DE102023107642A1

DE102023107642A1 - Gleitelement

Info

Publication number: DE102023107642A1
Application number: DE102023107642.6A
Authority: DE
Inventors: Erina Yasuda; Yuma HANEDA
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2023-03-27
Publication date: 2023-10-05
Also published as: JP2023153088A; KR20230141539A; US20230313836A1; CN116892570A

Abstract

Ein Gleitelement der vorliegenden Erfindung weist eine Harzdeckschicht mit einem Additiv auf, wobei das Additiv ein oleophobes Harz aus einem Fluorharz und/oder einem Silikonharz enthält, und eine geeignete Menge des oleophoben Harzes gleichmäßig auf einer Gleitfläche der Harzdeckschicht dispergiert ist. Gemäß dem Gleitelement kann der Gleitfläche der Harzdeckschicht eine ölabweisende Wirkung verliehen werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Gleitelements.
(2) Stand der Technik
Das Gleitelement weist im Allgemeinen eine Basismaterialschicht und eine Oberflächenschicht auf, und ein gleitendes Element wird von der Oberflächenschicht getragen. Die Oberflächenschicht ist aus einem Weichmetallmaterial aufgebaut, und deren Oberfläche kann mit einer Harzdeckschicht überzogen sein.
Die Harzdeckschicht wird durch Dispergieren verschiedener Additive in einem Bindemittelharz hergestellt. Repräsentative Beispiele für die Additive sind Festschm ierstoffe.
Um den Reibungswiderstand mit dem gleitenden Element zu verringern, werden oft Festschmierstoffe mit einer Spaltbarkeit als die oben beschriebenen Festschmierstoffe eingesetzt.
Als Druckschriften zum Stand der Technik der vorliegenden Erfindung sind die WO 2011 / 111 668 A und die JP 2003 - 156 045 A angegeben.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das Verhältnis des Reibungskoeffizienten zwischen der Harzdeckschicht und dem gleitenden Element wirkt ein spaltbarer Festschmierstoff ausschließlich zu Beginn des Gleitens. Das liegt daran, dass der Festschmierstoff gespalten werden kann, wenn die Harzdeckschicht und das gleitende Element in festem Kontakt zueinander stehen. Kürzlich ist jedoch Bedarf an einer Verringerung des Reibungskoeffizienten während einer Flüssigkeitsschmierung aufgekommen. Bei einer Flüssigschmierung sind Welle und Lager durch Schmieröl vollständig voneinander getrennt, und eine Spaltung des Festschmierstoffs findet kaum statt.
Natürlich besteht kein Zweifel daran, dass eine Anwendung des spaltbaren Festschmierstoffs den Reibungskoeffizienten der Harzdeckschicht verringert. Es ist jedoch notwendig, einen Schmierstoff unter einem neuen Gesichtspunkt zu wählen, um der jüngsten Anforderung an das Gleitelement gerecht zu werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen niedrigen Reibungskoeffizienten zwischen einer Harzdeckschicht und einem gleitenden Element während einer Flüssigkeitsschmierung zu erhalten.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sorgfältige Forschungen durchgeführt, um diese Aufgabe zu lösen, und haben dabei herausgefunden, dass die Gleitfläche der Harzdeckschicht ölabweisend sein kann. Wenn die ölabweisende Wirkung der Gleitfläche unzureichend ist, wird das Schmieröl zwischen der Gleitfläche und dem gleitenden Element nass und breitet sich auf der Gleitfläche aus und haftet leicht daran.
Mit anderen Worten, wenn ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Gleitfläche und dem gleitenden Element auftritt, ist eine Kraft zum Abscheren des an der Gleitfläche haftenden Schmierölfilms erforderlich.
Andererseits haftet das Schmieröl bei einer Gleitfläche mit geeigneter Ölabweisung nicht an der Gleitfläche, wenn ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Gleitfläche und dem gleitenden Element auftritt, sondern bewegt sich einem Gleiten gleich auf der Gleitfläche. Es wird davon ausgegangen, dass die Kraft, die erforderlich ist, um das Schmieröl von der Gleitfläche zu trennen, in diesem Fall geringer ist als die Kraft, die erforderlich ist, um den Schmierölfilm abzuscheren. Dadurch verringert sich der Reibungskoeffizient zwischen der Gleitfläche und dem gleitenden Element.
Ausgehend von diesen Erkenntnissen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung wiederholt untersucht, wie die Gleitfläche der Harzdeckschicht ölabweisend gemacht werden kann, und haben daraufhin einen Aspekt der vorliegenden Erfindung konzipiert.
Daher enthält ein Gleitelement eine Harzdeckschicht, die ein Additiv enthält, wobei
das Additiv ein oleophobes bzw. ölabweisendes Harz enthält, das aus einem Fluorharz und/oder einem Silikonharz aufgebaut ist, und
das oleophobe Harz unter den folgenden Bedingungen gleichmäßig auf einer Gleitfläche der Harzdeckschicht dispergiert ist: $U = s/ (S * 0,2) \leq 1$

