JPH10102083A

JPH10102083A - 潤滑剤

Info

Publication number: JPH10102083A
Application number: JP26084296A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Kimura; 好次木村; Kazumi Okada; 和三岡田; Reiya Yamada; 鈴弥山田; Taku Kawasaki; 卓川崎
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れ、しかも摩擦係数が低い、い
ろいろな機械・装置に用いて長寿命な潤滑剤を提供す
る。【解決手段】対向する摺動面の少なくとも一面が鋳鉄
からなる摺動部材用の潤滑剤であって、基油と窒化硼素
を含有することを特徴とする潤滑剤であり、好ましく
は、前記鋳鉄が球状黒鉛鋳鉄であることを特徴とする前
記潤滑剤であり、又、基油と窒化硼素と増ちょう剤を含
有することを特徴とする前記潤滑剤である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業用の属する技術分野】本発明は、自動車、船舶、
製鉄設備及び建設機械や高温・高速軸受等に用いられる
潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】オイル及びグリースは、自動車等の輸送
機械、製鉄用機械及び建設機械等の分野で各種摺動部の
潤滑剤として広く用いられているが、近年、これらの機
械の高性能化、高効率化の為に、一層高性能な特性を有
する潤滑剤への要求が高まっている。従来、オイル及び
グリースの潤滑剤中にグラファイトや二硫化モリブデン
を分散させることにより潤滑特性を改善した潤滑剤が使
用されてきたが、さらに摩擦係数が低く、耐摩耗性に優
れ、長寿命な潤滑剤が切望されている。

【０００３】最近、六方晶窒化硼素粉を潤滑剤に添加さ
せることにより、潤滑特性を改善することが検討されて
いる（郭、岡田、木村：「生産研究」第２４２巻、第４
６号、第４頁（１９９４年））。しかし、六方晶窒化硼
素粉は層状の結晶構造を有する固体潤滑剤であり潤滑剤
中に分散させることで耐摩耗性を改善できることが報告
されているものの、摩擦係数の低減に関しては不十分で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】即ち、本発明の目的
は、耐摩耗性に優れるばかりでなく、摩擦係数が低く、
各種機械・装置に用いて長寿命な潤滑剤を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明者らは、上記の事情
に鑑みて実験的にいろいろ検討した結果、窒化硼素を含
有するオイルやグリースの潤滑剤が黒鉛を組織中に析出
している鋳鉄を摺動面とする摺動部材に用いるときに摩
擦係数が著しく、格別に低減されるということを見いだ
し、本発明に至ったものである。

【０００６】即ち、本発明は、対向する摺動面の少なく
とも一面が鋳鉄からなる摺動部材用の潤滑剤であって、
基油と窒化硼素を含有することを特徴とする潤滑剤であ
り、好ましくは、前記鋳鉄が球状黒鉛鋳鉄であることを
特徴とする前記潤滑剤であり、また、基油と窒化硼素と
増ちょう剤を含有することを特徴とする前記潤滑剤であ
る。

【０００７】

【発明の実態の形態】基油に六方晶窒化硼素を含有させ
た潤滑剤を対向する２つの軸受鋼からなる摺動部材に応
用したときに、窒化硼素粉が摺動面に進入し、摺動面に
おいて窒化硼素が層間すべりを生ずることにより摺動部
材同士の金属接触を防ぎ、耐摩耗性を改善するというこ
とは知られている。しかし、摩擦係数は依然として高い
ままで、その低下を図るための知見は何等示されていな
い。本発明者らは種々の摺動材について窒化硼素を含む
潤滑剤との組み合わせについて実験的に検討を行なった
結果、その理由は不明であるが、対向する摺動面の少な
くとも一面が鋳鉄からなる摺動部材に窒化硼素を含有す
る潤滑剤を用いるときに限り、耐摩耗性改善効果を損な
うことなく、摩擦係数が低減し得るという知見を得て、
本発明に至ったものである。

【０００８】窒化硼素については、立方晶、菱面体、六
方晶等のいろいろな結晶系に属するもの、或いはＰＢ
Ｎ、ｔ−ＢＮ等いろいろなものが公知であるが、本発明
では六方晶窒化硼素が用いられる。これは、六方晶窒化
硼素のみが、その結晶構造に由来してすべり性能を有す
る為である。

