JPH04293788A - 高摩擦円筒体及びその製造法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば金属ベルト駆動
用のプーリ、紙送りローラなどに用いられる高摩擦円筒
体及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属ベルト駆動用のプーリ、紙送りロー
ラなどに用いられる高摩擦円筒体は、寸法精度が高く、
金属ベルト、紙等に対するグリップ力が強く、耐久性に
優れたものであることが望まれる。

【０００３】実開昭６３−１９５８　には、金属母材に
セラミックス粒子を分散させて円筒体を構成し、この円
筒体の表面上を腐食することによってセラミックス粒子
の一部分を露呈させた高摩擦円筒体が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この高
摩擦円筒体は、円筒体の表面を腐食させるさいに、金属
母材とセラミックス粒子との間に隙間腐食が生じるため
に、セラミックス粒子が剥れ落ちやすく、耐久性が十分
でないという問題を有していた。

【０００５】この隙間腐食を防止する方法として、セラ
ミックス粒子の粒径を大きくすることが考えられるが、
セラミックス粒子の粒径を大きくすると、得られる円筒
体の摩擦係数が小さくなるといった問題が生じる。また
、円筒体表面を腐食させるさいに、腐食液の温度を高く
するとある程度隙間腐食を防止することができるが、こ
の方法は量産性に欠けるという問題がある。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、寸法精度、グリップ力を損なう
ことなく、金属母材からセラミックス粒子が剥れ落ちに
くくし、耐久性に優れた高摩擦円筒体及びその製造法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の高摩擦円筒体は、金属母材にセラミックス粒
子が分散した材質からなる円筒体の表面から前記セラミ
ックス粒子が突出して高摩擦面をなす高摩擦円筒体にお
いて、前記円筒体の金属母材表面に金属メッキ層が形成
されていることを特徴とする。

【０００８】この場合、前記金属メッキ層が前記金属母
材よりも高い硬度を有することが好ましい。

【０００９】また、本発明の高摩擦円筒体の製造法は、
金属母材にセラミックス粒子を分散させて円筒体を形成
し、所望の寸法精度となるように機械加工した後、この
円筒体表面を腐食させて前記セラミックス粒子の一部を
露出させて高摩擦円筒体を製造する方法において、前記
円筒体表面を腐食させて前記セラミックス粒子の一部を
露出させた後、前記円筒体表面を金属メッキすることを
特徴とする。

【００１０】この場合、前記金属メッキが無電解メッキ
であることが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明によれば、金属母材にセラミックス粒子
を分散させて円筒体を形成し、所望の寸法精度となるよ
うに機械加工した後、この円筒体表面を腐食させて粒子
の一部を露出させる。これによって、セラミックス粒子
が円筒体表面から一部突出して高摩擦面が形成されるが
、前述したように、金属母材とセラミックス粒子との間
に隙間腐食が生じてセラミックス粒子が剥れ落ちやすく
なる。そこで、本発明では、この円筒体表面を金属メッ
キすることにより、最表面部にメッキ層からなる硬い皮
膜が形成され、また、腐食のさいに生じた金属母材とセ
ラミックス粒子との間の隙間腐食の部分をメッキ層が埋
めるために、セラミックス粒子の剥れ落ちが防止され、
高摩擦円筒体の耐久性が向上する。また、金属メッキは
、金属母材にだけ皮膜を形成し、セラミックス粒子には
付着しないので、寸法精度、グリップ力を損なうことは
ない。

【００１２】金属メッキは、通常の電解メッキにより行
なうこともできるが、無電解メッキにより行なうと、非
常に硬質の皮膜を形成することができ、また、金属母材
とセラミックス粒子との間の隙間腐食による狭い部分に
も均一に皮膜を形成することができるので、より一層セ
ラミックス粒子の剥れ落ちが防止され、高摩擦円筒体の
耐久性が更に向上する。

【００１３】

【実施例】図１（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）　には、本
発明の高摩擦円筒体及びその製造法の一実施例が示され
ている。

【００１４】本発明の高摩擦円筒体は、図１（ｃ）　に
示されるように、金属母材１１中に、セラミックス粒子
１２が均一に分散され、金属母材１１の表面の腐食によ
りセラミックス粒子１２の一部が露出し、金属母材１１
の最表面はメッキ層１３により被覆されている。

【００１５】セラミックス粒子１２としては、Ａｌ２Ｏ
３　、ＳｉＣ　等からなるセラミックス粒子が好ましく
使用される。セラミックス粒子１２の粒径は、高摩擦円
筒体の用途によって、所望の摩擦係数が得られるように
選択するのが好ましく、例えば金属ベルト駆動用プーリ
として使用する場合、１００　〜２００　μｍ　が好ま
しく、紙送りローラとして使用する場合、５０〜１００
　μｍ　が好ましい。