wobei

6 % ≤ S ≤ 30 % gilt,
s eine Standardabweichung von Flächen von Voronoi-Polygone ist, und
S ein Flächenverhältnis einer Fläche ist, auf der das oleophobe Harz exponiert ist.

Gemäß dem Gleitelement, bei dem die Dispersion des oleophoben Harzes auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht die obige Formel (1) erfüllt, wird eine geeignete Menge des oleophoben Harzes auf der Gleitfläche angemessen dispergiert, und ein Bereich, in dem das oleophobe Harz fehlt, wird reduziert. Dadurch weist die gesamte Gleitfläche eine geeignete ölabweisende Wirkung auf. Somit ist es möglich, einen geeigneten Reibungskoeffizienten über die gesamte Gleitfläche aufrechtzuerhalten.
Die Menge des oleophoben Harzes, das hinzuzufügen ist, wird durch das Flächenverhältnis S definiert. So wird das Flächenverhältnis einer Fläche, auf der das der Harzdeckschicht hinzugefügte oleophobe Harz auf der Oberfläche exponiert ist, auf 6 % oder mehr festgelegt, wodurch eine ausreichende Ölabweisung auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht gewährleistet wird. Ferner wird das Flächenverhältnis auf 30 % oder weniger festgelegt, wodurch verhindert wird, dass die Ölabweisung der Gleitfläche der Harzdeckschicht zu stark ist.
Eine Oberfläche oder ein Querschnitt des oleophoben Harzes wird fotografiert. Das resultierende Bild wird verarbeitet, um die exponierte Fläche des oleophoben Harzes und andere Flächen zu berechnen, und das Flächenverhältnis S wird erhalten.
Die Dispergierbarkeit des oleophoben Harzes wird durch eine Standardabweichung s von Flächen von Voronoi-Polygonen definiert. Je kleiner die Standardabweichung s ist, desto gleichmäßiger sind die Flächen der Voronoi-Polygone. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das oleophobe Harz gleichmäßiger verteilt bzw. dispergiert wird.
Hier werden die Flächen der Voronoi-Polygone wie unten beschrieben erhalten. Die Oberfläche der Deckschicht wird fotografiert. Das resultierende Bild wird verarbeitet, und die Mittelpunkte des exponierten oleophoben Harzes werden durch eine Gerade verbunden. Mittelsenkrechten von jeweiligen Seiten des oben beschriebenen Dreiecks werden verbunden und die erste verbundene Gerade wird gelöscht, um ein Polygon, d. h. ein Voronoi-Polygon, zu bilden. Die Fläche des Polygons kann per Bildverarbeitung mit einer Universal-Bildverarbeitungssoftware erhalten werden.
Die Standardabweichung s ergibt sich aus der Verteilung der Flächen aller Voronoi-Polygone, die in einem vorbestimmten Bereich eines aufgenommenen Bildes enthalten sind.
Durch Abstimmung der Menge des oleophoben Harzes, das der Harzdeckschicht hinzuzufügen ist, lassen sich gewünschte Werte für die Fläche des exponierten oleophoben Harzes und die Standardabweichung s leicht sicherstellen. Die Standardabweichung s und das Flächenverhältnis S sind somit wie in Formel (1) verknüpft. U in Formel (1) ist ein Index, der die Balance zwischen der Menge des oleophoben Harzes, das hinzuzufügen ist, und der Dispergierbarkeit des oleophoben Harzes angibt.
Eine geeignete ölabweisende Wirkung der Harzdeckschicht des Gleitelements kann auch wie folgt definiert werden. Wenn 10 µl eines Öltröpfchens auf die Harzdeckschicht fallen gelassen werden, beträgt ein Durchmesser des verteilten Öltröpfchens 2 Sekunden nach dem Fallenlassen des Tröpfchens 10,0 mm oder weniger.
Hier ist ein Verfahren zum Bewerten der ölabweisenden Wirkung durch Auftropfen eines vorbestimmten Öltröpfchens auf die Harzdeckschicht und Verwenden des verteilten Öltröpfchens nach einer vorbestimmten Zeit als ein Index als „Tropftest“ bezeichnet.
