JPH01261514A

JPH01261514A - 摺動材料

Info

Publication number: JPH01261514A
Application number: JP8405188A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 寛伊藤; Yoshinori Taguchi; 田口　儀典
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1989-10-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、摺動材料に関するものであり、さらに詳しく
述べるならば、境界潤滑条件およびドライ条件で使用さ
れる低摩擦性かつ耐摩耗性に優れた樹脂系摺動材料に関
するものである。

（従来の技術）（イ）従来一般的に使用されているカーボン（Ｇｒ）系
の摺動材料にあっては、フェノール樹脂を結合剤とし、
熱圧縮成形されているものが知られている。

（ロ）ポリ四弗化エチレン樹脂系の摺動材料としては、
ポリ四弗化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと称する）に
ｐｂなどの充填材料を添加した摺動材料を、裏金表面の
青銅粉末焼結層に含浸させたバイメタル材が良く知られ
ている。

（ハ）特公昭５２−５９５０号公報は、ＰＴＦ２２０〜
７０重景％、残部実質的にポリイミドからなる樹脂組成
を基本組成とし、これに酸化鉛、酸化カドミウム、金属
鉛、黒鉛、ＭｏＳ２、ＷＳ２を任、巨成分として添加し
た成分からなるすべり面材料を提案している。この材料
が特徴とするところは、ＰＴＦＥ粒子の大きさを５０〜
２００ミクロンと粗くすることにより、ＰＴＦＥによる
接着性の低下を防止したところにあると説明されている
。また、酸化鉛等は潤滑剤として使用されている。

（発明が解決しようとする課題）（イ）従来のフェノール樹脂系摺動材料は耐熱性が低く
、高速条件或いは潤滑条１↑が非常に厳しいと、発熱に
より樹脂が分解してしまう場合がある。そこで、Ｕ〔来
の摺動材料はドライ条件および境界潤滑条件の摺動では
耐焼付性、耐摩耗性、低ｒ！Ｉ！擦性などの性能が不充
分となる。

（ロ）ＰＴＦＥ系バイメタル材は旬間の摩擦係数は低い
が表面の樹脂層は摩耗しやすく、摩耗すると下地の焼結
層が露比し摩擦トルクが大きくなる。

（ハ）特公昭５２−５９５０号公報にて提案されたＰＴ
ＦＥ−ポリイミド−（潤滑剤）系材料は、ＰＴＦＨの添
加により１１摩耗性が不足するため荷重が高くかつ７・
′または潤滑染佇がきびしい場合には、摩耗量が多くな
る。

（課題を解決するための手段）本発明は、２０ないし８５容量％のポリイミドおよびポ
リアミドイミドの少なくとも１種と、１０ないし６０容
量％のポリ四弗化エチレンと、０．５ないし２０容量％
のクレー、ムライト、シリカおよびアルミナの少なくと
も１種と、からなることを特徴とする摺動材料である。

バイメタル摺動材料の場合は、優れた強度を利用して耐
荷重性を高めまた慴動層を薄くし、優れた熱伝導率を利
用して摺動層の熱を逃すことにより耐焼付性を高めるた
めに裏肴が使用される。

裏金には、通常用板が使用されるが、用板以外にもアル
ミニウム系合金らしくは銅系合金ら使用することができ
る。

裏金の表面部には樹脂を主成分とするｔ８動屑の接合強
度を高めるための粗面化部を設ける。裏金の表面に形成
される粗面化部は、銅もしくは泪系合金の粉末焼結層、
鉄または鉄系合金の粉末焼結層、金属もしくはセラミッ
クの溶射層などを裏金表面に設ける方法によってもよく
、またジョンドブラスト、エツチングなどにより裏金自
体の表面に微細な凹凸を形成する方法によってもよい。

バイメタルの場合、裏金上に被着され摺動層となりまた
ソリッドの場合直接摺動部材となる摺動材料の組成につ
いて、以下説明する。

まず、ポリイミドおよびポリイミドアミドは、耐熱性が
優れた樹脂であることを利用して摺動材料に耐焼付性を
付与するために使用される。

また、これらの樹脂は、比較的可どう性がある性質を利
用して耐荷重性を高めるために１吏用される。さらに、
その曲げ加工ができる性質故に、バイメタル材のハウジ
ングへの変形固定を可能にする。また、ポリイミドおよ
びポリアミドイミドは熱硬化性！ｊＡ脂であるため強度
が高く、高温て流動し難い。このような性質を利用して
耐荷重性を高めるためにポリイミドおよびポリアミドイ
ミドを使用する。

