に安定で、有機溶媒などに対しても極めて安定であるため、分子構造あるいは分子量などを同定することは困難である。しかしながら¹⁹Ｆ Ｍａｇｉｃ ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ（ＭＡＳ）核磁気共鳴（ＮＭＲ）法（Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｍａｇｉｃ ａｎｇｌｅ ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）による測定ならびに解析により、本発明の摺動部材の架橋構造を同定することが可能となる。

測定は、日本電子株式会社製ＮＭＲ装置ＪＮＭ−ＥＣＸ４００を用いて、好適な測定核種（¹⁹Ｆ）、共鳴周波数（３７６．２ＭＨｚ）、ＭＡＳ（Ｍａｇｉｃ Ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）回転数（１５および１２ｋＨｚ）、サンプル量（４ｍｍ固体ＮＭＲ管に約７０μＬ）、待ち時間（ｒｅｃｙｃｌｅ ｄｅｌａｙ ｔｉｍｅ）(１０秒)ならびに測定温度（約２４℃）で行なった。結果を図２〜図５に示す。図２は実験例１の表面層のＮＭＲ、図３は実験例２のＮＭＲチャートの拡大図をそれぞれ表す。また、実験例３の表面層のＮＭＲを図４に表す。図２〜図４において上段はＭＡＳ回転数１５ｋＨｚ、下段はＭＡＳ回転数１２ｋＨｚをそれぞれ表す。図５は架橋に伴い強度が増加する−８２ｐｐｍでのシグナル強度を主シグナルである−１２２ｐｐｍでのシグナル強度で規格化し、グラフにしたものである。図５において上段は測定値、下段はグラフを表す。このシグナル強度比が高いほど架橋度が進行しているものと考えられる。

放射線照射を行なっていない第二のフッ素樹脂層（実験例１、０ｋＧｙ）を上記の条件で測定すると、ＭＡＳ回転数１５ｋＨｚにおいて、−８２ｐｐｍ、−１２２ｐｐｍ、−１６２ｐｐｍのシグナルが観測された（図２上段）。また、ＭＡＳ回転数１２ｋＨｚにおいて、同じく、−５８ｐｐｍ、−８２ｐｐｍ、−９０ｐｐｍ、−１２２ｐｐｍ、−１５４ｐｐｍ、−１８６ｐｐｍのシグナルが観測された（図２下段）。−１２２ｐｐｍは−ＣＦ₂−ＣＦ₂−結合におけるＦ原子のシグナルであり、−８２ｐｐｍは−ＣＦ₂−ＣＦ₃結合における−ＣＦ₃のＦ原子のシグナルであることが知られている。このことから、ＭＡＳ回転数１５ｋＨｚにおける−８２ｐｐｍおよび−１６２ｐｐｍ、ＭＡＳ回転数１２ｋＨｚにおける−５８ｐｐｍ、−９０ｐｐｍ、−１５４ｐｐｍ、−１８６ｐｐｍのシグナルはスピニングサイドバンド（Ｓｐｉｎｎｉｎｇ Ｓｉｄｅ Ｂａｎｄ：ＳＳＢ）である。なお、−１２２ｐｐｍ〜−１３０ｐｐｍの領域で−１２２ｐｐｍのシグナルに隠れてブロードになっているシグナルが観測されている。このシグナルは−１２６ｐｐｍに観測されるはずの−ＣＦ₂−ＣＦ₃結合における−ＣＦ₂−のＦ原子のシグナルである。従って、放射線照射を行なっていない未架橋の第二のフッ素樹脂層は−ＣＦ₂−ＣＦ₂−結合に帰属する−１２２ｐｐｍ、−ＣＦ₂−ＣＦ₃に帰属する−８２ｐｐｍおよび−１２６ｐｐｍのシグナルを有するＮＭＲチャートで表される。

５００ｋＧｙの線量の放射線を照射した第二のフッ素樹脂の表面層（実験例２、５００ｋＧｙ）の固体¹⁹Ｆ ＭＡＳ ＮＭＲを未架橋の第二のフッ素樹脂層と同じ条件で測定すると、スピニングサイドバンドを除いて、−６８ｐｐｍ、−７０ｐｐｍ、−８０ｐｐｍ、−８２ｐｐｍ、−１０９ｐｐｍ、−１１２ｐｐｍ、−１２２ｐｐｍ、−１２６ｐｐｍ、−１５２ｐｐｍ、および−１８６ｐｐｍのシグナルが観測された（図３上段および図３下段）。−６８ｐｐｍ、−７０ｐｐｍ、−８０ｐｐｍ、−１０９ｐｐｍ、−１１２ｐｐｍ、−１５２ｐｐｍ、および−１８６ｐｐｍのシグナルが放射線照射により新たに出現し、−８２ｐｐｍのシグナルはその強度が未照射より増加していた。

