JP4688161B2 - 摺動部材およびその被覆層形成方法 - Google Patents

Description

本発明は基材表面に固体潤滑剤板状結晶粒子からなる被覆層を付着した摺動部材およびその被覆層の形成方法に関するものである。

自動車用エンジンのすべり軸受（摺動部材）において、摺動層としては、一般に、アルミニウム系軸受合金や銅系軸受合金が用いられている。近年、自動車用エンジンは、高出力化、高回転化が進む半面、燃費向上の要求も高く、そのため、すべり軸受には低摩擦が求められている。特に、ハイブリット車のように、エンジンの起動、停止を頻繁に繰り返す車両では、境界潤滑下での低摩擦が求められる。

境界潤滑下での低摩擦の要求に対処するには、固体潤滑剤からなる被覆層を設けてすべり軸受表面を改質することが効果的である。固体潤滑剤による軸受表面の改質は、ショットピーニングやショットブラストの技術を応用して固体潤滑剤粒子をすべり軸受表面に衝突させてその衝突エネルギーにより軸受表面に付着させ得る技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平１１−１３１２５７号公報 特開２００２−３３９０８３号公報

上述の特許文献１には、ブラスト装置を用い、平均粒径１００μｍの亜鉛の潤滑剤粉体を基材に衝突させて亜鉛を基材の内部へ拡散浸透させることが記載されている。また、特許文献２には、平均粒径１〜２０μｍ、純度９５％以上の二硫化モリブデンを投射速度１００ｍ／ｓ以上の速度でエンジンのピストンやシリンダボアなどへ衝突させて被覆層を形成することが記載され、この被覆層によって優れた摩擦係数の低下効果が得られるとしている。

ところが、固体潤滑剤粒子を基材表面に衝突させて固体潤滑剤からなる被覆層を形成するものでは、固体潤滑剤粒子に富む層を形成できるが、固体潤滑剤粒子の衝突によって基材表面が加工硬化するため、なじみ性の低下を招き、非焼付性を低下させる。また、固体潤滑剤粒子を基材に衝突させるものでは、固体潤滑剤粒子が基材に拡散すること、或いは固体潤滑剤粒子が衝突時の勢いで基材内に打ち込まれて付着されることによって成膜されるから、ごく薄い被覆層しか形成できず、早期に摩耗してしまう。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、低摩擦係数で、しかも、耐摩耗性に優れた摺動部材を提供することにあり、第２の目的は、摺動部材の基材表面に、基材表面を加工硬化させることなく、固体潤滑剤に富んだ被覆層を形成することができる摺動部材の被覆層形成方法を提供するところにある。

ニ硫化モリブデン、グラファイト、ニ硫化タングステンおよびボロンナイトライドは、固体潤滑剤として良く用いられている。これらは、板状結晶粒子の形態を有し、その板状結晶粒子は、主としてミラー指数での（００ｌ）面を最大面とする層が平行に積み重なった、層状結晶構造を有している。例えば、二硫化モリブデンの板状結晶粒子は、図７に示すように、ＭｏＳ_２の分子がｘｙ平面に平行な方向に繋がった層がｚ軸方向に積み重なった構造となっており、隣接する層１と層２の間には、弱いファンデルワールス力しか作用していない。このような固体潤滑剤板状結晶粒子３は、図６に示すように、比較的厚さの薄い板状の外観形状を有している。

層状結晶構造の板状結晶粒子が固体潤滑剤として摺動部材の被覆層に存在し、相手材の移動に伴って板状結晶粒子内の層間に剪断力が作用すると、ファンデルワールス力に容易に打ち勝って層と層との間ですべりが生ずる。この層間すべりは、層状結晶構造を持つ物質特有のもので、その摩擦係数はきわめて低い。これが板状結晶粒子を固体潤滑剤として使用した場合に、摺動部材が低摩擦となるメカニズムである。

本発明者は、層状結晶構造を有する固体潤滑剤板状結晶粒子の低摩擦のメカニズムが上記のようなものであるから、被覆層を構成する固体潤滑剤板状結晶粒子において層と層との間の面が相手材の移動方向、つまり被覆層の表面に平行となっていれば、更に低摩擦になし得るのではないか、という予測を立て、本発明をなすに至った。

