JP4767234B2 - 摺動用被覆構造 - Google Patents
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上記潤滑被膜は、ポリアミドイミド樹脂を有する耐熱性樹脂と二硫化モリブデン粒子とから成り、上記潤滑被膜中の耐熱性樹脂の重量百分率が52〜84wt%であり、二硫化モリブデン粒子の重量百分率が48〜16wt%であり、かつ、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した前記二硫化モリブデン粒子の平均粒子径が0.7〜2.7μmの範囲であり、および
上記金属基材は、中心線平均粗さ(Ra)が0.2〜0.6μmの範囲であることを特徴とする摺動用被覆構造を提供する。
以下、単に「粒子径」とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒子径(D50)を表すものであり、
「表面粗さRa」または「下地粗さRa」は、JIS B0601−1994に準じて測定された中心線平均粗さ(Ra)を表すものである。
本発明の第一の特徴は、本発明の潤滑被膜が規定量のポリアミドイミド樹脂を有する耐熱性樹脂と二硫化モリブデン粒子のみから成る点である。これが前記従来技術との基本的な相違点である。
本発明の構成は、小粒径の固体潤滑剤である二硫化モリブデン(MoS2)粒子を使用することを特徴とする。すなわち、該二硫化モリブデン(MoS2)粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した体積累積平均粒子径D50(=粒子径)は0.7〜2.7μmの範囲であることが必要である。かかる微細な粒子径を有する二硫化モリブデン(MoS2)のみを使用することにより、得られる潤滑被膜の基材への密着性に優れ、被膜の表面粗さRaおよび摩擦係数μの値を低減することができる。
該二硫化モリブデンの粒子径は0.7〜2.7μmの範囲であるが、樹脂組成物への配合性および二硫化モリブデン(MoS2)粒子の入手しやすさの見地から、その粒子径が1.3〜2.1μmの範囲にあることが特に好ましい。なお、かかる小粒径の二硫化モリブデン(MoS2)粒子は、市販の二硫化モリブデン(MoS2)粒子等を機械力を用いて粉砕することにより、容易に調製することができる。
潤滑被膜を形成させる金属基材表面(下地)の中心線平均粗さ(Ra)が、0.2〜0.6μmの範囲に限定して基材表面の平滑度を高めたことにより、その上に形成した潤滑被膜もこれを反映して高い平滑度が確保され、潤滑被膜の中心線平均粗さ(Ra)を減少させ、摩擦係数μおよび摩耗量を低減することができる。
ここで、前記の「潤滑被膜を形成する成分」は、前記ポリアミドイミド樹脂を有する耐熱性樹脂および二硫化モリブデン粒子等の不揮発性成分であって、硬化前にこれらの成分を分散させるための溶媒を含まない。
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置:モデルLS−230(ベックマンコールター社製)
測定値:体積累積平均粒子径(D50)
測定方法:PIDS(偏光散乱強度差計測)
分散媒:キシレン
サンプル濃度:0.5wt%
[固体潤滑剤の平均粒子径の測定条件]
測定用サンプルとして、各固体潤滑剤のキシレン分散液(0.5wt%濃度)を調製した。
室温下、上記測定用サンプルをレーザー回折散乱式粒度分布測定装置:モデルLS−230のフローセル内に循環させ、固体潤滑剤サンプルの体積累積平均粒子径(D50)を測定した。
以下に示す方法により、アルミニウム基材の表面にポリアミドイミド樹脂(PAI)と二硫化モリブデン(MoS2)とから成る潤滑被膜を備えた試験板を作成した。また、各表面粗さRaは、JIS B0601−1994の中心線平均粗さ(Ra)の測定方法に準じて測定した。
[潤滑被膜を備えた試験板の作成]
アルカリ脱脂したAC8Bアルミニウム坂(表面粗さRa 0.2μm)表面に、表1に示す潤滑被膜を形成する各潤滑被覆組成物をナイフコーティングし、80℃×30分にて乾燥した後、180℃×90分によるの条件で該アルミニウム基材上に潤滑被膜を形成させることにより試験板を作成した。該潤滑被膜の厚さは13μmであった。
なお、表1中、PAIはポリアミドイミド樹脂を表す。
[荷重往復動試験]
作成した試験板の表面にエンジンオイル5W−20を1.0mg塗布し、ローラーをセットし、以下の条件で荷重往復動を行なうことにより、該試験板の摩擦係数(μ)を測定した。
<軽荷重往復軌試験の試験条件>
荷重:9.8N、29.4N
往復勤速度:120cpm
ストローク:100mm
繰了:7200サイクル
試験温度:25℃(室温)
オイル:浸漬または塗布
試験ローラー:φ7mmローラー
試験例1のサンプルNo.2と同じ被膜組成および二硫化モリブデン(MoS2)の粒子径を有する潤滑被膜を有し、基材の表面粗さRaを表2に示す通り、0.2〜1.6(μm)の範囲で種々に変えた試験板を試験例1同様の方法により作成した。これらのサンプルについて、試験例1と同様の方法で、該試験板の摩擦係数(μ)を測定した。結果を表2に示す。
試験例1のサンプルNo.2を、特許文献1に開示された従来技術に従って作製したサンプルと比較して、摩擦係数(μ)と摩耗量(μm)について試験した結果を表3に示す。
[摩耗量]
各摺動部材被覆組成物(試料)から形成される被覆樹脂層を有するアルミニウム合金AC8Bの試験板に対し、前記の摩擦係数測定(荷重往復動試験)の前後で、該被覆樹脂層の表面粗さRaを上記の方法により測定した。さらに、試験前後の表面粗さRaの差から該被覆樹脂層の摩耗量(μm)を測定した。
試験例1のサンプルNo.2(本発明の被覆構造)および試験例3のサンプルNo.31(従来の被覆構造)と同じ基材表面粗さおよび同じ潤滑被膜をガソリンエンジンのピストンスカートに適用して実機試験を行ない、燃料消費率、モータリングフリクション、ファイヤリングフリクションを測定した結果を、それぞれ図1、図2、図3に示す。試験条件は下記のとおりであった。
単気筒エンジンを使用し、排気量は約660cc/シリンダ、ボアー径94mm、ストローク95mm、エンジンオイルは0W−20を使用し、油水温は80℃±1℃に設定。燃費およびファイヤリングフリクション測定時のエンジン回転数は2000rpmとし、負荷を変化させて試験を行なった。
図示したように、本発明は従来技術に比べて、試験したトルク値またはエンジン回転数の全域において、燃料消費率、モータリングフリクション、ファイヤリングフリクションがいずれも大幅に向上していることが確認された。
Claims (1)
- 金属基材と、該金属基材の表面を覆う潤滑被膜とから成る摺動用被覆構造であって、
上記潤滑被膜は、ポリアミドイミド樹脂を有する耐熱性樹脂と二硫化モリブデン粒子とから成り、上記潤滑被膜中の耐熱性樹脂の重量百分率が52〜84wt%であり、二硫化モリブデン粒子の重量百分率が48〜16wt%であり、かつ、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定した前記二硫化モリブデン粒子の平均粒子径が0.7〜2.7μmの範囲であり、および
上記金属基材は、その中心線平均粗さRaが0.2〜0.6μmの範囲であることを特徴とする摺動用被覆構造。
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