JPH10330774A - Solid lubricating material and formation of solid lubricating film from the same on machine part - Google Patents

Solid lubricating material and formation of solid lubricating film from the same on machine part

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JPH10330774A
JPH10330774A JP9146158A JP14615897A JPH10330774A JP H10330774 A JPH10330774 A JP H10330774A JP 9146158 A JP9146158 A JP 9146158A JP 14615897 A JP14615897 A JP 14615897A JP H10330774 A JPH10330774 A JP H10330774A
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JP
Japan
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solid lubricating
solid
lubricating material
lubricating film
solid lubricant
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Application number
JP9146158A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Yasaka
矢坂幹雄
Hideyuki Bansho
番匠秀行
Yasuko Ishiwatari
石渡靖子
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Fuji Die Co Ltd
Original Assignee
Fuji Die Co Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid lubricating material which can be stably used for a long term in driving parts, such as rotating or sliding parts, of machines, and can form a solid lubricating film excellent in durability, such as resistances to corrosion, acids, and abrasion and in adhesiveness by compounding a solid lubricant with a metal component and/or a metal boride. SOLUTION: At least one solid lubricant pref. selected from WS2 , MoS2 , BN, and C is mixed with at least one metal component pref. selected from among W, Fe, Ni, Cr, Mo, Ag, Cu, Sn, Pb, and Zn and/or at least one metal boride selected from among CrB, TiB, MoB, WB, and TaB, and the resultant mixture is press molded into pellets, then sintered at about 1,100 deg.C in a vacuum, and ground into a powder having an average particle size of about 3 μm, thus giving the objective lubricating material. The material is mixed together with a machine part (e.g. bearing balls) in a mixer to be attached by pressure to the surface of the part, thus forming a lubricating film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、機械装置の回転
部、摺動部等の駆動部に使用する機械部品へ応用可能な
固体潤滑材料、および機械部品に対するその固体潤滑被
膜の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid lubricating material applicable to a mechanical part used for a driving part such as a rotating part and a sliding part of a mechanical device, and a method for producing a solid lubricating coating on the mechanical part.

【０００２】[0002]

【従来の技術】機械装置の回転部、摺動部等の駆動部に
は、一般的に液体潤滑油、固型グリース等を使用し、円
滑な駆動を確保するとともに、駆動時の駆動部の磨耗を
防止している。しかし、この様な液体状または僅かでも
ガス発生の可能性のある潤滑剤の回転部、摺動部等への
使用が出来ない場合がある。2. Description of the Related Art Generally, liquid lubricating oil, solid grease or the like is used for a driving unit such as a rotating unit and a sliding unit of a mechanical device to ensure a smooth driving, and at the same time a driving unit for driving is used. Wear is prevented. However, there is a case where such a liquid or even a slight amount of a gaseous lubricant may not be used for a rotating portion, a sliding portion and the like.

【０００３】例えば、真空中で使用される場合、一般的
潤滑剤はガス発生、汚染源と成りうる。特に、ターボ分
子ポンプ、イオンポンプ等を用いたドライな高真空が要
求される場合には、真空室内の機械部品への潤滑油等の
使用は全く不可能である。従って、このような環境中で
使用される転がり軸受け、ベアリングボール、駆動軸等
の機械部品の潤滑性を確保し、耐磨耗性の向上を図るた
めには、イオンプレーティングによる銀、鉛を被覆する
方法およびＭｏＳ2 のスパッタリングによる表面改質法
ならびに潤滑性コーティング剤の塗布が採用されてい
た。For example, when used in a vacuum, common lubricants can be a source of gas generation and contamination. In particular, when a dry high vacuum using a turbo molecular pump, an ion pump, or the like is required, it is impossible to use lubricating oil or the like for mechanical parts in a vacuum chamber. Therefore, in order to ensure lubrication of mechanical parts such as rolling bearings, bearing balls, and drive shafts used in such an environment and to improve wear resistance, silver and lead by ion plating must be used. A coating method, a surface modification method by MoS 2 sputtering, and application of a lubricating coating agent have been adopted.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のイオン
プレーティング法およびスパッタリング法での固体潤滑
化を行うためには、真空環境をつくり出す必要があり、
一般に、それに要する真空排気装置および装置自体の設
備投資に要するコストが高く、製造工程におけるトータ
ルでのランニングコストが高くなり、結果として製品価
格も高くなってしまう欠点があった。また、イオンプレ
ーティング法で作成した被膜は主に密着性に難点があり
剥離しやすく、スパッタリング法で作成した改質潤滑層
は厚さが薄く耐久性に問題がある。一方、潤滑性コーテ
ィング剤の塗布は、その製造工程が単純で生産コストを
低く抑えられるため、比較的安価に供給可能であり広く
利用されてきた。だがこの方法も、密着性に問題があ
り、機械の駆動中に容易に剥離が生じやすい欠点があ
る。However, in order to perform solid lubrication by the above-described ion plating method and sputtering method, it is necessary to create a vacuum environment.
In general, there is a drawback that the cost required for the investment of the vacuum evacuation device and the device itself is high, the total running cost in the manufacturing process is high, and the product price is high as a result. Further, a coating formed by an ion plating method has a problem in adhesion and is easily peeled off, and a modified lubricating layer formed by a sputtering method has a small thickness and has a problem in durability. On the other hand, the application of a lubricating coating agent has been widely used because it can be supplied relatively inexpensively because the manufacturing process is simple and the production cost can be kept low. However, this method also has a problem in that it has a problem in adhesion and easily peels off during the operation of the machine.