Der Durchmesser des verteilten Öltröpfchens bezieht sich auf einen Durchmesser eines Kreises mit einer Fläche, die gleich der Fläche ist, die erhalten wird, indem die Fläche des Tröpfchens 2 Sekunden nach dem Auftropfen des Tröpfchens von der senkrechten Oberseite der Tröpfchenauftropf- bzw. Tröpfchenabwurfoberfläche beobachtet wird. Es ist zu beachten, dass für die Öltröpfchen ein Schmieröl der Klasse 0W-8 verwendet wird und die Umgebungstemperatur zur Zeit der Messung auf 20 bis 30 °C eingestellt wird.
Die Menge des Öltröpfchens (10 µl) und die verstrichene Zeit (2 Sekunden), die wie vorstehend dargelegt verwendet werden, sind Indizes, wenn die Harzdeckschicht flach ist oder eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius von 40 mm oder mehr aufweist, wenn von einem Gleitelement ausgegangen wird, das industriell und weit verbreitet eingesetzt wird.
Wenn der Krümmungsradius verringert wird, wird die Menge des aufzutropfenden Öltröpfchens vorzugsweise so reduziert, dass die Höhe vom Scheitelpunkt des Öltröpfchens bis zur Gleitfläche dem oben genannten Index entspricht. Im Ansprechen auf diese Abstimmung wird auch der zu messende Durchmesser des verteilten Tröpfchens abgestimmt.
Die Partikelgröße des oleophoben Harzes beträgt vorzugsweise 1 µm oder weniger, und das Aspektverhältnis des oleophoben Harzes liegt vorzugsweise zwischen 1,0 und 1,4.
Die Partikelgröße des oleophoben Harzes wird auf 1 µm oder weniger und das Aspektverhältnis des oleophoben Harzes auf einen Bereich von 1,0 bis 1,4 festgelegt, wodurch die Glätte der Gleitfläche der Harzdeckschicht gewährleistet wird. Die Wenzel-Gleichung zeigt, dass bei einem Kontaktwinkel der Gleitfläche von weniger als 90 Grad eine Aufrauhung der Gleitfläche eine leichte Benetzung der Oberfläche durch das Schmieröl ermöglicht. Folglich wird, wenn das oleophobe Harz wie oben beschrieben fein und kugelförmig ist, die Glätte der Gleitfläche, an der das oleophobe Harz exponiert ist, gewährleistet, und die Ölabweisung der Gleitfläche wird nicht beeinträchtigt.
Hierin sind die Partikelgröße und das Aspektverhältnis wie folgt definiert. Ein durch Mikrofotografie erhaltenes Bild des Querschnitts der Harzdeckschicht wird verarbeitet, ein Bereich entsprechend Partikeln des oleophoben Harzes wird durch einen Kreis und eine Ellipse approximiert, und ein entsprechender Kreisdurchmesser wird als die Partikelgröße verwendet. Die Hauptachse/Nebenachse der approximierten Ellipse ist als das Aspektverhältnis definiert.
Die Menge des Additivs, das der Harzdeckschicht hinzuzufügen ist, beträgt vorzugsweise 30 Vol.-% oder mehr.
Dadurch kann eine für die Gleitfläche der Harzdeckschicht geeignete ölabweisende Wirkung gewährleistet werden. Dementsprechend wird der Reibungskoeffizient der Harzdeckschicht im Zustand der Flüssigkeitsschmierung verringert.
Dabei kann die Menge des hinzuzufügenden Additivs durch das Volumenverhältnis der Rohmaterialien zur Zeit der Herstellung der Harzdeckschicht definiert werden. Wie oben beschrieben, kann das Flächenverhältnis bzw. der Flächenanteil des Additivs zur Harzdeckschicht im Querschnittsbild der Harzdeckschicht auch die Menge des hinzuzufügenden Additivs sein.
Die Menge des oleophoben Harzes in dem in der Harzdeckschicht enthaltenen Additiv beträgt vorzugsweise 20 Vol.-% oder mehr. Mit anderen Worten, ein Flächenverhältnis S einer Fläche, in der das oleophobe Harz exponiert ist, beträgt vorzugsweise 6 % oder mehr. Dadurch kann eine für die Gleitfläche der Harzdeckschicht geeignete ölabweisende Wirkung gewährleistet werden. Dementsprechend wird der Reibungskoeffizient der Harzdeckschicht im Zustand der Flüssigkeitsschmierung verringert.
