JPH11190345A

JPH11190345A - 複層摺動部材ならびにその製造方法

Info

Publication number: JPH11190345A
Application number: JP36629197A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yamamoto; 義昭山本
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JP3952334B2

Abstract

(57)【要約】【課題】裏金との間に充分な接合力を得ることがで
き、過酷な摩擦条件下の使用においても樹脂すべり層が
溶融流動したり裏金から剥離することがなく、優れた摩
擦摩耗特性を発揮する複層摺動部材ならびにその製造方
法を提供すること。【解決手段】鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に
一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタル
と、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う
潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材で
あって、該潤滑性樹脂組成物はポリヘキサメチレンアジ
パミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂５〜
２０重量％、チタン酸カリウムウイスカ３〜１０重量
％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレン
アジパミド樹脂から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複層摺動部材ならび
にその製造方法に関するものであり、表面に潤滑性樹脂
組成物のすべり層を具備し、とくに高荷重用途であっ
て、かつ乾燥摩擦条件下での使用に適した複層摺動部材
ならびにその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、とくに耐摩耗性および耐荷重性を
向上させることを目的とした熱可塑性樹脂摺動部材とし
ては、金属裏金に熱可塑性樹脂を薄層として被着させた
複層構成の摺動部材が知られており、例えば、鋼板上に
多孔質金属焼結層を形成し、当該多孔質金属焼結層に熱
可塑性樹脂を含浸被覆させた摺動部材（特公昭３１−２
４５２号公報）、金属金網に熱可塑性樹脂を充填被覆
し、これを軸受台片に結合させた摺動部材（実公昭４８
−４４１１号公報）、さらには、鋼板上に接着剤層を形
成し、該接着剤層に熱可塑性樹脂を被着させた摺動部材
などが挙げられる。

【０００３】上記の複層構成の摺動部材においては、熱
可塑性樹脂が比較的軟質であっても、それが鋼などの裏
金上に薄層として被着されていると、樹脂自体の撓みや
ヘタリを生ずることがないから、結果として摺動部材と
しての耐摩耗性、耐荷重性が向上する。また、摺動面に
おいて生じた摩擦熱が薄い樹脂層を介して裏金に容易に
伝わり、そして摺動部材から放熱されるため、温度上昇
を低く抑えることができ、上述した性能が一層助長され
る。さらに、樹脂の膨張、収縮あるいは経年変化も受け
難いから、摺動部材としての寸法安定性が著しく向上す
る。

【０００４】そして、特公昭３１−２４５２号公報に開
示された摺動部材、および鋼板上に接着剤層を介して合
成樹脂が被着された摺動部材においては、一般に平板状
の複層構造体を作製したのち、樹脂層を内側にして捲回
し、所謂巻きブッシュとして使用される。また、実公昭
４８−４４１１号公報に開示された摺動部材において
は、金属金網に合成樹脂を充填被覆したライナーを円筒
状裏金の内周面に結合することによって円筒状摺動部材
として使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た巻きブッシュにおいては、円筒状に捲回するのに曲げ
加工を必要とするため、裏金を構成する鋼板の厚さが制
限されるという問題がある。従って、厚い裏金が必要と
される場合には、前記巻きブッシュを別途肉厚の厚い円
筒状ハウジングに圧入しなければならないという製造上
の煩雑さがある。また他方、前記実公昭４８−４４１１
号公報の構造を使用して円筒状摺動部材とした場合に
は、合成樹脂を充填被覆した金属金網を接着剤等により
ハウジング内周面に結合させるため、摩擦条件によって
は結合力が不充分となり、使用条件が制約されるという
問題がある。

【０００６】また、前記巻きブッシュにおいては、製造
上、突き合わせ部が生じるため、この部分に荷重点が作
用すると、そこからすべり層にヘタリ等の損傷を生ずる
恐れがある。さらに、苛酷な摩擦条件下では樹脂層が溶
融流動したり、裏金から剥離するという問題を生じる。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は裏金との間に充分な接合力を得ることが
でき、苛酷な摩擦条件下の使用においても樹脂すべり層
が溶融流動したり、裏金から剥離することがなく、優れ
た摩擦摩耗特性を発揮する複層摺動部材ならびにその製
造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に一体に接合
された銅合金から成るエキスパンドメタルと、該エキス
パンドメタルとともに裏金の内表面を覆う潤滑性樹脂組
成物のすべり層とから成る複層摺動部材であって、該潤
滑性樹脂組成物はポリヘキサメチレンアジパミド樹脂５
〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂５〜２０重量％、
チタン酸カリウムウイスカ３〜１０重量％、リン酸塩３
〜１０重量％、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂
から成る複層摺動部材によって達成される。

