JPS6138759B2

JPS6138759B2 -

Info

Publication number: JPS6138759B2
Application number: JP2839879A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueda; Shinya Kawakami; Tatsuhiko Fukuoka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1986-08-30
Also published as: JPS55120633A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、四弗化エチレン樹脂（以下PTFEと
いう）を主剤とする混合物を摺動材本体に塗布焼
成して摺動面とする摺動材料に関する。従来このような摺動面に用いられるPTFE混合
物として、PTFEと、ポリイミド、エポキシ樹脂
等の熱硬化性樹脂あるいはポリフエニレンサルフ
アイド等の熱可塑性樹脂との混合物が用いられて
いるが、これらの混合物を塗布焼成した摺動面は
その摩擦係数、すべり特性等の摩擦特性がPTFE
単体に比して劣り、特に塗膜がPTFE特有の繊維
質構造になりにくいため、相手材の面粗さによつ
てはひつかき摩耗が発生しやすく、使用条件が緩
い場合でも寿命が短い。これらの理由から上記樹
脂混合物の塗膜は事実上使用に耐え得ないのが実
情であつた。本発明は、このような従来の摺動材料の欠点を
解消するため、PTFEに添加すべき混合物の種
類、量を種々変更して研究の結果なされたもの
で、低い摩擦係数を有し、安定した摩擦パターン
が得られ、しかも相手材料の面粗さによる影響を
受けにくい、長期の使用に耐える摺動材料を開発
した。本発明のPTFE混合物は、基本的には重量％で
50〜90％のPTFEに、潤滑金属として合計９〜40
％のPb、Znと、Al₂O₃、SiO₂、TiC等の硬質添加
剤の１種または２種以上を合計１〜20％加えたも
ので、この混合物を摺動材本体に塗布して焼成す
ることにより上記性能をもつた摺動材料が得ら
れ、この塗布層の表面を切削することにより容易
に寸法精度を向上させることができる。 PTFE混合物には、さらに１〜10％のリンの金
属間化合物および（または）１〜10％のリン酸塩
を加えて塗膜の安定性を高め、あるいは塗膜の親
油性を向上させることができる。またグラフアイ
ト等の固体潤滑材を添加すれば摩擦特性はさらに
向上する。本発明はまたPTFE混合物中に含まれる潤滑金
属としてのPb、Znの粒径に関する新しい提案を
含んでいる。すなわちPb、Znは最終的な塗膜厚
さに応じ、これより大きい粒径の粒子を含むよう
にその粒径が定められる。このように粒径を設定
すると、塗膜表面の切削によりPb、Znの粒子の
一部が必ず摺動面に現れ、このPb、Znが相手材
とのなじみ性を与えるとともに、摺動時に移動し
て硬質添加材を覆い、なじみ性をさらに優れたも
のとする。第１図Ａ，Ｂは塗膜の切削前の状態
と、切削後の状態を模式的に示すもので、１は摺
動材本体２上に塗布された塗膜（塗布層）、３は
PbまたはZn粒子、４はAl₂O₃等の硬質添加材であ
り、塗膜１の残部はPTFE５である。第１図Ｂの
ように切削された塗膜は、そのPbまたはZn粒子
の焼成によつて生じた酸化面が除かれ、熱伝導性
が良くなる。寸法精度、面粗さが向上することは
勿論である。またこのように塗膜によつて摺動面を形成する
技術は、摺動材本体の形状を選ぶことがないとい
う極めて有利な特徴を備えており、その用途は
穴、軸、平板、特殊形状の溝、突起等多岐に渡
る。第２図はPTFE量を決定するための実験結果を
示すグラフである。この実験はPbと硬質添加材
の重量比を４：１（一定）として、PTFE量を変
化させた場合の摩耗量を測定したもので、試験条
件は次の通りである。＜第１表＞試験機：機械試験所型スラスト試験機荷重：５Kg すべり速度：１m/s 潤滑油：なし相手材：s55、表面粗さ0.8μｍ摺動時間：25Hr このグラフからPTFE量を50〜90％とした理由
がわかる。特に50％以下の場合は塗膜の強度が劣
