JPS59174699A - 高面圧下金属摺動部の焼付き防止用潤滑皮膜及び焼付き防止方法 - 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】 本発明は、高面圧下金属摺動部に形成されて該摺動部の
焼付きを防止する新規有用な潤滑皮膜と、併せて該摺動
部の焼付き防止方法゛に関するものである。

高面圧で相接する金属面が摺動するとき、焼付きが生じ
ることがある。特に、ステンレススチールのようｖｃ熱
伝導性が小さく、又熱膨張係数が大きい金属では焼付き
感受性が高く、各種産業装置のトラグルの原因となるこ
とがしばしば見られる。

例えば、石油油井設備における油井管にあっては、管端
部をネジ結合するのであるが、該結合部の摺動部におい
て焼付き現象が生じれば、油井管の延長接続することか
困難であり、従って、油井管を一旦引揚げてから結合部
を切断し、管端部にネジ部を新規に形成してネジ結合す
るというような非常に面倒な手間を要していたのである
。

このことは、石油油井設備の他、゛高面圧下の金属摺動
部においても同じようなことかいえる。

従来、金属摺動部の焼付き防止の為に種々の潤滑剤が研
究開発されており、これらは主として固体潤滑剤、潤滑
補助剤及び／又は有機樹脂を含むもので、例えばＭＯＳ
、−レジン系のものけ、Ｕ　Ｓ　Ｐ３０５１５８６、Ｕ
Ｓ　Ｐ４３０３５３７、ＵＳＰ　３１４６１４２．ＵＳ
Ｐ４ｚｊ６ｏ６ｏ、日本特公昭５１−４３５５８号に開
示されてオ！Ｊ、　Ｍｏ５ｔ　−５ｂ２０３−レジン系
（ＤモノＩｒｉ、ＵＳＰ３３１４８８５．ＵＳＰ３８８
２０３０．雑誌「潤滑」第１９巻１０号、　Ｋｃｒｋ−
Ｏｔｈｍｅｒ　Ｅｎｃｙｃｊ！５ｐｅｄｉａ　　ｏｆ　
ＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｒｄ、　Ｖ
ｏｌ、１４１９８１に開示されており、又グラ７アイト
ーレンジ系のものＵ　ＵＳ　Ｐ２３３５９５８に開示さ
れている。

特に、潤滑剤を高面圧なる苛酷な状況に供する場合、潤
滑剤の各成分の機能を最大限に享受【７、良好な潤滑性
能を持続させる為には、各々の成分の相関関係に基つく
それらの種類と配合割合が重要なファクターとなるが、
上記した成分および組成の潤滑剤にあっては、高面圧下
金属摺動部用としては必ずしも良好な潤滑性能を呈さす
、所望の焼付き防止効果が期待できるものではなかった
。

本発明は前記問題を解決する為になされたものであって
、高面圧下金属摺動部での焼付きを効果的に防止する潤
滑皮膜と、該摺動部の焼付き防止方法を提供することを
目的とする。

そして、本発明の要旨とするところは、ＭＯＳ２もしく
はＭＯＳ２＋グラフアイトからなる固体潤滑剤を６０〜
’８０ｗｔ％とｉ　　Ｓ　ｂ＊　０３　）　Ｆ　ｅパウ
ダー、Ｚｎバクグー、Ａｇバクグーの中から選げれた少
なくとも１種以上の潤滑補助剤を１０〜３Ｕｗｔ％；　
および、エポキシエステル樹脂、アクリル樹脂、フレア
樹脂の中から選ばれた少なくとも１種以上の有機結合剤
を３　ｗ　ｔ％以上、１５ｗｔ％未満；　からなる潤滑
皮膜であり、更には、前記潤滑皮膜成分と、有機溶剤を
混ぜて懸濁液を調整し、該懸濁液を金属摺動部に塗布し
た後、該摺動部を自然乾燥させて前記有機溶剤を乾燥除
去して前記潤滑皮膜構成成分の皮膜を該摺動部に形成す
ることにより、高面圧下金属摺動部の焼付きを防止する
方法にある。