【０００９】また、本発明によれば上記目的は、鋼管か
ら成る裏金と、該裏金の内周面に一体に接合された銅合
金から成るエキスパンドメタルと、該エキスパンドメタ
ルとともに裏金の内表面を覆う潤滑性樹脂組成物のすべ
り層とから成る複層摺動部材の製造方法であって、
（イ）エキスパンドメタルをその肉厚方向に加圧するこ
とにより、該エキスパンドメタルの各結合部の表面側お
よび裏面側を平坦面に形成する工程と、（ロ）裏金の内
周面に沿って前記エキスパンドメタルを挿入し、該エキ
スパンドメタルのスプリングバック力により該裏金の内
周面に前記各結合部の平坦面を圧接保持する工程と、
（ハ）内周面にエキスパンドメタルを圧接保持した裏金
を不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気または真空雰囲
気に調整された加熱炉内に８００〜１０００℃の温度で
２０〜６０分間置き、該エキスパンドメタルの各結合部
を裏金の内周面に拡散接合せしめ、該各結合部と裏金内
周面との間にクサビ状の係合部を形成するとともにエキ
スパンドメタルの網の各辺と裏金内周面との間に微小隙
間を介して該エキスパンドメタルの網目が連続した摺動
部材基体を得る工程と、（ニ）前記摺動部材基体の内側
に中子を挿入し、これを射出成形機の金型内にセットし
たのち、該摺動部材基体の内面と中子との隙間に、ポリ
ヘキサメチレンアジパミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ
化エチレン樹脂５〜２０重量％、チタン酸カリウムウイ
スカ３〜１０重量％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポ
リテトラメチレンアジパミド樹脂から成る潤滑性樹脂組
成物を射出成形する工程と、（ホ）該潤滑性樹脂組成物
の射出成形により、該樹脂組成物はエキスパンドメタル
の網目、前記クサビ状の係合部および前記微小隙間を充
填するとともに該エキスパンドメタルの表面を覆ってそ
こにすべり層を形成する工程と、以上（イ）乃至（ホ）
の工程から成る複層摺動部材の製造方法によっても達成
される。

【００１０】さらに、上記の製造方法では、（ロ）の工
程において、挿入されたエキスパンドメタルの内周側に
微小隙間を介在させてステンレス鋼から成るパイプを挿
入し、（ハ）の工程において、前記パイプと裏金を熱膨
張させつつエキスパンドメタルの各結合部を裏金の内周
面に拡散接合した後、該パイプを除去するようにしても
よい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る複層摺動部材および
その製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。図
１は本発明に係る複層摺動部材を示す外観斜視図であ
り、図２は図１に示す複層摺動部材を展開した状態を示
す一部破断の平面図であり、図３は図２のＩ−Ｉ矢視断
面図である。

【００１２】本発明の複層摺動部材は、図１および図２
に示すように、鋼管から成る裏金１と、該裏金１の内周
面１１に一体に接合された銅合金からなるエキスパンド
メタル２と、該エキスパンドメタル２とともに裏金１の
内周面１１を被覆する潤滑性樹脂組成物から成るすべり
層３とから構成されている。エキスパンドメタル２は図
３に示すように、その網の結合部２１が裏金１の内周面
１１に対して拡散接合されてクサビ状の係合部２２を形
成し、該エキスパンドメタル２の網目２３は該網目２３
の各辺２４と裏金１の内周面１１との間には微小隙間４
が形成されており、該エキスパンドメタル２の網目２３
は微小隙間４を介して連続している。そして、潤滑性樹
脂組成物のすべり層３はエキスパンドメタル２の網目２
３、クサビ状の係合部２２および微小隙間４を充填し、
該エキスパンドメタル２の表面を覆って形成されてい
る。

【００１３】本発明において裏金１を構成する鋼管と
は、いわゆる丸または角断面の素材を用いて継目無く製
造された鋼管に加え、鋼板または鋼帯を管状に成形し、
その継目を電気抵抗溶接、鍛接、アーク溶接等により接
合して製造された鋼管を含む。

