JPH06141514A - 複合材料 - Google Patents
複合材料Info
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- JPH06141514A JPH06141514A JP4307636A JP30763692A JPH06141514A JP H06141514 A JPH06141514 A JP H06141514A JP 4307636 A JP4307636 A JP 4307636A JP 30763692 A JP30763692 A JP 30763692A JP H06141514 A JPH06141514 A JP H06141514A
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- Japan
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- metal body
- porous metal
- composite material
- resin material
- resin
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
- F16C33/201—Composition of the plastic
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Pulleys (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優
れ，かつ軽量な複合材料を提供すること。 【構成】 三次元網目状の骨格を有する多孔質金属体１
と，多孔質金属体１の空隙部１０に充填された樹脂材２
とよりなる。多孔質金属体１は，三次元網目構造を形成
している。多孔質金属体１は，銅（Ｃｕ），ニッケル
（Ｎｉ），鉛（Ｐｂ），錫（Ｓｎ）等の金属である。樹
脂材２には，フェノール等の樹脂が用いられる。また，
樹脂材２には，導電性向上のために黒鉛３等を添加する
ことが好ましい。多孔質金属体１の発泡多孔率は，９０
％以上であることが好ましい。
れ，かつ軽量な複合材料を提供すること。 【構成】 三次元網目状の骨格を有する多孔質金属体１
と，多孔質金属体１の空隙部１０に充填された樹脂材２
とよりなる。多孔質金属体１は，三次元網目構造を形成
している。多孔質金属体１は，銅（Ｃｕ），ニッケル
（Ｎｉ），鉛（Ｐｂ），錫（Ｓｎ）等の金属である。樹
脂材２には，フェノール等の樹脂が用いられる。また，
樹脂材２には，導電性向上のために黒鉛３等を添加する
ことが好ましい。多孔質金属体１の発泡多孔率は，９０
％以上であることが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，プーリー，リテーナ，
摺動部品用のハウジング，摩擦材等の摺動部品等に用い
られる複合材料に関する。
摺動部品用のハウジング，摩擦材等の摺動部品等に用い
られる複合材料に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，プーリー，リテーナ，ハウジン
グ，摩擦材等の摺動部品には，樹脂が用いられている。
樹脂は，軽量であると共に加工が容易であり安価に作製
することができる。しかし，その反面，耐熱，耐摩耗，
高強度，熱伝導の点で劣る。そのために，樹脂を用いた
摺動部品は使用可能期間が短い。そこで，上記問題点を
解決するために，上記樹脂に金属粉を混合する方法が行
われている。金属は，樹脂に比して耐熱，耐摩耗，高強
度，熱伝導性に優れている。そのため，金属粉を樹脂に
混合することにより，上記金属の特性を混合物に付加し
ようとするものである。
グ，摩擦材等の摺動部品には，樹脂が用いられている。
樹脂は，軽量であると共に加工が容易であり安価に作製
することができる。しかし，その反面，耐熱，耐摩耗，
高強度，熱伝導の点で劣る。そのために，樹脂を用いた
摺動部品は使用可能期間が短い。そこで，上記問題点を
解決するために，上記樹脂に金属粉を混合する方法が行
われている。金属は，樹脂に比して耐熱，耐摩耗，高強
度，熱伝導性に優れている。そのため，金属粉を樹脂に
混合することにより，上記金属の特性を混合物に付加し
ようとするものである。
【０００３】
【解決しようとする課題】しかしながら，この混合物
は，金属が粉末状であるため，上記問題点を解決するた
めには多量の金属粉を添加しなければならず，重量が重
くなってしまう。本発明はかかる問題点に鑑み，耐熱
性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優れ，かつ軽量な複
合材料を提供しようとするものである。