り、摩擦係数も高くなる。なおPTFEは水性デイ
スパージヨンを使用する。水性デイスパージヨン
はその粒子が0.03〜0.5μｍと小さく、その焼成
塗膜は繊維質となり、弾力性を有するため破断し
にくい。 Pb、Znは潤滑性を有する低融点金属としてな
じみ性、低摩擦性を得るために添加したものであ
る。これを合計９〜40％とした理由は、９％以下
では上記目的を達することができず耐摩耗性が悪
くなり、40％を超えると塗膜の強度が劣る。硬質添加材は、塗膜の硬さを高めて耐摩耗性を
向上させ、かつPb、Zn粒子の塗膜内での移動を
防ぐために効果がある。この添加材としては
Al₂O₃、SiO₂、TiC等を用いることができ、これ
の１種または２種以上を合計で１〜20％加えると
良い。この添加量の範囲外ではいずれも塗膜の強
度を損う。さらに本発明はリンの金属間化合物および（ま
たは）リン酸塩をPTFE混合物に加えて塗膜の安
定性や親油性を高めることができる。このうちリ
ン酸は主に塗膜の親油性を高める目的で加えるも
ので、潤滑油を用いる摺動材料の場合に加えるこ
とが好ましい。例えばリン酸Zn、リン酸Mn等を
用いることができ、その添加量は１〜10％とすれ
ば、他の性能を損うことなく適当な親油性を与え
ることができる。これに対し、リン鉄、リンマンガン等のリンの
金属間化合物は、上記硬質添加材としての性質
と、リン酸塩としての性質を併せ持つていること
が判つた。したがつて目的に応じ、硬質添加材の
代わりに、またはリン酸塩の代りに用いることが
できる。適当な添加量の範囲は１〜10％である。なお、従来周知の固体潤滑材、例えばグラフア
イト、PTFE焼成粉末、MoS₂等を20％以下上記
混合物に加えてさらに低摩擦性、摩擦の安定化を
図ることができる。次に具体的な製造方法の例および得られた摺動
材料の使用例、性質、効果について説明する。実施例１摺動材本体としての鋼板は、トリクレン脱脂の
後、20℃のHNO₃水溶液（水：HNO₃＝８：１）
で90秒間エツチングし、水洗、乾燥する。このよ
うな化学処理の他、シヨツトブラスト、サンドブ
ラスト等の機械加工によつて裏金鋼板を粗面化し
てもよい。一方、次の各成分をボールミルに入れて２時間
混合撹拌する。この際後のスプレーコートを容易
にするため、例えば水を混入して粘度を調整する
ことがある。 PTFEデイスパージヨン（商品名ポリフロンデイ
スパージヨンＤ−１、以下同じ） 79重量％ Pb 15 Al₂O₃ ３グラフアイト３計１Kg 混合後の液は、100メツシユ程度の金網で過
して分散しきれない成分を除いた後、ノズル径
1.2mmφのエアスプレーガンに投入し、エアー圧
力2.5Kgでプライマー処理を施した上記裏金鋼板
に吹き付ける。プライマー処理は裏金と塗布層と
の密着性を高めるために行なう周知の技術で、例
えばリン酸やクロム酸を混合した液（例えば商品
名ダイキンEK−7000シリーズ）を裏金鋼板にコ
ートして行なう。上記スプレーガンによるコーテイング終了後、
これを赤外線ランプで15分間乾燥し、さらに炉内
で380℃で15分間焼成する。このようにして塗布
層による摺動面を形成した摺動材料をプレスによ
り８〓×10mmの筒状に成形し、扇風機モータ部の
プツシユとして使用したところ1000時間の連続使
用に充分耐えた。なおプライマー処理において、
クロム酸等の混合のための分散安定剤が残存して
いてもかまわないことは勿論である。実施例２摺動材本体として、外径10〓、100mmの丸軸を
使用し、これに次の組成の混合物を塗布焼成し
た。他の製造条件は実施例１と同一である。 PTFEデイスパージヨン 75重量％ Pb ７ SiO₂ ３ Al₂O₃ ５ PTFE焼成粉末（商品名ルブロンＬ−５）
10 計１Kg 焼成後の丸軸表面を旋盤で表面粗さ２μｍ程度
に切削加工し、これを車両の吸気負圧で作動する
ピストンとして用いたところ、往復摺動の作動性
が滑らかで、かつ耐久性に優れていた。実施例３摺動材本体は、内径40〓×30mmのシリンダ用ガ
イドピストンブツシユで、これをNaOH10％水溶
液40℃で120秒間エツチングした。混合物組成は
次の通りで、他の製造条件は実施例１と同一であ
る。 PTFEデイスパージヨン 72重量％ Pb 10 Zn 10 Al₂O₃ ５グラフアイト３計１Kg 焼成後のブツシユ内面を表面粗さが3.2Sになる