【００１４】エキスパンドメタル２は、金属薄板に対し
所定のピッチで直線的に連続させ、かつ各列毎に位相差
を設けて一定の長さの切り込み加工を行うとともに該切
り込みを拡開することにより、略矩形等の規則正しい網
目列を形成した金網状の金属薄板である。このエキスパ
ンドメタル２は潤滑性樹脂組成物から成るすべり層３を
補強し、摺動部材の荷重支持部としての役割を果たすも
のである。

【００１５】エキスパンドメタル２の材料としては、リ
ン青銅、黄銅、ベリリウム銅、洋白、アルミニウム青銅
等の合金が使用される。エキスパンドメタル２の厚さ
（エキスパンド加工前の原板の厚さ）は０．１〜１．５
ｍｍ程度、その刻み幅は０．５〜１．２ｍｍ程度、網目
２３の長手の対角線長さは１．０〜１２．０ｍｍ程度、
網目２３の短手の対角線長さは１．０〜１０．０ｍｍ程
度である。斯かる具体的な寸法および網目２３における
形状のバリエーションは種々採用し得るが、本発明にお
いては、１つの網目２３の開口面積が１〜６０ｍｍ²で
あり、かつ全網目２３の開口率が３０〜７０％のエキス
パンドメタルを例示することができる。

【００１６】エキスパンドメタル２は、その各結合部２
１において裏金１の内周面１１に拡散接合されて裏金１
の内周面１１との間にクサビ状の係合部２２を形成し、
エキスパンドメタル２の網目２３は網の各辺２４と裏金
１の内周面１１との間に形成された微小隙間４を介して
連続しているため、裏金１の内周面１１に対する剥離強
度が高められ、後述する潤滑性樹脂組成物から成るすべ
り層３との結合力が高められる。

【００１７】裏金１の内周面１１に拡散接合されたエキ
スパンドメタル２の各結合部２１はその先端部が平坦面
２５とされているのが好ましい。エキスパンドメタル２
の結合部２１に平坦面２５を形成した場合には、結合部
が尖鋭な通常のエキスパンドメタルを使用した場合に比
べ、相手材との摺動において結合部２１の平坦面２５全
面で均等に荷重を支持するため、潤滑性樹脂組成物から
成るすべり層３を破壊することがない。また、万一、す
べり層３が摩耗し、エキスパンドメタル２が直接相手材
と摺動状態となった場合でも、平坦面２５に形成された
エキスパンドメタル２の結合部２１によって相手材の表
面を損傷させることがない。

【００１８】すべり層３を形成する潤滑性樹脂組成物
は、ポリテトラメチレンアジパミド樹脂を主成分とし、
これに所定量のポリヘキサメチレンアジパミド樹脂、四
ふっ化エチレン樹脂、チタン酸カリウムウイスカおよび
リン酸塩を配合したものからなる。

【００１９】潤滑性樹脂組成物の主成分をなすポリテト
ラメチレンアジパミド樹脂（以下「ナイロン４６」とい
う）は、引張強度、曲げ強度、衝撃強度等の機械的強度
に優れ、また耐熱性、摺動特性にも優れているため、と
くに苛酷な摩擦条件下での使用に適している。

【００２０】ナイロン４，６は上述した利点を有する反
面、融点が約２９０℃と高く、かつ約３２０℃で熱分解
が起こることから成形に適した温度範囲が狭いという欠
点を有している。一般に合成樹脂の評価において、成形
性は重要であり、たとえそのものが本質的に優れた性質
を有していても成形条件範囲が狭いと製品を経済的に製
造することができないばかりでなく、その優れた性質が
製品において十分に発揮されない。例えば、軟化温度や
融点が高く溶融粘度が高い樹脂を用いて、射出成形法に
より製品を製造するとき、高い可塑化温度、高い射出圧
力、高い金型温度等が必要であり、それはコスト高の原
因となるばかりでなく、高い可塑化温度は樹脂の熱分解
を誘発し、高い射出圧力は製品中における歪の原因とな
り、また斯かる厳しい条件に違背するとき、ヒケ、フロ
ーマーク等の外観上の致命的な欠点を生じ、機械的強度
も著しく低下する原因となる。