【０００５】そこで、よりランニングコストの低い製造
方法をもって安価で、しかも従来品と同等あるいはそれ
以上の潤滑性および耐久性を有するトータルバランスに
優れた固体潤滑材料および固体潤滑被膜を形成した機械
部品の供給が望まれていた。[0005] Therefore, a solid lubricating material and a mechanical component having a solid lubricating film formed thereon which are inexpensive by a production method with lower running cost and which have the same or higher lubricity and durability than conventional products and have an excellent total balance. Supply was desired.

【０００６】そこで、従来にない固体潤滑材料をもっ
て、イオンプレーティング法、スパッタリング法等によ
り得られる被膜に比べ、同等あるいはそれ以上の密着
性、耐久性を有する固体潤滑被膜を提供するとともに、
その固体潤滑材料を用いた機械部品への固体潤滑被膜の
新たな形成方法を提供する。Accordingly, a solid lubricating film having the same or better adhesion and durability as compared with a film obtained by an ion plating method, a sputtering method or the like is provided by using a solid lubricating material which has not been conventionally provided.
A new method of forming a solid lubricating coating on a machine component using the solid lubricating material is provided.

【０００７】[0007]

【課題を達成するための手段】請求項１記載の発明は、
固体潤滑剤と金属成分の一種以上および／または金属ホ
ウ化物の一種以上とを配合して成る固体潤滑材料である
（以下、第１固体潤滑材料と称す）。本発明で開示した
固体潤滑剤と金属成分の一種以上および／または金属ホ
ウ化物の一種以上を配合した固体潤滑材料は従来にな
く、当該固体潤滑材料を用いて機械部品に固体潤滑被膜
を形成すると、従来法により得られる被膜に比べ強い密
着性、安定した耐久性を有する固体潤滑被膜として機能
する。しかも、当該配合の固体潤滑材料を使用すること
により、以下に示す従来にない新たな固体潤滑被膜の形
成方法の採用が可能となり、その製造コストの引下げが
可能となる。According to the first aspect of the present invention,
A solid lubricating material comprising a solid lubricant and one or more metal components and / or one or more metal borides (hereinafter referred to as a first solid lubricating material). There is no solid lubricating material containing a solid lubricant disclosed in the present invention and one or more metal components and / or one or more metal borides. When a solid lubricating film is formed on a machine component using the solid lubricating material, It functions as a solid lubricating film having stronger adhesion and more stable durability than the film obtained by the conventional method. In addition, by using the solid lubricating material having the above composition, it is possible to adopt a new method of forming a solid lubricating film, which is not heretofore described, and reduce the manufacturing cost.

【０００８】ここで、請求項２記載の発明は、固体潤滑
剤と液状結合剤を配合して成る固体潤滑材料であり（以
下、第２固体潤滑材料と称す）、請求項３記載の発明
は、固体潤滑剤と、金属成分の一種以上および／または
金属ホウ化物の一種以上と、そして液状結合剤とを配合
して成る固体潤滑材料である（以下、第３固体潤滑材料
と称す）。これらの配合の固体潤滑材料を使用して形成
した固体潤滑被膜も、上述した請求項１記載の第一固体
潤滑材料を使用したと同様の効果を得ることが可能で、
また請求項５および請求項６記載の新たな固体潤滑被膜
の形成方法を採用することが可能となる点においても一
致している。Here, the invention of claim 2 is a solid lubricating material comprising a solid lubricant and a liquid binder (hereinafter referred to as a second solid lubricating material). , A solid lubricant, one or more metal components and / or one or more metal borides, and a liquid binder (hereinafter, referred to as a third solid lubricant material). A solid lubricating film formed by using the solid lubricating material of these blends can also obtain the same effect as the use of the first solid lubricating material according to claim 1 described above.
In addition, the present invention is consistent with the point that a new method for forming a solid lubricating film according to the fifth and sixth aspects can be adopted.

