JP2004137371A - 潤滑剤、摺動部材及び固形潤滑剤 - Google Patents

潤滑剤、摺動部材及び固形潤滑剤 Download PDF

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Abstract

【課題】固形潤滑剤のフィラーとしてＲＢＣ（Ｒｉｃｅ　Ｂｒａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）を適用し、耐摩耗性や摺動性の良好な固形潤滑剤を提供する。
【解決手段】粉末状のＲＢＣ（Ｒｉｃｅ　Ｂｒａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）を液状樹脂に懸濁した懸濁液を、固形潤滑剤して用いる。この固形潤滑剤中におけるＲＢＣの配合率は、２２〜７４重量％とするのが好ましい。また、ＲＢＣの平均粒径が５μｍ以下にするのが好ましい。バインダーとしての液状樹脂としてはアクリルシリコン樹脂を適用するのが好ましい。また、この固形潤滑剤を、金属や各種樹脂などからなる摺動部材の摺動面に塗布して乾燥皮膜を形成する。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固形潤滑剤および固形潤滑剤が塗布されて形成された乾燥皮膜により覆われた摺動面を備える摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）やポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）などをフィラーとし、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂などをバインダーとした固形潤滑剤が開発されている。
【０００３】
また、特許文献３に開示されているように、脱脂した米ぬかにフェノール樹脂を混合した材料を窒素ガス雰囲気中で炭化焼成する方法により製造される、ＲＢＣ（Ｒｉｃｅ　Ｂｒａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）と呼ばれる硬質多孔性炭素材料が開発されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６３−５６４０
【特許文献２】
特許２５７７４１６
【特許文献３】
特開平１０−１０１４５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固形潤滑剤は、基本的には初期の摩擦力低減、耐かじり性向上を狙ったものである。初期の摺動特性は良好であっても、時間の経過により固体潤滑剤が摩耗すると素地が現れ、最終的にはかじり（摺動面の荒れ）、焼き付きを起こすことになる。
特に、無給油の環境では、フィラーやバインダーの成分の特性に依存して、固形潤滑剤の性能（耐摩耗性、摩擦係数など）に顕著な差が現れる。したがって、固形潤滑剤の性能を高めるためには、フィラーやバインダーの成分の選定に工夫が要求される。
【０００６】
本発明の課題は、固形潤滑剤のフィラーとして上記ＲＢＣを適用し、耐摩耗性や摺動性の良好な固形潤滑剤を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明である固形潤滑剤は、粉末状のＲＢＣ（Ｒｉｃｅ　Ｂｒａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）が液状樹脂に懸濁された懸濁液からなり、この懸濁液を塗布し乾燥させることにより乾燥皮膜を形成可能とされていること
を特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）やポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）などをフィラーとした従来の固形潤滑剤に比して、固形潤滑剤が乾燥して形成される乾燥皮膜の耐摩耗性や摺動性を良好なものとすることができる。
また、炭素材料の一種であるＲＢＣが配合されているため、導電性を備える乾燥皮膜を形成することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の固形潤滑剤において、
前記ＲＢＣの配合率が、２２〜７４重量％であること
を特徴とする
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、固形潤滑剤が乾燥して形成される乾燥皮膜の耐摩耗性や摺動性を一層良好なものとすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の固形潤滑剤において、
前記ＲＢＣの平均粒径が５μｍ以下であること
を特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、ＲＢＣの平均粒径が５μｍ以下であるので、固形潤滑剤が硬化して形成される乾燥皮膜表面の平滑性が向上し、その摺動性を一層良好なものとすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固形潤滑剤において、
前記液状樹脂がアクリルシリコン樹脂であること
を特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様の効果が得られるとともに、固形潤滑剤を対象物に塗布し乾燥させることで、容易に耐摩耗性や摺動性の良好な乾燥皮膜を形成することができる。