Dabei kann die Menge des oleophoben Harzes im Additiv durch das Volumenverhältnis der Rohmaterialien zur Zeit der Herstellung der Harzdeckschicht definiert werden. Wie oben beschrieben, kann das Verhältnis zwischen der Fläche des oleophoben Harzes und der Fläche des Additivs, die im Querschnittsbild der Harzdeckschicht erscheint, auch die Menge des oleophoben Harzes sein.
In diesem Zusammenhang wird das Flächenverhältnis S auf 30 % oder weniger festgelegt, wodurch eine übermäßige Ölabweisung der Gleitfläche verhindert werden kann. Eine zu starke Ölabweisung der Gleitfläche kann die Bildung eines Schmierölfilms zwischen der Gleitfläche und der gleitenden Fläche beeinträchtigen.
Das Verhältnis Rp/Rv zwischen einer maximalen Peakhöhe Rp und einer maximalen Taltiefe Rv auf der Oberfläche der Harzdeckschicht wird vorzugsweise auf einen Bereich von 0,7 bis 1,8 festgelegt.
Insbesondere vorzugsweise wird das Verhältnis Rp/Rv auf einen Bereich von 0,8 bis 1,6 festgelegt. Das Verhältnis Rp/Rv wird auf einen Bereich von 0,8 bis 1,6 festgelegt, wodurch die Glätte der Oberfläche der Harzdeckschicht gewährleistet und somit die Ölabweisung verbessert wird. Dementsprechend wird der Reibungskoeffizient der Harzdeckschicht im Zustand der Flüssigkeitsschmierung verringert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Gleitelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend ist die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen näher beschrieben.
Eine Basismaterialschicht 2, die ein Gleitelement 1 bildet, ist im Allgemeinen aus einem Metallmaterial aufgebaut.
Bei dem Lager als ein Beispiel für das Gleitelement ist die Basismaterialschicht 2 so aufgebaut, dass eine Lagerlegierungsschicht 4 auf Aluminiumbasis auf eine Rückmetallschicht 3 aus einem Stahlmaterial laminiert ist.
Eine Harzdeckschicht 5 ist auf die Basismaterialschicht 2 laminiert.
Die Harzdeckschicht 5 ist aus einer Zusammensetzung aufgebaut, die durch Zugabe verschiedener Additive zu einem Bindemittelharz hergestellt wird.
Das Bindemittelharz kann je nach Verwendungszweck des Gleitelements 1 in geeigneter Weise ausgewählt werden. Beispielsweise können ein oder mehrere von einem Polyimidharz, einem Polyamidimidharz, einem Epoxidharz, einem Phenolharz, einem Polyamidharz und einem Elastomer verwendet werden, und auch eine Polymerlegierung ist möglich.
Als das Additiv kann ein oleophobes Harz verwendet werden.
Das Material des oleophoben Harzes kann je nach Verwendungszweck des Gleitelements 1 in geeigneter Weise gewählt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird einem oleophoben Harz aus einem Fluorharz und einem oleophoben Harz aus einem Silikonharz Beachtung geschenkt.
Beispiele für das oleophobe Harz, die aus einem Fluorharz aufgebaut ist, umfassen PTFE, PFA, FEP, ETFE und PVDF.
Beispiele für das oleophobe Harz, das aus einem Silikonharz aufgebaut ist, umfassen Silikonpulver und Silikonkautschukpulver.
Vorzugsweise ist eine geeignete Menge dieser oleophoben Harze gleichmäßig auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht dispergiert. Insbesondere vorzugsweise sind die oleophoben Harze auch in der Dickenrichtung gleichmäßig dispergiert.
In der vorliegenden Erfindung ist die Dispersion des oleophoben Harzes auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht wie folgt definiert: $U = s/ (S * 0,2) \leq 1$
wobei

