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JP2003278757A - すべり軸受及びその製造方法 - Google Patents

すべり軸受及びその製造方法

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Publication number
JP2003278757A
JP2003278757A JP2002084890A JP2002084890A JP2003278757A JP 2003278757 A JP2003278757 A JP 2003278757A JP 2002084890 A JP2002084890 A JP 2002084890A JP 2002084890 A JP2002084890 A JP 2002084890A JP 2003278757 A JP2003278757 A JP 2003278757A
Authority
JP
Japan
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coating layer
polytetrafluoroethylene
sliding bearing
thin film
synthetic resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002084890A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuya Tanaka
拓也 田中
Hideyuki Nakajima
秀幸 中島
Nobutaka Hiramatsu
伸隆 平松
Masahito Fujita
正仁 藤田
Takayuki Shibayama
隆之 柴山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Metal Co Ltd
Original Assignee
Daido Metal Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Metal Co Ltd filed Critical Daido Metal Co Ltd
Priority to JP2002084890A priority Critical patent/JP2003278757A/ja
Priority to GB0301239A priority patent/GB2386929B/en
Priority to US10/351,626 priority patent/US6866421B2/en
Publication of JP2003278757A publication Critical patent/JP2003278757A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被覆層の表面にポリテトラフルオロエチレン
の薄膜を形成することにより優れた摺動特性を有するす
べり軸受及びその製造方法を提供する。 【構成】 被覆層３の表面には、ポリテトラフルオロエ
チレンからなる薄膜４が形成されていることにより、被
覆層３の表面に形成されたポリテトラフルオロエチレン
の薄膜４上を相手材が摺動することとなるため、摩擦係
数を低減することができ、摺動初期においても相手材を
スムーズに摺動させることができる。また、被覆層３の
なじみ性を向上させることができるため、例えば、相手
材が片当りしているような場合でも相手材を摩耗させる
ことがない。更に、被覆層３の非焼付性を向上させるこ
とができるため、すべり軸受１を高荷重の条件下でも使
用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅合金又はアルミ
ニウム合金からなる下地合金の表面に合成樹脂の被覆層
を形成することにより構成されるすべり軸受及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用エンジン等で使用されるすべ
り軸受においては、一般的に高回転，高荷重等の厳しい
使用条件下で使用されることが多い。このような厳しい
使用条件下に対応できるすべり軸受として、例えば、特
開２０００−１３６３９７に開示されるように、銅合金
又はアルミニウム合金等からなる下地合金の表面に被覆
層を形成したすべり軸受が提案されている。このすべり