【００１６】金属母材１１を形成する金属としては、例
えばアルミニウム合金、銅、鋼、Ｍｇ合金、Ｔｉ合金な
どが使用できる。ただし、セラミックス粒子１２との組
み合わせにおいて、腐食及び金属メッキが可能なものを
選択する必要がある。金属母材１１中にセラミックス粒
子１２を分散させた円筒体を形成する場合、金属母材１
１を形成する金属の溶湯中に、セラミックス粒子１２を
分散させた後、成形することは困難なので、金属母材１
１を形成する金属の粉末とセラミックス粒子１２とを混
合した後、所望の寸法の円筒体に成形して焼結する方法
が好ましく採用される。この金属粉末の粒径は、５０〜
１５０　μｍ　が好ましい。

【００１７】次に、この高摩擦円筒体の製造法について
説明すると、金属母材１１を形成する金属粉末と、セラ
ミックス粒子１２との配合割合は、セラミックス粒子１
２が５〜２０ｖｏｌ　％となるようにすることが好まし
い。セラミックス粒子１２の配合割合が上記よりも少な
いと充分なグリップ力が得られなくなり、上記よりも多
いと金属母材１１の表面からセラミックス粒子１２が剥
れやすくなる。

【００１８】金属母材１１を形成する金属粉末と、セラ
ミックス粒子１２とを、上記割合で混合した後、所望の
寸法の円筒体に成形し、焼結する。成形、焼結の方法は
、例えば混合粉末をプレス成形し、焼結するという、い
わゆる粉末冶金で用いられている方法を採用することが
できる。また、混合粉末を円筒状に熱間押出して、成形
と焼結とを同時に行なうこともできる。

【００１９】このようにして得られた円筒体を機械加工
して、円周精度を高める。こうして成形された円筒体表
面部の断面構造を図１（ａ）　に示す。このように、金
属母材１１中にセラミックス粒子１２が均一に分散され
ており、表面において金属母材１１とセラミックス粒子
１２とは面一となっている。

【００２０】こうして金属母材１１とセラミックス粒子
１２とからなる円筒体を形成し、機械加工した後、円筒
体表面を腐食させて、セラミックス粒子１２の一部を露
出させる。円筒体表面を腐食させる方法としては、酸ま
たはアルカリ溶液中に浸漬して行なうエッチング処理が
採用される。金属母材１１としてアルミニウム合金を使
用した場合、エッチングは、例えば１０％程度の水酸化
ナトリウム水溶液に浸漬することによって行なうことが
できる。エッチング処理により、図１（ｂ）　に示すよ
うに、金属母材１１表面からセラミックス粒子１２の一
部が露出して微細な凹凸が形成されるが、このとき金属
母材１１とセラミックス粒子１２との間には隙間腐食の
部分Ａが生じやすい。なお、セラミックス粒子１２の金
属母材１１表面からの突出高さは、２０〜３０μｍ　が
好ましい。この場合、金属母材１１とセラミックス粒子
１２とが面一の状態から、金属母材１１を腐食させてセ
ラミックス粒子１２を露出させたので、セラミックス粒
子１２の突出高さのむらは少なく、目的とする寸法精度
を得ることができる。

【００２１】次に、円筒体表面を金属メッキする。金属
メッキは、通常の電解メッキで行なうこともできるが、
非常に硬質の皮膜を形成することができ、また、金属母
材１１とセラミックス粒子１２との間の隙間腐食による
狭い部分にも均一に皮膜を形成することができることか
ら、無電解メッキにより行なうのが好ましい。無電解メ
ッキは、例えばＮｉ−Ｐの皮膜を形成する場合、ニッケ
ル陽イオンの原料として硫酸ニッケル、還元剤として次
亜燐酸ソーダ、錯化剤としてアルキルヒドロオキシカル
ボン酸、反応促進剤としてアルキルジカルボン酸、及び
安定剤を含有する、９８℃に保持されたメッキ浴に浸漬
することにより行なう。金属メッキを行なうことにより
、図１（ｃ）　に示すようにメッキ層１３が形成される
。メッキ層１３は金属母材１１の表面にのみ形成され、
隙間腐食の部分Ａは、メッキ層１３で埋められる。メッ
キ層１３の厚さは、露出したセラミックス粒子１２を越
えないことが必要であり、１〜２０μｍ　が好ましい。 金属母材１１の最表面部が硬いメッキ層１３で覆われ、
更に、隙間腐食部分Ａがメッキ層１３で埋められること
から、セラミックス粒子１２は剥れ落ちにくくなる。金
属メッキはセラミックス粒子１２には付着しにくいので
、寸法精度、グリップ力が損なわれることはない。