１０００ｋＧｙの線量の放射線を照射した第二のフッ素樹脂の表面層（実験例３、１０００ｋＧｙ）の固体¹⁹Ｆ ＭＡＳ ＮＭＲを未架橋の第二のフッ素樹脂層と同じ条件で測定すると、スピニングサイドバンドを除いて、−６８ｐｐｍ、−７０ｐｐｍ、−７７ｐｐｍ、−８０ｐｐｍ、−８２ｐｐｍ、−１０９ｐｐｍ、−１１２ｐｐｍ、−１２２ｐｐｍ、−１２６ｐｐｍ、−１５２ｐｐｍ、および−１８６ｐｐｍのシグナルが観測された（図４上段および図４下段）。−６８ｐｐｍ、−７０ｐｐｍ、−７７ｐｐｍ、−８０ｐｐｍ、−１０９ｐｐｍ、−１１２ｐｐｍ、−１５２ｐｐｍ、および−１８６ｐｐｍのシグナルが放射線照射により新たに出現し、−８２ｐｐｍのシグナルはそのシグナル強度が５００ｋＧｙ照射時より増加していた。

上記シグナルは、帰属するＦ原子を下線で表せば、例えば−７０ｐｐｍは＝ＣＦ−ＣＦ ₃、−１０９ｐｐｍは−ＣＦ ₂−ＣＦ（ＣＦ₃）−ＣＦ ₂−、−１５２ｐｐｍは＝ＣＦ−ＣＦ＝、−１８６ｐｐｍは≡ＣＦに帰属されることが知られている（Ｂｅａｔｅ Ｆｕｃｈｓ ａｎｄ Ｕｌｒｉｃｈ Ｓｃｈｅｌｅｒ．， Ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｃｒｏｓｓ−Ｌｉｎｋｉｎｇ ｉｎ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ−Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）：Ａ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ ＮＭＲ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３３，１２０−１２４．２０００年）。

これらのシグナルは化学的に非等価なフッ素原子の存在を示すと同時に第二のフッ素樹脂の表面層が架橋による三次元構造を形成していることを示す。また、上記文献によれば、観測されるシグナルの強度は照射線量５００ｋＧｙよりも照射線量１０００ｋＧｙの方が強くなり、少なくとも照射線量３０００ｋＧｙまでは、照射線量の増加に伴ってシグナルが強くなることが知られている。なお、上記文献に記載されていないシグナルについては、放射線の照射条件の違いにより第二のフッ素樹脂層の構造が異なっていることが考えられるが、架橋構造が形成されていることは、＝ＣＦ−ＣＦ ₃、−ＣＦ ₂−ＣＦ（ＣＦ₃）−ＣＦ ₂−、＝ＣＦ−ＣＦ＝、≡ＣＦ等の構造が存在することから明白である。

図５に示すように、規格化シグナル強度比は、照射線量が増加するに従って増加している。照射線量が５００ｋＧｙで明らかに架橋構造が出現していることが分かる。

上記実験例に用いた第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液を９０℃の恒温槽内で３０分程度の乾燥条件により塗布後乾燥後、空気中で３８０℃の加熱炉内で３０分間焼成して、厚さ４μｍの未架橋フッ素樹脂被膜を作製した。このフィルムを５枚密接して積層し、一方の面から、上記第２の実験条件にて電子線照射を行なった。照射後、フッ素樹脂被膜を分離して、それぞれのフィルムについて、日本電子株式会社製ＮＭＲ装置ＪＮＭ−ＥＣＸ４００を用いて、上記実験例に従いＮＭＲ測定を行なった。測定の結果、照射面から照射と反対側の面に存在するフィルムに向かって架橋に伴うシグナル強度が低下し、傾斜構造を有していることが分かった。

