JPH0859991A

JPH0859991A - 摺動材料

Info

Publication number: JPH0859991A
Application number: JP19069795A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kawakami; 真也川上; Masaharu Kikuchi; 正春菊池
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JP2877737B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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ポリイミド、ポリアミドイミド
を結合剤とする樹脂系摺動材料を提供する。【解決手段】２０ないし９０重量％のポリイミドおよ
びポリアミドイミドと、５ないし６０重量％のグラファ
イトと、および０．５ないし２０重量％のムライト、シ
リカおよびアルミナの少なくとも１種からなる摩擦調整
剤とからなることを特徴とする。さらに、（ｉ）３０重
量％以下の四弗化ポリエチレン、ＭｏＳ₂，Ｐｂ、およ
びＢＮの少なくとも１種および（ii）１０容量％以下の
オイルからなる群（ｉ），（ii）の少なくとも１種の潤
滑剤とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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ポリイミド、ポ
リアミドイミドを結合剤とする樹脂系摺動材料に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来一般的に使用されているカーボン
（Ｇｒ）系の摺動材料は、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が、フェ
ノール樹脂は耐熱性が低く、高速条件或いは潤滑条件が
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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の摺動材料は境界
潤滑および混合潤滑条件の摺動では耐焼付性、耐摩耗
性、低摩擦性などの性能が不充分であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ポリイミド
およびポリアミドイミドの耐熱性を利用した摺動材料の
組成を鋭意研究し、上記ポリイミドおよびポリアミドイ
ミドの他に、グラファイト；ムライト、シリカ、アルミ
ナからなる摩擦調整剤を含有させることにより、境界潤
滑および混合潤滑条件の摺動では耐焼付性、耐摩耗性、
低摩擦性などの性能を優れたものとすることを見出し
た。

【０００５】すなわち、本願の第１発明は、２０ないし
９０重量％のポリイミドおよびポリアミドイミドと、５
ないし６０重量％のグラファイトと、および０．５ない
し２０重量％のムライト、シリカおよびアルミナの少な
くとも１種からなる摩擦調整剤とからなることを特徴と
する摺動材料である。第２発明は、２０ないし９０重量
％のポリイミドおよびポリアミドイミドと、５ないし６
０重量％のグラファイトと、０．５ないし２０重量％の
ムライト、シリカおよびアルミナの少なくとも１種から
なる摩擦調整剤と、ならびに、（ｉ）３０重量％以下の
四弗化ポリエチレン、ＭｏＳ₂，Ｐｂ、およびＢＮの少
なくとも１種および（ii）１０容量％以下のオイルから
なる群（ｉ），（ii）の少なくとも１種の潤滑剤と、か
らなることを特徴とする摺動材料である。

【０００６】バイメタル摺動材料として使用する場合
は、裏金は、優れた強度を利用して耐荷重性を高めまた
摺動層を薄くし、優れた熱伝導率を利用して摺動層の熱
を逃がすことにより耐焼付性を高めるために使用され
る。裏金には、通常鋼板が使用されるが、鋼板以外にも
アルミニウム系合金もしくは銅系合金も使用することが
できる。

【０００７】裏金の表面部には樹脂とグラファイトを主
成分とする摺動層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
は銅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、またショットブラスト、エ
ッ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。

【０００８】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、その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、比較的可とう性が
ある性質を利用して耐荷重性を高めるために使用され、
さらに、その曲げ加工ができる性質を利用して、バイメ
タル材のハウジングへの変形固定を可能にする。ポリイ
ミドとしては、液状もしくは固体粉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
マレインイミドなどを使用することができる。ポリイミ
ドおよびポリイミドアミドの使用量は２０ないし９０％
（以下、百分率は特記しない限り、重量％である）であ
る。この使用量が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９０％を越えると、摺動材料の摩擦係数が増大しやは
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。

