JP6734273B2

JP6734273B2 - 滑り軸受要素

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Publication number: JP6734273B2
Application number: JP2017526687A
Authority: JP
Inventors: レオナルデッリゲオルク
Original assignee: ミバ・グライトラーガー・オーストリア・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2035-11-17
Also published as: US20170350448A1; JP2017538811A; CN107001630B; EP3023456A1; WO2016079133A1; US10184521B2; BR112017009740A2; CN107001630A; BR112017009740B1; EP3023456B1

Description

本発明は、ポリマー層を含む滑り軸受要素であって、ポリマー層が、固体潤滑剤粒子及び金属酸化物粒子と、ポリマーとしてポリイミドポリマー若しくはポリアミドイミドポリマー又はそれらの混合物のみとを含む、滑り軸受要素に関する。

滑り軸受におけるポリマーに基づく層の使用は、従来技術からよく知られている。例えば、本出願人名義の欧州特許出願公開第1 717 469号明細書（A2）から、金属支持体、金属支持体上に配置された軸受金属層及びその上に配置されたポリマー層を含む軸受要素が知られている。ポリマー層は、ポリイミド樹脂、二硫化モリブデン及びグラファイトから成る。

このポリマー層は実際に有効であることが証明されているが、高荷重滑り軸受では、ポリマー層は、強度がより高いものである必要がある。ポリマーマトリックスを強化するために、典型的な硬質材料粒子、例えばセラミック粒子、例えばＡｌ_２Ｏ_３をポリマー層に添加することが知られている。

滑り軸受の分野における特に重要な用途のために、耐摩耗性が改善されたなじみ層が、独国特許出願公開第10 2010 018 328号明細書（A1）により知られている。前記なじみ層は、なじみ層の下の三次元摺動層のプラトー部分が摺動相手を支持するまで有効である。なじみ層は、トライボロジー特性を改善するために５〜２５体積％の六方晶窒化ホウ素及び１〜１５体積％の混合相酸化物顔料とが混合されたフルオロポリマーから製造される。前記ポリマー層は、摺動層の細孔中に含浸される。上記独国特許出願公開明細書の記載によれば、六方晶窒化ホウ素を含むフルオロポリマーマトリックスに混合相酸化物顔料を加えることにより、関連する摩擦係数の増加なしに、プラスチック摺動層中又はプラスチック摺動層から作られた滑り軸受中の滑り軸受複合材料の摩耗をかなり低減することができる。混合相酸化物顔料、特に金属成分としてコバルト−アルミニウム、クロム−アンチモン−チタン、コバルト−チタン、鉄−アルミニウム又はコバルト−クロムを含むものが使用される。さらに、他のポリマー、例えば、ｚ．Ｂ．ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＥＰＥ、ＰＶＤＦ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＰＡなどを、フルオロポリマー、特にＰＴＦＥに、最高で合計２０体積％まで加えることができる。

混合相酸化物顔料の使用に関する同様の開示は、独国特許出願公開第10 2011 077 008号明細書（A1）及び独国特許第10 2013 202 123号明細書（B3）にも見出される。

本発明の基本的な目的は、破壊強度が改善された滑り軸受のためのポリマー層を提供することである。

本発明の目的は、金属酸化物粒子が、バナジン酸ビスマス、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル及びこれらの混合物を含む群から選択される上記の滑り軸受要素において達成される。

大型の滑り軸受、例えば貨物自動車用の大型の滑り軸受、又は高荷重滑り軸受におけるポリマー層の有用性を改善する方法の探索において、バナジン酸ビスマス若しくはクロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル又はそれらの混合物が金属酸化物として使用される場合、必須の構造的特徴の１つとしてイミド基を含むポリマーは、摩耗や、破損する傾向の低下に関して予想外の改善を示すことを驚くべきことに見出した。これは、ポリマー層のマトリックスを形成するポリマーの窒素原子に隣接する２つの酸素原子によるイミド基の反応性のため、及び、それにより生じたポリマー鎖における荷重変位のために、バナジン酸ビスマス又はクロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルのそのアニオン性又はカチオン性担体を介した埋収が改善され、それによって、ポリマーマトリックスが予期しない程度に強化されることによると考えられる。したがって、従来技術から知られているようになじみ層を形成することが可能であるだけでなく、なじみ運転後に滑り軸受要素の通常動作中に各摺動相手と接する摺動層を、特殊な高荷重用途の滑り軸受要素用であっても、ポリマー層から製造することができる。