（１）本発明による摺動部材
＜本発明の前提構成＞
本発明は、基材表面に、摺動表面を有する被覆層を付着させた構成の摺動部材を対象とする。

図２には、摺動部材の一例としてラジアル軸受用摺動部材（すべり軸受）４の部分断面が示されているが、このラジアル軸受用摺動部材４は、例えば、裏金層５、この裏金層５上にライニングされた軸受合金層６、この軸受合金層６を基材としてその上に形成された被覆層７からなる３層構造とされている。ラジアル軸受用摺動部材４は、図４に示すように半円筒状、或いは図には示さないが、円筒状に形成される。このラジアル軸受用摺動部材４の被覆層形成前の構造としては、図５に例示するように、裏金層５上に軸受合金層６を形成した二層構造のもの、図５の軸受合金層６の表面に更にオーバレイ層を形成した多層構造のものが多く用いられるが、軸受合金層のみの一層構造のものもある。スラスト軸受用として用いられる摺動部材は、平板状というだけで、その構造は、ラジアル軸受用と同様に一層構造、二層構造、多層構造のものがある。そして、一層構造および二層構造のものでは、軸受合金層が基材に相当し、多層構造のものでは、オーバレイ層が基材に相当する。

また、本発明は、軸受合金層を持たない摺動部材、つまり図５において、裏金層５に相当する部材のみによって構成される摺動部材に適用することも可能であり、この場合、裏金層相当部材が基材となる。この裏金相当部材は、金属製に限られず、樹脂製であっても良い。
本発明が対象とする摺動部材は、基材の表面に被覆層が付着されている。従って、相手材は、この被覆層の表面上を摺動する。この相手材が摺動する被覆層の表面を摺動表面という。

＜本発明の摺動部材の特徴的構成＞
本発明の摺動部材は、上に述べた構成の摺動部材を前提に、前記被覆層は、固体潤滑剤板状結晶粒子を積層し、且つその固体潤滑剤板状結晶粒子の結合のためのバインダー用樹脂を２〜７質量％含んでおり、前記固体潤滑剤板状結晶粒子は、（００ｌ）面（但し、ｌは１以上の整数）が平行に積み重なった結晶構造をもち、少なくとも前記摺動表面では、（００ｌ）面の配向指数が９０％以上であることを特徴としている（請求項１）。

本発明の摺動部材は、低摩擦係数で、しかも、耐摩耗性に優れる。
本発明では、基材表面に、固体潤滑剤板状結晶粒子を積層することによって被覆層を形成する。このため、固体潤滑剤板状結晶粒子の積層層数を多くすることによって被覆層を厚く形成することができる。固体潤滑剤板状結晶粒子としては、二硫化モリブデン、グラファイト（黒鉛）、二硫化タングステン、窒化硼素および三酸化モリブデンなどの板状結晶粒子のうちのいずれか一種以上を用いることができる（請求項２）。これらの固体潤滑剤板状結晶粒子は、六方晶である。

図１に、基材、例えば軸受合金層６の表面に、固体潤滑剤板状結晶粒子３が積層された状態を例示する。そして、積層された固体潤滑剤板状結晶粒子３相互の隙間は、バインダー用樹脂８によって埋められており、そのバインダー用樹脂８は、相互の固体潤滑剤板状結晶粒子３を結合させる。また、バインダー用樹脂８は、固体潤滑剤板状結晶粒子３と軸受合金層６との間にも存在し、固体潤滑剤板状結晶粒子３を軸受合金層６に対して接着している。

本明細書では、固体潤滑剤板状結晶粒子の結晶形態をミラー指数（ｈｋｌ）で表し、結晶面（００ｌ）面の配向指数を下式のように定義する。なお、ｌは１以上の整数である。
（００ｌ）面の配向指数（％）＝［ΣＲ（００ｌ）／ΣＲ（ｈｋｌ）］×１００
ただし、Ｒ（００ｌ）は（００ｌ）面のＸ線強度を意味し、ΣＲ（００ｌ）は検出された（００ｌ）面のＸ線強度の和であり、ΣＲ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面、即ち検出された総ての面のＸ線強度の総和である。

配向指数が１００％に近いほど、（００ｌ）面に配向した結晶面が多いことになる。固体潤滑剤板状結晶粒子は、粒子内の層が（００ｌ）面を互いに平行にして積み重なった層状結晶構造を持っている。以下の説明では、この板状結晶粒子の層と層の間の境界面を層間面と称することとする。層間面は、（００ｌ）面に平行である。そして、本発明では、少なくとも摺動表面において、固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面の配向指数が９０％以上である。（００ｌ）面の配向指数が高い被覆層は、（００ｌ）面が摺動方向に対して平行に積み重なった固体潤滑剤板状結晶粒子が多い傾向にある。