この材料を用いれば、必要な箇所のみに塗布し、特殊な熱処理を施すことなく耐摩耗性、摺動性の良好な摺動面を形成することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明である摺動部材は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固形潤滑剤が塗布されて形成された乾燥皮膜により覆われた摺動面を備えること
を特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、摺動部材の摺動面の耐摩耗性、摺動性が良好なものとなる。
また、摺動面のみに固形潤滑剤を塗布することで、耐摩耗性、摺動性が良好な摺動面を備えた摺動部材を容易に製作できる。
さらに、摺動部材本体としては、金属材料や、ＡＢＳ樹脂を初めとする種々の樹脂を適用可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の固形潤滑剤及び摺動部材の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
アクリルシリコン（製品名：ＳＣＴ−８１０２／チッソ株式会社製）にＲＢＣ（粒径５μｍ以下の粉末状にされたもの）が２２重量％、６０重量％、７４重量％になるように懸濁された懸濁液からなる三種類の固形潤滑剤を、Ａｌ合金からなる摺動部材の摺動面（面積５０ｍｍ２）にそれぞれ厚さが１０〜１００ｍｍになるように塗布し、１００℃で０．５時間乾燥させて乾燥被膜を形成させ、摺動部材としての試験片（試験片１〜試験片３）を得た。
【００１９】
これら三つの試験片の塗布面を電子顕微鏡で撮影した。
試験片１〜試験片３の全てについて、ＲＢＣ粒子の径が５μｍ以下になっていることが確認された。
ＲＢＣの配合率が２２重量％である試験片１については、硬化した固形潤滑剤においてアクリルシリコン中にＲＢＣ粒子が点在している状態であった。
ＲＢＣの配合率が６０重量％、７４重量％である試験片２、試験片３については、硬化した固形潤滑剤表面がＲＢＣ粒子によりほぼ一様に覆われている状態であった。
【００２０】
これら三つの試験片について、株式会社エー・アンド・デイ製のＰＲＴ３０００Ｗ剛体振り子型物性試験機により、振動周期０．７５秒、無給油の条件下で、温度を３０℃〜３５０℃（４００℃）の範囲で変化させて、摩擦試験を行った。その結果を以下に示す。
【００２１】
試験片１については、図１に示すように、３０℃〜３５０℃の範囲について、摩擦の対数減衰率は０．０２近傍の値でほぼ一定となり、摺動性が良好であることが確認された。
試験片２については、図２に示すように、３０℃〜４００℃の範囲のうち、１００℃〜１５０℃付近で対数減衰率が０．０３程度、その他の温度範囲では対数減衰率が０．０１程度となり、試験片１と同程度に摺動性が良好であることが確認された。
試験片３については、図３に示すように、３０℃〜３００℃の範囲のうち、７５℃近傍と２１０℃近傍とで対数減衰率が０．０８程度、その他の温度範囲では対数減衰率が０．０１〜０．０６程度となり、試験片１や試験片２に比して摺動性が不均一となった。
【００２２】
以上のように、塗布された固形潤滑剤が乾燥して形成される乾燥被膜表面におけるＲＢＣの分散状況と、乾燥被膜により覆われた摺動面の摺動性とから、固形潤滑剤中のＲＢＣの配合率を６０重量％程度とする場合に、最も良好な摺動性が得られた。
【００２３】
次に、アクリルシリコン（製品名：ＳＣＴ−８１０２／チッソ株式会社製）にＲＢＣ（粒径５μｍ以下に粉砕されたもの）が６０重量％になるように懸濁された懸濁液からなる固形潤滑剤を、Ａｌ合金からなる円柱状のピンの先端面（面積５０ｍｍ２）に厚さが１０〜１００μｍになるように塗布し、１００℃で０．５時間乾燥させて乾燥被膜を形成させ試験片（試験片４）を得た。
また、比較のため、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）及びポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が配合されたポリアミドイミドからなる市販の固形潤滑剤を、上記ピンの先端面に塗布し、試験片（試験片５）を得た。
【００２４】
これら二つの試験片について、ピンオンディスク型摩擦摩耗試験機により、面圧０．８ＭＰａ、速度０．３１４ｍ／ｓ（回転半径２０ｍｍ、回転数１５０ｒｐｍ）、相手材ＳＣＭ４１５浸炭焼入として、無給油の条件下で摩擦摩耗試験を行った。その結果を以下に示す。
【００２５】
試験片４については、試験時間３２１６分を通じて、摩擦力は１１〜１５Ｎの範囲で安定し、かじりが発生していないことが確認された。
試験片５については、試験時間初期において摩擦力は１２〜１５Ｎの範囲で変動していたが、試験開始後１９８分の時点で乾燥被膜にかじりが発生したことが確認されたため、試験を終了した。
【００２６】
このように、本発明に係る固形潤滑剤により乾燥被膜を形成した試験片４は、従来の固形潤滑剤により乾燥皮膜を形成した試験片５に比して、１６倍以上の耐摩耗製を持つことが確認された。
【００２７】
実施の形態では、試験片を摺動部材としたが、具体的には、次のような用途で使用することができる。
すなわち、図４（ａ）に示すように、軸受１に軸２を直動方向に摺動可能に支持させる構成、あるいは、図４（ｂ）に示すように、軸受３に軸４を回動方向に摺動可能に支持させる構成として、図４（ｃ）に示すように、軸２または軸４の軸受１または軸受３と摺動する表面に、粉末状のＲＢＣを含有した固形潤滑剤を塗布して乾燥させ、乾燥皮膜５により覆って摺動面を形成している。ここで、軸２、４が摺動部材を構成している。なお、軸受１、３側の表面に固形潤滑剤を塗布してもよい。
【００２８】