【０００９】請求項４記載の発明は、固体潤滑剤と金属
成分の一種以上および／または金属ホウ化物の一種以上
とを配合して成る固体潤滑材料を、機械部品と共に混合
機中で混合することにより、機械部品の表面へ固体潤滑
材料を施し、そこへ固体潤滑被膜を形成する方法であ
り、請求項１記載の第一固体潤滑材料を使用した固体潤
滑膜の形成方法に相当する。ここで、固体潤滑剤は固体
潤滑被膜本来の潤滑機能を確保すべく役割を果たすもの
である。これに添加される金属成分は、以下に述べる粉
体である固体潤滑材料が、機械部品表面へ圧着する際の
バインダーとしての役割を果たし、金属ホウ化物は固体
潤滑性被膜の耐食性、耐酸性および耐磨耗性等の耐久性
改善を目的として添加するものである。According to a fourth aspect of the present invention, a solid lubricant comprising a solid lubricant and one or more metal components and / or one or more metal borides is mixed together with machine parts in a mixer. Thus, a solid lubricating material is applied to the surface of a mechanical component and a solid lubricating film is formed thereon, which corresponds to a method for forming a solid lubricating film using the first solid lubricating material according to claim 1. Here, the solid lubricant plays a role in securing the original lubricating function of the solid lubricating film. The metal component added to the solid lubricating material, which is a powder described below, serves as a binder when pressed against the surface of the machine component, and the metal boride has the corrosion resistance, acid resistance and It is added for the purpose of improving durability such as abrasion resistance.

【００１０】請求項４記載の発明において、ここで使用
する固体潤滑剤、金属成分および金属ホウ化物は混合粉
砕され、得られた混合粉を一定形状にプレスし、次いで
真空中で焼結される。その後、この焼結体を、再度粉砕
加工し複合材料化した第１固体潤滑材料が粉体として得
られる。固体潤滑剤と金属成分の一種以上および／また
は金属ホウ化物の一種以上を単に配合し混合した材料を
用いても、十分な密着性を持つ固体潤滑被膜の形成は可
能であるが、以上のように一旦焼結することで、形成さ
れた固体潤滑被膜をより強固に密着させ、優れた耐久性
が得られるためである。In the present invention, the solid lubricant, the metal component and the metal boride used here are mixed and pulverized, and the obtained mixed powder is pressed into a predetermined shape, and then sintered in a vacuum. . Thereafter, the first solid lubricating material obtained by pulverizing the sintered body again to form a composite material is obtained as a powder. Even if a material obtained by simply blending and mixing a solid lubricant and one or more metal components and / or one or more metal borides can be used, a solid lubricating film having sufficient adhesion can be formed. This is because, by sintering once, the formed solid lubricating coating is more firmly adhered, and excellent durability is obtained.

【００１１】次いで、この第１固体潤滑材料の粉体と表
面被覆を行う目的物である機械部品をいっしょに混合機
の中に入れ、混合することにより、固体潤滑被膜が機械
部品表面へ形成される。混合中の混合機の内部では、装
填された固体潤滑材料の粉体と機械部品の存在により、
第１固体潤滑材料の粉体を挟み込む形での機械部品同士
の衝突または機械部品と混合機の壁面との衝突が起こる
ことになる。この衝突時に、第１固体潤滑材料の粉体が
機械部品表面へ圧着することになり、これにより機械部
品表面へ強固な固体潤滑被膜が形成される。この方法
は、単に混合機を使用するだけであるため、工程を大幅
に単純化し、製造コストを安くすることが可能となる。Next, the powder of the first solid lubricating material and the machine component to be surface-coated are put together in a mixer and mixed to form a solid lubricating film on the surface of the machine component. You. Inside the mixing machine during mixing, due to the presence of the loaded solid lubricating material powder and mechanical parts,
Collisions between the mechanical parts or a collision between the mechanical parts and the wall surface of the mixer occur in a state where the powder of the first solid lubricant material is sandwiched. At the time of this collision, the powder of the first solid lubricating material is pressed against the surface of the machine component, thereby forming a strong solid lubricating film on the surface of the machine component. Since this method merely uses a mixer, it is possible to greatly simplify the process and reduce the production cost.

【００１２】請求項５記載の発明は、固体潤滑剤と液状
結合剤を配合して成る固体潤滑材料を機械部品の表面へ
塗布し、機械部品表面へ固体潤滑被膜を形成する方法で
あり、請求項２記載の第２固体潤滑材料を使用した固体
潤滑膜の形成方法に相当する。ここでいう液状結合剤
は、固体潤滑剤と合わせて使用することで、いわゆる細
かなフレーク状である固体潤滑剤のバインダーとしての
役割を果たし、機械部品表面との接着を可能にするため
のものである。この液状結合剤を使用することで、第２
固体潤滑材料は液状となるのである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of applying a solid lubricating material comprising a solid lubricant and a liquid binder to a surface of a machine component to form a solid lubricating film on the surface of the machine component. This corresponds to the method for forming a solid lubricant film using the second solid lubricant material described in Item 2. The liquid binder used here, when used in combination with a solid lubricant, serves as a binder for a so-called fine flake-like solid lubricant, and enables adhesion to the machine component surface. It is. By using this liquid binder, the second
The solid lubricating material becomes liquid.