以上のように被覆層は、固体潤滑剤板状結晶粒子の積層構造となっており、その固体潤滑剤板状結晶粒子間の隙間を埋めるようにしてバインダー用樹脂が存在している。バインダー用樹脂は、固体潤滑剤板状結晶粒子よりも硬く、強度も高い。また、バインダー用樹脂は、弾性を有しているので、相手材から荷重を受けると変形し、摺動表面が相手材に面で接触して荷重を受ける。

境界潤滑下で相手材が摺動表面を摺動すると、相手材は、摺動表面のうち、広い面積を占める固体潤滑剤板状結晶粒子に接触しながら摺動するため、その相手材の移動に伴って、固体潤滑剤板状結晶粒子に剪断力が生ずるようになる。すると、固体潤滑剤板状結晶粒子内の相手材の移動方向と平行となっている層間面ですべり（層間すべり）を起す。このとき、板状結晶の層と層との間には、きわめて弱いファンデルワールス力しか作用していないので、ごく小さな剪断力で容易に層間すべりが発生する。この結果、相手材は、境界潤滑下であっても、ごく弱い摩擦抵抗しか受けることなく、円滑に摺動する。しかも、相手材の荷重は、硬く、高強度のバインダー用樹脂によっても受けられるので、被覆層（固体潤滑剤板状結晶粒子）の早期摩耗を防止する。

上記のような効果を発揮するバインダー用樹脂の含有量は、１０質量％以下であることが好ましい。１０質量％を超えると、高い配向指数を実現できず、固体潤滑剤板状結晶粒子の低摩擦の効果を期待できなくなる。０．５質量％以上が好ましい。本発明では、バインダー用樹脂の含有量は、２〜７質量％である（請求項１）。バインダー用樹脂としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれを用いても良い（請求項３）。ＰＦＡ（四弗化エチレンパーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）、ＰＡ（ポリアミド樹脂）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）、ＰＦ（フェノール樹脂）が特に好ましい。

（２）本発明による摺動部材の製造方法
本発明の摺動部材の被覆層は、次のような方法によって形成される。
即ち、基材表面に、摺動表面を有する被覆層を付着させる摺動部材の被覆層形成方法において、付着媒体に、（００ｌ）面が平行に積み重なった結晶構造をもつ固体潤滑剤板状結晶粒子を、バインダー用樹脂の粉末と共に自由付着させ、前記固体潤滑剤板状結晶粒子と前記バインダー用樹脂の粉末を自由付着させた前記付着媒体を、前記基材表面に圧力を加えながら当該基材表面を滑らせることによって、前記固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面が前記基材表面と平行になるように、その基材表面に前記固体潤滑剤板状結晶粒子を摩擦させながら前記バインダー用樹脂の粉末と共に付着させ、更に、前記付着媒体を前記基材表面に付着された前記固体潤滑剤板状結晶粒子の表面に圧力を加えながら滑らせることによって、その固体潤滑剤板状結晶粒子の表面上に前記固体潤滑剤板状結晶粒子を前記バインダー用樹脂の粉末と共に付着して積層させると共に、前記固体潤滑剤板状結晶粒子と前記バインダー用樹脂の粉末の付着時において、前記基材を加熱し、および／または前記付着媒体の滑り速度を調整して摩擦熱を発生させることにより、前記バインダー用樹脂の粉末を半溶融状態、或いは溶融状態にして前記固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸させる。

本発明の摺動部材の被覆層形成方法は、摺動部材の基材表面に、基材表面を加工硬化させることなく、固体潤滑剤に富んだ被覆層を形成することができる。
この製造方法によれば、固体潤滑剤板状結晶粒子とバインダー用樹脂の粉末を自由付着させた付着媒体を、基材表面に圧力を加えながら滑らせると、固体潤滑剤板状結晶粒子が基材表面を摩擦しながら転動してゆく。このとき、固体潤滑剤板状結晶粒子は、前述したように板状であるが故に整列しながら移動し、最も強い摩擦力が作用する基材表面に対して（００ｌ）面が基材表面と平行に配向するように整列する。そして、固体潤滑剤板状結晶粒子は、基材表面と摩擦することにより、化学反応場が形成されるので、トライボケミカル反応が起き、これによって固体潤滑剤板状結晶粒子の層間を結合するファンデルワールス力よりも強い力で基材表面に結合される。そして、バインダー用樹脂の粉末も、基材表面に付着された固体潤滑剤板状結晶粒子間に浸入し保持される。