【０００９】六方晶窒化硼素の粒子の大きさについて
は、マイクロトラックによる粒子径の評価方法が公知で
あり、本発明の平均粒子径も前記方法で測定したもので
ある。

【００１０】ところで、小さな平均粒子径を有する窒化
硼素は、一般の微細粒子を含む粉体と同様に、その一部
の粒子が凝集して二次粒子を構成することが多い。本発
明において、前記平均粒子径の測定とともに、二次粒子
の大きさ、特に二次粒子の最大径を測定することが重要
である。二次粒子の最大径は、光学顕微鏡を用いて容易
にすることができる。即ち、窒化硼素を含有するグリー
スの少量を２枚のスライドガラスに挟み、光を透過させ
ながら光学顕微鏡で２００〜４００倍の倍率で観察する
と、微細な粒子が凝集している二次粒子は粒子内が暗色
となる。このとき粒子内部が明色のものは二次粒子でな
く、粒子同士の凝集のない一次粒子である。視野中の前
記二次粒子について、その長径と短径（長径と直角方向
の径）を測定し、短径の最大値をもって二次粒子の最大
径とする。

【００１１】本発明者らは実験的に検討し、前記六方晶
窒化硼素について、オイルやグリース等の潤滑剤組成中
で窒化硼素粒子相互の凝集が生じないことが安定した潤
滑剤特性を発揮するために特に重要であることを見いだ
した。

【００１２】即ち、六方晶窒化硼素は潤滑剤組成物に含
まれて実際に潤滑剤として用いられる際に、上記したと
おりの窒化硼素固有の滑り性能を発揮する為には、その
粒子は大きいほうが良いが、一方で二つの摺動面の間に
容易に入り込むようにはその粒子は小さい方が良い。更
に、窒化硼素の一次粒子は一般に偏平な形状であるが、
一部は凝集して二次粒子を形成する場合がある。この二
次粒子は、一次粒子と比較して偏平ではないことから、
摺動面の間には進入しにくいので、結果的に潤滑剤の摩
擦特性が劣化する。また、二次粒子を構成する一次粒子
間の隙間に充分に潤滑剤中の基油や増ちょう剤が浸透し
づらく、空気が二次粒子内部に残り易いという問題があ
る。空気の残留があると、窒化硼素周囲の基油や増ちょ
う剤の量が潤滑面の局部で不足するので、結果的に充分
な量の潤滑剤が摺動面に供給されず、摩擦係数が変動す
る現象を生じる。

【００１３】以上説明の通り、潤滑剤組成物中の六方晶
窒化硼素の粒子については、その粉体集合体としての粒
子径並びに二次粒子径について適切な大きさが存在し、
本発明者らの実験的検討の結果によれば、粒子径の大き
さについては平均径で１μｍ以上３０μｍ以下であり、
二次粒子については最大で３０μｍ以下、好ましくは２
０μｍ以下である。粒子径の平均径が１μｍ未満の場合
や３０μｍを超える場合には、粒子が小さくて窒化硼素
固有の滑り特性が十分には発揮されなかったり、摺動面
の間に窒化硼素粒子が供給されない等の理由で、潤滑剤
の摩擦係数が十分に低下しない或いは安定して、長期間
に渡って低い摩擦係数を維持できないという問題が発生
することがある。二次粒子の最大径については、これが
小さいほど摩擦係数の変動は抑えられ、二次粒子の最大
径が３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、であれば
一層に摩擦抵抗の安定性が増し、長期に渡って安定な摺
動特性を達成できるので良好である。尚、二次粒子の最
大径の下限値については、本発明の主旨からこれを特定
する必要がないことは明らかである。

【００１４】六方晶の窒化硼素は、滑り形成能の面か
ら、結晶が発達したものが望ましい。六方晶の窒化硼素
の結晶の発達程度を知る指数として、化１式で表される
黒鉛化指数が公知である。

【００１５】

【化１】黒鉛化指数＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／Ｉｃここで、Ｉａは（１００）、Ｉｂは（１０１）、Ｉｃは
（１０２）のＸ線回折におけるピーク面積を示し、黒鉛
化指数が小さいほど結晶性は良好である。