滑り軸受要素の一実施形態によれば、好ましくは、金属酸化物粒子は、ポリマー層中に、２質量％〜１３質量％の範囲から選択される合計量で含まれる。実施した試験では、２質量％未満の割合の前記金属酸化物粒子でポリマー層のトライボロジー特性の改善を観察することが可能であることが示されたが、ポリマー層の耐久性を、２質量％の割合からかなり改善でき、それによって前記最小量の金属酸化物粒子を含むポリマー層が滑り軸受の摺動層としての使用により適している。一方、１３質量％を超える割合では、ポリマー層の支持能力は、摺動層としてのポリマー層の使用に悪影響を与える程度まで減少する。

さらに、バナジン酸ビスマスは、タングステン及び／又はモリブデンの酸化混合物（oxidische Beimengungen）を含むことが可能である。両金属とも典型的な固体潤滑剤、例えばＭｏＳ_２又はＷＳ_２などの中に存在し、知られているように、滑り軸受におけるかかるポリマー層に使用することができる。したがって、ポリマーマトリックス中への金属酸化物粒子の埋収を改善できるだけでなく、このようにして、使用される固体潤滑剤粒子に関して材料適合性も改善できる。さらに、滑り軸受要素の作動中の高温で潤滑油の硫化物成分との混合物から必要に応じて固体潤滑剤粒子を形成することができる点で、ポリマー層の潤滑能力を改善することができる。

さらなる実施形態によれば、バナジン酸ビスマス中のタングステン酸化物及び／又はモリブデン酸化物の合計量を５質量％〜２０質量％の範囲から選択することも可能である。５質量％未満の割合では、ポリマー層のトライボロジー特性のある程度の向上を達成することが可能であったが、前記混合物とのバナジン酸ビスマスの使用を経済的に正当化できない程度にまでの向上であった。２０質量％を超える割合では、ポリマー層のトライボロジー特性の更なる改善は観察されなかった。

クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルについてのアンチモン酸化物の割合は、好ましくは５質量％〜１４質量％の範囲から選択される。ポリマーマトリックスを強化するためのアンチモン酸化物の使用は、従来技術から知られている。ルチルとの混合物として、アンチモンイオンはルチル構造中に荷重歪みを生じさせ、それによって金属酸化物粒子をポリマーマトリックス中により効果的に埋収させることができる。前記範囲外のクロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルについてのアンチモン酸化物の量では、純粋なＴｉＯ_２（低い割合で）を含むポリマー層と比較して、ポリマー層のトライボロジー特性のわずかな改善しか観察されないか、あるいは、ポリマー層が硬くなり過ぎた（より高い割合で）。

クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルについてのクロム酸化物の割合を１質量％〜８質量％の範囲から選択することも可能である。ポリマーマトリックスを強化するための酸化クロムの使用は、従来技術からも知られている。しかし、ルチルへの酸化混合物として、驚くべきことに、クロム酸化物のみの添加によって予想されるものを超えるこの効果の明らかな改善が観察される。この効果の増加は、クロムの酸化混合物のポリマーマトリックスへの良好な埋収にも起因し、それによってポリマーマトリックスの強度がポリマー鎖に直接的な影響を及ぼすことによると推定される。同様に、モリブデン及びタングステンに関して上述したように、１質量％未満で、酸化混合物のクロムに対する効果が観察されるが、クロムの酸化混合物を含まない純粋なルチルの添加が好ましい。前記混合物の８質量％を超える割合では、ポリマーマトリックスが硬くなり過ぎて、滑り軸受要素のトライボロジー全体に悪影響を及ぼす。

好ましくは、Ｓｂ^５＋イオン及びＣｒ^２＋イオンは、Ｔｉ^３＋の格子サイトを、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のクロム及びアンチモンの合計量の５０原子％超占有し、それによりＴｉ^３＋を部分的に置換する。理想的なルチル構造は、八面体配位チタン原子のみを有することが知られている。この理想的な構造は、Ｔｉ^４＋イオン及びＯ^２−イオンによって特徴付けられる。しかしながら、ルチルの実際の構造では、例えば表面欠陥の結果として、Ｔｉ^３＋及びＴｉ^５＋も存在する。Ｔｉ^３＋サイトの５０原子％超のクロム及びアンチモンが使用される場合には、かかる格子サイトでは、明らかにクロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルのポリマー構造への結合が改善され得るという利点がある。

クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のアンチモン及びクロムは、１．５：１〜３：１の範囲から選択される互いの比率で存在することも可能である。この効果の正確なメカニズムは完全には解明されていない。しかし、実験では、この混合比は特に有利であることが示された。

滑り軸受要素の別の実施形態によれば、ポリマー層中の金属酸化物粒子の合計量に対して少なくとも６０％の割合の金属酸化物粒子は最大で５００ｎｍの最大粒径を有する。当該技術分野で使用されている従来の粒径で金属酸化物粒子を使用してポリマーマトリックスを強化することは可能であるが、５００ｎｍの最大粒径を有する金属酸化物粒子の使用は、それらの環境におけるポリマー鎖のアライメントに影響を及ぼし、それによりポリマー自体の構造に影響を及ぼすという利点がある。金属酸化物粒子は、ポリマーマトリックスを強化するそれらの直接的な硬化に加えて、ポリマーの構造に間接的な影響も及ぼす。このようにして、ポリマーの強度を特異的に変化させることができる。

金属酸化物粒子及び／又は固体潤滑剤粒子の少なくとも一部が表面改質されていることも可能である。前記表面改質により、粒子とポリマーマトリックスとの相互作用、及びそれによるポリマー層内での粒子の効果に影響を及ぼし、広範囲にわたって調整することができる。

好ましくは、表面改質は、シラン化、シロキサン化、エポキシ化、アミノ化、プラズマ活性化、電子ビーム活性化を含む群から選択される。特に、粒子の表面上の前記反応により生成した官能基又は配位子は、このようにして、ポリマー層を製造するための出発材料の凝集体を形成することなく粒子をより容易に混合することを可能にし、それによって混合物中、ひいてはポリマー層中の粒子の少なくともほぼ均一な分布を改善することができる。この少なくともほぼ均一な粒子の分布によって、ポリマー層におけるそれらの効果を均質化することができる。さらに、このようにして、ポリマーマトリックスへの粒子の付着も改善することができる。

好ましくは、滑り軸受要素の一実施形態によれば、ポリマー層は、ポリアミドイミド、固体潤滑剤粒子及び金属酸化物粒子のみからなり、それによってポリマー層の製造を単純化することができる。さらに、予備段階のポリマーに添加されたポリマー層の内容物の相互作用を減少させることができ、それにより、支持されるべき摺動相手に関して内容物の有効性を改善することができる。

ポリマーマトリックスの強化に関しては、固体潤滑剤粒子の割合対金属酸化物粒子の割合が５：１〜１２：１の範囲から選択される場合に有利であることが判明した。

ポリマー層の好ましい実施形態では、ポリマー層は摺動層として設計されているので、軸受要素はさらなる摺動層を必要とせず、したがって軸受要素をより簡単に構成することができる。

本発明のより良い理解のために、図を参照して軸受要素をより詳細に説明する。

図１は、ハーフシェル型の滑り軸受要素を透視図で簡略的に示す。

まず、様々に記載された例示的な実施形態において、同じ分には同じ参照番号及び同じ構成要素名が与えられており、それにより、本説明全体に含まれる開示内容は、同じ参照番号数字のついた同じ構成要素名を使用する。本説明に使用される位置に関する詳細、例えば、上部、底部、側部などは、現在記載及び表示されている図に関連し、位置の変更があった場合は、新しい位置に調整する必要がある。

図１において、滑り軸受要素１の一実施形態が斜視図で示されている。滑り軸受要素１は、支持体２と、軸受金属層３と、摺動層としてのポリマー層４とから構成されている。

図１の滑り軸受要素１は、ハーフシェルの形状を有する。ハーフシェルは、滑り軸受を形成するためにさらなるハーフシェルと組み合わせることができる。２つのハーフシェルは、同一又は異なるように設計することができる。

しかし、シェルの３分割体などの形状の滑り軸受要素１を設計することも可能である。この場合、滑り軸受要素１は対応する数のさらなる滑り軸受要素と組み合わされて滑り軸受けを形成する。

滑り軸受要素１は、図１に示す滑り軸受とは異なる設計で使用することもできる。例えば、スラストリング、ベアリングブッシュ（図１に破線で示す）などとして、図１に示されている。