更に、媒体付着の固体潤滑剤板状結晶粒子は、基材表面に付着された固体潤滑剤板状結晶粒子上に順次積層されてゆくと共に、バインダー用樹脂の粉末がそれらの固体潤滑剤板状結晶粒子間に浸入して保持されるようになる。図１には、軸受合金層６表面に付着させた第１層目の固体潤滑剤板状結晶粒子３Ａ上に複数層の固体潤滑剤板状結晶粒子３Ｂを付着させた状態を示す。

このような固体潤滑剤板状結晶粒子の付着過程で、基材を加熱し、および／または付着媒体の滑り速度を調整して摩擦熱を発生させることにより、バインダー用樹脂の粉末を半溶融状態、或いは溶融状態にして固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸させる。これにより、固体潤滑剤板状結晶粒子が基材表面に固着されると共に、固体潤滑剤板状結晶粒子が互いに結合される。
バインダー用樹脂が熱硬化性樹脂の場合、バインダー用樹脂を固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸させた後、更にバインダー用樹脂を加熱して架橋反応を起こさせることによってバインダー用樹脂の結合力を高める（硬化処理）ことができる。なお、バインダー用樹脂が熱可塑性である場合、冷却してやれば、固化する。

本発明の製造方法によって形成した被覆層では、その摺動表面における固体潤滑剤板状結晶粒子の配向について、（００２）面、（００４）面等の（００ｌ）面の結晶面のピークしかほとんど見られない（図８）。一方、本発明とは異なる製造方法によって形成した被覆層の摺動表面においては、（００ｌ）面以外、例えば（１０１）面、（１０２）面、（１０３）面等の結晶面のピークも検出される（図９）。このことについては、後述する。

以下、本発明をラジアル軸受用摺動部材（以下、単にすべり軸受）に適用した一実施形態につき図面を参照しながら説明する。図４のように、すべり軸受４は半円筒状に形成されている。このすべり軸受４は、図２に示すように、裏金層５、軸受合金層６、被覆層７からなる複層構造をなしている。
被覆層を構成する固体潤滑剤板状結晶粒子それ自体は軟らかいものであるから、異物埋収性に優れ、また、なじみ性も良く、非焼付性に優れている。

以上のことから、本実施の形態の摺動部材では、バインダー用樹脂により被覆層の早期摩耗を防止しながら、固体潤滑剤板状結晶粒子により相手材が低摩擦で円滑に摺動するので、耐摩耗性および非焼付性の双方に優れたものとなる。 このすべり軸受１の製造方法は、次の通りである。まず、図５に示すように、裏金層５上に軸受合金層６をライニングしてバイメタル９を形成する。その後、バイメタル９から短冊状小片を切り出し、この短冊状小片を半円筒状に曲げて半円筒状成形体を得る。そして、半円筒状成形体の内周面である軸受合金層６表面をボーリング加工によって仕上げ、次に、洗浄脱脂し、軸受合金層６の上に被覆層７を形成し、すべり軸受４を得る。

被覆層７は、軸受合金層６の表面に積層された固体潤滑剤板状結晶粒子３からなり、この被覆層７中には、図１に示すように、固体潤滑剤板状結晶粒子３を軸受合金層６に結合し、且つ固体潤滑剤板状結晶粒子３どうしを相互に結合するためのバインダー用樹脂８が含まれている。
軸受合金層６の表面に、固体潤滑剤板状結晶粒子３を積層させるための付着装置１０は、図３に示すように、回転軸１１に着脱可能に取り付けられる芯体としての回転体１２に、複数の付着媒体１３の一端側を固定して構成されている。付着媒体１３は、布、不織布、紙、皮革、プラスチック、繊維状金属などの可撓性部材からなり、ここでは、すべり軸受４の幅よりもやや広い幅を持った円弧板状に形成されている。この付着媒体１３は、表面に凹凸などがあって表面積の大きい部材が好ましい。一度に多量の固体潤滑剤板状結晶粒子およびバインダー用樹脂粉末を付着媒体１３に自由付着させ得るからである。