軸受では、被覆層をポリイミド又はポリアミドイミドを
ベース樹脂に固体潤滑剤としてポリテトラフルオロエチ
レン及びグラファイトを添加したものにより形成するこ
とで摺動特性を向上させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、すべ
り軸受が用いられる内燃機関用エンジン等の高出力化，
高性能化等に対応し、すべり軸受に対してより一層の摺
動特性の向上が要求されるようになっているが、上記し
た従来のすべり軸受は、特に、摩擦係数の低減，なじみ
性及び非焼付性の向上等の要求に対して満足のいく性能
を発揮できるものではなかった。本発明は、上記した事
情に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、被覆層の表面にポリテトラフルオロエチレンの薄膜
を形成することにより優れた摺動特性を有するすべり軸
受及びその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１に係る発明においては、銅合金又はア
ルミニウム合金からなる下地合金の表面に合成樹脂の被
覆層を形成することにより構成されるすべり軸受におい
て、前記被覆層の表面には、ポリテトラフルオロエチレ
ンからなる薄膜が形成されていることを特徴とする。こ
のように構成することにより、被覆層の表面に形成され
たポリテトラフルオロエチレンの薄膜上を相手材が摺動
することとなるため、摩擦係数を低減することができ、
摺動初期においても相手材をスムーズに摺動させること
ができる。また、被覆層のなじみ性を向上させることが
できるため、例えば、相手材が片当りしているような場
合でも相手材を摩耗させることがない。更に、被覆層の
非焼付性を向上させることができるため、すべり軸受を
高荷重の条件下でも使用することができる。
【０００５】また、請求項２に係る発明においては、前
記被覆層は、熱硬化性樹脂又はポリベンゾイミダゾール
と５〜７０容量％の固体潤滑剤とから構成され、該固体
潤滑剤は、少なくとも５〜５０容量％のポリテトラフル
オロエチレンを含むことを特徴とする。このように構成
することにより、被覆層に含有される固体潤滑剤によっ
てすべり軸受の摩耗特性及び摩擦特性を向上させること
ができ、また、含有されるポリテトラフルオロエチレン
によって被覆層の表面に薄膜を形成することができるた
め、すべり軸受の摩擦係数の低減，なじみ性及び非焼付
性の向上を図ることができる。
【０００６】更に、請求項３に係る発明においては、請
求項１又は請求項２のいずれかに記載のすべり軸受の製
造方法であって、少なくとも、前記合成樹脂が塗布され
る前記下地合金の塗布面を粗面化する工程と、粗面化し
た前記塗布面を清浄化及び活性化する工程と、前記合成
樹脂を前記塗布面に塗布する工程と、塗布した前記合成
樹脂を前記ポリテトラフルオロエチレンの融点以上で焼
成して前記被覆層とする焼成工程とからなることを特徴
とする。このように構成することにより、被覆層の表面
にポリテトラフルオロエチレンの薄膜を形成することが
できるため、摩擦係数の低減，なじみ性及び非焼付性を
向上したすべり軸受を作製することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係るすべ
り軸受１の断面図である。
【０００８】図１において、すべり軸受１は、銅合金あ
るいはアルミニウム合金からなる下地合金２に被覆層３
を積層することにより形成され、被覆層３の表面には、
ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと表示）
からなる薄膜４が形成されている。
【０００９】被覆層３は、合成樹脂に固体潤滑剤を添加
したものにより形成されており、合成樹脂としては、熱
硬化性樹脂であるポリアミドイミド樹脂（以下、ＰＡＩ
と表示），エポキシ樹脂（以下、ＥＰと表示），フェノ
ール樹脂，ポリイミド樹脂又は熱可塑性樹脂であるポリ
ベンゾイミダゾール（以下、ＰＢＩと表示）のうちいず
れかである。
【００１０】また、被覆層３に添加される固体潤滑剤と
しては、ＰＴＦＥ，グラファイト（以下、Ｇｒと表
示），二硫化モリブデン（以下、ＭｏＳ2と表示），窒
化ホウ素（以下、ＢＮと表示）のいずれかであるが、少
なくとも５〜５０容量％のＰＴＦＥを含んでいる。固体
潤滑剤は、摩耗特性及び摩擦特性を向上させるために添
加されるものであり、その添加量は、５〜７０容量％で
あるが、５容量％未満では、摩耗特性及び摩擦特性向上