【００２１】本発明ではナイロン４６に対し所定量のポ
リヘキサメチレンアジパミド樹脂（以下「ナイロン６
６」という）を配合することにより、上述したナイロン
４６の具有する欠点を解決することができることを見出
した。すなわち、ナイロン６６の配合により、ナイロン
４６単独の射出成形時の可塑化温度を低下させることが
でき、樹脂の熱分解を起こすことなく巾広い成形温度範
囲での成形を可能とし、機械的性質においては特に伸び
を大幅に向上させるという効果をもたらす。そして、ナ
イロン６６の配合量は５〜２０重量％、就中１０〜１５
重量％が適当である。配合量が５重量％未満であると成
形性の改良に効果が現れず、また配合量が２０重量％を
超えると上述したナイロン４６の具有する耐熱性、機械
的強度を損なうことになる。

【００２２】四ふっ化エチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」
という）は樹脂組成物から成るすべり層に潤滑性を付与
するもので、摺動部材の乾燥摩擦条件下での使用を可能
とさせるものである。そして、その配合量は７〜２５重
量％、就中１０〜２０重量％が適当である。配合量が７
重量％未満であると、潤滑性の付与に効果が現れず摺動
部材の乾燥摩擦条件下での使用に供し得ず、また配合量
が２５重量％を超えると機械的強度の低下を引き起こす
結果となる。

【００２３】チタン酸カリウムウイスカは樹脂組成物か
ら成るすべり層の機械的強度と耐熱性を向上させるとと
もにすべり層中に一様に分散されることにより該すべり
層の耐摩耗性を向上させる効果を発揮する。チタン酸カ
リウムウイスカとしては、平均繊維径２μｍ以下、平均
繊維長さ５〜１００μｍで、アスペクト比が１０以上の
ものが使用されて好適である。このチタン酸カリウムウ
イスカは単独で使用することもできるが、前述したナイ
ロン６６にあらかじめ含有させて使用してもよく、すべ
り層への均一な分散性の観点からは後者の方が好まし
い。そして、チタン酸カリウムウイスカの配合量は３〜
１５重量％、就中５〜１０重量％が適当である。配合量
が３重量％未満であると、上記効果が発揮されず、また
配合量が１５重量％を超えるとすべり層に露出する割合
が多くなり、相手材を損傷させる欠点が現れる。

【００２４】リン酸塩はそのもの自体、例えば黒鉛のよ
うな自己潤滑性を示す物質ではないが、組成物中に配合
される前記ＰＴＦＥとともに配合されることにより、Ｐ
ＴＦＥと相俟ってすべり層の摩擦摩耗特性の向上に効果
を発揮する。このリン酸塩とＰＴＦＥとの配合により、
すべり層の摩擦摩耗特性が向上する理由は詳らかではな
いが、摺動摩擦試験後の相手材表面にナイロンとＰＴＦ
Ｅとリン酸塩とが複合された潤滑被膜が形成されていた
ことから考察して、このリン酸塩の摩擦摩耗特性の向上
に対する効果は潤滑被膜の優れた造膜性にあるものと推
察される。

【００２５】本発明において使用されるリン酸塩として
は、第三リン酸、第二リン酸、ピロリン酸、亜リン酸、
メタリン酸等の金属塩およびこれらの混合物を挙げるこ
とができる。この中でも、第三リン酸、第二リン酸およ
びピロリン酸の金属塩が好ましい。金属としては、アル
カリ金属およびアルカリ土類金属が好ましく、とくにリ
チウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム
（Ｍｇ）およびバリウム（Ｂａ）が好ましい。

【００２６】具体的にはリン酸リチウム（Ｌｉ₃Ｐ
Ｏ₄）、リン酸水素リチウム（Ｌｉ₂ＨＰＯ₄）、ピロ
リン酸リチウム（Ｌｉ₄Ｐ₂Ｏ₇）、リン酸三カルシウ
ム（Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂）、ピロリン酸カルシウム（Ｃ
ａ₂Ｐ₂Ｏ₇）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰ
Ｏ₄）が本発明で使用するリン酸塩としては最も好まし
い。そして、リン酸塩の配合量は３〜１０重量％、就中
５〜７重量％が適当である。配合量が３重量％未満であ
ると前記ＰＴＦＥとの相乗効果が発揮されず、また配合
量が１０重量％を超えると潤滑被膜の相手材への造膜量
が多くなりすぎ却って耐摩耗性を低下させる結果とな
る。