は，金属が粉末状であるため，上記問題点を解決するた
めには多量の金属粉を添加しなければならず，重量が重
くなってしまう。本発明はかかる問題点に鑑み，耐熱
性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優れ，かつ軽量な複
合材料を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題の解決手段】本発明は，三次元網目状の骨格を有
する多孔質金属体と，該多孔質金属体の空隙部に充填さ
れた樹脂材とよりなるこを特徴とする複合材料にある。
本発明において，上記多孔質金属体は，３次元網目構造
を形成している金属である。網目構造の隙間は空隙部で
あり，該空隙部には樹脂材が充填されている。
する多孔質金属体と，該多孔質金属体の空隙部に充填さ
れた樹脂材とよりなるこを特徴とする複合材料にある。
本発明において，上記多孔質金属体は，３次元網目構造
を形成している金属である。網目構造の隙間は空隙部で
あり，該空隙部には樹脂材が充填されている。
【０００５】上記三次元網目構造とは，連続した金属の
骨格が立体的に交錯している構造をいう。かかる構造の
多孔質金属体としては，例えば金属発泡体がある。上記
多孔質金属体の材料としては，銅（Ｃｕ），ニッケル
（Ｎｉ），鉛（Ｐｂ），錫（Ｓｎ）等の金属がある。上
記空隙部１つの大きさは，直径１０〜５００μｍが好ま
しい。１０μｍ未満では空隙部への樹脂材の充填が困難
であり，一方５００μｍを越える場合には多孔体金属体
の強度が低下するおそれがある。上記樹脂材としては，
フェノール，ナイロン等の樹脂が用いられる。また，樹
脂材には，導電性向上のために黒鉛等を添加することが
好ましい。
骨格が立体的に交錯している構造をいう。かかる構造の
多孔質金属体としては，例えば金属発泡体がある。上記
多孔質金属体の材料としては，銅（Ｃｕ），ニッケル
（Ｎｉ），鉛（Ｐｂ），錫（Ｓｎ）等の金属がある。上
記空隙部１つの大きさは，直径１０〜５００μｍが好ま
しい。１０μｍ未満では空隙部への樹脂材の充填が困難
であり，一方５００μｍを越える場合には多孔体金属体
の強度が低下するおそれがある。上記樹脂材としては，
フェノール，ナイロン等の樹脂が用いられる。また，樹
脂材には，導電性向上のために黒鉛等を添加することが
好ましい。
【０００６】上記多孔質金属体の発泡多孔率，即ち多孔
質金属体全体に対する空隙部の体積は，９０％〜９８％
であることが好ましい。９０％未満では，樹脂の充填が
不充分となり，軽量化効果が損なわれるおそれがある。
一方，９８％を越えると，多孔質金属体の骨格が細かく
なり，複合材料の強度が低下すると共に，熱伝導性，耐
摩耗性，電気伝導性が低下する。尚，上記発泡多孔率
は，以下の式により算出される。 発泡多孔率（％）＝１００−（１００×多孔質金属体の
重量）／（多孔質金属体の体積×多孔質金属体の密度） 複合材料中の金属含有率は，重量比で１０〜５０ｗｔ％
以下が好ましい。１０ｗｔ％未満では，耐熱性，耐摩耗
性，及び強度が低下するおそれがある。５０ｗｔ％を越
える場合には，軽量化効果が損なわれるおそれがある。
質金属体全体に対する空隙部の体積は，９０％〜９８％
であることが好ましい。９０％未満では，樹脂の充填が
不充分となり，軽量化効果が損なわれるおそれがある。
一方，９８％を越えると，多孔質金属体の骨格が細かく
なり，複合材料の強度が低下すると共に，熱伝導性，耐
摩耗性，電気伝導性が低下する。尚，上記発泡多孔率
は，以下の式により算出される。 発泡多孔率（％）＝１００−（１００×多孔質金属体の
重量）／（多孔質金属体の体積×多孔質金属体の密度） 複合材料中の金属含有率は，重量比で１０〜５０ｗｔ％
以下が好ましい。１０ｗｔ％未満では，耐熱性，耐摩耗
性，及び強度が低下するおそれがある。５０ｗｔ％を越
える場合には，軽量化効果が損なわれるおそれがある。
【０００７】また，上記複合材料を製造する際に多孔質
金属体の空隙部に樹脂材を充填する方法としてはペース
ト状樹脂材封入方法，液状樹脂材吹きつけ方法，又は加
圧溶融方法等がある。以下，上記方法について説明す
る。上記ペースト状樹脂材封入方法を行うに当たって
は，まず，多孔質金属体を準備する。また，樹脂材及び
溶剤を混合して，ペースト状樹脂材を得る。溶剤として
は，アルコール，キシレン等揮発し易い溶液が用いられ
る。次に，該ペースト状樹脂材を上記多孔質金属体の空
隙部にすり込み封入し，溶剤を揮発させた後，加圧して
所定の形状に成形し，本発明の複合材料を得る。
金属体の空隙部に樹脂材を充填する方法としてはペース
ト状樹脂材封入方法，液状樹脂材吹きつけ方法，又は加
圧溶融方法等がある。以下，上記方法について説明す
る。上記ペースト状樹脂材封入方法を行うに当たって
は，まず，多孔質金属体を準備する。また，樹脂材及び