【００１３】この液状の第２固体潤滑材料は、請求項４
記載の方法が使用できない複雑な形状の機械部品、また
は分解や組立が容易でない機械装置の一部を固体潤滑処
理する場合に有効である。例えば、精密構造を有する機
械部品を分解すること無く細部にまで固体潤滑処理を望
む場合には、この液状の第２固体潤滑材料に当該機械部
品を浸漬し、固体潤滑被膜を形成することを可能とす
る。このとき、超音波装置を使用して確実に精密機械部
品の細部にまで浸透させることも可能となる。また、機
械部品を分解すること無く機械部品の一部分にのみ固体
潤滑化処理を希望する場合は、その他の部分を適当な方
法でシールし、液状の当該固体潤滑材料に浸透するか、
処理する部分にのみ一旦液状複合材料を封入する等の種
々の処理方法が可能となる。機械部品または機械自体を
分解すること無く、それらの一部の領域についての処理
を可能とするのは、従来にない画期的方法である。This liquid second solid lubricating material is preferably a liquid solid second lubricating material.
This is effective when solid lubrication processing is performed on a mechanical part having a complicated shape in which the described method cannot be used or a part of a mechanical device that is not easily disassembled or assembled. For example, when a solid lubrication process is desired in detail without disassembling a mechanical part having a precision structure, the mechanical part can be immersed in the liquid second solid lubricating material to form a solid lubricating film. And At this time, it is possible to surely penetrate into the details of the precision machine parts by using the ultrasonic device. Also, when solid lubrication treatment is desired only for a part of the mechanical part without disassembling the mechanical part, seal the other part by an appropriate method and infiltrate the liquid solid lubricating material,
Various processing methods, such as once enclosing the liquid composite material only in the part to be processed, are possible. It is an unprecedented epoch-making method that enables processing on a part of the machine part without disassembling the machine part or the machine itself.

【００１４】請求項５記載の固体潤滑被膜の形成方法を
概説すると、まず、固体潤滑処理する機械部品を十分に
洗浄し、これを一定温度に予備加熱する。この予備加熱
は、液状の固体潤滑材料と接触させた際の馴染みを良く
するためのものである。その後、加熱した当該機械部品
を液状の第２固体潤滑材料中に浸漬し、当該機械部品の
各部に当該固体潤滑材料が浸透したら引き上げる。そし
て、最終的に熱処理を行うことで固体潤滑被膜を形成す
る。従って、本工程も単純化された簡素な工程であり、
製造ラインへの大きな設備投資は不要であり、製造コス
トの低廉化が可能となる。The method of forming a solid lubricating film according to the fifth aspect is outlined below. First, a machine component to be subjected to solid lubrication treatment is sufficiently washed and preheated to a constant temperature. This preheating is for improving the familiarity when the preheating is brought into contact with the liquid solid lubricating material. Thereafter, the heated mechanical component is immersed in the liquid second solid lubricating material, and is pulled up when the solid lubricating material permeates into each part of the mechanical component. Finally, a heat treatment is performed to form a solid lubricating film. Therefore, this step is also a simplified and simple step,
No large capital investment is required for the production line, and the production cost can be reduced.

【００１５】請求項６記載の発明は、固体潤滑剤と金属
成分の一種以上および／または金属ホウ化物の一種以上
と、そして液状結合剤とを配合した固体潤滑材料を、機
械部品の表面へ塗布し、加熱処理して、機械部品表面へ
固体潤滑被膜を形成する方法であり、請求項３記載の第
３固体潤滑材料を使用した固体潤滑被膜の形成方法に相
当する。この方法は、請求項５記載の固体潤滑性被膜の
形成に使用される第２固体潤滑剤と結合剤を配合した固
体潤滑材料に、更に金属成分の一種以上および／または
金属ホウ化物の一種以上のものを添加した固体潤滑材料
として固体潤滑被膜の形成を行う方法である。金属成分
の一種以上および／または金属ホウ化物の一種以上のも
のを添加するのは、形成される被膜の強度の向上とあわ
せ、優れた耐食性、耐酸性および耐磨耗性という耐久性
能を付与することができるからである。請求項６記載の
固体潤滑被膜の形成方法自体は、請求項５記載の固体潤
滑被膜の形成方法と同じであるため、重複した説明は省
略するものとする。According to a sixth aspect of the present invention, a solid lubricating material comprising a solid lubricant, at least one metal component and / or at least one metal boride, and a liquid binder is applied to the surface of a machine component. Then, a heat treatment is performed to form a solid lubricating film on the surface of the machine component, which corresponds to the method for forming a solid lubricating film using the third solid lubricating material according to the third aspect. This method comprises the steps of: adding a solid lubricant containing a second solid lubricant and a binder used for forming a solid lubricating coating according to claim 5 to a solid lubricant; This is a method for forming a solid lubricating film as a solid lubricating material to which the above-mentioned materials are added. The addition of one or more of the metal components and / or one or more of the metal borides, together with the improvement of the strength of the formed film, provides excellent durability such as excellent corrosion resistance, acid resistance and abrasion resistance. Because you can do it. Since the method of forming a solid lubricating film according to claim 6 is the same as the method of forming a solid lubricating film according to claim 5, repeated description will be omitted.