なお、本発明の固形潤滑剤及び摺動部材は、上記の実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
例えば、上記の実施の形態では、バインダーとして株式会社チッソ製ＳＣＴ−８１０２を適用しているが、用途や生産コストに考慮して、他のアクリルシリコン樹脂、例えば、鐘淵化学工業株式会社製のゼムラック（登録商標）等を利用してもよい。また、バインダーとしてアクリルシリコン樹脂以外の樹脂、例えばポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂などをバインダーとしてもよい。
また、機械的性質の向上および低摩擦化を図るために、必要に応じて硬化剤を添加してもよい。
なお、本発明の固形潤滑剤は、塗料の如くに取り扱うことが可能であり、摺動部材の表面に塗布して耐摩耗性、摺動性を良好なものとする以外に、さまざまな用途に利用することができる。例えば、冷間塑性加工（線材の伸線、棒鋼およびパイプの引抜、パイプおよび板金の絞り、パイプおよび板金の圧延、濃いリング、ヘッダー等）において、金型工具や被加工材に塗布したり、金型成形における、離型剤として金型内面に塗布したり、切削加工において、工具や被加工材に塗布するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、１００℃で０．５時間乾燥させて乾燥皮膜を形成するようにしているが、乾燥させる温度と時間は生産性や生産設備等を考慮して種々に変更可能である。すなわち、早く乾燥させたければ、温度を上げて乾燥時間を短くし、また、温度を上げる設備がないような場合には、常温で数日かけて乾燥させればよい。
その他、具体的な細部構造などについても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）やポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）などをフィラーとした従来の固形潤滑剤に比して、固形潤滑剤が乾燥して形成される乾燥皮膜の耐摩耗性や摺動性を良好なものとすることができる。
また、炭素材料の一種であるＲＢＣが配合されているため、導電性を備える乾燥皮膜を形成することができる。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、固形潤滑剤が乾燥して形成される乾燥皮膜の耐摩耗性や摺動性を一層良好なものとすることができる。
【００３１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、ＲＢＣの平均粒径が５μｍ以下であるので、固形潤滑剤が硬化して形成される乾燥皮膜表面の平滑性が向上し、その摺動性を一層良好なものとすることができる。
【００３２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様の効果が得られるとともに、固形潤滑剤を対象物に塗布し乾燥させることで、容易に耐摩耗性や摺動性の良好な乾燥皮膜を形成することができる。
この材料を用いれば、必要な箇所のみに塗布し、特殊な熱処理を施すことなく耐摩耗性、摺動性の良好な摺動面を形成することができる。
【００３３】
請求項５に記載の発明によれば、摺動部材の摺動面の耐摩耗性、摺動性が良好なものとなる。
また、摺動面のみに固形潤滑剤を塗布することで、耐摩耗性、摺動性が良好な摺動面を備えた摺動部材を容易に製作できる。
さらに、摺動部材本体としては、金属材料や、ＡＢＳ樹脂を初めとする種々の樹脂を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固形潤滑剤及び摺動部材の一例の摺動性を示すグラフである。
【図２】本発明に係る固形潤滑剤及び摺動部材の他の一例の摺動性を示すグラフである。
【図３】本発明に係る固形潤滑剤及び摺動部材のさらに他の一例の摺動性を示すグラフである。
【図４】本発明を適用する具体例を示すもので、（ａ）は軸受に軸を直動方向に摺動可能に支持させる構成例を示した断面図、（ｂ）は軸受に軸を回動方向に摺動可能に支持させる構成例を示した断面図、（ｃ）は軸の摺動面に本発明に係る固形潤滑剤を塗布して乾燥させた皮膜を形成した構成例を示した断面図である。
【符号の説明】
１　軸受
２　軸（摺動部材）
３　軸受
４　軸（摺動部材）
５　乾燥皮膜

Claims (5)

  1. 粉末状のＲＢＣ（Ｒｉｃｅ　Ｂｒａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）が液状樹脂に懸濁された懸濁液からなる固形潤滑剤であって、前記懸濁液を塗布し乾燥させることにより乾燥皮膜を形成可能とされていること
    を特徴とする固形潤滑剤。
  2. 請求項１に記載の固形潤滑剤において、
    前記ＲＢＣの配合率が、２２〜７４重量％であること
    を特徴とする固形潤滑剤。
  3. 請求項１又は２に記載の固形潤滑剤において、
    前記ＲＢＣの平均粒径が５μｍ以下であること
    を特徴とする固形潤滑剤。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の固形潤滑剤において、
    前記液状樹脂がアクリルシリコン樹脂であること
    を特徴とする固形潤滑剤。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の固形潤滑剤が塗布されて形成された乾燥皮膜により覆われた摺動面を備えること
    を特徴とする摺動部材。
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