【００２７】本発明における潤滑性樹脂組成物の配合方
法はとくに制限されず、例えばヘンシェルミキサー、タ
ンブラー等で混合し、さらに単軸または二軸スクリュー
押出機で溶融混合する方法を挙げることができる。

【００２８】上述した潤滑性樹脂組成物は、エキスパン
ドメタル２の各結合部２１を覆っており、さらにエキス
パンドメタル２の網目２３、クサビ状の係合部２２およ
び網の各辺２４と裏金１の内周面１１との間の微小隙間
４に充填されている。その結果、潤滑性樹脂組成物はエ
キスパンドメタル２に強固に一体化されたすべり層３を
形成している。このように、クサビ状の係合部２２とと
もに微小隙間４を充填して形成されたすべり層３は、エ
キスパンドメタル２に強固に一体化されるため、すべり
層３が摩耗してエキスパンドメタル２が露出した場合で
も、エキスパンドメタル２の網目２３に充填された潤滑
性樹脂組成物によって良好な摩擦摩耗特性を維持するこ
とができる。

【００２９】本発明の複層摺動部材は、つぎのようにし
て製造される。第一の製造方法は、内径が比較的小さ
い、具体的には内径が約４０ｍｍ未満の場合の複層摺動
部材の製造方法である。まず、裏金１として所定寸法の
鋼管を用意する。ついで、銅合金から成るエキスパンド
メタル２を用意し、これを肉厚方向に加圧して該エキス
パンドメタル２の各結合部２１の先端先鋭部を潰し、各
結合部２１の表面側および裏面側を平坦面２５に形成す
る。エキスパンドメタル２の加圧方法としては、例えば
圧延ロールによって圧延する方法が挙げられる。

【００３０】続いて、各結合部２１に平坦面２５を形成
したエキスパンドメタル２を裏金１の内周面１１に沿っ
て挿入し、該エキスパンドメタル２のスプリングバック
力により、裏金１の内周面１１に対して各結合部２１の
平坦面２５を圧接してエキスパンドメタル２を保持させ
る。

【００３１】次いで、エキスパンドメタル２を圧接保持
した裏金１を不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気また
は真空雰囲気に調整された加熱炉に装入して８００〜１
０００℃の温度で２０〜６０分間加熱し、エキスパンド
メタル２の各結合部２１を裏金１の内周面１１に拡散接
合する。これにより、裏金１の内周面１１にエキスパン
ドメタル２を接合一体化させた摺動部材基体が得られ
る。

【００３２】上記の工程によって得られた摺動部材基体
においては、各結合部２１と裏金１の内周面１１との間
にクサビ状の係合部２２が形成されており、しかも、エ
キスパンドメタル２の網の各辺２４と裏金１の内周面１
１との間の微小隙間４を介してエキスパンドメタル２の
網目２３が連続している。

【００３３】上記摺動部材基体の内側に中子を挿入し、
これを射出成形機の金型内にセットした後、摺動部材基
体の内面と中子との隙間に潤滑性樹脂組成物を射出成形
する。この工程により、エキスパンドメタル２の表面が
潤滑性樹脂組成物によって覆われ、かつ潤滑性樹脂組成
物がエキスパンドメタル２の網目２３、クサビ状の係合
部２２および微小隙間４に充填されたすべり層３を形成
し、そして複層摺動部材を得る。

【００３４】次に、本発明の第二の製造方法を説明す
る。第二の製造方法は内径が比較的大きい場合、具体的
には内径が約４０ｍｍ以上の場合の複層摺動部材の製造
方法である。先ず、前記第一の製造方法と同様に、裏金
１としての鋼管および銅合金から成るエキスパンドメタ
ル２を用意し、エキスパンドメタル２を加圧してその各
結合部２１の表面側および裏面側を平坦面２５にする。

【００３５】次いで、各結合部２１に平坦面２５を形成
したエキスパンドメタル２を円筒状に捲回し、これを裏
金１の内周面１１に沿って挿入する。その際、結合部２
１で画定されるエキスパンドメタル２の外径面が裏金１
の内周面１１に接触するように挿入すると、第一の製造
方法と同様に、エキスパンドメタル２はそのスプリング
バック力により裏金１の内周面１１に保持することがで
きる。そして、裏金１の内周面１１に保持されたエキス
パンドメタル２の内周側に微小隙間を介在させてステン
レス鋼から成るパイプを挿入する。