【００１６】請求項７記載の発明は、機械部品の表面へ
形成した固体潤滑性被膜に、熱間で物理的外力を負荷
し、母材である機械部品に対する固体潤滑被膜の密着性
を高める方法である。熱間で物理的外力を負荷すること
により、機械部品表面と固体潤滑性被膜間の相互拡散を
助長し密着性を高めるために施す処理である。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of applying a physical external force to a solid lubricating film formed on the surface of a mechanical component by applying heat to enhance the adhesion of the solid lubricating film to the mechanical component as a base material. It is. This is a process performed by applying a physical external force between the surfaces to promote mutual diffusion between the surface of the mechanical component and the solid lubricating film and to enhance the adhesion.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【００１８】第１実施形態；第一固体潤滑材料におい
て、固体潤滑剤はＷＳ2 、ＭｏＳ2 、ＢＮ、Ｃの一種以
上を用いる。中でも、ＢＮ、Ｃを含有した潤滑性被膜は
従来品に比べ高温領域での使用が可能となる。金属成分
としては、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ等の硬度または延展性に優れた金属材
を、単独または組み合わせて使用する。また、金属ホウ
化物としては、ＣｒＢ、ＴｉＢ2 、ＭｏＢ、ＷＢ、Ｔａ
Ｂ2 等を使用する。これらの金属成分と金属ホウ化物に
関しては、目的とする固体潤滑被膜に求められる性能に
応じて組合せおよびその配合割合が決められる。First Embodiment In the first solid lubricant, one or more of WS 2 , MoS 2 , BN and C are used as the solid lubricant. Above all, a lubricating coating containing BN and C can be used in a higher temperature range than conventional products. As metal components, W, Fe, Ni, Cr, Mo, Ag, Cu,
Metal materials such as Sn, Pb, and Zn having excellent hardness or extensibility are used alone or in combination. The metal borides include CrB, TiB 2 , MoB, WB, Ta
Using the B 2 and the like. With respect to these metal components and metal borides, combinations and their proportions are determined according to the performance required for the target solid lubricating coating.

【００１９】この固体潤滑剤と金属成分の一種以上およ
び／または金属ホウ化物の一種以上をボールミル等の粉
砕機で混合粉砕し、得られた混合粉をペレット状等の一
定形状にプレスし、次いで真空中で１１００℃付近の温
度で焼結する。その後、この焼結体を、再度ボールミル
を用いて粉砕加工し、平均粒径３μｍ前後の粉体である
第１固体潤滑材料を得る。The solid lubricant and one or more metal components and / or one or more metal borides are mixed and pulverized by a pulverizer such as a ball mill, and the obtained mixed powder is pressed into a fixed shape such as a pellet. Sinter in a vacuum at a temperature around 1100 ° C. Thereafter, the sintered body is pulverized again by using a ball mill to obtain a first solid lubricating material which is a powder having an average particle size of about 3 μm.

【００２０】この粉体の複合材料となった第１固体潤滑
材料と固体潤滑被膜を形成する機械部品を、ボールミル
ポットに入れ、混合することにより目的とする被膜が当
該機械部品の表面へ圧着するのである。混合する時間
は、固体潤滑材料の組成、目的とする膜厚等により変化
させるものである。この方法は、ベアリングの転動体の
ような球状の機械部品の加工に適しているが、棒状、角
状、円盤状等の機械部品にも適用可能である。The first solid lubricating material, which has become a composite material of the powder, and the machine part for forming the solid lubricating film are put into a ball mill pot and mixed, whereby the target film is pressed against the surface of the machine part. It is. The mixing time varies depending on the composition of the solid lubricating material, the desired film thickness, and the like. This method is suitable for machining spherical mechanical parts such as rolling elements of bearings, but can also be applied to mechanical parts such as rods, squares, and disks.

【００２１】第２実施形態；第２固体潤滑材料において
使用する液状結合剤は、水ガラスとマイカ（微細な雲母
フレーク）により構成する。このマイカは、フィラーと
して用いており、形成する固体潤滑被膜の強度を確保す
る役割を果たすものである。固体潤滑剤については、第
１実施形態で述べた固体潤滑剤と同様である。 Second Embodiment : The liquid binder used in the second solid lubricating material is composed of water glass and mica (fine mica flakes). This mica is used as a filler and plays a role in ensuring the strength of the solid lubricating film to be formed. The solid lubricant is the same as the solid lubricant described in the first embodiment.