の効果が得られず、７０容量％を超えると、合成樹脂の
強度が低下してしまう。
【００１１】次に、上記のように構成される被覆層３を
有するすべり軸受１の製造方法について説明する。ま
ず、下地合金２を脱脂処理した後、合成樹脂が塗布され
る下地合金２の塗布面をサンドブラスト又は機械加工等
により粗面化する。塗布面を粗面化した後、超音波洗
浄，酸洗，水洗，放電加工等により、塗布面を清浄で活
性された面とする。塗布面を清浄化及び活性化した後、
下地合金２を加熱して４０〜１２０℃に予熱しておく。
予熱した下地合金２の塗布面に、合成樹脂のバインダー
中にＰＴＦＥを含む固体潤滑剤を分散した塗液をスプレ
ー，印刷，ロールコート等などの方法により塗布する。
なお、印刷によって塗布する場合には、下地合金２の予
熱は不要である。
【００１２】そして塗布された塗液を３５０℃で焼成す
ると、合成樹脂がキュアリングされると共に、ＰＴＦＥ
が被覆層３の表面に溶出し、この溶出したＰＴＦＥによ
って被覆層３の表面に薄膜４が形成される。これは、キ
ュアリング温度（焼成温度）の３５０℃がＰＴＦＥの融
点（３２７℃）よりも高い温度であるため、ＰＴＦＥが
被覆層３の表面に溶出するものである。このため、キュ
アリング温度は、ＰＴＦＥの融点以上であればよいが、
温度が高すぎる場合には合成樹脂が分解してしまうこと
があるため、設定温度の上限としては、合成樹脂が分解
しないキュアリング温度を設定すればよい。なお、焼成
時間（キュアリング時間）は、キュアリング温度によっ
て異なるが、目安として、キュアリング温度が３５０℃
の場合には、１時間前後が好適である。
【００１３】次に、被覆層３の組成及びキュアリング温
度を変えた複数の試験試料を用い、摩擦係数，摩耗量及
び焼付荷重を測定するために行った試験について、表１
及び表２を参照して説明する。表１は、被覆層３の摩擦
係数，摩耗量及び焼付荷重を測定するためのスラスト型
試験の条件を示す表であり、表２は、被覆層３の組成及
びキュアリング温度を変えて試験を行った場合の試験結
果を示す表である。
【００１４】試験を行うための試験試料として、表１の
実施例１〜１３に示す被覆層３の組成の異なる試験試料
を用いた。また、比較する試験試料として、表１の比較
例１〜５に示す被覆層３の組成及びキュアリング温度の
異なる試験試料を用いた。
【００１５】表１に示す試験試料のうち、ベースとなる
合成樹脂として、実施例１〜３，６〜１３及び比較例１
〜５についてＰＡＩを、実施例４についてＥＰを、実施
例５についてＰＢＩを用いた。
【００１６】また、比較例１を除くすべての試験試料
で、固体潤滑剤としてＰＴＦＥが添加されており、ＰＴ
ＦＥに加えて実施例６，７，１０，１１ではＭｏＳ
2が、実施例８，１２及び比較例４ではＧｒが、実施例
９，１３ではＢＮが固体潤滑剤として添加されている。
【００１７】また、キュアリング温度は、実施例１〜１
３及び比較例１，４が３５０℃，比較例２，３が２００
℃，比較例５が３００℃となっている。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】表２に示す、摩耗量及び摩擦係数に関する
試験結果から次のことが判明した。まず、５〜５０容量
％でＰＴＦＥが添加されて、キュアリング温度が３５０
℃である実施例１〜１３では、摩擦係数が０．０２〜
０．０５，摩耗量が１〜９μｍと低く、焼付荷重が１８
〜２７ＭＰａと高い値を示しているのに対し、３０，５
０容量％でＰＴＦＥが添加されているが、キュアリング
温度が２００，３００℃である比較例２，３，５では、
摩擦係数が０．０２〜０．０４と低い値を示しているも
のの、実施例１〜１３よりも摩耗量が１２〜１５μｍと
高く、焼付荷重が１５，１８ＭＰａと低い値を示してい
る。これは、実施例１〜１３では、キュアリング温度を
ＰＴＦＥの融点よりも高い温度に設定しているため、被
覆層３の表面にＰＴＦＥが溶出して薄膜４が形成されて
いるのに対し、比較例２，３，５では、キュアリング温
度をＰＴＦＥの融点よりも低い温度に設定しているた
め、被覆層３の表面に薄膜４が形成されなかったことに
よるものである。このように、被覆層３の表面にＰＴＦ
Ｅの薄膜４が形成されることにより、摩耗量の低減及び
非焼付性の向上を図ることができる。また、実施例６〜
１３では、ＰＴＦＥに加えて、固体潤滑剤として、Ｇ
ｒ，ＭｏＳ2，ＢＮのいずれかが添加されていることに
より、摩耗特性及び摩擦特性を向上させている。
【００２１】また、比較例１，４では、実施例１〜１３