放射線照射によりフッ素樹脂の表面が架橋して表面硬度が高くなる。実験例１〜実験例３における表面硬度を測定した。表面硬度は、平板試験片の押し込み硬さをアジレントテクノロジー社製：ナノインデンタ（Ｇ２００）を用いて、ＩＳＯ１４５７７に準拠した方法で測定した。なお、測定値は表面粗さおよび基材（ＳＰＣＣ）の影響を受けない深さ（硬さが安定している箇所）の平均値を示しており、各試験片１０箇所ずつ測定した。測定条件は、圧子形状がバーコビッチ型であり、押し込み深さが荷重５ｍＮとなる深さであり、荷重負荷速度が１０ｍＮ／分であり、測定温度が２５℃である。押し込み硬さは、押し込み荷重と変位（面積）から硬度を算出した。測定結果を表２に示す。

表２の結果をグラフ化したのが図６である。図６（ａ）は押し込み硬さを縦軸に、照射線量を横軸に表している。押し込み硬さと照射線量とは良好な相関性を示していることから、両者の回帰直線より照射線量が２５０ｋＧｙ、８００ｋＧｙ時の押し込み硬さを算出した。結果を図６（ｂ）に示す。

表２および図６に示すように、フッ素樹脂の表面を架橋することにより、また架橋度が高くなるに従って押し込み硬さで表される表面硬度が高くなる。本願発明においては、被膜の押し込み硬さが５８〜８２ＭＰａ、好ましくは５８．５〜７９．８ＭＰａとなるように放射線を照射してフッ素樹脂層を高硬度化させる。照射線量は２５０〜８００ｋＧｙとすることが好ましい。この照射線量の範囲内で摺動層の表面硬度を調整できる。
照射の結果、押し込み硬さが５８ＭＰａよりも低いと、摩耗量が大きく、金属基材が露出してしまう場合がある。また、押し込み硬さが８２ＭＰａよりも高いと、被膜の硬度が上昇することで、脆化し、剥離等の被膜損傷が起こりやすくなる場合がある。

また、放射線照射によりフッ素樹脂が架橋して融点を低下させることができる。融点の測定は、示差走査熱量分析計（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「ＤＳＣ６２２０」）を用いて行なった。照射表面層のみを削り取った、測定試料は、フッ素樹脂被膜１０〜１５ｍｇを同社製密封式アルミ製試料容器（以下、アルミパン）に封入したものを使用し、リファレンスにはフッ素樹脂被膜と同量の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）をアルミパンに封入したものを使用した。測定条件に関しては、窒素フロー（２００ｍＬ／分）雰囲気下で、２℃／分の昇温速度にて３０℃から３７０℃まで昇温し、その温度で２０分間保持した後、２℃／分の降温速度にて３７０℃から４０℃まで降温させたことにより測定した数値である。昇温時の吸熱ピークのピークトップを融解ピーク温度とし、融点とした。測定結果を表３に示す。

表３の結果をグラフ化したのが図７である。図７（ａ）は融点を縦軸に、照射線量を横軸に表している。融点と照射線量とは良好な相関性を示していることから、両者の回帰直線より照射線量が２５０ｋＧｙ、８００ｋＧｙ時の融点を算出した。結果を図７（ｂ）に示す。

表３および図７に示すように、表面が架橋することにより、また架橋度が高くなるに従って表面の融点が低くなる。本発明にあっては、焼成後の被膜に、照射温度が第二のフッ素樹脂層の放射線照射前の融点より３０℃低い温度から該融点の５０℃高い温度以下であり、被膜の融点が２８５〜３１７℃、好ましくは２８９〜３１１℃となるように放射線を照射してフッ素樹脂層を低融点化させる。照射線量は２５０ｋＧｙ〜８００ｋＧｙ以下とすることが好ましい。照射の結果、融点が３１７℃よりも高いと、摩耗量が大きく、金属基材が露出してしまう場合がある。また、融点が２８５℃よりも低いと、被膜の硬度が上昇することで、脆化し、剥離等の被膜損傷が起こりやすくなる場合がある。

上記摺動層を有する鉄系金属基材は、摺動層が鉄系金属基材との密着性に優れ、また摺動面が油中においても耐摩耗性に優れているので、鉄系金属製保持器、この保持器を有する転がり軸受に好適に用いることができる。特に油中で使用され、針状ころを転動体とした転がり軸受であるエンジンのコンロッド大端部軸受、コンロッド小端部軸受またはクランクシャフト支持軸である場合に好適である。

