JPH0811803B2 - 複層軸受の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複層軸受の製造方法に係
り、詳しくは、自動車用ショックアブソ−バ−ブッシュ
に好適な複層軸受の製造方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、種々の複層軸受が提案実施さ
れている。例えば、特開昭５４−８６０４１号公報に
は、金属裏金に裏打ちされた多孔質層上に、四フッ化エ
チレン樹脂（以下、ＰＴＦＥ樹脂と呼ぶ。）、フッ化鉛
ならびに鉛−錫合金あるいは鉛の混合物を塗布し、これ
をロ−ル圧延などによって多孔質中に含浸させてなる軸
受材料が記載されている。この軸受は潤滑性のほか高荷
重化に優れ、良好な材料である。しかし、この軸受で
は、多孔質上に塗布される混合物はあくまで混合状態に
あって、ＰＴＦＥ樹脂粉末とフッ化鉛などの粉末との間
の結合力が弱く、とくに、限界荷重が低く、耐キャビテ
−ション性も低い。このため、ショックアブソ−バ−な
どのように変動荷重がかかる往復運動をする場合には必
ずしも満足のゆくものではない。

【０００３】最近、ショックアブソ−バ−は、１）寒冷
地対策によるオイルの低粘度化、２）コスト低減、軽量
化に伴う摺動運動の高荷重化などにより以前に比べて潤
滑条件は厳しいものとなっている。このため摺動部分は
片当りする部分では、しばしば油膜がきれて境界潤滑状
態となり、摩擦抵抗が増え、円滑な摺動が得がたく摩耗
量が増大する傾向にある。

【０００４】このような状況の中で、上記のような従来
の複層軸受では、軸受面の耐荷重性、耐摩耗性に問題が
あり、境界潤滑状態では軸受面を形成する樹脂が摩滅し
焼付くこともある。この原因としては、多孔質焼結体に
厚さ数十ミクロンの皮膜として存在する樹脂層の強度が
弱いということがあげられる。この理由は、樹脂層を形
成する混合物はあくまで混合状態にあるため、ＰＴＦＥ
同志の結合が弱いほか、ＰＴＦＥ樹脂とフッ化鉛などの
充填材との結合が弱いからである。

【０００５】更に詳しく説明すると、多孔質層と樹脂層
とから成る複層軸受において、樹脂層を形成するのに
は、（１）ＰＴＦＥ樹脂のディスパ−ジョン（ＰＴＦＥ
樹脂の水性コロイド懸濁液とフッ化鉛などの充填材とを
ディスパ−ジョン状態で混合し、このディスパ−ジョン
状態を凝集させたペ−ストとして塗布含浸被覆する方
法、（２）ＰＴＦＥ樹脂粉末と充填材粉末とから成る混
合粉末を多孔質層上に含浸、被覆する方法、が知られて
いる。

【０００６】（１）の方法では、ペ−スト中のＰＴＦＥ
樹脂の粒径は０．２〜０．４μの如くきわめて小さく、
とくに、ＰＴＦＥ粒子は水あるいは有機溶剤中に分散さ
れたものであるため、塗布、含浸後に加熱焼成しても、
ＰＴＦＥ樹脂の粒子同志の結合強度が弱い。更に、ＰＴ
ＦＥ樹脂の粒子によって充填材粉末を保持固定する力も
弱く、強い樹脂層が得られない。