滑り軸受要素１は、モーター産業において使用されることが好ましい。

支持体２は金属材料、通常は鋼で製造できるが、それによって同一又は類似の機能を達成することができる材料、すなわち滑り軸受要素１の機械的強度をもたらす材料から製造することもできる。例えば、様々な異なる銅合金、例えば黄銅、青銅も使用できる。しかし、本発明の範囲内で、構成要素の直接積層、例えば、コネクティングロッドの目なども可能である。この場合、支持体２は、各構成要素自体によって形成される。

軸受金属層３は、軸受金属合金により形成されている。かかる軸受金属合金は、従来技術から知られている。例えば、軸受金属合金は、スズ、ビスマス、インジウム、鉛又はアルミニウムに基づく合金、又は、必要に応じて高レベルの鉛、ＣｕＰｂを含む合金、あるいはＡｌＳｎ又はＡｌＢｉに基づく合金によって形成することができる。例えば前述の欧州特許出願公開第1 717 469号明細書（A2）の関連する先行技術を参照されたい。

図１では、滑り軸受要素１は３層構造の軸受要素として示されているが、滑り軸受要素１はより少ない層又は３層を超える層を有することもできる。例えば、ポリマー層４は、支持体２上に直接適用することができる。同様に、通常の中間層、例えば、必要に応じて、少なくとも１つの結合層又は少なくとも１つの拡散バリア層を設けることができる。前記少なくとも１つの結合層は、支持体２と軸受金属層３との間、及び／又は軸受金属層３とポリマー層４との間に配置することができる。この少なくとも１つの拡散バリア層は、支持体２と軸受金属層３の間、及び／又は軸受金属層３とポリマー層４の間に配置することができる。

ポリマー層４は、固体潤滑剤粒子及び金属酸化物粒子と、ポリマーとしてポリイミドポリマー又はポリアミドイミドポリマーのみとを含み、あるいは好ましくはこれらの成分からなる。

ポリイミドポリマーは、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスクシンイミド（ＰＳＩ）、ポリビスマレイミド（ＰＢＭＩ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリオキサジアゾベンゾイミダゾール（ＰＢＯ）及びポリイミドスルホン（ＰＩＳＯ）並びにこれらの混合物を含む又はからなる群から選択することができる。

好ましくは、ポリマーはポリアミドイミドである。ポリアミドイミドは、少なくとも部分的に芳香族基を含むことができ、好ましくは、ポリアミドイミドは完全芳香族ポリアミドイミドである。

ポリマー層４についてのポリマーの割合は、好ましくは、下限３０質量％及び上限４１質量％の範囲、特に下限３３質量％及び上限３８質量％の範囲から選択される。特に好ましくは、ポリマー層についてのポリマーの割合は３５．５質量％である。

固体潤滑剤粒子は、グラファイト、ＭｏＳ_２、ＷＳ_２、Ｓｎ、ＳｎＳ及びＳｎＳ_２、ＺｎＳ、ＺｎＳ_２、六方晶ＢＮ、Ｐｂ、Ｐｂ−Ｓｎ合金、ＣＦ_２、ＰｂＦ_２などを含むか又はそれらから成る群から選択することができる。同様に、２種又は３種以上の異なる固体潤滑剤粒子を使用することができる。原則として、前記固体潤滑剤は、この目的のために先行技術から既に十分に知られている。

ポリマー層４についての固体潤滑剤粒子の合計量は、下限５１．５質量％及び上限６２．５質量％の範囲、特に下限５４．５質量％及び上限５９．５質量％の範囲から選択することができる。特に好ましくは、ポリマー層についての固体潤滑剤粒子の合計量は５７質量％である。

好ましい実施形態では、ポリマー層４は固体潤滑剤粒子としてグラファイト及びＭｏＳ_２を含む。ポリマー層４についてのグラファイトの割合は、下限６質量％及び上限１０質量％の範囲、特に下限７質量％及び上限９質量％の範囲から選択できる。特に好ましくは、ポリマー層についてのグラファイトの割合は８質量％である。ＭｏＳ_２は、ポリマー層４についての上記固体潤滑剤の合計量の残りを形成する。

金属酸化物粒子は、バナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ_４）、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル及びそれらの混合物を含むか又はそれらからなる群から選択される。したがって、金属酸化物粒子は、混合酸化物粒子によって形成される。

ポリマー層４についての金属酸化物粒子の合計量は、下限２質量％及び上限１３質量％の範囲、特に下限５質量％及び上限１０質量％の範囲から選択することができる。特に好ましくは、ポリマー層についての金属酸化物粒子の割合は７．５質量％である。