と同様にキュアリング温度が３５０℃であるが、比較例
１については、摩擦係数が０．０９と高く、焼付荷重が
９ＭＰａと低い値を示している。これは、比較例１につ
いては、固体潤滑剤が添加されずＰＡＩ単体であるた
め、摺動特性が劣ることによるものである。このよう
に、固体潤滑剤を添加することにより、摩擦係数の低減
及び非焼付性の向上を図ることができる。また、比較例
４については、固体潤滑剤の総添加量が９０容量％と高
いため、被覆層３の硬度が低下して摩耗し易くなったこ
とによるものである。
【００２２】なお、実施例１〜１３のキュアリング温度
は、３５０℃となっているが、３２７℃とした場合にも
同様に良好な結果が得られた。
【００２３】また、実施例１〜１３においては、５〜６
５容量％で固体潤滑剤が添加されているが、７０容量％
とした場合にも同様に良好な結果が得られた。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明においては、被覆層の表面に形
成されたポリテトラフルオロエチレンの薄膜上を相手材
が摺動することとなるため、摩擦係数を低減することが
でき、摺動初期においても相手材をスムーズに摺動させ
ることができる。また、被覆層のなじみ性を向上させる
ことができるため、例えば、相手材が片当りしているよ
うな場合でも相手材を摩耗させることがない。更に、被
覆層の非焼付性を向上させることができるため、すべり
軸受を高荷重の条件下でも使用することができる。
【００２５】また、請求項２に係る発明においては、被
覆層に含有される固体潤滑剤によってすべり軸受の摩耗
特性及び摩擦特性を向上させることができ、また、含有
されるポリテトラフルオロエチレンによって被覆層の表
面に薄膜を形成することができるため、すべり軸受の摩
擦係数の低減，なじみ性及び非焼付性の向上を図ること
ができる。
【００２６】更に、請求項３に係る発明においては、被
覆層の表面にポリテトラフルオロエチレンの薄膜を形成
することができるため、摩擦係数の低減，なじみ性及び
非焼付性を向上したすべり軸受を作製することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るすべり軸受の断面図である。
【符号の説明】
１ すべり軸受 ２ 下地合金 ３ 被覆層 ４ 薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平松 伸隆 愛知県名古屋市北区猿投町２番地 大同メ タル工業株式会社内 (72)発明者 藤田 正仁 愛知県名古屋市北区猿投町２番地 大同メ タル工業株式会社内 (72)発明者 柴山 隆之 愛知県名古屋市北区猿投町２番地 大同メ タル工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA06 CA05 DA01 DA02 JA01 QA05 SB03 SB04 SC20 4D075 BB01X BB65X DB01 DC16 EA19 EB18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 銅合金又はアルミニウム合金からなる下
    地合金の表面に合成樹脂の被覆層を形成することにより
    構成されるすべり軸受において、 前記被覆層の表面には、ポリテトラフルオロエチレンか
    らなる薄膜が形成されていることを特徴とするすべり軸
    受。
  2. 【請求項２】 前記被覆層は、熱硬化性樹脂又はポリベ
    ンゾイミダゾールと５〜７０容量％の固体潤滑剤とから
    構成され、該固体潤滑剤は、少なくとも５〜５０容量％
    のポリテトラフルオロエチレンを含むことを特徴とする
    請求項１記載のすべり軸受。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２のいずれかに記載
    のすべり軸受の製造方法であって、少なくとも、前記合
    成樹脂が塗布される前記下地合金の塗布面を粗面化する
    工程と、粗面化した前記塗布面を清浄化及び活性化する
    工程と、前記合成樹脂を前記塗布面に塗布する工程と、
    塗布した前記合成樹脂を前記ポリテトラフルオロエチレ
    ンの融点以上で焼成して前記被覆層とする焼成工程とか
    らなることを特徴とするすべり軸受の製造方法。
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