【０００７】（２）の方法では、ＰＴＦＥ樹脂の粉末粒
子の平均粒子径は５００μ程度ときわめて大きいが、混
合されるフッ化鉛などの粒子径は均一に分散させ、その
配合効果を発揮させる上から、５０μ以下、とくに５μ
以下にする必要があり、粒子径はきわめて小さくなる。
このため、フッ化鉛などを均一に分散させると云って
も、ＰＴＦＥの粒子の周囲に細かいフッ化鉛などを付着
させる程度で、均一に分散させると云っても自から限界
がある。安定した皮膜強度が得られないという問題があ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
点の解決を目的とし、具体的には、境界潤滑状態での焼
付きを防止し、樹脂層の中で鉛−錫合金が均一に分散さ
れ、ＰＴＦＥ樹脂の粉末が強固に結合するとともに、こ
の樹脂粉末によって鉛−錫の合金粉末が強固に保持させ
て、限界荷重ならびに耐キャビテ−ション性を向上させ
た複層軸受を製造する方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明方法
は、鋼板上に多孔質金属焼結層を形成し、この多孔質金
属焼結層上に四フッ化エチレン樹脂とともに固体潤滑剤
を含浸被覆して樹脂層を形成する際に、予め、この四フ
ッ化エチレン樹脂を粒子径０．２〜０．４μの乳化状態
として、これに固体潤滑剤の粉末を均一に混合、共凝析
して、樹脂粉末を形成しておき、この樹脂粉末を、有機
溶剤で湿潤後、多孔質金属上に散布してから押込み被覆
し、その後、加熱して有機溶剤を除去してから、焼成す
ることを特徴とする。

【００１０】以下、図面を用いて本発明に係る軸受の構
成ならびにその作用を説明すると、次の通りである。

【００１１】なお、図１は本発明方法において樹脂層の
形成に供せられる樹脂粉末の一例の拡大図であり、図２
は本発明方法によって製造された複層軸受の一例の拡大
縦断面図である。

【００１２】まず、本発明で樹脂層の形成に使用される
樹脂粉末は、後で図１によって説明する通り、ＰＴＦＥ
樹脂粉と鉛−錫合金粉末などの固体潤滑剤粉末とから成
るが、これは後で示す通りに製造され、単に、これらが
粉末状態で混合されたものではない。すなわち、樹脂粉
末の一つの粉末には２つの成分の粉末が一体に共凝析さ
れて含まれ、しかも、一つの樹脂粉末中に２つの成分の
粉末が均一に分散されている。従って、ＰＴＦＥ樹脂を
主成分とする粉末中に鉛−錫合金の粉末が均一に分散さ
れているので、鉛−錫合金の添加効果をより一層増加さ
せることができ、また、ＰＴＦＥ樹脂や、鉛−錫合金な
どの効果を充分に発揮でき、結合が一体化していること
からも、機械的強さおよび耐摩耗性も向上でき、キャビ
テ−ションに対する改善効果も達成できる。

【００１３】更に詳しく説明すると、まず、耐荷重性お
よび耐摩耗性に優れた軸受とするために、青銅粉末等の
金属粉末より得られた多孔質層の上に、例えば、ＰＴＦ
Ｅ樹脂ならびに鉛−錫合金の各粉末の一次粒子が共凝析
されて一体化された状態で含む樹脂粉末を被覆焼成し
て、樹脂層を、表面の軸受層として形成する。

【００１４】この樹脂粉末は、ＰＴＦＥ樹脂の粉末７０
〜９５体積％（以下、単に％という。）と鉛−錫合金な
どの固体潤滑剤の粉末５〜３０％とからなっている。ま
た、これら成分の粉末がとくに共凝析されて一体化し、
これによって粉末を形成したものである。したがって、
樹脂粉末では、ＰＴＦＥ樹脂粉末と鉛−錫合金微粉末と
が均一に分散し、これら粉末が共凝析されて形成された
粉末である。すなわち、樹脂粉末１は図１に示すように
その中にＰＴＦＥ樹脂の粉末２と鉛−錫合金の粉末３が
均一に分散され、共凝析により一体化されている構造を
成している。この樹脂粉末は次の通りに製造される。

【００１５】一般に、ＰＴＦＥ樹脂はその成形加工方法
により大きく３つに分けられる。圧縮成形用粉末のモ−
ルディングパウダ−、ペ−スト押出し用粉末のファイン
パウダ−、塗装・コ−ティング用のディスパ−ジョンで
ある。このうち複層軸受のように多孔質層への含浸、被
覆に使用されるのはファインパウダ−とディスパ−ジョ
ンである。