上記摺動層を有する転がり軸受用保持器の構造を図８に示す。図８は針状ころを転動体とする転がり軸受用鉄系金属製保持器の斜視図である。
保持器６は、針状ころを保持するためのポケット７が設けられ、各ポケットの間に位置する柱部８と、この柱部８を固定する両側円環部９、１０とで、各針状ころの間隔を保持する。柱部８は針状ころを保持するため、柱部の中央部で山折・谷折に屈曲され、両側円環部９、１０との結合部において平面視円形の膨らみを有する平板の複雑な形状とされている。本保持器の製造方法は、素形材より円環を削り出し、ポケット７をプレス加工により打抜きで形成する方法、平板をプレス加工した後、適当な長さに切断し、円環状に丸めて溶接により接合する方法などを採用することができる。この保持器６の表面部位にフッ素樹脂被膜の摺動層が形成されている。摺動層を形成する保持器の表面部位は潤滑油またはグリースと接触する部位であり、針状ころと接触するポケット７の表面を含めた保持器６の全表面に摺動層を形成することが好ましい。

図９は転がり軸受の一実施例である針状ころ軸受を示す斜視図である。図９に示すように、針状ころ軸受１１は複数の針状ころ１２と、この針状ころ１２を一定間隔、もしくは不等間隔で保持する保持器６とで構成される。エンジンのコンロッド部用軸受の場合、軸受内輪および軸受外輪は設けられず、直接に、保持器６の内径側にクランク軸やピストンピン等の軸が挿入され、保持器６の外径側がハウジングであるコンロッドの係合穴に嵌め込まれて使用される。内外輪を有さず、長さに比べて直径が小さい針状ころ１２を転動体として用いるので、この針状ころ軸受１１は、内外輪を有する一般の転がり軸受に比べて、コンパクトなものとなる。

上記針状ころ軸受を使用した４サイクルエンジンの縦断面図を図１０に示す。
図１０は本発明の転がり軸受の一例として針状ころ軸受を使用した４サイクルエンジンの縦断面図である。４サイクルエンジンは、吸気バルブ１３ａを開き、排気バルブ１４ａを閉じてガソリンと空気を混合した混合気を吸気管１３を介して燃焼室１５に吸入する吸入行程と、吸気バルブ１３ａを閉じてピストン１６を押し上げて混合気を圧縮する圧縮行程と、圧縮された混合気を爆発させる爆発行程と、爆発した燃焼ガスを排気バルブ１４ａを開き排気管１４を介して排気する排気行程とを有する。そして、これらの行程で燃焼により直線往復運動を行なうピストン１６と、回転運動を出力するクランク軸１７と、ピストン１６とクランク軸１７とを連結し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッド１８とを有する。クランク軸１７は、回転中心軸１９を中心に回転し、バランスウェイト２０によって回転のバランスをとっている。

コンロッド１８は、直線状棒体の下方に大端部２１を、上方に小端部２２を設けたものからなる。クランク軸１７は、コンロッド１８の大端部２１の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受１１ａを介して回転自在に支持されている。また、ピストン１６とコンロッド１８とを連結するピストンピン２３は、コンロッド１８の小端部２２の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受１１ｂを介して回転自在に支持されている。
摺動性に優れた針状ころ軸受を使用することにより、小型化あるいは高出力化された２サイクルエンジンや４サイクルエンジンであっても耐久性に優れる。

図９では軸受として針状ころ軸受について例示したが、本発明の転がり軸受は、上記以外の円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受等としても使用できる。特に、油潤滑環境下で使用され、鉄系金属製保持器を使用する転がり軸受に好適に使用できる。

また、上記摺動層を有する鉄系金属基材は、基油と増ちょう剤とから構成されるグリース潤滑下においても耐摩耗性に優れているので、鉄系金属製保持器、この保持器を有する転がり軸受に好適に用いることができる。グリースは、高速回転時の発熱による軸受の昇温や、鋼からなる転動体および保持器の摩擦により生じる金属摩耗粉が混入することに起因して劣化する。これに対して、本発明の摺動層を相互に摺動する鉄系金属基材の少なくとも一方に設けることで、鉄同士が相互に摺動する場合よりも、金属摩耗粉の経時的な増加量（グリースへの混入量）を抑えることができる。この結果、グリースの劣化を抑制でき、グリースの潤滑寿命を延伸できる。