これに関連して、当然のことながら、ポリマー層４の組成に関する全てのデータは、ポリマー層の全成分の量の合計が１００質量％まで添加されなければならず、例えば、ポリマー層４は、前述の選択された範囲から選択された以下の組成を成すことができる：

滑り軸受要素１の好ましい一実施形態によれば、バナジン酸ビスマスはタングステン及び／又はモリブデンの酸化混合物（（Ｂｉ（Ｖ，Ｗ）Ｏ_４）、Ｂｉ（Ｖ，Ｍｏ）Ｏ_４）、Ｂｉ（Ｖ，Ｗ，Ｍｏ）Ｏ_４））を含んでよい。この場合、バナジウムの一部はタングステン及び／又はモリブデンに置き換えられ、その結果、混合酸化物は存在し、酸化物の混合物は存在しない。

好ましくは、バナジン酸ビスマス中の酸化タングステン及び／又は酸化モリブデンの合計量は、下限５質量％及び上限２０質量％の範囲から選択され、特に、下限７質量％及び上限１５質量％の範囲から選択される。

バナジン酸ビスマスの好ましい実施形態におけるように、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルもまた混合物を含む。したがって、ここでも混合相酸化物が存在し、個々の酸化物の混合物は存在しない。

クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルについてのアンチモン酸化物の割合は、５質量％〜１４質量％、特に８質量％〜１３質量％の範囲から選択することができる。

好ましくは、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルについてのクロム酸化物の割合は、下限１質量％及び上限８質量％の範囲から選択され、特に下限２質量％及び上限７質量％の範囲から選択される。

クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルについてのクロム酸化物及びアンチモン酸化物の合計量は、好ましくは５質量％〜２５質量％である。

好ましくは、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルにおいて、クロムはＣｒ（ＩＩ）として、アンチモンはＳｂ（Ｖ）として用意される。

クロム及びアンチモンはチタンの一部を置換する。アンチモン及びクロムが、クロム−アンチモン中のクロム及びアンチモンの合計量の５０原子％を超える、より好ましくは原子の７０％を超える量でＴｉ^３＋イオンの格子サイトを占有するのが好ましく、Ｔｉ^３＋イオンを部分的に置換する。好ましくは、クロム及び／又はアンチモンの合計量は増加するが、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のＴｉ^３＋の９０原子％の割合、特に８０原子％の割合を超えない。

かかるクロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルは、Tomatec社から入手することができる。

クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のアンチモン及びクロムは、１．５：１〜３：１の範囲、特に２：１〜２．５：１の範囲から選択される互いの比で存在し得る。

滑り軸受要素１の一実施形態によれば、ポリマー層４中の固体潤滑剤粒子の割合対金属酸化物粒子の割合は、５：１〜１２：１の範囲、特に５．５：１〜１２：１の範囲から選択することができる。

これは好ましくないが、ポリマー層４は、ポリマー層４の硬さをさらに調整するために、さらなる硬質粒子を含んでもよい。前記硬質粒子は、ＣｒＯ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＰｂＯ、ＺｎＯ、ＣｄＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｓｉ_３Ｎ_４、クレー、タルク、ＴｉＯ_２、ケイ酸アルミニウム、例えばムライトなど、ケイ酸マグネシウム、例えばアモサイト、アンソフィライト、クリソタイルなど、炭化物、例えばＣａＣ_２、Ｍｏ_２Ｃ、ＷＣなど、金属粒子、例えばＺｎ、Ａｇ、Ｂａ、青銅、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎなど、前記金属の合金粒子、ＡｌＮ、Ｆｅ_３Ｐ、金属ホウ化物、例えばＦｅ_２Ｂ、Ｎｉ_２Ｂ、ＦｅＢなど、ＢａＳＯ_４、塩素化炭酸水素塩、フッ化物、例えばＣａＦ_２、金属オキシフッ化物など、クロシドライト、トレモライト、ケイ化物、チオホスフェート、例えばチオリン酸亜鉛など、を含む又はから成る群から選択することができる。

異なる添加剤又は硬質材料、例えば２種、３種、４種又は５種以上の異なる添加剤又は硬質材料の混合物を使用することも可能である。

これらの硬質粒子の割合は、下限１質量％及び上限１０質量％の範囲、特に下限１質量％及び上限５質量％の範囲から選択でき、硬質粒子の添加により、ポリマー層４中のポリマーの割合はそれに応じて減少する。