【００１６】これらファインパウダ−とディスパ−ジョ
ンは何れもＰＴＦＥ樹脂の中間生成物の乳化重合物から
得られ、この乳化重合物を凝析することによりファイン
パウダ−ができ、また、濃縮することによりディスパ−
ジョンができる。

【００１７】これに対し、本発明方法において樹脂層を
形成する樹脂粉末は共凝析粉であって、次の通りに共凝
析させる。

【００１８】すなわち、乳化重合物の状態にあるＰＴＦ
Ｅ樹脂の一次粒子の粉末（直径０．２〜０．４μ）と鉛
−錫合金などの固体潤滑剤の粉末を均一に混合し、これ
を更に共凝析させて一体化させる。つまり、樹脂粉末の
一つの粒子は、外見的にはＰＴＦＥ樹脂の一次粒子の粉
末に鉛−錫合金などの固体潤滑剤粉末を均一に混合して
凝集し、二次粒子として形成する。粒径はＰＴＦＥ樹脂
のファインパウダ−の粒径と同程度で平均５００μ程度
の粉末である。

【００１９】このため、従来のものと異なって、均一性
に分散でき、鉛−錫合金などの固体潤滑剤の粉末の充填
材率が増加でき、成形法としてもペ−スト押出しによっ
て樹脂層を形成することが可能となる。このため、樹脂
層の強度としては、ロ−ラなどによるペ−スト押出しに
よる成形が可能のため、そのときに、樹脂粉末が繊維化
して互いにからみやすく、かつ繊維化構造の間に充填材
を包み込みやすく、ＰＴＦＥ樹脂粉末同志の結合および
ＰＴＦＥ樹脂粉末と充填材との結合が強化されることに
より大きな物性の改良がみられた。

【００２０】ここで使用する固体潤滑剤はＰＴＦＥ樹脂
の低摩耗性を損うことなく耐荷重性を向上するもので、
かつオイルと化学的に安定であるものである。すなわ
ち、黒鉛、カ−ボン粉末、カ−ボン繊維、二硫化モリブ
デン、鉛−錫合金などである。

【００２１】

【実施例】次に、実施例について説明する。

【００２２】予め、ＰＴＦＥ樹脂粉末８５％を乳化状態
とし、これに鉛−錫合金粉末１５％を均一に混合して一
体に共凝析して樹脂粉末（１６メッシュ以下）を準備し
た。

【００２３】また、図２に示す如く帯状鋼板７（厚さ
１．２０ｍｍ）に多孔質層６（青銅厚さ０．３ｍｍ）を
焼結した。この多孔質層６の上に予め有機溶剤で湿潤さ
せた樹脂粉末をおき、この樹脂粉末を多孔質層６上に散
布してからロ−ルで圧入して樹脂層を成型した。

【００２４】次に、この成型した樹脂層から有機溶剤を
加熱して取り去った後、３８０℃で１０分間焼成して、
樹脂層においてＰＴＦＥ樹脂粉末同志を密着させ、その
後、更に、ロ−ルで圧下し寸法調整を行ない、表面に樹
脂層５を具える複層軸受４が得られた。これに対し、比
較材料として、表３に示すように、ＰＴＦＥ樹脂粉末
（ファインパウダ−）８５％と鉛−錫合金粉末１５％と
を混合しこの混合粉末から上記のところと同様に樹脂層
を形成したもの（比較試料Ｎｏ．７）、ＰＴＦＥ樹脂８
５％、鉛−錫合金粉末１５％になるものを、ＰＴＦＥ樹
脂ディスパ−ジョンに鉛−錫合金粉末を混合してペ−ス
ト状のものとして得て、これで同様に樹脂層を形成した
もの（比較試料Ｎｏ．６）を用意した。