以下、本発明について詳ｍに説明する。

本発明による潤滑皮膜の構成成分は、固体潤滑剤、潤滑
補助剤及び有機結合剤からなる。

本発明では固体潤滑剤として、上記したようにＭＯＳ２
　もしくはＭＯＳ、＋グラファイト（ｇｒａｆｈｉｔｅ
）を用い、その配合は６０〜８Ｕｗｔ％でなければなら
ない。即ち、該固体潤滑剤は潤滑の主機能を担うもので
あり、摩擦係数を下げ、もって高面圧下の金属摺動部に
発生する摩擦熱金小さくし、焼付きを防止することから
６０〜８０ｗｔ％とされている。

該固、体潤滑剤としてｗｓ、　、５（ＣＦ）ｎ（州ヒカ
ーボン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等
力あけられるが、これらでは潤滑機能が低いことかうＭ
ＯＳ２又はＭＯＳ２＋グラフアイトに特定したのであり
、又固体潤滑剤が６０ｗｔ％未満であれば、耐久性能が
悪く、かつ摩擦係数が高い。又８０ｗｔ％以上であって
も、耐久性能が悪いのであるがら６ｏ〜８０ｗｔ％とさ
れているのである。

潤滑補助剤については、これが固体潤滑剤含有皮膜の熱
安定性を向上させるものであることからＳ　ｂ、　０３
／、　Ｆｅバクグー（Ｐｏｗｄｅ　ｒ　）　、　Ｚｎバ
ククー、Ａｇバクグーあるいはこれらの中から選ばれた
少なくとも１種以上、つまりこれらの混合体からなり、
１０〜３０ｗｔ％とされる。

即ち、潤滑補助剤は固体潤滑剤であるＭＯ５２の酸化を
抑える（ＭＯ３２が酸化されるとＭｏ０ｓ　になりＭｏ
５ｓは潤滑性能が小さい）ことになり、１０ｗｔ％未満
では斯る効果が期待できないし、３０ｗｔ％を越えると
逆に固体潤滑剤含有皮膜の潤滑性能を低下させるがら、
１０〜３０ｗｔ％とされている。

第１図はエポキシエステル樹脂／　Ｍ　ｏ　Ｓｚ　＋　
Ｓ　ｂｚ　０１の重量比を、８：９２に設定し、Ｓｂ２
０ｇの量な種々変えた潤滑皮膜につき摺動テストを行な
った結果を示す。これよＶ明らかなようにＳｂ！ｏ３を
　１０〜３０ｗｔ％　の範囲に設定すれば、焼付きを開
始する摺動回数は５００回以上となり、潤滑皮膜の耐久
性は著しく良くなっている。

なお、潤滑補助剤として他にＰ！ｂｏ、Ｍｎ　ｃ１２．
４Ｈ，ＱＡＳ！　Ｏｓ等が挙げられるが、下記第１表に
示されるように、本発明の潤滑補助剤以外のものでは、
比較的早い時期に焼付きが起り、潤滑補助剤としては好
ましくないのである。

第１表 註　：摺動同図Ａ、Ｂｔ／′ｉそれぞれ同一条件で６回
行ったテストでの焼付きが発生する摺動回数および摩擦
係数が急上昇し始める摺動回数の平均値を示す。

次に、シ・有機結合剤についてはエポキシエステル樹脂
、アクリル樹脂、フレア樹脂あるいはこれらの中から選
ばれた少なくとも１種以１．つまりこれらの混合体から
構成され３　ｗｔ％以上１５％未満とされている。

即ち、有機結合剤は固体潤滑剤粉末又は潤滑補助剤粉末
同志間及びこれら２者間を結合し、さらにそれらを金属
素地に密着せしめる機能を有するものとして重要な意義
があり、当該有機結合剤がろｗｔ％未満の場合は前記機
能を充分に発揮しないし、一方１５ｗｔ％以上では当該
有機結合剤自身は高面圧下での潤滑性能が悪いことから
潤滑性能を低下させるのである。