ポリマー層は、さらに金属粒子、好ましくは、小板状の形態の軟質金属、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｕ又はこれらの混合物などを含んでもよい。金属粒子の割合は、下限１質量％及び上限１０質量％の範囲、特に下限１質量％及び上限５質量％の範囲から選択することができ、金属粒子の添加により、ポリマー層４についてのポリマーの割合はそれに応じて減少する。

固体潤滑剤粒子は、４０μｍの最大粒径を有することができる。

最大粒径は、同じ粒子のその他の寸法と比較して最大の粒子の寸法として定義される。したがって、最大寸法は、各粒子を完全に包み込む包絡球の直径として定義することもできる。

特に、固体潤滑剤粒子は、篩分け分析によって測定した場合に、Ｄ５０＝４μｍ〜６μｍの粒径分布（粒度分布）を有する。

ＭｏＳ_２とグラファイトの混合物を固体潤滑剤粒子として使用する場合、ＭｏＳ_２粒子はＤ５０値が４μｍ〜６μｍの粒度分布を有することが好ましく、グラファイト粒子はＤ５０値が４μｍ〜５．５μｍである。

金属酸化物粒子は、好ましくは、少なくとも５０％まで、特に、少なくとも９０％まで、５００ｎｍの最大粒径を有する。好ましくは、滑り軸受要素１の一実施形態に従う金属酸化物粒子は、少なくとも部分的に、特に全部が、最大２００ｎｍ、特に、最大１００ｎｍの最大粒径を有する。特に、金属酸化物粒子の少なくとも５０質量％、特に少なくとも９０質量％は、下限１ｎｍ及び上限２０ｎｍの範囲、好ましくは、下限１ｎｍ及び上限１０ｎｍの範囲から選択される最大粒径を有する。

「少なくとも部分的に」という表現は、金属酸化物粒子の少なくとも８０％の割合が２００ｎｍ未満、特に１００ｎｍ未満の粒径を有することを意味する。

必要に応じて用意される硬質粒子は、下限１μｍ及び上限１０μｍの範囲から選択される最大粒径を有することができる。

金属酸化物粒子及び／又は固体潤滑剤粒子は、少なくとも部分的に、特に全体的に、表面改質されていてもよい。「少なくとも部分的に」とは、利用可能な金属酸化物粒子の全ての少なくとも２０％、好ましくは少なくとも５０％の割合、及び／又は、固体潤滑剤の全ての少なくとも２０％、好ましくは少なくとも５０％の割合が、この表面改質がなされていることを意味する。

表面改質は、好ましくは、シラン化、シロキサン化、エポキシ化、アミノ化、プラズマ活性化、電子ビーム活性化又は類似の方法を含む群から選択される。

金属酸化物粒子及び／又は固体潤滑剤粒子の表面に対する表面改質によって、反応性配位子又は反応性官能基が生成し、これらは、一方では金属酸化物粒子又は固体潤滑剤粒子に結合、好ましくは共有結合的に結合され、他方では粒子の特性を変化させ、金属酸化物粒子又は固体潤滑剤粒子は、例えば、混合物中により均一に混合してポリマー層を生成することができ、あるいは、前記粒子をポリマー層４のポリマーのポリマー鎖により有効に結合させることができる。したがって、この結合は、共有結合性又は接着性であることができる。

化合物、すなわち、特に、シラン、シロキサン、アミン、エポキシ又はエポキシ形成化合物の反応は、酸／アルカリ反応の後に粒子の表面と反応するか、あるいは、結合形成が、前記化合物と変性されるべき表面との間の双極子−双極子相互作用を通じて起こる。

ここで、「表面改質」という用語は、必ずしも粒子の表面が１００％改質されていることを意味しないことに留意すべきである。

かかる化合物の例は、１５個以下の炭素原子を有する第１級、第２級、第３級又は第４級有機アミン、例えばメチル、エチル、ｎ−及びｉ−プロピル及びブチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、シラン、特にオルガノアルコキシシランである。

滑り軸受要素１の好ましい実施形態では、滑り軸受要素１のなじみ後であっても、ポリマー層４は、摺動相手、例えばシャフトに接続される摺動層、すなわち半径方向最内層を形成する。摺動層は、５μｍ〜２５μｍの層厚、特に１０μｍ〜２０μｍの層厚を有することができる。

しかし、下方の金属軸受層が１１０ＨＶ以上の硬度を有する場合には、ポリマー層４は、滑り軸受要素１において、下方に位置する金属摺動層上に特に直接配置されたなじみ層を形成するだけであってもよい。