【００１６】本発明においては、黒鉛化指数が４以下の
窒化硼素を選択するとき、摩擦係数の安定性が良好で、
一層好ましい潤滑剤特性を有する潤滑剤組成物が得られ
る。

【００１７】また、窒化硼素の含有量は、潤滑剤組成物
全量中に０．５〜２０重量％、好ましくは１〜１０重量
％の範囲である。０．５重量％未満では窒化硼素の充分
な量が摺動面に供給されず、２０重量％を越えると潤滑
剤組成物の粘度が高くなり過ぎて充分な潤滑性能を発揮
することができない。用途に応じて要求される摺動特性
は異なるので、前記範囲内で用途毎に選択するが、特に
１〜１０重量％の範囲では広範囲の用途に用いて、低い
摩擦係数が安定して達成され好適である。

【００１８】本発明において、鋳鉄は成分として、Ｃ：
２．５〜４．０％、Ｓｉ：０．５〜３．５％、Ｍｎ：
０．２〜１．０％、Ｐ：０．０３〜０．８％の範囲のも
のであり、その組織中に黒鉛が分散して析出しているこ
とが特徴である。このような鋳鉄を用いるときに摩擦係
数が低減する理由についてはよくわかっていないが、鋳
鉄の摺動面に析出した黒鉛と上述した窒化硼素との相互
作用により、黒鉛と窒化硼素からなる安定な境界潤滑層
が形成される為と考えられる。

【００１９】鋳鉄は含有成分、金属組織や製造法によっ
て（１）ねずみ鋳鉄、（２）白鋳鉄、（３）チル鋳鉄、
（４）まだら鋳鉄、（５）球状黒鉛鋳鉄、（６）可鍛鋳
鉄、及び（７）合金鋳鉄に分類されるが、これらの材質
からなる部材が摺動し合う二つの面の少なくとも一つに
用いられるときに、前記の摩擦係数が低減される現象が
見いだされるものであり、いずれも本発明に使用可能で
ある。とりわけ、本発明者らが実験的に検討して得た知
見によれば、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ及びＣｅ等の球状化剤を
適量添加することにより黒鉛を球状に析出させた組織を
有する球状黒鉛鋳鉄が好ましい。尚、対向する摺動にお
いて一面の摺動部材に鋳鉄を用いていれば、他の面の摺
動部材は軸受鋼、機械鋼等を用いてもよいが、両方とも
に鋳鉄を用いるときには前記摩擦係数の低減現象がより
一層達成されるので好ましい。

【００２０】本発明において使用する基油は、石油系潤
滑油や合成油の各種潤滑油を用いることができる。石油
系潤滑油としては、例えば、原油を常圧や減圧で蒸留し
て得られる潤滑油留分を、いろいろな精製処理を組み合
わせて得られるパラフィン、ナフテン系等の潤滑油が好
ましい。また、合成油としては、ポリブテン等のα−オ
レフィン、アルキルベンゼン。アルキルナフタレン、ジ
トリデシルグルタレート等のジエステル、シリコーン
油、パーフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。前
記基油は使用に際して、単独若しくは混合物として用い
ることができる。また、潤滑油が使用される用途による
分類では、ギヤー油、軸受油、タービン油、エンジン油
等に応用可能である。

【００２１】本発明における他の発明は、対向する摺動
面の少なくとも一面が鋳鉄からなる摺動部材用の潤滑剤
であって、基油と窒化硼素と増ちょう剤を含有すること
を特徴とする潤滑剤である。増ちょう剤としては、ウレ
ア基を有する化合物（いわゆるウレア系増ちょう剤）や
金属石鹸等を用いることができ、その添加量は基油と増
ちょう剤からなるベース潤滑剤全量中の２〜２５重量％
が一般的である。前記ウレア系増ちょう剤としては、例
えば４、４’ビス（３オクチルウレイド）ジフェニルメ
タン等の脂肪族ジウレア、その他に脂環族ジウレア、芳
香族ジウレア、トリウレア、テトラウレア等いろいろ知
られているが、いずれも用いることができる。また、金
属石鹸としては、例えばナトリウム石鹸、カルシウム石
鹸、アルミニウム石鹸、及び例えばリチウム−１２ヒド
ロキシステアレート等のリチウム石鹸等を用いることが
できる。更に、これらのウレア系増ちょう剤、金属石鹸
はそれぞれ単独で或はウレア系増ちょう剤同士、金属石
鹸同士を混合して用いることができる。また、前記ウレ
ア基を有する化合物は、ジイソシアネートと第１級アミ
ンや第２級アミンの化合物とを混合し、基油中で１０〜
２００℃で反応させることで得ることもできる。また、
前記増ちょう剤を含有する潤滑剤が使用される用途によ
る分類では、ホイールベアリンググリース、等速ジョイ
ント用グリース、軸受用グリース等に応用が可能であ
る。