グリース潤滑される軸受の一例として、鉄道車両の主電動機用の軸受は、温度変化に起因した主軸の軸方向への膨張および収縮に対応するため、固定側の軸受として玉軸受が用いられる一方で、自由側の軸受としては主軸の膨張および収縮に対応可能な円筒ころ軸受が用いられる。固定側の玉軸受は、例えば深溝玉軸受であり、鋼球と鉄板波型保持器とを備えている。また、自由側の円筒ころ軸受は、鋼製の円筒ころと黄銅揉抜保持器とを備えている。これらの主電動機用軸受が高温、高速回転下で使用される場合には、例えば、リチウム石けんおよび鉱油を有するグリースが潤滑剤として用いられる。

このような鉄道車両の主電動機用軸受におけるグリースの潤滑寿命は、軸受の転動疲労寿命に対して短いため、現状では所定の走行距離毎に実施される車両の分解検査においてグリースの詰め替え作業（メンテナンス）が行なわれる。また、現状のメンテナンス周期においても、上記の理由等により、グリースの劣化が進行している場合が多い。この軸受として本発明の転がり軸受を適用することで、グリースの潤滑寿命を延伸でき、上記メンテナンス周期を延伸できる。

実施例１〜実施例７
焼入れ焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製φ４４ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受保持器（基材表面硬度 Ｈｖ：４８４〜５９５）を準備して、上記実験例１で用いた下地層および第二のフッ素樹脂層形成に用いた塗布液と同一の塗布液を用いて、実験例１と同一の条件でＰＴＦＥ表面摺動層を塗布・乾燥・焼成した。実験例２で用いた電子線照射装置を用いて、実験例２に準じて電子線照射した。なお、電子線の加速電圧は７０ｋＶである。照射線量を表４に示す。また、図６および図７の結果より得られる表面の押し込み硬さ、および融点を同時に表４に示す。

表面処理されたニードル軸受保持器を以下の方法で評価した。摩耗量試験装置の概要を図１１に示す。
ＳＵＪ２製、焼入れ焼戻し処理ＨＲＣ６２、凹部表面粗さ０．１〜０．２μｍＲａの凹状相手材２４を垂直方向から回転軸に取り付けた保持器６に所定の荷重２５で押し付けた状態で、回転軸とともに保持器６を回転させることにより保持器６表面に施した被膜の摩擦特性を評価し摩耗量を測定した。測定条件は、荷重：４４０Ｎ、潤滑油：鉱油（１０Ｗ−３０）、滑り速度：９３０．６ｍ／分、測定時間：１００時間である。また、その時の剥離量を目視で観察することでＰＴＦＥ被膜の密着性についても評価した。剥離量が「大」とは最大剥離箇所の剥離面積が１ｍｍ²以上の場合であり、「小」とは最大剥離箇所の剥離面積が１ｍｍ²未満の場合である。なお凹Ｒ部半径は、保持器半径よりも２０〜５５μｍ大きい寸法で設定した。潤滑油は保持器の半分の高さまで浸漬する量を使用した。結果を表４に示す。

潤滑油浸漬試験片を用意し、以下に示す手法にて潤滑油浸漬試験に供した。試験条件、試験片、測定方法等について以下に詳細を示す。
被膜を施した角棒３本を１５０℃の潤滑油〔ポリ−α−オレフィン：ルーカントＨＬ−１０（三井化学社製）にＺｎＤＴＰ（ＬＵＢＲＩＺＯＬ６７７Ａ、ＬＵＢＲＩＺＯＬ社製）を１重量％添加したもの〕２．２ｇに２００時間浸漬した後、潤滑油中に溶出した被膜成分の濃度（溶出量の単位、ｐｐｍ）を測定した。濃度測定は、蛍光Ｘ線測定〔蛍光Ｘ線測定装置：Ｒｉｇａｋｕ ＺＳＸ１００ｅ（リガク社製）〕により定量した。試験片はＳＣＭ４１５製３ｍｍ×３ｍｍ×２０ｍｍの角棒を３本ずつ（合計表面積７７４ｍｍ²）用い、実施例１〜実施例４と同様な方法でそれぞれ電子線照射被膜を形成した。結果を表４に示す。

比較例１および比較例２
電子線照射線量を表４に記載の線量にする以外は、実施例１と同一のニードル軸受保持器を得た。実施例１と同様に評価した。結果を表４に示す。

比較例３
電子線を照射することなく、表面未架橋のＰＴＦＥ被膜とする以外は、実施例１と同一のニードル軸受保持器を得た。実施例１と同様に評価した。結果を表４に示す。

比較例４
摺動層の厚さを４０μｍとする以外は実施例１と同様にニードル軸受保持器を製造した。摺動被膜の焼成段階でクラックが発生したため以後の電子線照射、評価試験は中止した。