Um die oleophoben Harze gleichmäßig auf der Harzdeckschicht zu dispergieren, werden die Partikelgröße der oleophoben Harze, die Auswahl des Bindemittelharzes, das Rührverfahren und dergleichen in geeigneter Weise abgestimmt.
Das Verhältnis zwischen dem Fluorharz und dem Silikonharz ist nicht besonders begrenzt. Das Fluorharz kann einzeln verwendet werden, das Silikonharz kann einzeln verwendet werden, oder es kann eine Mischung aus dem Fluorharz und dem Silikonharz verwendet werden.
Eine Partikelgröße des oleophoben Harzes beträgt 1,0 µm oder weniger, und ein Aspektverhältnis des oleophoben Harzes liegt zwischen 1,0 und 1,4. Die Partikelgröße beträgt vorzugsweise 0,8 µm oder weniger, und das Aspektverhältnis liegt vorzugsweise zwischen 1,0 und 1,1. Die untere Grenze der Partikelgröße ist nicht besonders begrenzt, und die untere Grenze der Partikelgröße eines industriell erhältlichen oleophoben Harzes wird mit 0,2 µm angesetzt.
Das Verfahren zum Messen der Partikelgröße und des Aspektverhältnisses ist wie oben beschrieben.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen oleophoben Harzen kann ein vielseitiger Festschmierstoff, harte Partikel oder dergleichen als das Additiv verwendet werden.
Beispiele für den Festschmierstoff umfassen Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, h-BN (h-Bornitrid), Graphit, Melamincyanurat, Kohlenstofffluorid, Phthalocyanin, Graphen-Nanoplättchen, Fulleren, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (Handelsname „MIPELON“, hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.), und Nε-Lauroyl-L-Lysin (Handelsname „AMIHOPE“, hergestellt von Ajinomoto Co, Inc.).
Beispiele für die harten Partikel umfassen Metallpartikel, Metalloxidpartikel, Metallnitridpartikel und Karbide. Durch Zugabe der harten Partikel kann die Verschleißfestigkeit der Harzdeckschicht aufrechterhalten werden.
Außerdem kann ein Pigment als das Additiv hinzugefügt werden.
Die untere Grenze für die Menge des hinzuzufügenden Additivs ist nicht besonders begrenzt, und die Menge des Additivs, das der Harzdeckschicht hinzuzufügen ist, beträgt vorzugsweise 30 Vol.-% oder mehr. Die Menge des hinzuzufügenden Additivs beträgt vorzugsweise 40 Vol.-% oder mehr. Die obere Grenze für die Menge des hinzuzufügenden Additivs ist nicht besonders begrenzt und kann unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung anderer Eigenschaften (Verschleißfestigkeit und dergleichen) der Harzdeckschicht auf 60 Vol.-% festgelegt werden.
Das Verfahren zum Spezifizieren der Menge des hinzuzufügenden Additivs ist wie oben beschrieben.
Bei allen der Additive, die der Harzdeckschicht hinzugefügt werden, ist die untere Grenze der Menge des oleophoben Harzes nicht besonders begrenzt, und diese Menge beträgt vorzugsweise 20 % oder mehr. Die Menge des oleophoben Harzes beträgt vorzugsweise 30 % oder mehr. Die obere Grenze für die Menge des oleophoben Harzes ist nicht besonders begrenzt und kann unter dem Gesichtspunkt der Gewährleistung anderer Eigenschaften (Festsitzfestigkeit und dergleichen) der Harzdeckschicht auf 50 % festgelegt werden. Die obere Grenze für die Menge des oleophoben Harzes liegt vorzugsweise bei 40 %.
Das Verfahren zum Spezifizieren dieser Menge ist wie oben beschrieben.
Das Additiv wird so gewählt, dass das Verhältnis Rp/Rv zwischen der maximalen Peakhöhe Rp und der maximalen Taltiefe Rv auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht zwischen 0,7 und 1,8 liegt. Das Verhältnis Rp/Rv liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,8 bis 1,6.
Die Werte Rp und Rv basieren hier auf dem Standard JIS B 0601.
Die Harzdeckschicht 5 wird wie unten beschrieben gebildet.
Zum Lösen eines für das Bindemittelharz verwendeten Harzmaterials wird ein spezifisches Lösungsmittel wie NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon), Isophoron, GBL (γ-Butyrolacton), DMSO (Dimethylsulfoxid) oder DAM (Dimethylacetamid) verwendet. Ein solches Lösungsmittel hat im Allgemeinen einen hohen Siedepunkt (Siedepunkt: über 150 °C) und ist teuer. Es ist notwendig, einen Festschmierstoff in dem Lösungsmittel zu dispergieren. So wird das Bindemittelharz in einem ersten Lösungsmittel wie NMP gelöst, und dann wird der Mischung ein zweites Lösungsmittel hinzugefügt, um die Viskosität des Bindemittelharzes abzustimmen, was zu einem Zustand führt, in dem eine Dispersion erleichtert wird. Verschiedene Additive, darunter ein oleophobes Harz, werden der Mischung nacheinander zugegeben und gerührt. Als das zweite Lösungsmittel kann ein Lösungsmittel mit einem niedrigeren Siedepunkt (Siedepunkt: 150 °C oder niedriger) als der des ersten Lösungsmittels verwendet werden, wie z. B. Ethanol, Butylacetat, Cyclohexan, Methylethylketon, MIBK (Methylisobutylketon), Toluol, Xylol oder Ethylbenzol.
Die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 4 wird mit der so hergestellten flüssigen Zusammensetzung beschichtet, getrocknet, um das Lösungsmittel zu verflüchtigen, und dann thermisch gehärtet. Als das Beschichtungsverfahren kann ein bekanntes Verfahren wie z. B. ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Padding- bzw. Auffüllverfahren oder ein Siebdruckverfahren angewandt werden.
BEISPIELE
Nachfolgend sind Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Gleitelement 1 jedes der Beispiele wurde so gebildet, dass es z. B. eine in 1 dargestellte Querschnittsstruktur aufweist. Genauer gesagt, die Lagerlegierungsschicht 4 auf Aluminiumbasis wurde auf die Rückmetallschicht 3 aus Stahl aufgetragen, um ein Bimetall herzustellen, und das Bimetall wurde in eine halbzylindrische Form gebracht. Anschließend wurde die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 4 einer Bohrbearbeitung zur Oberflächenveredelung unterzogen. Infolgedessen wurde die Basismaterialschicht 2 (Dicke: 1,5 mm) gebildet. Anschließend wurde die Oberfläche des halbzylindrischen Formkörpers gewaschen (gewaschen, um eine aufgeraute Oberfläche zu erhalten).
Die Harzdeckschicht 5 (3 bis 10 µm), die ein oleophobes Harz enthält, wurde auf die obere Oberfläche der so gebildeten Basismaterialschicht 2 laminiert. Die Laminierungsbedingungen sind wie folgt.