ポリイミドとしては、７を状もしくは固体扮末状のポリ
エステルイミド、芳香族ポリイミド、ポリエーテルイミ
ド、ビスマレイミドなどをｆｆｆｉ用することができる
。ポリイミドおよびポリアミドイミドの使用量は２０な
いし８５％（以下、百分率は特記しない限り、容量％で
ある）である。この１吏用量が２０％未満では摺動材料
成分の結合力が弱く、摺動材料の摩耗が多くなる。一方
、この使用量が８５％を越えると、摺動材料の摩擦１系
数が増大し、やはり摺動材料の摩耗が多くなる。好まし
い使用量は３０ないし６０％である。

ＰＴＦＥは低い摩擦係数を有する材料であることを利用
して、低摩擦特性をけ与するために使用する。ＰＴＦＥ
としてはファインパウダー、モールディングパウダー、
高分子ＰＴＦＥＩ分末を使用することが好ましい。ＰＴ
ＦＨの含有量が１０％未満であると摩擦係数が高くなり
、一方６０％を越えると耐摩耗性、耐荷重性が不足する
ために、１０〜６０％をＰＴＦＥの含有量とする。好ま
しいＰＴＦＥの含有量は３０〜５０２もである。

クレー、アルミナ、シリカ、ムライトＳ：（クレー等と
総称１−る）は摺動層の耐摩耗性を向上させるために使
用される。クレーとしては粘土鉱物全般を使用すること
ができるが、とくに焼成りレーが好ましい。焼成りレー
はクレーを予め５００−６００°Ｃ以下の温度で焼成し
たものである。アルミナ、シリカ（無定形）、ムライト
はクレーの成分として代用されるが、単独での使用ら可
能である。このクレー等の１吏用量はｏ、５？＜より少
ないと耐摩耗性が不充分であり、一方２０？八を越える
と相手材をきずつは、摩擦係数が高くなったり、相手材
の耐摩耗性を不充分にする。クレー等の好ましい使用量
は５ないし１５？；：で＆Ｆ）る。

さらに、任意成分としてＭ　ｏ　Ｓ　２、ＷＳ２、Ｐｂ
Ｏ，ＰｂＦ、ＢＮなどの固体潤滑材を５０容量％以下添
加することができる。これらの成分の添加によって潤滑
性を向上させ、摩擦性能を向上させることができる。ま
た、摩擦性能向上の二次的効果として耐摩耗性の向上も
期待される。しかし、この添加量が５０容竜％を越える
と強度が低下し、耐摩耗性が低下するため、添加量は５
０容量％以下に擦る必要がある。好ましい添加量は１０
〜３０容量％である。また固体潤滑材料添加の際の望ま
しい組成上の制約として：固体潤滑剤は耐熱性およびＰ
ＴＦＨの耐摩耗性向上には寄与しないから、固体潤滑材
の添加量に見合ってポリイミド（ポリアミドイミド）お
よびクレー等の添加量を減らすことは好ましくなく、ポ
リイミド（ポリアミドイミド）、クレー等およびＰＴＦ
Ｅ全体の添加量を減らすことが好ましい。このように組
成上のバランスを収ると、ＰＴＦＥ本来の低窄擦特性と
固体潤滑材による潤滑特性が相乗的に作用して優れた摩
擦性能が達成されるとともに、クレー等による耐摩耗性
向上の効果も維持できる。

さらに別の任意成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｓｎ等の軟質金
属を５０容量％以下添加することもできる。これらの軟
質金属は潤滑性および順応性（摺動材の表面に相手材と
の馴み面を迅速に作る性質）を向上させる。この添加量
が５０容量％を越えると、摺動材料の強度、耐熱性、耐
摩耗性が不足するので添加量は５０容量％以下にする必
要がある。好ましい添加量は１０〜３０容量％である。

なお添加量は、急速な馴じみが必要であるが強度等は余
り必要とされない用途では多くすることができる。また
、固体潤滑材と軟質金属を同時に添加する場合はその合
計量が５０容量％以下、特に１０〜３０容量％であるこ
とが好ましい。

さらに、シリコン油、機械油、タービン油、鉱物油など
の少なくとも１種からなるオイルを上記潤滑剤に代えで
あるいはこれとともに使用することができる。オイルの
イ吏用量が１０容量？６を越えると、強度の低下、耐熱
性の不足等の欠点が現われる。好ましい使用量は０．１
容−！１９に以上である。より好ましい使用量は１〜１
０容量％である。

以下、本発明に係る摺動材料の製造方法について具体的
に説明する。

まず、バイメタル摺動材料の場合は、裏金表面の片面を
粗面化する。ここで粗面化方法はとくに制限がないが、
裏金と粗面化方法の好ましい組み合わせは次のとおりで
ある；鋼板−ｍ系粉末焼結、金属・セラミック溶射；ア
ルミニウム合金−エッチング（陽極酸化を含む）、ショ
ツトブラスト：銅合金板−エツチング、ショツトブラス
ト。