溶剤を混合して，ペースト状樹脂材を得る。溶剤として
は，アルコール，キシレン等揮発し易い溶液が用いられ
る。次に，該ペースト状樹脂材を上記多孔質金属体の空
隙部にすり込み封入し，溶剤を揮発させた後，加圧して
所定の形状に成形し，本発明の複合材料を得る。
【０００８】また，液状樹脂材吹きつけ方法を行うに当
たっては，上記樹脂材及び上記溶剤により液状樹脂材を
作製し，スプレーにより該液状樹脂材を多孔質金属体に
吹きつける。次いで，溶剤を揮発させた後，加圧して所
定の形状に成形し，本発明の複合材料を得る。また，加
圧溶融方法を行うに当たっては，予め加熱した金型内に
多孔質金属体を配置し，樹脂材を入れて，加圧成形する
方法がある。この方法では，上記熱により樹脂が溶融状
態となり，加圧力により多孔質金属体へ充填される。
たっては，上記樹脂材及び上記溶剤により液状樹脂材を
作製し，スプレーにより該液状樹脂材を多孔質金属体に
吹きつける。次いで，溶剤を揮発させた後，加圧して所
定の形状に成形し，本発明の複合材料を得る。また，加
圧溶融方法を行うに当たっては，予め加熱した金型内に
多孔質金属体を配置し，樹脂材を入れて，加圧成形する
方法がある。この方法では，上記熱により樹脂が溶融状
態となり，加圧力により多孔質金属体へ充填される。
【０００９】
【作用及び効果】本発明の多孔質金属体は，連続した三
次元網目状の骨格を有する。そのため，金属粉末を用い
た従来の複合材と比べて，熱伝導路が確保されている。
それ故，放熱性，耐熱性に優れている。また，多孔質金
属体は三次元網目状構造をしているので，従来に比べて
少量の金属体により複合材料の強度，耐摩耗性を向上さ
せることができる。また，それ故，複合材料の軽量化を
図ることができる。したがって，本発明によれば，耐熱
性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優れ，かつ軽量な複
合材料を提供することができる。
次元網目状の骨格を有する。そのため，金属粉末を用い
た従来の複合材と比べて，熱伝導路が確保されている。
それ故，放熱性，耐熱性に優れている。また，多孔質金
属体は三次元網目状構造をしているので，従来に比べて
少量の金属体により複合材料の強度，耐摩耗性を向上さ
せることができる。また，それ故，複合材料の軽量化を
図ることができる。したがって，本発明によれば，耐熱
性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優れ，かつ軽量な複
合材料を提供することができる。
【００１０】
【実施例】実施例１ 本発明にかかる実施例につき，図１，図２を用いて説明
する。本例の複合材料１００は，図１，図３に示すごと
く，三次元網目状の骨格を有する多孔質金属体１と，該
多孔質金属体１の空隙部１０に充填された樹脂材２とか
ら形成される。上記複合材料１００は，表１に示すごと
く，３２ｗｔ％の多孔質金属体１と６８ｗｔ％の樹脂材
２とよりなる。
する。本例の複合材料１００は，図１，図３に示すごと
く，三次元網目状の骨格を有する多孔質金属体１と，該
多孔質金属体１の空隙部１０に充填された樹脂材２とか
ら形成される。上記複合材料１００は，表１に示すごと
く，３２ｗｔ％の多孔質金属体１と６８ｗｔ％の樹脂材
２とよりなる。
【００１１】上記多孔質金属体１は，多孔質銅〔住友電
工（株）製のセルメット〕を用いている。この多孔質金
属体１は，図２，図４に示すごとく，三次元網目構造を
有し，内部に多数の空隙部１０を有している。上記樹脂
材２はフェノールであり，導電性向上のために天然の黒
鉛３が添加されている。
工（株）製のセルメット〕を用いている。この多孔質金
属体１は，図２，図４に示すごとく，三次元網目構造を
有し，内部に多数の空隙部１０を有している。上記樹脂
材２はフェノールであり，導電性向上のために天然の黒
鉛３が添加されている。
【００１２】上記複合材料１００は，ペースト状樹脂材
封入方法により作製する。即ち，まず，上記多孔質金属
体を準備する。一方，フェノール樹脂，天然黒鉛，及び
溶剤を等量ずつ混合する。溶剤は，アルコールである。
これにより，ペースト状樹脂材を得る。次に，上記ペー
スト状樹脂材を上記多孔質金属体１の空隙部１０内にへ
らにより刷り込み封入し，８０℃の高温下で溶剤を揮発
させる。次いで，３．５ｔｏｎ／ｍ2 の圧力で所定の形
状に成形する。その後，約２５０℃で焼成して本例の複
合材料を得る。
封入方法により作製する。即ち，まず，上記多孔質金属
体を準備する。一方，フェノール樹脂，天然黒鉛，及び
溶剤を等量ずつ混合する。溶剤は，アルコールである。
これにより，ペースト状樹脂材を得る。次に，上記ペー
スト状樹脂材を上記多孔質金属体１の空隙部１０内にへ
らにより刷り込み封入し，８０℃の高温下で溶剤を揮発