【００３６】続いて、エキスパンドメタル２およびパイ
プが挿入された裏金１を第一の製造方法と同様の条件下
で加熱する。この工程においては、ステンレス鋼から成
るパイプと裏金１の双方を熱膨張させ、同時に、パイプ
と裏金１との間に介在するエキスパンドメタル２の裏金
１の内周面１１側に対する接触圧力を一層高めることに
より、エキスパンドメタル２の各結合部２１を裏金１の
内周面１１に拡散接合し、裏金１の内周面１１に各結合
部２１を接合一体化させる。そして、エキスパンドメタ
ル２を接合した後、パイプを取り除き、摺動部材基体を
得る。

【００３７】上記の工程によって得られた摺動部材基体
においては、前記第一の製造方法によって得られた摺動
部材基体と同様に、各結合部２１と裏金１の内周面１１
との間にクサビ状の係合部２２が形成されており、かつ
エキスパンドメタル２の網の各辺２４と裏金１の内周面
１１との間の微小隙間４を介してエキスパンドメタル２
の網目２３が連続している。しかも、エキスパンドメタ
ル２を裏金１に接合する際に、パイプの膨張力を該エキ
スパンドメタル２を保持した裏金１の内周面側に作用さ
せるため、エキスパンドメタル２と裏金１とが一層強固
に接合されている。

【００３８】次いで、前記第一の製造方法と同様に、摺
動部材基体の内側に中子を挿入し、これを射出成形機の
金型内にセットした後、摺動部材基体の内面と中子との
隙間に潤滑性樹脂組成物を射出成形する。この工程によ
り、エキスパンドメタル２の表面が潤滑性樹脂組成物に
よって覆われ、かつ潤滑性樹脂組成物がエキスパンドメ
タル２の網目２３、クサビ状の係合部２２および微小隙
間４に充填されたすべり層３を形成し、そして複層摺動
部材を得る。

【００３９】上記の第二の製造方法は、ステンレス鋼か
ら成るパイプの膨張力を利用することにより、エキスパ
ンドメタル２と裏金１との接合力を一層高めたものであ
り、エキスパンドメタル２を裏金１の内周面１１へ強固
に拡散接合させるための寸法関係は次のとおりである。

【００４０】上述の接合工程では、不活性ガス雰囲気、
還元性ガス雰囲気あるいは真空雰囲気中において、温度
Ｔ℃に加熱した際、鋼管から成る裏金１に挿入保持され
たエキスパンドメタル２とステンレス鋼から成るパイプ
とが接触し、両者の間の隙間が０（ゼロ）の場合に以下
の式が成り立つ。

【００４１】

【数１】裏金内径×〔１＋１．２×１０^-5×（Ｔ−室
温）〕−エキスパンドメタル厚×２＝ステンレス鋼製パ
イプ外径×〔１＋１．７８×１０^-5×（Ｔ−室温）〕

【００４２】上式中、１．２×１０^-5は裏金の熱膨張係
数、１．７８×１０^-5はステンレス鋼製パイプの熱膨張
係数である。なお、エキスパンドメタルは熱応力が分散
しやすいため、エキスパンドメタル自体の熱膨張量は無
視できる。

【００４３】一例を示すと、裏金の内径を６１．５ｍ
ｍ、エキスパンドメタルの厚さを０．７５ｍｍ、加熱温
度を９００℃、室温を２０℃としたとき、上式から６
０．６５＝１．０１６×ステンレス鋼製パイプ外径とな
り、ステンレス鋼製パイプ外径は５９．６９ｍｍとな
る。内径が６０ｍｍのエキスパンドメタル２に対し、外
径が５９．６９ｍｍのステンレス鋼製パイプを使用した
場合、エキスパンドメタル２とステンレス鋼製パイプは
接触するが、両者の間には接触圧力は発生していない。
したがって、外径が５９．６９ｍｍを超え、６０ｍｍ未
満の寸法のステンレス鋼製パイプを使用することによ
り、両者の間に高い接触圧力を発生させることができ
る。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。実施例１裏金として、内径が３２．２ｍｍ、外径が５０ｍｍ、長
さが４０ｍｍの継目無鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管ＳＴ
ＫＭ１３Ｃ）を使用した。エキスパンドメタルは、０．
６４ｍｍの板厚のリン青銅板にエキスパンド加工を施し
て作製し、その網目は短手方向長さが３．０ｍｍ、長手
方向長さが４．４ｍｍのダイヤ形状の網目とした。そし
て、斯かるエキスパンドメタルを圧延ロールにて押圧
し、エキスパンドメタルの各結合部に平坦面を形成し
た。加工後のエキスパンドメタルは、厚さが０．７５ｍ
ｍ、幅が３９．５ｍｍ、長さが１０１．２ｍｍである。