【００２２】第２固体潤滑材料は、固体潤滑剤と液状結
合剤を混合機にて混合攪拌し、そこに水を適量加え、液
状の固体潤滑材料として調整が完了する。この時に加え
る水は、液状の固体潤滑材料の粘度調節を目的としたも
ので、目的とする粘度に応じて添加量が決められる。例
えば、目的粘度の決定は、複雑な構造を有する機械部品
を処理する場合ほど、細部にまで液状複合材料の浸透を
容易にするため粘度を下げるなど、処理する機械部品の
形状、部分等に応じてなされる。この液状の固体潤滑材
料として調整が完了して以降、以下の工程で固体潤滑被
膜の形成が行われる。As for the second solid lubricating material, the solid lubricant and the liquid binder are mixed and stirred by a mixer, and an appropriate amount of water is added thereto, and the adjustment is completed as a liquid solid lubricating material. The water added at this time is for the purpose of adjusting the viscosity of the liquid solid lubricating material, and the amount to be added is determined according to the desired viscosity. For example, the determination of the target viscosity depends on the shape and part of the machine part to be processed, such as lowering the viscosity in order to facilitate the penetration of the liquid composite material into details, when processing a machine part having a complicated structure. Done. After the adjustment of this liquid solid lubricating material is completed, a solid lubricating coating is formed in the following steps.

【００２３】工程１ 固体潤滑被膜を形成する機械部品
または機械部品の一部分の洗浄。この洗浄には、洗剤洗
浄、アルコール等の有機溶媒洗浄等の脱脂洗浄手法を採
用する。 Step 1 Cleaning of the machine part or a part of the machine part forming the solid lubricating coating. For this cleaning, a degreasing cleaning method such as detergent cleaning or organic solvent cleaning such as alcohol is employed.

【００２４】工程２ 洗浄後の当該機械部品を、７０〜
１５０℃の温度に予熱する。 Step 2 The machine parts after washing are
Preheat to a temperature of 150 ° C.

【００２５】工程３ 予熱した当該機械部品を、第２固
体潤滑材料中へ浸漬等し、液状の固体潤滑材料が当該機
械部品の目的とする被覆箇所に行き渡ったら引き上げ
る。 Step 3 The preheated machine component is immersed in a second solid lubricating material or the like, and is pulled up when the liquid solid lubricating material has spread to the target coating portion of the machine component.

【００２６】工程４ 液状の固体潤滑材料中から引き上
げた当該機械部品を、１５０〜３００℃の温度で加熱処
理を行い、固体潤滑被膜が形成される。 Step 4 The mechanical part pulled out of the liquid solid lubricating material is subjected to a heat treatment at a temperature of 150 to 300 ° C. to form a solid lubricating film.

【００２７】第３実施形態；請求項７記載の発明におい
て、機械部品表面へ形成した固体潤滑被膜に、熱間で物
理的外力を負荷する方法には、ショットピーニング、サ
ンドブラスト等の方法を使用する。また、液状の固体潤
滑材料を使用した場合の、最終的加熱処理の際に、被覆
する機械部品自体を回転等させつつ加熱処理することに
よっても、物理的外力を負荷することとなり、固体潤滑
被膜の密着性が増す。 Third Embodiment : In the invention according to claim 7, a method such as shot peening or sand blasting is used as a method for applying a physical external force to a solid lubricating film formed on the surface of a mechanical component by heating. . In addition, in the case of using a liquid solid lubricating material, a physical external force is also applied by performing a heat treatment while rotating the mechanical component itself to be coated at the time of the final heat treatment. Of the adhesive increases.

【００２８】[0028]

【実施例】実施例１ ；最初に、固体潤滑剤として平均粒径２μｍの
ＷＳ2 （４０ｖｏｌ％）、金属成分として平均粒径３μ
ｍのＷ（５５ｖｏｌ％）および金属ホウ化物として平均
粒径５μｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｂ（５ｖｏｌ％）を混合し、
ボールミルにて混合粉砕した。この混合粉砕後の粉体
を、約５トン／ｃｍ2 の圧力でペレット状にプレスし、
これを１．０×１０-2Ｐａレベルの低真空下、１１５０
℃×３０分の条件で焼結させた。この焼結体を、再度ボ
ールミルにて粉砕し、平均粒径３μｍの第１固体潤滑材
料の粉体を得た。 Example 1 First, WS 2 (40 vol%) having an average particle diameter of 2 μm as a solid lubricant, and an average particle diameter of 3 μm as a metal component
m (55 vol%) and Fe-Ni-B (5 vol%) having an average particle size of 5 μm as a metal boride,
The mixture was pulverized by a ball mill. The powder after mixing and grinding is pressed into a pellet at a pressure of about 5 tons / cm 2 ,
This was performed under a low vacuum of 1.0 × 10 −2 Pa
The sintering was carried out under the conditions of ° C for 30 minutes. This sintered body was pulverized again by a ball mill to obtain a powder of a first solid lubricating material having an average particle diameter of 3 μm.

