JPS635436B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、摩擦係数が小さく、耐摩耗性およ
び耐熱性にすぐれていることを目的とする複合摺
動部材に関するものである。 従来、潤滑油の使用できない乾燥摺動部材たと
えば軸受、歯車等にポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルなど
の合成樹脂が広く用いられていることはよく知ら
れているが、これら合成樹脂は摩擦係数が小さ
く、耐摩耗性も良いと言われるものの実際面では
充分満足できるものではないので、通常樹脂単独
ではなくてこれらに金属酸化物、二硫化モリブデ
ン、グラフアイト等の固体潤滑剤を配合したもの
が使用される。しかし、そのようなものであつて
もなお耐摩耗性および摩擦係数は共に満足できる
ものではなく、耐熱性を必要とする用途において
は窒化ホウ素などが用いられることもあるが、こ
れとても摩擦係数は大きく充分なものとは言えな
い。 この発明はこのような現状に着目してなされた
ものであつて、ジフエニルボロシロキサンポリマ
ーの有機溶媒溶液を、グラフアイト、セラミツク
などの耐熱性基材上に途布もしくは含浸してポリ
マーの薄膜を形成し、ついでこれを不活性ガス雰
囲気中もしくは減圧下で焼成したことを特徴とす
る複合摺動部材を提供するものである。以下にそ
の詳細を述べる。 まず、この発明におけるジフエニルボロシロキ
サンポリマーは、ジフエニルジクロロシランとホ
ウ酸とを混合し、脱塩酸反応（たとえば、窒素雰
囲気中100℃、18時間）、加水分解反応、脱水縮合
反応（たとえば、窒素雰囲気中400℃、４〜６時
間）等の諸反応を順次経て得られるポリマーであ
り、ジフエニルシクロシロキサンを基準とした
GPCによる平均分子量が約1200程度のものであ
り、ケイ素とホウ素との比によつて多少変化する
が融点は70℃前後であり、室温では淡黄色透明な
固体であるが、融点以上では粘稠な液体となり、
このままでは保形性は全くなく成形は不可能であ
る。このようなポリマーは、アルコール系または
塩素系の溶媒には難溶であるが、ベンゼン、トル
エン、キシレン等の芳香族系溶媒、またはアセト
ン、テトラヒドロフラン（THF）、ジメチルホル
ムアミド（DMF）等の極性溶媒には可溶である
から、これら溶媒を用いて粘度の比較的低にポリ
マー溶液を調製することができる。ここで、この
発明においては、このようなポリマー溶液をグラ
フアイト、セラミツクなどの耐熱性基材上に塗布
もしくは含浸させるために、ポリマー濃度を溶媒
１リツトル当り200〜400ｇ程度とすることが望ま
しい。なぜならば、ポリマー量が過大になるほど
溶液粘度は増大し、塗布、含浸が容易に行なえな
くなり、また、膜厚が過大になると最終製品表面
に亀裂が入りやすく、逆にポリマー量が過小のと
きは膜厚を少なくとも10μm程度（これより薄く
なると焼成処理中に基材面が露出して効果が期待
できない）にするため、重ね塗りが必要となり好
ましくないからである。 つぎにこの発明の耐熱性基材とは、後述する二
次焼成温度（たとえば800〜1450℃）に耐える材
質のものであれば、前記したグラフアイト、セラ
ミツクに限定するものではなく、また、通常用い
られる高温用摺動部材、ころがり軸受用保持器な
ど形状、寸法等についても何ら限定する必要もな
い。 塗布もしくは含浸を終わると、ポリマー溶液の
溶媒を除去する必要があるが、この処理は、ポリ
マーが加水分解を受けて変質する危険が多分にあ
るので、短時間に要領よく行なうことが望まし
い。たとえば、190℃前後に設定された熱板上に
乗せて加熱するなどの方法はきわめて簡単でよ
い。このようにして溶媒を除去すれば、耐熱性基
材上にジフエニルボロシロキサンポリマーの薄膜