【０００９】グラファイトは、ポリイミドとポリアミド
イミドにより結合された状態で、主として優れた摩擦特
性を摺動材料に付与するために使用する。グラファイト
は人造もしくは天然グラファイトの何れでもよく、粒形
状は粒状もしくは偏平状の何れでもよい。耐摩耗性の面
から、グラファイトの粒径は２５０μｍ以下が、また結
晶性は、Ｘ線で測定したｄ₍₀₀₂₎面間隔で３．５０Å以
下が、好ましい。かかる面間隔のグラファイトは劈開し
やすく、片状もしくは鱗状粒子の平坦な主面が摺動材料
表面に配列されるので、表面におけるグラファイトの面
積が大になり、摩擦係数低減に有利である。グラファイ
トの使用量は５ないし６０％である。この使用量は５％
未満では摺動材料の摩擦係数が大きくなり、そして摩耗
量も多くなり、一方６０％を越えると樹脂による結合力
および裏金と摺動層との接合力が弱まり、この結果摩耗
量が多くなる。好ましい使用量は３０ないし６０％であ
る。

【００１０】ムライト、アルミナ、シリカは硬質物であ
ることを利用して、摺動層の耐摩耗性を向上させるため
に使用される。ところで、特開昭５５−１０６２３０号
公報は、海綿状多孔金属体の空隙部にポリイミド系樹脂
を主成分とし、四弗化エチレン樹脂粉末、石英粉末、Ｍ
ｏＳ₂粉末、黒鉛粉末、炭素短繊維などを副成分として
構成した組成物を充填することを特徴とする摺動材料を
提案している。この提案より、ポリイミド樹脂の耐熱性
不足を解消するための手段として、この樹脂を充填する
多孔金属体に着目し、その多孔率および孔径を特定して
いる。

【００１１】上記した組成の摺動層の潤滑性を良好にす
るために、四弗化ポリエチレン（ＰＴＦＥ），Ｍｏ
Ｓ₂，ＰｂおよびＢＮの少なくとも１種からなる潤滑剤
をさらに含有させることができる。これらの潤滑剤の使
用量は３０％以下である。この使用量が３０％を越える
と、強度の低下、耐熱性不足等の欠点が現われる。好ま
しい使用量は２％以上である。より好ましい使用量は５
〜２０％である。

【００１２】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
潤滑剤に代えてあるいはこれとともに使用することがで
きる。オイルの使用量が１０容量％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容量％以上である。より好ましい使用量は１
〜１０容量％である。

【００１３】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、裏金の表面の片面を粗面化する。ここで粗面化
方法は特に制限がないが、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−銅系粉末焼結、
金属・セラミック溶射；アルミニウム合金板−エッチン
グ（陽極酸化を含む）、ショットブラスト；銅合金板−
エッチング、ショットブラスト。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。ショットブラス
トの場合は、カットワイア、焼成アルミナ、ガラスビー
ズ等の鋭利な角部を有する粒を高速で裏金に噴射する。
エッチングの場合は、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ッチングが可能な
エッチャントを使用して裏金に微細な凹凸を形成する。

【００１４】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動層接層とし
て配置する。そのためには摺動層成分を適当な分散液、
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、一般に６０〜１２０℃の温度で行なわれ
る。この段階で摺動層の厚さは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
℃の温度で行なわれる。次に摺動層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。ポリイミドお
よびポリアミドイミドは、四弗化ポリエチレンと異なり
厚く塗布できるため、仕上代をとっても充分な摺動層を
残すことができる。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層付き裏金を曲げ加工し、その後
焼成を行なって摺動層の割れを防止する必要がある。

【００１５】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、成形し、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。

【００１６】

【発明の実施の形態】グラファイトを結合するポリイミ
ドおよびポリアミドイミドはそれ自体耐熱性が優れてい
るが、これに摩擦特性が優れたグラファイトおよび耐摩
耗性が優れたムライト、シリカ，アルミナを混合するこ
とにより、耐熱性、摩擦特性、耐摩耗性耐焼付性などを
優れたものにすることができる。

【００１７】ポリイミドおよびポリアミドイミドはそれ
自体可とう性が優れているので、かかる樹脂を結合剤と
してグラファイトを結合することにより、耐荷重性が優
れたものとなり、高荷重領域までの使用が可能になっ
た。ポリイミドおよびポリアミドイミドは耐熱性が非常
に優れた樹脂であるため、強度が高く高温下で流動を起
さないという性質を有し、樹脂の中では耐摩耗性に優れ
ているが、これと耐摩耗性に優れているムライト、シリ
カ，アルミナを共用することにより一層優れた耐摩耗性
を実現する。