更に前記した樹脂の機能を考慮した場合、その種類も潤
滑皮膜の耐久性能に対し重要な７アククーとなる。

一般に有機結合剤としてフェノールレジン、エポキシエ
ステル樹脂＋フェノールレジン又はアルキドレジン、ク
レクンＶジン等があるが、本発明においてはエポキシエ
ステル樹脂、アクリル樹脂フレア樹脂あるいはこれらの
混合体を有機結合剤として選択した。

下記第２表は、Ｍａｓ、　−Ｓｂｚ　０３　、有機樹脂
の６元系潤滑皮膜で有機樹脂の種類を変えて当該潤滑皮
膜を形成した高面圧下金属摺動部の焼付き発生開始する
摺動回数を示すものである。

本発明のエポキシエステル樹脂、アクリル樹脂及びフレ
ア樹脂は他の有機樹脂に比較して潤滑皮膜の耐久性能に
関して優れた機能を示すことが理解される。

本発明のエポキシエステル樹脂については、エピクロル
ヒドリン−ビスへエノールＡクイプのエポキシ樹脂をア
マニ油脂肪酸、ヒマシ油脂肪酸などで不飽和脂肪酸でエ
ステル化したもの等を例示でき、アクリル樹脂について
は、メチルメクアクリレート、エチルメクアクリレート
、プロビルメクアクリレート、プチルメクアクリレート
等の共重合体を例示でき、又フレア樹脂については尿素
とホルムアルデヒドの縮合物等を例示できる。

第２表 次に本発明の潤滑皮膜の金属摺動部への形成法について
説明する。

捷ず、本発明の潤滑皮膜構成成分の各々を本発明の配合
割合で調合し、これをトルエン等の有機溶剤と混合する
。この混合液を金属摺動部、例えばステンレススチール
パイプのネジ継ぎ手品に羽毛塗り又はスプレー塗布法に
より薄く均一に塗布する。その後、自然に乾燥させて有
機溶剤を乾燥除去し、潤滑皮膜構成成分を皮膜化する。

この際前記乾燥手段は自然乾燥でも充分であるが、更に
好ましくけ上記の方法で皮膜化した後、当該皮膜部を温
度２００〜３５０℃の範囲内で数分〜５時間保持して熱
処理すれば良い。

以上説明した本発明の潤滑皮膜は高面圧を受ける金属摺
動部に適用した場合に良好な耐久性能を示すものであり
、従来の潤滑剤の問題点である焼付きを解消することが
できる。

本発明の潤滑皮膜は高面圧を受ける何れの用途の金属摺
動部にも適用できる。例えば油井管として用いられるス
テンレススチールパイプが挙ケラれる。この油井管は、
その管端ネジ部にグリース（ｔｈｒｅａｄ　　ｃｏｍｐ
ｏｕｎｄ）　　を塗布した後、互イｊｆネジ継ぎして長
尺となして使用されるが、このネジ締めの際にステンレ
ススチールの降伏応力近くの面圧（例えば７０ＫＦ／ｄ
）を当該ネジ部に受けることになる。従来の潤滑剤では
このネジ締めの際に焼付きが発生していたが、本発明の
潤滑皮膜をネジ部に形成すれば焼付きか発生しない故、
ステンレススチールパイプの締め付け、取り外し操作が
問題なく円滑に行える。父上記のステンレススチールパ
イプのネジ継ぎ手品のグリースはその使用環境によって
は砂、水、海水等により汚染されることがあるが、本発
明の潤滑皮膜においては、このような苛酷な使用環境下
であっても、良好乏潤滑性能を持続し、充分に耐え得る
ものである。

次に本発明の詳細な説明する。

〈実施例１〉 ＭＯ５２：５ｂ２０３　’エポキシエステル樹脂＝５２
ｗｔ％　：　３５ｗｔ％［１）、７２ｗｔ％　：１８ｗ
ｔ％：　１０ｗｔ％　（１’Ｆｙ２）のものをそれぞれ
調整し、各々を有機溶剤と混合した後、第２図、第６図
、第４図に示す実験装置のプレー）　＋１１上に塗布し
自然乾燥により皮膜化した後、摩擦摩耗試験を行った。