ように旋盤切削する。この際同時に塗膜の厚みを
50±５μｍにした。これを工作機械のシリンダ部
のガイドピストンブツシユに使用したところ、30
〜40μｍ程度の異物をよく埋収し、片当り部品に
おいてもほとんど摩耗せず、安定した作動状況で
あつた。実施例４摺動材本体を鋼板とし、これにアランダム
＃100によるブラスト処理を施して粗面化した。
混合物組成は次の通りで、他の製造条件は鋼板に
プライマー処理を施すことなくラツプ板でその表
面を3S程度とした点を除き、実施例１と同一で
ある。 PTFEデイスパージヨン 72重量％ Pb 12 Zn ５ Al₂O₃ ５リンFe ３ MoS₂ ３計１Kg 焼成後の鋼板を適当な大きさに切断またはプレ
ス加工し、工作機械のワツシヤ、ガイド板等に使
用したところ、動きが滑らかで使いやすかつた。次に第２表に示す組成の各混合物を上記実施例
１と同一の条件で試料上に塗布焼成し、これらに
つき＜第１表＞と同様の試験条件で摩耗試験を行
なつた結果を第３図、第４図に示す。

【表】試料No.8、９は従来のPTFE混合物塗膜を摺動
面とした材料で、比較材として示したものである
が、第３図から明らかなように、本発明に係る摺
動材料はこれら比較材に比し極めて優れた対摩耗
特性を示している。また第４図は、相手材の表面
粗さを変化させた場合の摩耗量を摺動時間を５時
間として調べたものであるが、本発明に係る材料
は相手材の面粗さの増加に伴う摩耗量の増加の割
合が少ない。これは本発明材料が相手材の表面粗
さによる影響を受けにくいことを示している。以上のように本発明に係る摺動材料は、摺動材
本体の形状を選ぶことがないという塗膜による摺
動面形成の利点を維持しつつ低摩耗性、耐摩耗性
等の摩擦特性に優れるという効果が得られ、しか
も相手材の面粗さによる影響を受けにくいという
特徴がある。さらにPb、Zn粒子の粒径を最終塗
膜厚さより大きいものを含むようにすれば、より
優れたなじみ性が得られ、またリンの金属間化合
物および（または）リン酸塩を塗膜混合物に加え
ることにより、さらに塗膜の安定性や親油性を増
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは、それぞれ塗膜表面の切削前と
切削後の状態の一例を模式的に示す断面図、第２
図は、PTFE量を決定するための実験結果を示す
グラフ、第３図は、第２表に示す各試料の摩耗試
験による摩耗量を示す棒グラフ、第４図は、同じ
く相手材の面粗さを変化させた場合の摩耗量の変
化を示すグラフである。１：塗布層（塗膜）、２：摺動材本体、３：
Pb、Zn粒子、４：硬質添加材、５：PTFE（四
弗化エチレン樹脂）。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で50〜90％の四弗化エチレン樹脂と、
合計９〜40％のPbおよび（または）Znと、合計
１〜20％のAl₂O₃、SiO₂、TiC等の硬質添加材の
１種または２種以上との混合物を摺動材本体に塗
布して焼成し、この塗布層の表面を切削してなる
摺動材料。２塗布層を構成する混合物がさらにグラフアイ
ト、四弗化エチレン樹脂の焼成粉末、MoS₂等の
固体潤滑材を重量％で20％以下含んでいる特許請
求の範囲第１項記載の摺動材料。３重量％で50〜90％の四弗化エチレン樹脂と、
合計９〜40％のPbおよび（または）Znと、合計
１〜20％のAl₂O₃、SiO₂、TiC等の硬質添加剤の
１種または２種以上と、１〜10％のリンの金属間
化合物および（または）１〜10％のリン酸塩との
混合物を摺動材本体に塗布して焼成し、この塗布
層の表面を切削してなる摺動材料。４塗布層を構成する混合物がさらにグラフアイ
ト、四弗化エチレン樹脂の焼成粉末、MoS₂等の
固体潤滑材を重量％で20％以下含んでいる特許請
求の範囲第３項記載の摺動材料。５四弗化エチレン樹脂とPbおよび（または）
Znとを含む混合物を摺動材本体に塗布して焼成
し、この塗布層の表面を切削してなる摺動材料で
あつて、上記Pb、Zn粒子は上記塗布層の最終的
な膜厚に応じこの膜厚より大きい粒径の粒子を含
んでいることを特徴とする摺動材料。