(1) Mischverfahren Lösungsmittel 1: NMP Lösungsmittel 2: Xylol bzw. Xylen
(2) Beschichtungsverfahren: Beschichtung durch Sprühen bei Vorwärmtemperatur (80 bis 100 °C)
(3) Trocknungsbedingungen: Trocknen in einem Ofen (bei 140 bis 180 °C) für etwa 5 Minuten

Die resultierenden Gleitelemente der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden einem Reibungstest bei Raumtemperatur unter den folgenden Bedingungen unterzogen.

Position Bedingungen Einheit

Lagerabmessung Φ56 × L15 × t1,5 mm

Drehzahl 2000 U/min

Belastung 5 Kgf

Schmieröl VG22 -

Wellenmaterial S55C -

Zeit 1 Zeit
Das Flächenverhältnis S und die Standardabweichung s wurden per Bildverarbeitung des Querschnitts der Harzdeckschicht berechnet.
Ein Elektronenmikroanalysator JXA-8530F wurde als eine Foto- bzw. Aufnahmevorrichtung verwendet.
Eine Standard-Bildverarbeitungssoftware (WinROOF2021) wurde verwendet, um die Flächen des oleophoben Harzes und dergleichen zu berechnen und die Flächen von Voronoi-Polygonen und die Standardabweichung s zu spezifizieren.