プレートｔｌｌｌｄ　ＳＵＳ　４１　ｏよりなるテスト
ピースでライダー（２）を介して見掛は接触荷重１００
０／ｍｒＩｒを加えている。なお第２図に示す試験では
プレート（１）が左右に、即ち、左方向又は右方向に一
端より他端まで移動しかつ摺動速癒３０πｍｌｓ　ｅ　
ｃとしたとき（摺動距離６０馴）の摺動回数を１回とし
ている。

第５図は試験結果を示しており、本発明外（比較例）の
潤滑皮膜（畜１）では、摺動回数が約３０回で焼付きが
開始しており、その後急激に摩擦係数が上昇している。

−力木発明の潤滑皮膜（澱２）では、摺動回数が５００
回以上でも焼付きが発生せず良好な耐久性能を示してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はエポキシエステル樹脂／　ＭＯＳ２　＋　Ｓｂ
２０３の重量比を８：９２に設定し、Ｓ　ｂ、　０３　
の量を種々変えた潤滑皮膜につき摺動テストを行なった
結果のグラフ、第２図は本発明を試験機による摩擦係数
と摺動回数を試験する説明図、第６図はそのテストピー
ス（プレート）の正面図と側面図、第４図は試験機のラ
イザーの正面図と側面図、第５図は本発明と比較例に係
る潤滑皮膜の摺動回数と摩擦係数の関係を示すグラフで
ある。 ｆｉ＋・・・プレート、（２）・・・ライダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ　　ＭＯ８２もしくはＭｏ５ｔ＋　グラファイト
   からなる固体潤滑剤を６０〜８０ｗｔ％々； Ｓｂ、　Ｏｌ、　Ｆｅバクター、Ｚｎバクグー、Ａｇバ
   クグーの中から選ばれた少なくとも１種以上の潤滑補助
   剤を１０〜３０ｗｔ％；　および、エポキシエステル樹
   脂、アクリル樹脂、フレア樹脂の中から選ばれた少なく
   とも１種以上の有機結合剤を３　ｗ　ｔ％以上、１５ｗ
   ｔ％未満；からなることを特徴とする高面圧下金属摺動
   部の焼付き防止用潤滑皮膜。 （２）有機結合剤の量が３．５〜１２ｗｔ％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高面圧下金属
   摺動部の焼付き防止用潤滑皮膜。 ｆ３１　　ＭＯ５２もしく　ｕ　Ｍ’Ｓｚ＋グラファイ
   トからなる固体潤滑剤’ｉ　６０〜８０ｗｔｅｌ）と；
   ５ｂｌＯｓ、Ｆｅバクター、Ｚｎバクグー、Ａｇバクグ
   ーの中から選ばれた少なくとも１種以上の潤滑補助剤を
   １０〜３０ｗｔ％；および、エポキシエステル樹脂、ア
   クリル樹脂、フレア樹脂の中から選ばれた少なくとも１
   種以上の有機結合剤を３ｗｔ％以上、１５ｗｔ％未満；
   からなる潤滑皮膜構成成分と、有機溶剤を混ぜて懸濁液
   を調製し、該懸濁液を金属摺ｖＪ部に塗布した後、該摺
   動部を自然乾燥させて前記有機溶剤を乾燥除去して前記
   潤滑皮膜構成成分の皮膜を該摺動部に形成することを特
   徴とする高面圧下金属摺動部の焼付き防止方法。 （４）潤滑皮膜を形成した金属摺動部を２００〜３５０
   ℃の温度範囲内で数分〜５時間保持して熱処理すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の高面圧下金属
   摺動部の焼付き防止方法。 （５）潤滑皮膜を形成する金属摺動部は、油井管用ステ
   ンレススチールパイプのネジ接手品であることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項又Ｉ／ｉ第４項記載の高面圧
   下金属摺動部の焼付き防止方法。