この付着装置１０によりすべり軸受４の内周面に被覆層７を形成するには、まず、２個のすべり軸受４を、円筒状に突き合わせて、回転軸１１と同心となるように治具（図示せず）に固定する。そして、回転体１２に固定された複数の付着媒体１３に、（００ｌ）面が平行に積み重なった層状結晶構造をもつ固体潤滑剤板状結晶粒子、例えば二硫化モリブデン粒子と、バインダー用樹脂の粉末、例えばフェノール樹脂の粉末とを多量に自由付着させ、これら付着媒体１３を円筒状に突き合わされた２個のすべり軸受４内に収容するようにして回転体１２を回転軸１１に取り付ける。

そして、回転軸１１を図示しないモータにより回転させる。すると、付着媒体１３の他端たる先端部分が、回転に伴う遠心力を受けてすべり軸受４の内周面である軸受合金層６の内周面に圧力を加えながら滑るように回転する。このときの付着媒体１３の前記内周面での滑り速度は、５ｍ／秒以上であることが好ましい。この付着媒体１３の回転により、付着媒体１３に自由付着された二硫化モリブデン粒子およびフェノール樹脂粉末が、付着媒体１３と前記内周面とによって圧力を加えられながら摩擦移動し、これにより、二硫化モリブデン粒子が層間面を軸受合金層６の表面と平行となるように配向し（なぜなら、最大面である（００ｌ）面は、前記移動方向に平行になることが安定だからである。）、且つトライボケミカル反応を起して軸受合金層６の表面に付着する。このとき、フェノール樹脂粉末も、軸受合金層６に付着した固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸される。

そして、更に、付着媒体１３が回転することにより、軸受合金層６の表面に付着した二硫化モリブデン粒子の上に、別の二硫化モリブデン粒子が（００ｌ）面（層間面）を下の二硫化モリブデン粒子の（００ｌ）面と略平行となるように配向されて順次積層されてゆく。このときも、フェノール樹脂粉末は、積層された固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸される。
以上のようにして軸受合金層６上に二硫化モリブデン粒子が積層された層から構成された被覆層７が形成され、その層厚が１μｍ以上の所望の厚さとなったところで本付着工程を終了する。なお、本付着工程の稼働時間は、希望する被覆層７の厚さに応じて適宜定める。

この被覆層７の形成時に、図示しない治具を予熱してこの治具に固定されるすべり軸受４を加熱したり、付着媒体１３のすべり軸受４の表面での滑り速度を適宜調節して摩擦熱の発生程度を制御したりすることによってフェノール樹脂粉末を半溶融状態、或いは溶融状態にして流動性を帯びさせる。すると、軸受合金層６とその上の固体潤滑剤板状結晶粒子との間、固体潤滑剤板状結晶粒子の相互間に浸入していたフェノール樹脂は、それらの間の隙間を埋めるようになる。その後、すべり軸受４を所定温度まで加熱してフェノール樹脂を架橋反応させる。これにより、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂が硬化し、固体潤滑剤板状結晶粒子を軸受合金層６に接着すると共に、固体潤滑剤板状結晶粒子どうしを強固に結合する。
なお、バインダー用樹脂が熱可塑性樹脂の場合には、バインダー用樹脂粉末を加熱して半溶融状態、或いは溶融状態にした後、例えば治具を水冷することで固化させる。

次に本発明の実施例を説明する。裏金層に、アルミニウム系軸受合金層（例えば、Ａｌ−１２質量％Ｓｎ−３質量％Ｓｉ−１質量％Ｃｕ）をライニングしたバイメタルを製造し、このバイメタルから短冊状小片を得て、これを半円筒状に曲げた後、軸受合金層の表面をボーリング加工により仕上げ、実施例品１〜５、比較例品１〜４の各試料を製作した。そして、実施例品１〜５、比較例品１の各試料について、下の表１に示す固体潤滑剤板状結晶粒子を同表に示すバインダー用樹脂粉末と共に図３に示す付着装置１０により積層し、前述のようにして厚さ約８μｍの被覆層を形成した。