比較例５
下地層を形成することなく、直接第二のフッ素樹脂層を実施例１と同一の塗布液および同一の条件で形成し、表４に示す照射線量で電子線照射した。実施例１と同様に評価した。結果を表４に示す。

比較例６
焼入焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製φ４４ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受保持器表面に銀メッキ層を有する例である。実施例１と同様に評価した。結果を表４に示す。

本発明は、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても摩耗を抑制でき摺動材が得られるので、特に、鉄系金属製保持器を用いた潤滑油中で使用される保持器およびこの保持器を用いた転がり軸受の分野で使用できる。

１ 摺動部材
２ 摺動層
３ 鉄系金属基材
４ 下地層
５ 架橋フッ素樹脂層
６ 保持器
７ ポケット
８ 柱部
９ 円環部
１０ 円環部
１１ 針状ころ軸受
１２ 針状ころ
１３ 吸気管
１４ 排気管
１５ 燃焼室
１６ ピストン
１７ クランク軸
１８ コンロッド
１９ 回転中心軸
２０ バランスウェイト
２１ 大端部
２２ 小端部
２３ ピストンピン
２４ 凹状相手材
２５ 荷重

Claims (11)

1. 油潤滑環境下で使用され、鉄系金属基材の表面に摺動層を有する摺動部材であって、
   前記摺動層は、前記鉄系金属基材の表面に耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂を含む下地層と、この下地層表面に第二のフッ素樹脂層とを有し、
   前記耐熱性樹脂は、炭素原子と共に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子の少なくとも１つの原子を高分子構造の少なくとも主鎖に含む樹脂であり、
   前記第二のフッ素樹脂層は少なくとも前記摺動層の表面近傍が架橋されてなる架橋フッ素樹脂層であることを特徴とする摺動部材。
2. 前記鉄系金属基材、前記下地層および前記第二のフッ素樹脂層は、接着剤層を設けることなく相互に密着していることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
3. 前記摺動層は、前記第二のフッ素樹脂層の表面層より前記鉄系金属基材の表面に向かって、前記第一および第二のフッ素樹脂の架橋割合が少なくなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の摺動部材。
4. 前記第二のフッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン樹脂であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の摺動部材。
5. 前記第二のフッ素樹脂の表面層近傍は、未架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂に比較して、固体¹⁹Ｆ Ｍａｇｉｃ ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ（ＭＡＳ）核磁気共鳴（ＮＭＲ）チャートに出現する化学シフト値（δｐｐｍ）が前記未架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂の−８２ｐｐｍ、−１２２ｐｐｍ、−１２６ｐｐｍに加えて、−６８ｐｐｍ、−７０ｐｐｍ、−７７ｐｐｍ、−８０ｐｐｍ、−１０９ｐｐｍ、−１１２ｐｐｍ、−１５２ｐｐｍ、および−１８６ｐｐｍから選ばれる少なくとも１つの化学シフト値が出現するか、または−８２ｐｐｍに出現する化学シフト値のシグナル強度が、前記未架橋ポリテトラフルオロエチレン樹脂のシグナル強度に比較して、増加していることを特徴とする請求項４記載の摺動部材。
6. 前記耐熱性樹脂は、芳香族アミドイミド樹脂および芳香族イミド樹脂から選ばれる少なくとも１つの芳香族樹脂であることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
7. 前記摺動層の層厚さが５μｍ以上４０μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
8. 転がり軸受の転動体を保持する鉄系金属製保持器であって、
   この鉄系金属製保持器が請求項１記載の摺動部材により形成され、放射線照射後の摺動層のＩＳＯ１４５７７法により測定される押し込み硬さが５８〜８２ＭＰａであることを特徴とする鉄系金属製保持器。
9. 転がり軸受の転動体を保持する鉄系金属製保持器であって、
   この鉄系金属製保持器が請求項１記載の摺動部材により形成され、放射線照射後の前記第二のフッ素樹脂層表面近傍の融点が２８５〜３１７℃であることを特徴とする鉄系金属製保持器。
10. 請求項８または請求項９記載の鉄系金属製保持器を使用した転がり軸受。
11. 前記転がり軸受がエンジンのコンロッド大端部用転がり軸受、コンロッド小端部用転がり軸受またはクランクシャフト支持軸用転がり軸受であることを特徴とする請求項１０記載の転がり軸受。

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