【００２９】続いて、この固体潤滑材料の粉体３００ｇ
と径５ｍｍのスチールボールを一緒に、ボールミル用ポ
ットに入れ、２４時間混合した。この結果、平均厚さ１
０μｍで、固体潤滑剤としてＷＳ2 、金属成分として
Ｗ、金属ホウ化物としてのＦｅ−Ｎｉ−Ｂを含む固体潤
滑被膜をスチールボール表面に得た。Subsequently, 300 g of the powder of the solid lubricating material was used.
And a steel ball having a diameter of 5 mm were put together in a ball mill pot and mixed for 24 hours. As a result, the average thickness 1
A solid lubricating film having a thickness of 0 μm and containing WS 2 as a solid lubricant, W as a metal component, and Fe—Ni—B as a metal boride was obtained on the steel ball surface.

【００３０】固体潤滑被膜が表面に形成されたスチール
ボールを、樹脂製のリテーナーを持つ転がり軸受けに組
み込み、ラジアル荷重２ｋｇｆ、回転速度１０００ｒｐ
ｍで回転試験を行った。この回転試験の結果、イオンプ
レーティング法による鉛の潤滑被膜を形成した転がり軸
受けが、２０００万回転付近で不良発生が見られるのに
対し、本発明の固体潤滑被膜が表面に形成されたスチー
ルボールを使用した転がり軸受けは、３０００万回転ま
で欠陥を生じることなく使用できた。A steel ball having a solid lubricating film formed on its surface is incorporated into a rolling bearing having a retainer made of resin, with a radial load of 2 kgf and a rotation speed of 1000 rpm.
The rotation test was performed at m. As a result of this rotation test, a rolling bearing having a lead lubricating film formed by the ion plating method showed a failure at around 20 million rotations, whereas a steel ball having a solid lubricating film of the present invention formed on its surface was observed. Can be used without any defects up to 30 million revolutions.

【００３１】実施例２；固体潤滑剤として平均粒径２μ
ｍのＷＳ2 （４２．５ｖｏｌ％）に結合剤として水ガラ
スとマイカの混合物（５ｖｏｌ％（水ガラス：３．５ｖ
ｏｌ％、マイカ：１．５ｖｏｌ％））を加え、更に水を
５２．５ｖｏｌ％添加し、液状の第２固体潤滑材料を得
た。一方で、表面被覆の目的物である機械部品は、洗剤
洗浄し清浄表面を得た。ここでいう機械部品は、市販の
転がり軸受けを使用した。 Example 2 : 2 μm average particle size as solid lubricant
m 2 of WS 2 (42.5 vol%) as a binder, a mixture of water glass and mica (5 vol% (water glass: 3.5 v
ol%, mica: 1.5 vol%)), and further 52.5 vol% of water to obtain a liquid second solid lubricating material. On the other hand, the machine parts, which are the object of the surface coating, were washed with detergent to obtain a clean surface. The machine parts used here were commercially available rolling bearings.

【００３２】次に、該転がり軸受けを、加熱ヒーター内
で約８０℃に予備加熱し、液状の固体潤滑材料で満たし
た槽中に浸漬する。この槽には、超音波装置を取り付け
ており、その振動で該転がり軸受けの各部に液状の第２
固体潤滑材料が良く浸透するようにして、約１０分の浸
漬を行った。その後、槽から引き上げた該転がり軸受け
を回転駆動させながら、２５０℃×３０分の熱処理を行
い固体潤滑被膜を該転がり軸受け表面に得た。Next, the rolling bearing is preheated to about 80 ° C. in a heater and immersed in a tank filled with a liquid solid lubricating material. An ultrasonic device is attached to this tank, and the vibration causes the liquid second component to be applied to each part of the rolling bearing.
The immersion was performed for about 10 minutes so that the solid lubricating material could penetrate well. Thereafter, a heat treatment was performed at 250 ° C. for 30 minutes while rotating the rolling bearing pulled up from the tank to obtain a solid lubricating film on the surface of the rolling bearing.

【００３３】この転がり軸受けを使用して、室温の約
１．０×１０-2Ｐａレベルの低真空下でアキシアル荷重
１０Ｎ、回転速度２５００ｒｐｍで回転試験を行った。
この回転試験の結果、イオンプレーティング法による鉛
の潤滑被膜を形成した転がり軸受けが、８００時間で摩
擦トルクが１Ｎ・ｍｍ以上を示したのに対し、当該方法
で得られた固体潤滑被膜が表面に形成された転がり軸受
けは、１０００時間を経過しても摩擦トルクが１Ｎ・ｍ
ｍ以下の値であった。Using this rolling bearing, a rotation test was conducted at room temperature under a low vacuum of about 1.0 × 10 −2 Pa at an axial load of 10 N and a rotation speed of 2500 rpm.
As a result of this rotation test, the rolling bearing having a lead lubricating film formed by the ion plating method showed a friction torque of 1 N · mm or more in 800 hours. Has a friction torque of 1 Nm even after 1000 hours.
m or less.