【００２２】本発明においては、潤滑剤が劣化しない範
囲で他の成分を添加しりことができる。前記成分の例と
して、黒鉛、フッ化炭素、二硫化モリブデン、ポリテト
ラフロロエチレン、硫化アンチモン、アルカリ金属やア
ルカリ土類金属のほう酸塩等の固体潤滑剤や、いおう系
化合物やリン系化合物で代表されるいろいろな極圧剤、
フェノール系化合物やアミン系化合物で代表されるいろ
いろな酸化防止剤、さび止め防止剤等があげられる。

【００２３】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明
をより具体的に説明する。

【００２４】

【実施例】

〔実施例１〜３〕基油としてパラフィン系鉱油であるＶ
Ｇ１５を用い、窒化硼素を組成物全量に対して１.５体
積％又は３体積％添加し、潤滑剤を作製した。摺動試験
は、図１に示す３ローラ／リング方式の試験機を用い
た。尚、図２は図１のＡ−Ａ’での断面図である。この
試験機では、図には記していないが油槽中にある上側の
リング状試験片が回転し、同じく油槽中に固定される下
側の３つのローラ状試験片とすべり摩擦を行なうもので
ある。リング状試験片は、軸受鋼（ＳＵＪ２）にて作製
し、３つのローラ状試験片は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４
５０-１０）にて作製した。潤滑剤を４０℃に加熱した
後、窒化硼素が沈澱しない様に撹拌しながら、以下の条
件にて摺動試験を行ない、摩擦係数及び比摩耗量を測定
した。その結果を表１に示す。

【００２５】＜摺動試験条件＞試験荷重：７８４Ｎ摺動速度：１５７ｍｍ／ｓｅｃ試験時間：６０ｍｉｎ

【００２６】

【表１】

【００２７】〔実施例４〕Ｌｉ石鹸を増ちょう剤に用い
たグリースに、平均径が８.５μｍである窒化硼素を組
成物全量に対して１．５体積％添加し、３段ロールミル
にて混合して、潤滑剤を作製した。本実施例では、前記
潤滑剤をローラ状試験片に適当量塗り付け、実施例１〜
３と同じ条件にて評価試験を行なった。その結果を表１
に示す。

【００２８】〔比較例１、２〕比較例１として、３つの
ローラ状試験片を軸受鋼（ＳＵＪ２）にて作製したこと
を除けば、実施例１と同じ条件にて評価試験を行なっ
た。また、比較例２として、固体潤滑剤にグラファイト
を用いたことを除けば、実施例１と同じ条件にて評価試
験を行なった。その結果を表１に示す。

【００２９】

【発明の効果】本発明の潤滑剤は、摩擦係数が低くかつ
比摩耗量が低く、耐摩耗性が良好であるので、潤滑剤を
使用する機械・装置の長寿命化が可能になり、産業上有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例、比較例に用いた３ローラ／リング方
式の摩擦試験機。

【図２】図１のＡ−Ａ’に於ける断面図。

【符号の説明】

１リング状試験片２ローラ状試験片３押さえ板４取り付けネジ５基台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｎ 40:02 40:06 50:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する摺動面の少なくとも一面が鋳鉄
からなる摺動部材用の潤滑剤であって、基油と窒化硼素
を含有することを特徴とする潤滑剤。
【請求項２】前記鋳鉄が球状黒鉛鋳鉄であることを特
徴とする請求項１記載の潤滑剤。
【請求項３】基油と窒化硼素と増ちょう剤を含有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の潤滑
剤。