Die Zusammensetzungen und Messergebnisse von Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 1 bis 6 sind in der Tabelle 1 aufgeführt. [Tabelle 1]

	Messwert			Zusammensetzung					Volumenverhältnis
	S	U	Reibung	(1) PAI	(2) PTFE	(2) Silikonharz	(3) MoS₂	(3) Gr	(2) + (3)/ (1) + (2) + (3)	(2)/(2) + (3)
Beispiel 1	29,6	0,86	0,09	55	30		15		45%	67%
Beispiel 2	16,1	0,9	0,1	64	16		20		36%	44%
Beispiel 3	8,2	0,79	0,11	69	7		24		31%	23%
Beispiel 4	6,7	0,83	0,11	70		6		24	30%	20%
Vergleichsbeispiel 1	5,2	0,96	0,26	65	5		30		35%	14%
Vergleichebeispiel 2	32,4	1,00	0,23	62	33		5		38%	87%
Vergleichsbeispiel 3	4,5	1,90	0,38	56	4		40		44%	9%
Vergleichsbeispiel 4	40,3	1,24	0,32	57	40		3		43%	93%
Vergleichsbeispiel 5	13,7	1,06	0,16	71	14		15		29%	48%
Vergleichsbeispiel 6	25,9	1,12	0,18	64	26		10		36%	72%

Ein von Solvay S.A. hergestelltes Produkt wurde als PAI (Polyamidimid) in jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet. Ein von Chemours-Mitsui Fluoroproducts Co., Ltd., hergestelltes Produkt wurde als PTFE (Polytetrafluorethylen) in jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet. Die Partikelgröße des oleophoben Harzes betrug 1 µm oder weniger. Das Aspektverhältnis des oleophoben Harzes lag zwischen 1,0 und 1,4. Ein von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., hergestelltes Produkt wurde als das Silikonharz von Beispiel 4 verwendet. Die Partikelgröße des oleophoben Harzes betrug 1 µm oder weniger. Das Aspektverhältnis des oleophoben Harzes lag zwischen 1,0 und 1,4.
Aus den Reibungswerten in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen in Tabelle 1 geht hervor, dass der durch die Formel (1) definierte Wert von U vorzugsweise kleiner als 1 ist.
Hier wird festgestellt, dass die Menge der Additive ((2) + (3)/(1) + (2) + (3)) in der Gesamtzusammensetzung vorzugsweise 30 Vol.-% oder mehr beträgt.
Außerdem wird festgestellt, dass die Menge ((2)/(2) + (3)) des oleophoben Harzes (PTFE oder Silikonharz) in den Additiven vorzugsweise 20 Vol.-% oder mehr beträgt.

Als Nächstes zeigt die Tabelle 2 eine Beziehung zwischen der Rauigkeit der Gleitfläche der Harzdeckschicht und dem Reibungswert unter der Bedingung U < 1 in Formel (1). [Tabelle 2]

	Messwert		Zusammensetzung			Volumenverhältnis
	Streudurchmesser	Reibung	(1) PAI	(2) PTFE	(3) MoS₂	(2) + (3)/ (1) + (2) + (3)	(2) / (2) + (3)
Beispiel 9	10,0	0,11	60	10	30	40%	25%
Beispiel 10	9,0	0,10	60	20	20	40%	50%
Beispiel 11	8,6	0,09	60	30	10	40%	75%
Vergleichsbeispiel 7	12,0	0,40	60	0	40	40%	0%