させる。次いで，３．５ｔｏｎ／ｍ2 の圧力で所定の形
状に成形する。その後，約２５０℃で焼成して本例の複
合材料を得る。
【００１３】次に，本例の複合材料の作用効果について
説明する。本例にかかる多孔質金属体１は，図２，及び
後述の図４に示すごとく，連続した三次元的な三次元網
目状骨格を有する。そのため金属粉末を用いた従来の複
合材と比べて，熱伝導路が確保されている。それ故，放
熱性，耐熱性に優れている。また，多孔質金属体１は三
次元網目状構造をしているので，従来に比べて少量の多
孔質金属体１により複合材料１００の強度，耐摩耗性を
向上させることができる。また，それ故，複合材料１０
０の軽量化を図ることができる。
説明する。本例にかかる多孔質金属体１は，図２，及び
後述の図４に示すごとく，連続した三次元的な三次元網
目状骨格を有する。そのため金属粉末を用いた従来の複
合材と比べて，熱伝導路が確保されている。それ故，放
熱性，耐熱性に優れている。また，多孔質金属体１は三
次元網目状構造をしているので，従来に比べて少量の多
孔質金属体１により複合材料１００の強度，耐摩耗性を
向上させることができる。また，それ故，複合材料１０
０の軽量化を図ることができる。
【００１４】実施例２ 次に，図３，図４に示すごとく，上記実施例１に示した
複合材料及び多孔質金属体の金属組織を示す顕微鏡写真
を撮影した。図３は，複合材料を示し，白色部は多孔質
金属体の部分であり，黒色部は多孔質金属体に充填され
ている樹脂材である。また，図４は多孔質金属体であ
り，強い白色部分が多孔質金属体の骨格を示している。
この骨格は，三次元網目構造を示していることが分か
る。これらの写真より，多孔質金属体は三次元網目構造
をしており，その空隙部に樹脂材がマトリックスとして
強固に封入されていることが分かる。
複合材料及び多孔質金属体の金属組織を示す顕微鏡写真
を撮影した。図３は，複合材料を示し，白色部は多孔質
金属体の部分であり，黒色部は多孔質金属体に充填され
ている樹脂材である。また，図４は多孔質金属体であ
り，強い白色部分が多孔質金属体の骨格を示している。
この骨格は，三次元網目構造を示していることが分か
る。これらの写真より，多孔質金属体は三次元網目構造
をしており，その空隙部に樹脂材がマトリックスとして
強固に封入されていることが分かる。
【００１５】実施例３ 本例においては，前記実施例１の複合材料（試料１）の
密度（ｇ／ｃｍ3 ），電気伝導度（１／μΩ・ｃｍ），
比摩耗量（ｍ3 ／時間）について測定した。尚，比較の
ために，表１に示すごとく，多孔質金属体及び樹脂材の
混合比が７２ｗｔ％，２８ｗｔ％である複合材料（試料
２）を作製し，上記と同様に測定した。その結果を表２
に示す。尚，表２において，比摩耗量は，相手材にはＣ
ｕを用いて，面圧０．５２ｋｇ／時間，摺速４．５ｍ／
秒，摺動時間１００時間の条件で測定した。
密度（ｇ／ｃｍ3 ），電気伝導度（１／μΩ・ｃｍ），
比摩耗量（ｍ3 ／時間）について測定した。尚，比較の
ために，表１に示すごとく，多孔質金属体及び樹脂材の
混合比が７２ｗｔ％，２８ｗｔ％である複合材料（試料
２）を作製し，上記と同様に測定した。その結果を表２
に示す。尚，表２において，比摩耗量は，相手材にはＣ
ｕを用いて，面圧０．５２ｋｇ／時間，摺速４．５ｍ／
秒，摺動時間１００時間の条件で測定した。
【００１６】表２より知られるように，実施例１にかか
る複合材料の密度は，比較例の場合と比較して半分の密
度であり，軽量であった。電気伝導度は，試料１，２と
も有為差がなかった。尚，電気伝導度は，ヴィーデマン
フランツの法則により，熱伝導度をＫ，電気伝導度をσ
としたとき，Ｋ＝ＬＴσ（Ｌ：ローレンツ定数，Ｔ：温
度）の式で表される。この式によれば，熱伝導度は電気
伝導度に比例する。
る複合材料の密度は，比較例の場合と比較して半分の密
度であり，軽量であった。電気伝導度は，試料１，２と
も有為差がなかった。尚，電気伝導度は，ヴィーデマン
フランツの法則により，熱伝導度をＫ，電気伝導度をσ
としたとき，Ｋ＝ＬＴσ（Ｌ：ローレンツ定数，Ｔ：温
度）の式で表される。この式によれば，熱伝導度は電気
伝導度に比例する。
【００１７】従って，上記結果より電気伝導度及び熱伝
導度共に試料２と同様に優れた結果を示した。また，比
摩耗量は，実施例１の複合材料は，試料２に比して約３
分の１に減少した。上記測定結果より，本発明の複合材
料は，耐熱性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優れ，か
つ軽量であることが分かる。
導度共に試料２と同様に優れた結果を示した。また，比
摩耗量は，実施例１の複合材料は，試料２に比して約３
分の１に減少した。上記測定結果より，本発明の複合材