が形成される。 ついで、この薄膜形成の耐熱性基材を、不活性
ガス（たとえば窒素ガス）の雰囲気下400〜600℃
で一次焼成するが、このような一次焼成を受けた
ポリマーの重合度は上昇し、褐色透明で昇温して
も自然流動性は失われ、また、ベンゼン、テトラ
ハイドロフラン等の溶剤に難溶なものとなる。な
お、焼成に際して雰囲気が空気であると酸化反応
が起こる危険性があつて好ましくなく、また、不
活性雰囲気（たとえば窒素ガス中）における焼成
温度を400〜600℃と限定する理由は、400℃より
も低温では重合反応が起こりにくく、たとえ起こ
るとしても完了までには長時間を必要とし、逆に
600℃を越えて特に700℃以上の高温下では、急激
な発泡現象が起こり、焼成前の形状を留めなくな
つて好ましくないからである。このようにして一
次焼成を行なつた後、引き続いて不活性ガス雰囲
気中もしくは減圧下における二次焼成を行なう
が、温度条件が急激な昇温を避ける一方で必要以
上に緩慢とならないように、一次焼成温度で約30
分程度保持した後、１〜２時間程度をかけて800
〜1450℃に昇温し、最終温度に約30分程度保持す
るといつたような条件を一つの基準にしておけば
よい。ここで、二次焼成温度を800〜1450℃と定
める理由は、ジフエニルボロシロキサンポリマー
の焼成温度と得られる焼成品の摩擦係数との関係
が通常の場合、第１表のように、800℃よりも低
温または1450℃よりも高温では摩擦係数が大きく
して好ましくないからであり、中でも最も好まし
い温度範囲は900〜1000℃であると言える。なお、
第１表に示す値は、サバン型摩耗試験機を用い、
荷重２Kgｆ、滑り速度毎分120ｍの条件下で、軸
受鋼（SUJ―２、H_RC60〜62、表面＃2000ラツ
プ）を相手材としたときの測定値である。 以上述べた二次焼成を終われば、たとえば炉内
で200℃付近まで冷却して焼成品を取り出すが、
このようにして得られた焼成品は、基材の摩擦係
数および比摩耗量の両方もしくはいずれか一方を
著しく低下させるという効果を現わし、この発明
の意義はきわめて大きいということができる。

〔実施例〕

ジフエニルボロシロキサンポリマー３ｇをアセ
トン10ml中に溶解し、塗布液を調製し、これを、
電動機用カーボンブラシ、グラフアイト成形体
〔イビデン(株)：Ｔ―５〕、磁器（ムライト）円盤
〔日本化学陶業(株)：フリケンタイト〕および炭化
ケイ素成形体〔京都セラミツク(株)：SC―201〕の
それぞれの表面に塗布（１回の塗布で約10μmの
焼成皮膜が得られる）した後、190℃のホツトプ
レート上で加熱し、アセトンを除去した。このよ
うにして、ジフエニルボロシロキサンポリマーの
薄膜を形成したそれぞれの耐熱性基材を500℃窒
素雰囲気中で30分間保持した後、真空炉に移し、
900℃で約30分焼成し、炉中で約200℃まで冷却し
た後取り出した。得られた各焼成品の表面皮膜に
ついて、サバン型摩耗試験機を用い、滑り速度毎
分120ｍ、荷重２Kgｆ、相手材軸受鋼（SUJ―２、
H_RC60〜62、表面＃2000ラツプ）の条件の下で、
摩擦係数および比摩耗量cm³／kgf・ｍを求めた。
その結果を第２表にまとめたが、基材の材質によ
つて多少の違いはあるが、この発明の複合摺動部
材の摩擦係数および比摩耗量の両方もしくは一方
を低下させる効果の著しいことが、この表から明
らかとなつた。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジフエニルボロシロキサンポリマーの有機溶
   媒溶液を、グラフアイト、セラミツクなどの耐熱
   性基材上に塗布もしくは含浸してポリマーの薄膜
   を形成し、ついでこれを不活性ガス雰囲気中もし
   くは減圧下で焼成したことを特徴とする複合摺動
   部材。