JPH11106779A - 固体潤滑被膜組成物及びそれを用いた滑り軸受材料 - Google Patents

固体潤滑被膜組成物及びそれを用いた滑り軸受材料

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JPH11106779A
JPH11106779A JP9271421A JP27142197A JPH11106779A JP H11106779 A JPH11106779 A JP H11106779A JP 9271421 A JP9271421 A JP 9271421A JP 27142197 A JP27142197 A JP 27142197A JP H11106779 A JPH11106779 A JP H11106779A
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Hiroshi Kanayama
弘 金山
Shinya Kawakami
真也 川上
Chiaki Gohara
千明 郷原
Taisuke Kabetani
泰典 壁谷
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Taiho Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた耐摩耗性及び摺動特性を有する軸受材料
を得る。 【解決手段】引張強度100MPa以上のポリイミド樹脂及び
ポリアミドイミド樹のうちの少なくとも1種の樹脂30〜
70vol%並びに固体潤滑剤30〜70vol%を含有する(更に必
要に応じて0.3〜10vol%以下の摩擦調整剤及び/又は極
圧剤を含有する)固体潤滑被膜組成物、及び上記組成物
を軸受基材表面に被覆形成した滑り軸受材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車やその他の
産業機械用のエンジンにおける滑り軸受材料等に被覆形
成されて用いられる固体潤滑被膜組成物及びそれを用い
た滑り軸受材料に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンの滑り軸受材料として
は、一般にアルミニウム合金やPb系オーバレイ付き銅
鉛合金が用いられており、近年は高出力及び高回転によ
る自動車エンジンの高性能化が著しく、優れた摺動性能
の軸受材料の出現が望まれている。
【0003】特開平4−83914号公報には、アルミ
ニウム系軸受合金の表面に、95〜55重量%の固体潤
滑剤と、10〜45重量%のポリイミド系バインダーか
ら成るコーティング層を形成したすべり軸受材料が記載
されている。このような固体潤滑被膜により、アルミニ
ウム合金軸受の初期のなじみ性が向上し、優れた耐疲労
性及び耐焼付性が発揮される。更に、当該公報には、上
記固体潤滑剤の1〜20重量%を摩擦調整剤に置き換え
ることにより、固体潤滑被膜の耐摩耗性が改良されるこ
とが記載される。
【0004】また、特開平7−247493号公報で
は、70〜97重量%の固体潤滑剤と、3〜30重量%
のバインダー(ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂)からなる固体潤滑被膜に、膜形成補助剤を
添加することにより、固体潤滑剤が強固に保持され、初
期のなじみ性がよいため耐焼付性が優れ、脱落が防止さ
れているため耐摩耗性が良好となることが記載されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術における上記固体潤滑被膜では、固体潤滑剤の添加量
が55〜97重量%以上と多く、コーティング層内の強
度や固体潤滑剤の保持力が未だ不十分であるため、満足
すべき耐摩耗性が得られなかった。
【0006】従って、本発明は、優れた耐摩耗性及び摺
動特性を有する、固体潤滑剤及びバインダーを含有する
固体潤滑被膜組成物、及びそれを用いた滑り軸受材料を
得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、引張強度1
00MPa以上のポリイミド樹脂及びポリアミドイミド
樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂30〜70v
ol%並びに固体潤滑剤30〜70vol%を含有する
ことを特徴とする固体潤滑被膜組成物を用いることによ
り解決されることが見出された。即ち、バインダー樹脂
として、引張強度100MPa以上という強度の高いポ
リアミドイミド樹脂を用いることにより、コーティング
膜の耐摩耗性が向上するとともに、固体潤滑剤の保持力