焼結の場合は、所望の厚さの焼結層が得られるように粒
径が８０〜１５０μｍの粉末を裏金上に散布積層した後
粉末の融点より低温で粉末どうしが結合する温度に加熱
する。ショツトブラストの場合は、カットワイア、焼成
アルミナ、ガラスピーズ等の鋭利な角部を有する粒を高
速で裏金に噴射する。エツチングの場合は、銅について
は濃塩酸、アルミニウムについては苛性ソーダなどの選
択エツチングが可能なエツチング液を使用して裏金にＦ
Ｒ４１Ｈな凹凸を形成する。

続いて、摺動層成分を、粗面化された凹凸部に含浸させ
るとともに凹凸部の上面に摺接部として配置する。その
なめには摺動層成分を適当な分ａ液、例えばジエチルア
セトアミドとともに裏金上に塗布するか、あるいは乾燥
状態の摺動層成分をロール等で裏金上に加圧適用する。

なお、この塗布等の段階ではポリイミドおよびポリアミ
ドイミド等の樹脂成分は溶剤を含有していることが多い
。この溶剤は分散剤とともに次の乾燥段階で蒸発せしめ
られる。乾燥は樹脂の種類により温度が異なるが、−ｍ
に６０〜１２０°Ｃの温度で行なわれる。この段階て摺
動層の厚さは２０〜１００μｍとなる。続いて、上下の
ロール間を裏金を通過せしめることにより摺動層成分を
裏金に強固に保持せしめる。さらに高温で焼成を行なっ
て樹脂を硬化させる。この焼成は樹脂の種類により温度
が異なるが、一般に１５０℃〜３００°Ｃの温度で行な
われる。次に摺動構付の裏金を所定形状に成形する。ブ
シュ等に使用する場合は摺動層が内側または外側になる
ように裏金を円形に曲げ加工し、その後、ハウジングに
裏金を圧入して、最後に内面切削を行ない所定寸法に摺
動層を仕上げることが一般的である。摺動層が１００〜
３００μｍと厚い場合あるいは成形の内径寸法が小さい
場合は、上記工程の中で焼成と成形の前後を入れ替える
ことにより、乾燥後の柔軟な状態の摺動屑付き裏金を曲
げ加工し、その後焼成を行なって摺動層の別れを防止す
る必要がある。

ソリッド摺動材料の場合は、摺動材料成分および溶剤と
ともに混錬、形成し、次に焼成を行う。

ソリッド摺動材料の厚さは通常０．５〜１０ｍｍであり
、その他の寸法は組込む機械により決められる。

（作用）本発明に係る摺動材料は、ポリイミド（ポリアミドイミ
ド）とＰＴＦＥを樹脂成分とするからフェノール系摺動
材料（上記（イ）項）より耐熱性が著しく優れている。

また、本発明に係る摺動材料はポリイミド（ポリイアミ
ドイミド）を含有するため、上記（ロ）項の摺動材料に
比べて摩耗しに＜＜、焼結層が露出して摩擦トルクが大
きくなる現象は生じにくい。

最後に、本発明に係る摺動材料はクレー等の作用により
、上記くハ）項のポリイミド（ポリアミドイミド）−Ｐ
ＴＦＥ−（潤滑剤）系摺動材料の欠点である低耐摩耗性
を解消することができる。

従来、ポリイミドは耐熱性、強度等が優れているため耐
窄耗性不足を補う方策の検討は進んでいなかった。とこ
ろが、摩擦係数を低下させるためにＰＴＦＥを添加する
と耐摩耗性、耐荷重性が低下するという問題が生じてく
る。

そこで、Ｒ１擦特性、耐荷重性、耐焼付性などの性質を
著しく損なわないでかつ相手材（鉄銅等）の耐東耗性も
損なわないで、ポリイミド（ポリアミドイミド）−ＰＴ
ＦＥ系材料の耐摩耗性を向上する方策を検討し、上記し
たクレー等の作用を見出し、本発明の摺動材料の成分と
した。

（実施例）以下、さらに実施例により本発明を説明する。

表１に示す組成の摺動層を調製すべく、ポリイミド（Ｐ
　Ｉ　）　、ポリアミドイミド（ＦＡＩ）、ＰＴＦＥ　
（モールディングパウダー）、クレー（カオリン粘土）
、ムライト、シリカ（無定形シリカ、粉末粒度−３２５
メツシユ）、アルミナ（粉末粒度−３２５メツシュ）、
およびオイル（シソコン油）を予め用意した。さらに、
Ｍ　ｏ　Ｓ　２、Ｗ　Ｓ　２、ＰｂＯ，ＰｂＦ、ＢＮ、
Ｐｂ、ＩｎおよびＳｎの粉末も予め用意した。