【００２５】このようにして得られた上記各種複層軸受
を鈴木式摩擦摩耗試験機を使用し、表１の試験条件で耐
荷重性、耐摩耗性、摩擦性の評価を行なった。具体的に
は、境界潤滑状態になりやすい低粘度のストラットオイ
ル中で荷重を一時間毎に２０ｋｇｆ／ｃｍ²ずつ累積
し、限界となる荷重を求め比較した。また、同時に樹脂
層の皮膜強度を評価する目的でキャビテ−ション試験を
表２の条件で実施し比較を試みた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】試験結果は表３に示される如く、本発明に
よる複層軸受は比較材料Ｎｏ．６、Ｎｏ．７に比べて限
界荷重が大きく、また、耐キャビテ−ション性も比較試
料に比べ優れていることがわかった。

【００３０】また、更に本発明の効果を比較するため
に、特願昭５８−０１４３１５号公報で示すＰＴＦＥ樹
脂と四フッ化エチレン−パ−フロロアルキルビニルエ−
テル共重合樹脂（以下、ＰＦＡ樹脂と呼ぶ）の共凝析粉
（比較試料Ｎｏ．８）を前記と同一条件で含浸、被覆後
焼成して複層軸受を製造した。この複層軸受につき、鈴
木式摩擦摩耗試験およびキャビテ−ション試験を行なっ
たところ、キャビテ−ションでは同等であったが、耐荷
重性では本発明によるものに劣っていた。また、本発明
による複層軸受において鉛−錫合金粉末の配合量を変え
て同様に試験したところ、Ｐｂ−Ｓｎ合金粉末５〜２０
％において耐荷重性およびキャビテ−ションは同等であ
った。なお、表３中のキャビテ−ションの判定基準は次
の通りである。 Ａ……ほとんど変化なし Ｂ……樹脂層が一部取り去られている。 Ｃ……樹脂層が完全に取り去られ焼結体が露出する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法は鋼板
上に多孔質金属焼結層を形成し、この多孔質金属焼結層
上に四フッ化エチレン樹脂とともに固体潤滑剤を含浸被
覆して樹脂層を形成する際に、予め、この四フッ化エチ
レン樹脂を粒子径０．２〜０．４μの乳化状態として、
これに固体潤滑剤の粉末を均一に混合、共凝析して、樹
脂粉末を形成しておき、この樹脂粉末を、有機溶剤で湿
潤後、多孔質金属上に散布してから押込み被覆し、その
後、加熱して有機溶剤を除去してから、焼成することを
特徴とする。したがって、本発明方法によると、固体潤
滑剤は均一に分散され、安定して保持できる状態で含浸
でき、その含浸もＰＴＦＥ粉末そのものを含浸させるの
と同程度で達成できる。

【００３２】また、得られる複層軸受は、変動荷重のか
かる往復運動等でオイルの低粘度化、高荷重化に伴なっ
て境界潤滑状態となりうるような基しい条件下でも優れ
た耐摩耗性、摩擦特性を有しているので、ショックアブ
ソ−バ−ブッシュあるいはピストンリングのような高荷
重がかかる箇所に適用した場合、特に、有効限界荷重が
大きく、また、耐キャビテ−ション性に優れている。

【００３３】なお、この複層軸受は、一般工作機械等に
使用されている軸受に適用しても有効であるのは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法で予め共凝析した樹脂粉末の一例の
拡大図である。

【図２】本発明方法で製造された複層軸受の一例の拡大
縦断面図である。

【符号の説明】

１ 共凝析された樹脂粉末 ２ ＰＴＦＥ樹脂 ３ 鉛−錫合金 ４ 複層軸受材 ５ 樹脂層 ６ 焼結多孔質層 ７ 鋼板裏金

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板上に多孔質金属焼結層を形成し、こ
   の多孔質金属焼結層上に四フッ化エチレン樹脂とともに
   固体潤滑剤を含浸被覆して樹脂層を形成する際に、 予め、この四フッ化エチレン樹脂を粒子径０．２〜０．
   ４μの乳化状態として、これに固体潤滑剤の粉末を均一
   に混合、共凝析して、樹脂粉末を形成しておき、この樹
   脂粉末を、有機溶剤で湿潤後、前記多孔質金属上に散布
   してから押込み被覆し、その後、加熱して有機溶剤を除
   去してから、焼成することを特徴とする複層軸受の製造
   方法。