料は，耐熱性，耐摩耗性，高強度，熱伝導性に優れ，か
つ軽量であることが分かる。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【図１】実施例１の複合材料の拡大断面図。
【図２】実施例１の多孔質金属体の拡大断面図。
【図３】実施例１の複合材料の粒子構造を示す顕微鏡写
真（倍率５０倍）。
真（倍率５０倍）。
【図４】実施例１の多孔質金属体の金属組織を示す顕微
鏡写真（倍率５０倍）。
鏡写真（倍率５０倍）。
１．．．多孔質金属体， １０．．．空隙部， １００．．．複合材料， ２．．．樹脂材， ３．．．黒鉛，
Claims (1)
- 【請求項１】 三次元網目状の骨格を有する多孔質金属
体と，該多孔質金属体の空隙部に充填された樹脂材とか
らなることを特徴とする複合材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4307636A JPH06141514A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 複合材料 |
| US08/755,149 US5879747A (en) | 1992-10-20 | 1996-11-22 | Composite material and process of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4307636A JPH06141514A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06141514A true JPH06141514A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17971426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4307636A Pending JPH06141514A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06141514A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1538354A1 (de) * | 2003-12-02 | 2005-06-08 | Zollern BHW Gleitlager GmbH & CO. KG | Gleitelement |
| GB2435911A (en) * | 2006-03-08 | 2007-09-12 | Daido Metal Co | A plain bearing |
| CN103552296A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-05 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种防雷击用导电层及其制备方法 |
| US20140140647A1 (en) * | 2012-11-20 | 2014-05-22 | Federal-Mogul Corporation | High strength low friction engineered material for bearings and other applications |
| WO2015194444A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | 株式会社村田製作所 | 摺動部材、回転機、摺動部材の製造方法 |
| JP2016503455A (ja) * | 2012-09-28 | 2016-02-04 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 無線通信タワー用の低密度金属系コンポーネント |
| JPWO2015194445A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2017-04-20 | 株式会社村田製作所 | 回転機 |
| CN113214569A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-06 | 吉林大学 | 一种耐摩擦的超疏水表面及其制备方法 |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP4307636A patent/JPH06141514A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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