比較例品２については、ショットブラスト装置によって固体潤滑剤板状結晶粒子（二硫化モリブデン）を軸受合金層に衝突させて厚さ約０．１μｍの被覆層を形成した。ショットブラスト法では、被覆層の厚さをそれ程厚くできないし、また、固体潤滑剤板状結晶粒子とは比重の異なるバインダー用樹脂粉末を同時ブラストできないので、前記被覆層にバインダー用樹脂は存在していない。
比較例品３については、表１に示す固体潤滑剤板状結晶粒子（グラファイト）のみを図３に示す付着装置１０により積層し、厚さ約８μｍの被覆層を形成した。
比較例品４については、被覆層を設けず、軸受合金層の表面が相手材に接する摺動表面となるようにした。

上記実施例品１〜５および比較例品１〜３について、被覆層表面での固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面の配向指数をＸ線回折強度試験により求めた。また、実施例品１〜５および比較例品１〜４について、摩耗試験を行い、試験開始から４時間経過後の被覆層の残存量（摩耗して残った被覆層厚さ）と摩擦係数を測定した。測定した配向指数、残存量および摩擦係数を表１に示した。なお、摩擦試験は、摩擦摩耗試験機を用いて行った。その摩擦試験条件を下記表２に示す。

実施例品および比較例品のＸ線回折強度試験の測定結果の一例を、それぞれ図８（ａ），（ｂ）および図９（ａ），（ｂ）に示す。図８は、実施例品１の測定結果を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図であり、図９は、比較例品２の測定結果を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。図８（ａ），（ｂ）および図９（ａ），（ｂ）中、○（丸）が固体潤滑剤板状結晶粒子である二硫化モリブデンの（００ｌ）面を示し、△（三角）が軸受合金層の結晶面を示し、×（バツ）が二硫化モリブデンの（００ｌ）面以外の結晶面を示す。

図８（ａ），（ｂ）から明らかなように、実施例品１の測定結果には、固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面以外のピークは、ほとんど見られない。一方、図９（ａ），（ｂ）から明らかなように、比較例品２の測定結果には、固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面以外のピークが容易に見られる。なお、図９（ｂ）に示すように、比較例品１の測定結果では、（００ｌ）面以外である（１０１）、（１０２）、（１０３）面が同定された。

配向指数に関し、比較例品１では、９０％未満であった。これは、バインダー用樹脂の量が１０質量％を超えているため、被覆層の形成時にバインダー用樹脂の量が多いが故に、バインダー用樹脂によって固体潤滑剤板状結晶粒子の配向が邪魔されることが原因と思われる。また、比較例品２のショットピーニングによって成膜した被覆層では、固体潤滑剤板状結晶粒子の配向指数は、９０％未満である。ショットピーニングでは、固体潤滑剤板状結晶粒子の配向を揃えることが難しいからである。

摩耗試験の結果を考察する。まず、摩耗量について見ると、実施例品１〜５は、同じ方法で被覆層を成膜した比較例品３に比べて少なくなっている。これは、バインダー用樹脂を含むことで被覆層の強度が向上し、耐摩耗性が高くなったものと考えられる。なお、比較例品２の被覆層は、摩耗しきったので残存量はゼロである。

次に、摩擦係数を見ると、比較例品４は、摩擦係数が高い。比較例品４では、被覆層を持たないため、相手軸と軸受合金層との摺動、つまり金属接触が多く発生したため、高摩擦係数になったと考えられる。
被覆層を持った試料の中でも、実施例品１〜５は、比較例品１〜４に比べて摩擦係数が低い。この摩擦係数は、摩擦試験開始から４時間後のものであるから、実施例品１〜５は、低摩擦を長時間持続することも明らかである。実施例品１〜５の低い摩擦係数は、固体潤滑剤板状結晶粒子の配向指数が９０％以上であることに起因し、固体潤滑剤板状結晶粒子の潤滑機能が十分に発揮されていると考えられる。

しかも、実施例品１〜５の摩擦係数は、バインダー用樹脂を用いずに同じ方法で被覆層を成膜した比較例品３と比べても同等である。このことは、バインダー用樹脂の１０質量％以下の添加は固体潤滑剤板状結晶粒子の潤滑機能に悪影響を及ぼさない上、バインダー用樹脂が固体潤滑剤板状結晶粒子どうしを結合し、長時間の低摩擦係数を保持していると考えられる。バインダー用樹脂の添加量については、バインダー用樹脂量が１１質量％と多い比較例品１では、配向指数が９０％未満と低く、そのために摩擦係数が高くなっているので、バインダー用樹脂の添加量は１０質量％以下とする。