一方、裏金として１４０ｍｍｘ１．５ｍｍの臂通濁板を
、またその上に形成する粗面化部用の青銅粉末（Ｓｎ１
０％含有、＋８０、−１５０メツシユ）をそれぞれ用意
した。裏金を脱脂後、青銅粉末を裏金面Ｗｔｃｍ２当り
０．０５〜０．１ｇ裏金上に配置し、その後８３０〜８
５０℃で焼成を行なって粗面化部を形成した。粗面化部
の厚さは約１５０μｍであり、青銅の比重に基づいて計
算した気孔率は４０〜８０％であった。

摺動層成分は溶剤とともに十分に混合した後、粗面化部
への含浸を行ない、１００℃て乾燥し、続いて冷間状態
で圧下して摺動層成分を固め、最後に２５０℃で焼成を
行ない、厚さが約８０μｍの活動層を形成して、バイメ
タル材試料とした。この試料をブシュジャーナルテスタ
ーを用い、下記の条件により試験を行なった。

面圧　　　：１００ｋｇ／ｃｍ２周速　　　：２ｍ／ｓｅｃ試験時間　：６０ｍ１ｎ潤滑　　　：油滴下なおこの試験は境界潤滑下での摺動特性を評価したもの
である。

（以下余白）なお比較材として次のソリッドおよびバイメタルの試験
を行なった。

比−較一肘　　　　　作−一佳摩擦　　摩擦深さ倣数　　工り工上フェノール−５０重量％　０．０６５　　８０ｒＰＴＦＥバイメタル材　　０．０７５　　６７（ＰＴＦ
Ｅ−５０重量％Ｐｂ）ポリイミド−３０重量％　０．０３０　　５２ＴＦＥこれらの比較材に対して本発明の試料は良好なｒｆ！擦
係数、耐摩耗性を兼備していることが明らかである。

さらにブシュジャーナルテスタを用いて下記の条ｔ’ｔ
−により試験をおこなった。なお、この条件はドライ条
件下の摺動特性を評価したものである。

面圧　　：１５ｋｇ／ｃｍ２周速　　：２ｍ／ＳｅＣ試験時間：６０ｍ１ｎ潤滑　　：なしく以下余白）土−較一材　　　　　恒−一億摩擦　　牽擦深さ係数　　工仄工上フェノール−５０重量％　０．２１　１１８ｒＰＴＦＥバイメタル材　　０．２０　　６２（ＰＴＦＥ
−５０重量％Ｐｂ）ポリイミド−３０重量％　０．１１　　５２ＴＦＥこれらの比較材に対して本発明の試料は良好な摺動特性
を兼備していることが明らかである。

（発明の効果）上記したように、本発明は、ポリイミド（ポリアミドイ
ミド）−ＰＴＦＥ−クレー等の三成分を必須成分として
構成したために、ドライ条件下および境界潤滑下におい
て耐摩耗性および摩擦特性が優れ、特にＰＴＦＨの摩擦
性能を充分に発揮させるとともにその欠点である低耐摩
耗性を克服し、両性能を高いレベルで満足させた摺動材
料が提供される。さらに任意成分であるＭ　ｏ　Ｓ　２
などの潤滑材を添加すると耐摩耗性および摩擦性能がさ
らに改良される。かかる摺動材料はメカニカルシール、
ショックアブソーバブシュ、クーラーコンプレッサーの
ブシュ、ウォーターポンプ、燃料噴射ポンプ等のポンプ
のブシュ、オートマチックトランスミッションのブシュ
やワッシャ、ＬＳＤワッシャ等の各種摺動部位に好適で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１、２０ないし８５容量％のポリイミドおよびポリアミ
ドイミドの少なくとも１種と、１０ないし６０容量％の
ポリ四弗化エチレンと、０．５ないし２０容量％のクレ
ー、ムライト、シリカおよびアルミナの少なくとも１種
と、からなることを特徴とする摺動材料。２、５０容量％以下のＭｏＳ＿２、ＷＳ＿２、ＰｂＯ、
ＰｂＦおよびＢＮの少なくとも１種をさらに含有するこ
とを特徴とする請求項１記載の摺動材料。３、５０容量％以下のＰｂ、ＩｎおよびＳｎからなる粉
末の少なくとも１種をさらに含有することを特徴とする
請求項１または２記載の摺動材料。