【００１８】さらに潤滑剤の添加によって、境界潤滑お
よび混合潤滑条件下ですぐれた性能を達成する。

【００１９】

【実施例】以下、さらに実施例により本発明を説明す
る。第１表に示す組成の摺動層を調製すべく、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、グラファイト（面間隔ｄ₍₂₀₀₎
＝３．４０Å、最大粒径７０μｍ、粉末粒度−２００メ
ッシュ）、ムライト、シリカ（無定形シリカ、粉末粒度
−３２５メッシュ）、アルミナ（粉末粒度−３２５メッ
シュ）、およびオイル（シリコン油）を予め用意した。
さらに、ＰＴＦＥ，ＭｏＳ₂，Ｐｂ（−２００メッシ
ュ）およびＢＮも予め用意した。

【００２０】一方、裏金として１４０mm×１．５mmの普
通鋼板を、またその上に形成する粗面化部用の青銅粉末
（Ｓｎ１０％含有、＋８０，−１５０メッシュ）を、そ
れぞれ用意した。裏金を脱脂後、青銅粉末を裏金面積cm
²当り０．０５〜０．１ｇ裏金上に配置し、その後８３
０〜８５０℃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。

【００２１】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℃で乾燥し、続
いて冷間状態で圧下して摺動層成分を固め、最後に２５
０℃で焼成を行ない、厚さが約８０μｍの摺動層を形成
して、バイメタル材試料とした。さらに、上記摺動材成
分と同一のものを成型し、２５０℃で焼成し、厚さが４
mmのソリッド材試料を調製した。

【００２２】円筒平板式摩擦摩耗試験機を用い摺動材料
供試材の平面を周速度が５ｍ／secで回転するＳ５５Ｃ
焼入材製試験軸に１０kgの荷重で接触させ、試験軸表面
にオイル一滴塗布した後６０分間、回転と接触を継続さ
せ摩擦係数（滑り距離１km以上ではほぼ一定になった）
と摩耗量を調べた。結果を第１表に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表中、ＰＩはポリイミド、ＰＡＩはポリア
ミドイミド、Ｇｒは黒鉛を、それぞれ、意味する。また
組成はオイルについては容量百分率で示す。比較例４，
５はフェノール樹脂を使用した例であり、ＰＩ，ＰＡＩ
と比較して耐熱性が低いために、樹脂分解により耐摩耗
性が劣る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると耐焼付性、耐摩耗性およ
び摩擦特性が優れた摺動材料が提供される。本発明の摺
動材料は、特に、クーラー用コンプレッサ、ミッショ
ン、ターボチャージャー、スーパーチャージャー、ウォ
ーターポンプ、エンジン等およびパワーステアリングの
各種軸受、シール部材の境界潤滑条件下あるいは混合潤
滑条件下で優れた性能を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｋ 3/30 3/34 3/36 Ｆ１６Ｃ 33/20 Ａ 7123−3Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２０ないし９０重量％のポリイミドおよ
びポリアミドイミドと、５ないし６０重量％のグラファ
イトと、および０．５ないし２０重量％のムライト、シ
リカおよびアルミナの少なくとも１種からなる摩擦調整
剤とからなることを特徴とする摺動材料。
【請求項２】２０ないし９０重量％のポリイミドおよ
びポリアミドイミドと、５ないし６０重量％のグラファ
イトと、０．５ないし２０重量％のムライト、シリカお
よびアルミナの少なくとも１種からなる摩擦調整剤と、
ならびに、（ｉ）３０重量％以下の四弗化ポリエチレ
ン、ＭｏＳ₂，Ｐｂ、およびＢＮの少なくとも１種およ
び（ii）１０容量％以下のオイルからなる郡（ｉ），
（ii）の少なくとも１種の潤滑剤とからなることを特徴
とする摺動材料。