個々の成分、すなわち予備段階のポリマー、固体潤滑剤粒子、金属酸化物粒子及び場合によっては硬質材料粒子からポリマー層４を製造するために、分散剤、特に有機溶剤、例えばキシロール、Ｎ−メチルピロリドン、アルコール、あるいは水を使用する通常の方法に従って分散液を生成させる。前記分散液を、次に、被覆されるべき金属表面上に、塗装技術において慣用の方法によって適用、すなわち、例えば吹付け、塗布又は浸漬する。分散液中の分散剤の割合は、使用される技術、特に分散液が有するとされる粘度に依存する。分散液の適用後、予備段階のポリマーを重合させ、それにより分散液が硬化する。硬化は、室温又は２８０℃以下の高温で空気中で行うことができる。好ましくは、赤外線ビーム又は誘導加熱などの表面方法によって、滑り軸受要素１全体を高温に曝さずにコーティングのみを加熱する。

ポリマー層４を評価するために、表１に掲げる例の組成物を作製した。数値データは質量％で示されている。略語ＰＡＩはポリアミドイミドを意味する。略語ＣＡＲは、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルを意味する。略語ＢＶは、バナジン酸ビスマスを意味する。しかし、上記のその他のポリマーのうちの１つを含むポリマー層４が同等の結果をもたらしたことが既に示された。

表１における例１８、１９、２１、２２及び３３は比較例である。

このようにして、支持体としての鋼製裏材、軸受金属層３としてのＣｕＳｎ５Ｚｎ合金、及びその上に例の組成物から平坦なサンプルの形態で直接製造されたポリマー層４を用いて滑り軸受要素１を製造した。ポリマー層４は、上記の説明に従って製造された。前記サンプルについて以下の試験を行った。

カウンタ本体に付加的な油溝を有するリング・オン・ディスク構成の回転トライボメータ上で、サンプルを、２．５ｍ／ｓの速度で、それぞれ２ＭＰａ、４ＭＰａ及び６ＭＰａで段階的に、浸漬油潤滑により、温度４０℃で３．５時間試験した。この後、ポリマー層の摩耗を機械的測定によって求めた。

得られた結果は、表１では、最も近い整数のマイクロメータに丸められている。

例の実施形態は、滑り軸受要素１の可能な実施形態を記載しており、現時点で、個々の実施形態の変形形態の様々な異なる組み合わせが可能であることに留意すべきである。

最後に、形式的なポイントとして、滑り軸受要素１装置の構造についてのより良い理解のために、滑り軸受要素１及びその構成要素は部分的に縮尺通りに表現されていないこと並びに／又は拡大及び／若しくは縮小されていることに留意すべきである。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
［態様１］
ポリマー層（４）を含む滑り軸受要素（１）であって、ポリマー層（４）が固体潤滑剤粒子及び金属酸化物粒子と、ポリマーとしてポリイミドポリマー若しくはポリアミドイミドポリマー又はそれらの混合物のみとを含み、前記金属酸化物粒子は、バナジン酸ビスマス、クロム−アンチモン−ルチル及びこれらの混合物を含む群から選択される、滑り軸受要素（１）。
［態様２］
前記金属酸化物粒子が、ポリマー層（４）中に２質量％〜１３質量％の範囲から選択される割合で含まれる、態様１に記載の滑り軸受要素（１）。
［態様３］
前記バナジン酸ビスマスが、タングステン及び／又はモリブデンの酸化混合物を含む、態様１又は２に記載の滑り軸受要素（１）。
［態様４］
前記バナジン酸ビスマスについてのタングステン酸化物及び／又はモリブデン酸化物の合計量が５質量％〜２０質量％の範囲から選択される、態様３に記載の滑り軸受要素（１）。
［態様５］
クロム−アンチモン−ルチルに対するアンチモン酸化物の割合が５質量％〜１４質量％の範囲から選択される、態様１〜４のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様６］
クロム−アンチモン−ルチル中のクロム酸化物の割合が１質量％〜８質量％の範囲から選択される、態様１〜５のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様７］
前記クロム−アンチモン−ルチルの結晶格子が、Ｔｉ ^３＋及びＴｉ ^５＋イオンを含み、クロム−アンチモン−ルチル中のクロム及びアンチモンの合計量の５０原子％超のアンチモン及びクロムが、Ｔｉ ^３＋イオンの格子サイトを占有しており、それによりＴｉ ^３＋イオンを部分的に置換している、態様１〜６のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様８］
前記クロム−アンチモン−ルチル中のアンチモン及びクロムが、１．５：１〜３：１の範囲から選択される互いに対する比で存在する、態様１〜７のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様９］
前記金属酸化物粒子の少なくとも５０％の割合が、最大で５００ｎｍの最大粒径を有する、態様１〜８のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様１０］
前記金属酸化物粒子及び／又は前記固体潤滑剤粒子の少なくとも一部が表面改質されている、態様１〜９のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様１１］
前記表面改質が、シラン化、シロキシ化、エポキシ化、アミノ化、プラズマ活性化、電子ビーム活性化を含む群から選択される、態様１０に記載の滑り軸受要素（１）。
［態様１２］
前記ポリマー層（４）が、ポリアミドイミド、固体潤滑剤粒子及び前記金属酸化物粒子のみからなる、態様１〜１１のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様１３］
前記固体潤滑剤粒子の割合対前記金属酸化物粒子の割合が５：１〜１２：１の範囲から選択される、態様１〜１２のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。
［態様１４］
前記ポリマー層（４）が摺動層である、態様１〜１３のいずれか一つに記載の滑り軸受要素（１）。