が増大し、固体潤滑剤等の脱落が減少し、摺動特性が向
上することが見出されたものである。
【0008】更に、固体潤滑剤の0.3〜10vol%
を摩擦調整剤及び極圧剤のうちの少なくとも1種で置き
換えることにより、耐摩耗性や耐焼付性が更に格段と向
上する。
【0009】本発明は、更にかかる組成物を軸受基材表
面に被覆形成したことを特徴とする滑り軸受材料に関す
るものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の熱硬化性樹脂は、引張強
度100MPa以上のポリイミド樹脂及びポリアミドイ
ミド樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂である。
具体的には、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミ
ド、又はそのジイソシアネート変性、BPDA変性、ス
ルホン変性樹脂のワニスなどを使用することができる。
【0011】引張強度100MPa以上のポリイミド樹
脂及びポリアミドイミド樹脂は、架橋点密度を増やし、
分子をより密接に架橋させ、分岐度を増大させることに
より容易に得ることができる。更に、架橋前の分子の分
子量を下げるとより効果的である。その場合、耐熱性が
低下する傾向があるため、更に芳香族基を付加させるこ
とが好ましい。これにより、引張強度が高く且つ耐熱性
に優れたポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂を得る
ことができる。
【0012】なお、本発明におけるポリイミド樹脂及び
ポリアミドイミド樹脂の引張強度(JISK7127)
は、フィルム膜厚10〜15μm(幅10mm)、引張
速度5mm/分、試験温度25℃にて測定した値であ
る。
【0013】固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン
(MoS2)、グラファイト、BN、二硫化タングステン
(WS2)、PTFE、フッ素系樹脂、Pb等を挙げるこ
とができる。グラファイトは天然、人造グラファイトの
いずれでもよいが、人造グラファイトが耐摩耗性の観点
から好ましい。これらの固体潤滑剤は、摩擦係数を低く
且つ安定にする作用とともに、なじみ性を有する。これ
らの作用を十分に発揮させるために、固体潤滑剤の平均
粒径は15μm以下、特に0.2〜10μmであること
が好ましい。
【0014】本発明では、ポリイミド樹脂及びポリアミ
ドイミド樹脂のうちの少なくとも1種の樹脂30〜70
vol%に対して、固体潤滑剤30〜70vol%を使
用する。この配合量において、本発明の引張強度の高い
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂を含む固体潤滑
被膜中において、固体潤滑剤が強固に保持され、充分な
耐焼付性となじみ性が得られるとともに、耐摩耗性も十
分に発揮される。
【0015】本発明の固体潤滑被膜組成物は、更に、摩
擦調整剤及び/又は極圧剤を含有することが好ましい。
【0016】極圧剤としては、ZnS、Ag2S、Cu
S、FeS、FeS2、Sb32、PbS、Bi23
CdS等の如き硫黄含有金属化合物、チラウム類、モル
フォリン・ジサルファイド、ジチオ酸塩、スルフィド
類、スルフォキサイド類、スルフォン酸類、チオホスフ
ィネート類、チオカーボネート類、ジチオカーボメート
類、アルキルチオカルバモイル類、硫化オレフィン等の
硫黄含有化合物、塩素化炭化水素等のハロゲン系化合
物、ジチオリン酸亜鉛などのチオリン酸塩やチオカルバ
ミン酸塩等の有機金属系化合物、ジチオリン酸モリブデ
ン、ジチオカルビミン酸モリブデン等の有機モリブデン
化合物などを挙げることができる。
【0017】また、極圧剤の平均粒径は好ましくは5μ
m以下、より好ましくは2μm以下である。極圧剤を添
加する場合は、上記固体潤滑剤30〜70vol%のう
ち、0.5〜10vol%、特に1〜5vol%を極圧
剤で置き換えることが好ましい。
【0018】極圧剤を添加することにより、特に一時的
に固体接触がおこるような不十分な潤滑条件下や片当た
り等の場合においても、十分な耐摩耗性や耐焼付性が得
られるものである。その作用機構は定かではないが、一
時的な固体接触により、その時の摩擦熱やせん断応力か
ら固体潤滑被膜が破断されやすい状況下において、固体
潤滑被膜に分散された極圧剤が効果的に作用するものと
推定される。即ち、固体潤滑剤とその皮膜中に含まれた
極圧剤により油が強固に保持され、かつ境界潤滑被膜が
破断しにくいため、円滑な摺動面となり、耐焼付性及び
耐摩耗性が保持されるものと推定される。