【００２２】図２には、本発明の高摩擦円筒体を、Ｘ−
Ｙプロッタ、ロボット、減速機械などにおける金属ベル
ト駆動用プーリとして応用した例が示されている。高摩
擦円筒体からなるプーリ２１に、金属ベルト２２を回巻
して駆動させるようにされている。本発明の高摩擦円筒
体からなるプーリ２１は、寸法精度が高く、金属ベルト
２２に対するグリップ力が強く、セラミックス粒子１２
の剥れ落ちが少なく耐久性に優れている。

【００２３】図３には、本発明の高摩擦円筒体を、Ｘ−
Ｙプロッタの紙送りローラに応用した例が示されている
。この紙送りローラ３１は、回転軸３２の軸方向に３つ
配列されており、これらの紙送りローラ３１と対向して
ゴムローラ３３が配置されている。紙３４は、紙送りロ
ーラ３１とゴムローラ３３とに挟まれ、回転軸３２を図
示しないモータ等で回転させることにより、紙３４が紙
送りローラ３１にグリップされながら送り出される。 紙送りローラ３１の表面においてセラミックス粒子１２
の露出した部分が紙３４を確実にグリップし、また、セ
ラミックス粒子１２の剥れ落ちが少なく、耐久性に優れ
ている。

【００２４】図４には、本発明の金属メッキを施した高
摩擦円筒体と、金属メッキを施さない高摩擦円筒体との
耐久性の比較結果が示されている。図の横軸はプーリ回
転数Ｎの対数を表わし、図の縦軸は摩擦係数を表わして
いる。また、−○−はメッキ品の結果を表わし、−●−
はメッキ無し品の結果を表わしている。なお、試験方法
は以下の通りである。

【００２５】すなわち、ドライブプーリを鋼製プーリ、
アイドルプーリを高摩擦プーリ（高摩擦円筒体）として
、これら２つのプーリに、板幅１０ｍｍ、板厚５０μｍ
の金属エンドレスベルトを張設し、２つのプーリ間に軸
力３０ｋｇの荷重を加えた。また、高摩擦プーリの軸に
は、電磁クラッチを直結して駆動に対して常に２ｋｇ・
ｃｍ　の摺動抵抗が加わるようにした。この状態で、ド
ライブプーリを駆動し、プーリ回転数と高摩擦プーリの
摩擦係数との関係を測定した。

【００２６】このように、メッキ品は、メッキ無し品に
比べて明らかに優れた耐久性が得られることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
寸法精度が高く、金属ベルト、紙などに対するグリップ
力が強く、セラミックス粒子の剥れ落ちが少なくて耐久
性に優れた高摩擦円筒体を提供することができる。この
高摩擦円筒体は、金属ベルト駆動用のプーリ、Ｘ−Ｙプ
ロッタなどの紙送りローラなどとして利用することがで
き、ベルトや紙を確実にグリップして正確な送りを実現
することができ、セラミックス粒子の剥れ落ちが少いの
で、長期間使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高摩擦円筒体の製造法の一実施例を工
程順に示す図である。

【図２】本発明の高摩擦円筒体を金属ベルト駆動用プー
リに応用した例を示す斜視図である。

【図３】本発明の高摩擦円筒体をＸ−Ｙプロッタの紙送
りローラに応用した例を示す斜視図である。

【図４】本発明の高摩擦円筒体と金属メッキを施さない
高摩擦円筒体との耐久性の比較試験結果を示す図表であ
る。

【符号の説明】

１１　　金属母材 １２　　セラミックス粒子 １３　　メッキ層 Ａ　　隙間腐食部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属母材にセラミックス粒子が分散し
   た材質からなる円筒体の表面から前記セラミックス粒子
   が突出して高摩擦面をなす高摩擦円筒体において、前記
   円筒体の金属母材表面に金属メッキ層が形成されている
   ことを特徴とする高摩擦円筒体。
2. 【請求項２】　　前記金属メッキ層が前記金属母材より
   も高い硬度を有する請求項１記載の高摩擦円筒体。
3. 【請求項３】　　金属母材にセラミックス粒子を分散さ
   せて円筒体を形成し、所望の寸法精度となるように機械
   加工した後、この円筒体表面を腐食させて前記セラミッ
   クス粒子の一部を露出させて高摩擦円筒体を製造する方
   法において、前記円筒体表面を腐食させて前記セラミッ
   クス粒子の一部を露出させた後、前記円筒体表面を金属
   メッキすることを特徴とする高摩擦円筒体の製造法。
4. 【請求項４】　　前記金属メッキが無電解メッキである
   請求項３記載の高摩擦円筒体の製造法。