【００３４】[0034]

【発明の効果】以上、請求項１および請求項２ならびに
請求項３記載の固体潤滑材料は、各種真空機器の回転部
や摺動部に長期的に安定して使用可能な固体潤滑被膜の
形成を可能とする。また、請求項４および請求項５なら
びに請求項６に記載した固体潤滑被膜の形成方法をもっ
てすれば、安価に機械部品の表面に本発明に記載した固
体潤滑被膜を形成し、その固体潤滑被膜を被覆した機械
部品を提供することが可能となった。特に、請求項２な
らびに請求項３記載の液状固体潤滑材料を使用した被膜
形成方法は、機械を分解すること無く、必要な箇所のみ
固体潤滑被膜の形成を可能とした画期的方法である。更
に、請求項７記載の方法により、より強固な固体潤滑被
膜の機械部品への密着性を得ることが可能となった。As described above, the solid lubricating material according to the first, second and third aspects forms a solid lubricating film which can be stably used for a long period of time on rotating parts and sliding parts of various vacuum equipment. Is possible. Further, according to the method for forming a solid lubricating coating according to the fourth, fifth and sixth aspects, the solid lubricating coating according to the present invention is formed on the surface of a mechanical component at low cost, and the solid lubricating coating is formed. It has become possible to provide coated mechanical parts. In particular, the film forming method using the liquid solid lubricating material according to claim 2 and claim 3 is an epoch-making method that enables formation of a solid lubricating film only at a necessary portion without disassembling a machine. Further, according to the method of claim 7, it is possible to obtain a stronger adhesion of the solid lubricating coating to the machine parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｆ１６Ｃ 33/10 Ｄ //(Ｃ１０Ｍ 169/04 103:06 103:04 125:26 125:28 125:30） Ｃ１０Ｎ 10:12 10:16 30:06 40:02 40:04 50:08 70:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F16C 33/10 F16C 33/10 D // (C10M 169/04 103: 06 103: 04 125: 26 125: 28 125: 30) C10N 10:12 10:16 30:06 40:02 40:04 50:08 70:00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固体潤滑材と金属成分の一種以上および
／または金属ホウ化物の一種以上とを配合して成る固体
潤滑材料。1. A solid lubricating material comprising a solid lubricant and one or more metal components and / or one or more metal borides. 【請求項２】 固体潤滑剤と液状結合剤を配合して成る
固体潤滑材料。2. A solid lubricating material comprising a solid lubricant and a liquid binder. 【請求項３】 固体潤滑剤と、金属成分の一種以上およ
び／または金属ホウ化物の一種以上と、そして液状結合
剤とを配合して成る固体潤滑材料。3. A solid lubricating material comprising a solid lubricant, one or more metal components and / or one or more metal borides, and a liquid binder. 【請求項４】 固体潤滑剤と金属成分の一種以上および
／または金属ホウ化物の一種以上とを配合した固体潤滑
材料を、機械部品と共に混合機中で混合することによ
り、機械部品の表面へ固体潤滑材料を施して、そこへ固
体潤滑被膜を形成する方法。4. A solid lubricant mixed with a solid lubricant and one or more metal components and / or one or more metal borides is mixed with a machine component in a mixer to form a solid lubricant on the surface of the machine component. A method of applying a lubricating material and forming a solid lubricating film thereon. 【請求項５】 固体潤滑剤と液状結合剤とを配合した固
体潤滑材料を、機械部品の表面へ塗布し、機械部品の表
面へ固体潤滑被膜を形成する方法。5. A method of applying a solid lubricating material containing a solid lubricant and a liquid binder to the surface of a machine component to form a solid lubricating film on the surface of the machine component. 【請求項６】 固体潤滑剤と金属成分の一種以上および
／または金属ホウ化物の一種以上と、そして液状結合剤
とを配合した固体潤滑材料を、機械部品の表面へ塗布
し、加熱処理して、機械部品表面へ固体潤滑被膜を形成
する方法。6. A solid lubricating material comprising a solid lubricant, one or more metal components and / or one or more metal borides, and a liquid binder is applied to the surface of a machine component, and heated. , A method of forming a solid lubricating film on the surface of machine parts. 【請求項７】 機械部品の表面へ形成した固体潤滑被膜
に、熱間で物理的外力を負荷し、母材である機械部品に
対する固体潤滑被膜の密着性を高める方法。7. A method in which a physical external force is applied to a solid lubricating film formed on the surface of a mechanical component by heat to enhance the adhesion of the solid lubricating film to the mechanical component as a base material.
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