In der Tabelle 2 betrug die Partikelgröße des oleophoben Harzes (PTEF) 1 µm oder weniger. Das Aspektverhältnis des oleophoben Harzes lag zwischen 1,0 und 1,4.
Die Ergebnisse von Tabelle 2 zeigen, dass das Verhältnis Rp/Rv einer maximalen Peakhöhe Rp zu einer maximalen Taltiefe Rv auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht vorzugsweise auf einen Bereich von 0,7 bis 1,8 eingestellt wird. Das Verhältnis Rp/Rv liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,8 bis 1,6.
Die Werte Rp und Rv basieren hier auf dem Standard JIS B 0601. Die Oberfläche wurde mit Surfcorder SE3500 gemessen.
Die Oberflächenrauheit wurde durch Sprengen (Blasting) abgestimmt.
Die Gleitfläche der Harzdeckschicht wurde wie folgt einem Tropftest unterzogen.
In einer Raumtemperaturumgebung werden mit einer Mikrospritze 10 µl Öl (spezifischer Name: HONDA ULTRA NEXT) getropft, während eine Nadel der Mikrospritze in Kontakt mit oder in geringem Abstand zu einer Gleitfläche einer Harzdeckschicht eines jeden Gleitelements gebracht wird, das stehen gelassen wird.
Der Zustand der Gleitfläche Sekunden nach dem Abwurf des Tröpfchens wird von senkrecht oben fotografiert, während der Zustand des stehen gelassenen Gleitelements beibehalten wird. Das resultierende Bild wird verarbeitet, um die Fläche des Öls zu erhalten. Der Durchmesser (Streubreite) eines Kreises, der dieselbe Fläche wie die erhaltene Fläche hat, wird berechnet.
Zur Aufnahme des Bildes wurde ein Mikroskop VHX-6000 verwendet. Für die Flächenberechnung durch Bildverarbeitung wurde eine Standard-Bildverarbeitungssoftware (Mikroskop VHX-6000) verwendet.
Die Ergebnisse des Tropftests für Beispiele und Vergleichsbeispiele sind in der Tabelle 3 dargestellt.

[Tabelle 3]

	Messwert				Zusammensetzung			Volumenverhältnis
	S	U	Rp/Rv	Reibung	(1) PAI	(2) PTFE	(3) MoS₂	(2) + (3)/ (1) + (2) + (3)	(2) / (2) + (3)
Beispiel 5	16,1	0,90	1,8	0,10	64	16	20	36%	44%
Beispiel 6	15,9	0,88	1,6	0,09	64	16	20	36%	44%
Beispiel 7	16,0	0,89	0,8	0,08	64	16	20	36%	44%
Beispiel 8	16,3	0,91	0,7	0,10	64	16	20	36%	44%

Die Ergebnisse der Tabelle 3 zeigen, dass der Durchmesser des ausgebreiteten Öltröpfchens vorzugsweise 10,0 mm oder weniger beträgt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung beschränkt. Die vorliegende Erfindung umfasst ebenso verschiedene modifizierte Ausführungsformen, sofern sie für den Fachmann leicht vorstellbar sind und nicht vom Umfang der Ansprüche abweichen. Eine Vorrichtung mit einem Lagermechanismus, wie z. B. ein Verbrennungsmotor, bei dem das Gleitelement der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist hervorragende Gleiteigenschaften auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011111668 A [0005]
JP 2003156045 A [0005]

Claims

Gleitelement, das eine Harzdeckschicht mit einem Additiv aufweist, wobei - das Additiv ein oleophobes Harz aus einem Fluorharz und/oder einem Silikonharz enthält, und - das oleophobe Harz unter den folgenden Bedingungen auf einer Gleitfläche der Harzdeckschicht dispergiert ist: $U = s/ (S * 0,2) \leq 1$
wobei - 6 % ≤ S ≤ 30 %, - s eine Standardabweichung von Flächen von Voronoi-Polygonen ist, und - S ein Flächenverhältnis einer Fläche ist, in der das oleophobe Harz exponiert ist.
Gleitelement nach Anspruch 1, wobei das oleophobe Harz eine Partikelgröße von 1,0 µm oder weniger und ein Aspektverhältnis von 1,0 bis 1,4 aufweist.
Gleitelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Menge des in der Harzdeckschicht hinzuzufügenden Additivs 30 Vol.-% oder mehr beträgt.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Menge des oleophoben Harzes in dem in der Harzdeckschicht enthaltenen Additiv 20 Vol.-% oder mehr beträgt.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Verhältnis Rp/Rv einer maximalen Peakhöhe Rp zu einer maximalen Taltiefe Rv auf der Gleitfläche der Harzdeckschicht von 0,7 bis 1,8 reicht.
Gleitelement, das eine Harzdeckschicht mit einem Additiv aufweist, wobei - das Additiv ein oleophobes Harz enthält, und - die Harzdeckschicht unter den folgenden Bedingungen eine ölabweisende Wirkung aufweist: - 2 Sekunden nachdem 10 µl eines Öltröpfchens auf die Harzdeckschicht getropft wurden, beträgt ein Durchmesser des ausgebreiteten Öltröpfchens 10,0 mm oder weniger.