【0019】摩擦調整剤としては、CrO2、Fe
34、PbO、ZnO、CdO、Al2 3、SiO2
SnO2などの酸化物や、SiC、Si34などの化合
物等を挙げることができる。摩擦調整剤を添加する場合
は、上記固体潤滑剤30〜70vol%のうち、0.3
〜10vol%、特に0.5〜5vol%を摩擦調整剤
で置き換えることが好ましい。摩擦調整剤を添加するこ
とにより、耐摩耗性が向上する。特に極圧剤と併用する
ことにより、摩擦調整剤による耐摩耗性向上と、極圧剤
による油の保持とが相乗的に作用して、耐摩耗性が格段
と向上する。
【0020】本発明では、固体潤滑被膜組成物を調製す
るにあたり、適量の有機溶剤(希釈剤)を用いることが
できる。有機溶剤は、粘度を調整して混合を容易とする
ものであり、ポリアミドイミド樹脂を溶解可能なもので
あれば特に制限なく用いられる。例えば樹脂がポリアミ
ドイミドであれば、キシレン、N−メチル−2−ピロリ
ドン、トルエンなどを組成物100重量部に対して10
0〜300重量部用いることができる。
【0021】本発明では、上記のポリアミドイミド樹脂
及び固体潤滑剤、更に必要に応じて摩擦調整剤及び極圧
剤を含有する組成物を、軸受基材表面に被覆形成するこ
とにより、耐摩耗性及び摺動特性に優れた滑り軸受材料
を得ることができる。
【0022】軸受基材としては、銅合金、アルミニウム
合金などの金属、あるいは樹脂等を挙げることができ
る。
【0023】軸受合金は、特に組成が限定されないが、
アルミニウム系合金としては、好ましくは10重量%以
下のCr、Si、Mn、Sb、Sr、Fe、Ni、M
o、Ti、W、Zr、V、Cu、Mg、Znなどと、2
0重量%以下のSn、Pb、In、Tl、Biの1種又
は2種以上を含有する合金を好ましく使用することがで
きる。前者の群の元素は主として強度、耐摩耗性を付与
し、後者の群の元素は主としてなじみ性を付与する。前
者と後者を組み合わせて使用することが好ましい。
【0024】以下固体潤滑被膜の被覆(コーティング)
法を説明する。銅合金、アルミニウム合金、樹脂等の基
材を滑り軸受形状のライニングに加工した後、苛性ソー
ダなどのアルカリ処理液中において脱脂処理し、続いて
水洗及び湯洗を行い表面に付着したアルカリを除去す
る。例えば、固体潤滑被膜の密着性を高くする必要があ
るとき、脱脂後アルカリエッチングと酸洗との組合せ等
の化学的処理によりライニングの表面を粗面化する、シ
ョットブラストなどの機械的処理によりライニング表面
を粗面化する、ボーリング加工(?)等によりライニン
グ表面に凹凸を形成する等の方法をとることができる。
更に密着性を高める必要があるときは、ライニング表面
に厚み0.1〜5μmのリン酸亜鉛又はリン酸亜鉛カル
シウム化成処理を施してもよい。ボーリングなどの下地
処理と化成処理を組み合わせると、極めて密着性が高い
潤滑膜層が得られる。
【0025】湯洗後温風乾燥し、適当な希釈剤で希釈し
た本発明の組成物をスプレーでライニング上に塗布し、
150〜300℃で乾燥・焼結する。成膜後の表面粗さ
が粗いときはバフ等による平滑化処理を行う。スプレー
法の他に、タンブリング法、浸漬法、はけ塗り法、印刷
法などの方法により固体潤滑被膜を被覆形成することが
できる。潤滑膜の厚みは1〜50μmであることが好ま
しい。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例により例証するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0027】実施例1〜5及び比較例1〜3 ポリアミドイミド樹脂A(HPC−改、日立化成製、引
張強度125MPa) 60vol%及び固体潤滑剤として二硫化モリブデン4
0vol%と、有機溶剤適量とをボールミルに投入し、
3時間粉砕混合して実施例1の固体潤滑被膜組成物とし
た。
【0028】次に、裏金鋼板上にアルミニウム系合金
(Al−11Sn−1.8Pb−1Cu−3Si)から
なるライニング材が圧接された半割円筒状等の軸受表面
を脱脂した後、ショットブラスト処理により粗面化して
4μmRzの表面粗さとした。次いで、上記固体潤滑被
膜組成物をエアスプレーで約10μmの膜厚となるよう
に吹きつけ、その後220℃で約30分間加熱硬化させ
て固体潤滑被膜を形成し、滑り軸受(メタル用オーバレ
イ)を製造した(実施例1)。
【0029】一方、上記実施例1で調製した固体潤滑被
膜組成物において、ポリアミドイミド樹脂として、ポリ
アミドイミド樹脂B(HPC、日立化成製、引張強度9
0MPa)を用いて比較用固体潤滑被膜組成物を調製し
た以外は、実施例1と同様にして、潤滑膜を形成し、滑
り軸受を製造した(比較例1)。