被覆層における固体潤滑剤板状結晶粒子の層構造を概念的に示す断面図 すべり軸受の部分断面図 付着装置の断面図 すべり軸受の側面図 バイメタルの断面図 固体潤滑剤板状結晶粒子の板状結晶の積層状態を示す概念図 二硫化モリブデンの結晶構造を示す図 実施例品の被覆層のＸ線回折強度試験の結果を示すグラフ 比較例品の被覆層のＸ線回折強度試験の結果を示すグラフ

符号の説明

図面中、４はすべり軸受（摺動部材）、５は裏金層、６は軸受合金層（基材）、７は被覆層、８はバインダー用樹脂、１０は付着装置、１３は付着媒体を示す。

Claims (5)

1. 付着媒体に、（００ｌ）面が平行に積み重なった結晶構造をもつ固体潤滑剤板状結晶粒子を、バインダー用樹脂の粉末と共に自由付着させ、
   前記固体潤滑剤板状結晶粒子と前記バインダー用樹脂の粉末を自由付着させた前記付着媒体を、基材表面に圧力を加えながら当該基材表面を滑らせることによって、前記固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面が前記基材表面と平行になるように、その基材表面に前記固体潤滑剤板状結晶粒子を摩擦させながら前記バインダー用樹脂の粉末と共に付着させ、
   更に、前記付着媒体を前記基材表面に付着された前記固体潤滑剤板状結晶粒子の表面に圧力を加えながら滑らせることによって、その固体潤滑剤板状結晶粒子の表面上に前記固体潤滑剤板状結晶粒子を前記バインダー用樹脂の粉末と共に付着して積層させると共に、
   前記固体潤滑剤板状結晶粒子と前記バインダー用樹脂の粉末の付着時において、前記基材を加熱し、および／または前記付着媒体の滑り速度を調整して摩擦熱を発生させることにより、前記バインダー用樹脂の粉末を半溶融状態、或いは溶融状態にして前記固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸させて、前記基材表面に、摺動表面を有する被覆層を付着させ、
   前記被覆層は、前記固体潤滑剤板状結晶粒子を積層し、且つその固体潤滑剤板状結晶粒子の結合のための前記バインダー用樹脂を２〜７質量％含んでおり、
   前記固体潤滑剤板状結晶粒子は、（００ｌ）面（但し、ｌは１以上の整数）が平行に積み重なった結晶構造をもち、少なくとも前記摺動表面では、（００ｌ）面の配向指数が９０％以上であることを特徴とする摺動部材。
2. 前記固体潤滑剤板状結晶粒子は、二硫化モリブデン、グラファイト、二硫化タングステン、窒化硼素、三酸化モリブデンのうちの１種以上からなることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
3. 前記バインダー用樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２記載の摺動部材。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部材の被覆層形成方法において、
   付着媒体に、（００ｌ）面が平行に積み重なった結晶構造をもつ固体潤滑剤板状結晶粒子を、バインダー用樹脂の粉末と共に自由付着させ、
   前記固体潤滑剤板状結晶粒子と前記バインダー用樹脂の粉末を自由付着させた前記付着媒体を、基材表面に圧力を加えながら当該基材表面を滑らせることによって、前記固体潤滑剤板状結晶粒子の（００ｌ）面が前記基材表面と平行になるように、その基材表面に前記固体潤滑剤板状結晶粒子を摩擦させながら前記バインダー用樹脂の粉末と共に付着させ、
   更に、前記付着媒体を前記基材表面に付着された前記固体潤滑剤板状結晶粒子の表面に圧力を加えながら滑らせることによって、その固体潤滑剤板状結晶粒子の表面上に前記固体潤滑剤板状結晶粒子を前記バインダー用樹脂の粉末と共に付着して積層させると共に、
   前記固体潤滑剤板状結晶粒子と前記バインダー用樹脂の粉末の付着時において、前記基材を加熱し、および／または前記付着媒体の滑り速度を調整して摩擦熱を発生させることにより、前記バインダー用樹脂の粉末を半溶融状態、或いは溶融状態にして前記固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸させる、摺動部材の被覆層形成方法。
5. 前記バインダー用樹脂の粉末は、熱硬化性樹脂の粉末からなり、
   前記バインダー用樹脂を前記固体潤滑剤板状結晶粒子間に含浸させた後、当該バインダー用樹脂を加熱して硬化処理することを特徴とする請求項４記載の摺動部材の被覆層形成方法。
   

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