１滑り軸受要素
２支持体
３軸受金属層
４ポリマー層

Claims

ポリマー層（４）を含む滑り軸受要素（１）であって、
ポリマー層（４）が固体潤滑剤粒子及び金属酸化物粒子と、ポリマーとしてポリイミドポリマー若しくはポリアミドイミドポリマー又はそれらの混合物のみとを含み、
前記金属酸化物粒子は、バナジン酸ビスマス、Ｂｉ（Ｖ，Ｗ）Ｏ_４、Ｂｉ（Ｖ，Ｍｏ）Ｏ_４、Ｂｉ（Ｖ，Ｗ，Ｍｏ）Ｏ_４、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル及びこれらの混合物を含む群から選択され、
前記金属酸化物粒子が、ポリマー層（４）中に２質量％〜１０質量％の範囲から選択される割合で含まれ、
前記Ｂｉ（Ｖ，Ｗ）Ｏ_４、Ｂｉ（Ｖ，Ｍｏ）Ｏ_４及びＢｉ（Ｖ，Ｗ，Ｍｏ）Ｏ_４におけるタングステン酸化物及び／又はモリブデン酸化物の合計量が５質量％〜２０質量％の範囲から選択され、
前記ポリマー層（４）は、半径方向最内なじみ層、又はなじみ運転後に前記滑り軸受要素の通常動作中に各摺動相手と接する半径方向最内摺動層を形成している、
滑り軸受要素（１）。
クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルに対するアンチモン酸化物の割合が５質量％〜１４質量％の範囲から選択される、請求項１に記載の滑り軸受要素（１）。
クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のクロム酸化物の割合が１質量％〜８質量％の範囲から選択される、請求項１又は２に記載の滑り軸受要素（１）。
前記クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチルの結晶格子が、Ｔｉ^３＋及びＴｉ^５＋イオンを含み、クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のクロム及びアンチモンの合計量の５０原子％超のアンチモン及びクロムが、Ｔｉ^３＋イオンの格子サイトを占有しており、それによりＴｉ^３＋イオンを部分的に置換している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の滑り軸受要素（１）。
前記クロム酸化物−アンチモン酸化物−ルチル中のアンチモン及びクロムが、１．５：１〜３：１の範囲から選択される互いに対する比で存在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の滑り軸受要素（１）。
前記金属酸化物粒子の少なくとも５０％の割合が、最大で５００ｎｍの最大粒径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の滑り軸受要素（１）。
前記金属酸化物粒子及び／又は前記固体潤滑剤粒子の少なくとも一部が表面改質されている、請求項１〜６のいずれかに記載の滑り軸受要素（１）。
前記表面改質が、シラン化、シロキシ化、エポキシ化、アミノ化、プラズマ活性化、電子ビーム活性化を含む群から選択される、請求項７に記載の滑り軸受要素（１）。
前記ポリマー層（４）が、ポリアミドイミド、固体潤滑剤粒子及び前記金属酸化物粒子のみからなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の滑り軸受要素（１）。
前記固体潤滑剤粒子の割合対前記金属酸化物粒子の割合が５：１〜１２：１の範囲から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の滑り軸受要素（１）。
前記ポリマー層（４）が摺動層である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の滑り軸受要素（１）。