【0030】更に、上記実施例1で調製した固体潤滑皮
膜組成物において、用いたポリアミドイミド(PAI)
及び二硫化モリブデン(MoS2)の量、及び必要に応じ
て、極圧剤としての硫化亜鉛(ZnS)及び摩擦調整剤
としての酸化アルミニウム(Al23)の量を、表1に
示す通りの組成比に変更して各固体潤滑被膜組成物を調
製した以外は、実施例1と同様にして、固体潤滑被膜を
形成し、各滑り軸受を製造した(実施例2〜5及び比較
例2、3)。
【0031】上記の通りにして得られた各軸受のメタル
用オーバーレイとしての性能を評価するために、耐焼付
性試験と耐摩耗性試験を行った。結果を表1に併記す
る。なお、耐摩耗性試験は、潤滑油として10W−30
CD(キャッスル製)を500cc/minの量で使用
し(軸入口の油温100℃)、荷重9kN(30MP
a)にて7.1m/s(3000rpm)で5時間回転
させたときの軸受摩耗深さ(μm)を測定した。また耐
焼付試験は、潤滑油として10W−30CD(キャッス
ル製)を500cc/minの量で使用し、荷重は30
分毎に1kNの荷重漸増(最大9kN)で、速度7.1
m/sで行った。
【0032】
【表1】
【0033】表1の結果から、本発明の組成物を被覆形
成した固体潤滑被膜は、耐摩耗性及び耐焼付性が格段と
向上していることが明らかである。
【0034】実施例6及び比較例4 実施例1において、ポリアミドイミド樹脂A60vol
%及び二硫化モリブデン40vol%の変わりに、ポリ
アミドイミド樹脂A50vol%、固体潤滑剤としてP
TFE25vol%及びグラファイト25vol%を用
いて固体潤滑被膜組成物を調製し、更に軸受基材として
SPCC鋼板を用い、すべり軸受としてブシュ形状とし
た他は実施例1と同様にして滑り軸受材料を製造した
(実施例6)。
【0035】また、上記実施例6における固体潤滑被膜
組成物において、ポリアミドイミド樹脂として、ポリア
ミドイミド樹脂Aの代わりにポリアミドイミド樹脂Bを
用いて比較用固体潤滑被膜組成物を調製した以外は、実
施例6と同様にして固体潤滑被膜を形成し、ブシュ形状
の滑り軸受を製造した(比較例4)。
【0036】上記ブシュ用コーティング材としての摩耗
量を、図1の条件で測定したところ、表2に示すよう
に、本発明の軸受材料は、優れた耐摩耗性が得られた。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】本発明の固体潤滑被膜組成物によれば、
耐摩耗性及び耐焼付性が格段と向上し、摺動特性の優れ
た固体潤滑被膜を形成することができる。更に、本発明
の固体潤滑被膜を有する滑り軸受材料は、優れた耐摩耗
性及び耐焼付性を有することから、特に自動車やその他
の産業機械のエンジンにおける滑り軸受材料のオーバレ
イ、ターボフローティングブシュ、エンドベアリング、
冷凍機器等の軸受などに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例6で製造したブシュ形状の滑り
軸受の耐摩耗性の試験条件を示す図である。 1 軸 2 ブシュ 3 ハウジング 4 ブシュと軸との隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10M 149/18 C10M 149/18 F16C 33/10 F16C 33/10 D // C10N 20:00 30:06 40:02 50:08 (72)発明者 壁谷 泰典 愛知県豊田市緑ケ丘3丁目65番地 大豊工 業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引張強度100MPa以上のポリイミド
    樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選択される少なくと
    も1種の樹脂30〜70vol%並びに固体潤滑剤30
    〜70vol%を含有することを特徴とする固体潤滑被
    膜組成物。
  2. 【請求項2】 固体潤滑剤の0.3〜10vol%を摩
    擦調整剤及び極圧剤のうちの少なくとも1種で置き換え
    ることを特徴とする請求項1記載の固体潤滑被膜組成
    物。
  3. 【請求項3】 軸受基材表面に、請求項1又は2記載の
    固体潤滑被膜組成物を被覆形成したことを特徴とする滑
    り軸受材料。
JP9271421A 1997-10-03 1997-10-03 固体潤滑被膜組成物及びそれを用いた滑り軸受材料 Pending JPH11106779A (ja)

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