【００４５】次いで、裏金の内周面に沿ってエキスパン
ドメタルを挿入し、エキスパンドメタルのスプリングバ
ック力により、裏金の内周面にエキスパンドメタルの各
結合部を圧接させて保持させた。このときのエキスパン
ドメタルの内径は３０．７ｍｍである。

【００４６】エキスパンドメタルを保持した裏金を不活
性ガス雰囲気に調整した加熱炉内に装入し、９００℃の
温度で６０分間加熱して裏金の内周面にエキスパンドメ
タルを拡散接合させて摺動部材基体を作製した。斯かる
摺動部材基体においては、エキスパンドメタルの各結合
部と裏金の内周面との間にクサビ状の係合部が形成さ
れ、かつエキスパンドメタルの網の各辺と裏金内周面と
の間に微小隙間が形成され、そして、斯かる微小隙間を
介してエキスパンドメタルの網目が連続していることを
確認した。

【００４７】続いて、摺動部材基体のエキスパンドメタ
ルの内周面に直径２９．１ｍｍの中子を挿入し、これを
スクリュー型射出成形機の金型内にセットした。

【００４８】潤滑性樹脂組成物として、チタン酸カリウ
ムウイスカを３０重量％含有したナイロン６６（大塚化
学社製「ティスモポチコンＯＮＮ−３０：商品名」）１
５〜２５重量％（ナイロン６６：１０．５〜１７．５重
量％、チタン酸カリウムウイスカ：４．５〜７．５重量
％）、四ふっ化エチレン樹脂（三井デュポンフロロケミ
カル社製「テフロン７Ｊ：商品名」）１０〜２０重量
％、リン酸水素カルシウム５〜７重量％、残部ナイロン
４，６（日本合成ゴム社製）をヘンシェルミキサーに投
入し、混合して潤滑性樹脂組成物を得た。

【００４９】上記潤滑性樹脂組成物を前記金型内のエキ
スパンドメタルの内面と中子との隙間に射出成形した。
成形後、内周面に機械加工を施してエキスパンドメタル
の表面に０．３ｍｍの厚さのすべり層を有する複層摺動
部材を得た。得られた複層摺動部材において、潤滑性樹
脂組成物は、エキスパンドメタルの表面を覆っており、
しかもエキスパンドメタルの網目、エキスパンドメタル
の各結合部と裏金の内周面との間のクサビ状の係合部お
よびエキスパンドメタルの各辺と裏金内周面との間の微
小隙間に流動状態で充填され、エキスパンドメタルに強
固に一体化されたすべり層を形成していた。このように
して得た複層摺動部材におけるすべり層の成分組成を表
１に示す。

【００５０】実施例２裏金として、内径が６２．２５ｍｍ、外径が７５ｍｍ、
長さが４０ｍｍの継目無鋼管（前記実施例１と同じ）を
使用し、またエキスパンドメタルとして、前記実施例１
と同様のものを使用した。実施例１と同様に圧延加工
し、厚さが０．７５ｍｍ、幅が３９．５ｍｍ、長さが１
９５．６ｍｍのエキスパンドメタルを得た。そして、斯
かるエキスパンドメタルを円筒状に捲回し、該エキスパ
ンドメタルの外面を裏金の内周面に接触させて挿入し
た。なお、挿入されたエキスパンドメタルの内径は６
０．７５ｍｍであった。

【００５１】次いで、裏金に挿入した円筒状エキスパン
ドメタルの内周側にオーステナイト系のステンレス鋼製
パイプを挿入した。ステンレス鋼製パイプとしては、内
径が５４．９ｍｍ、外径が６０．５ｍｍ、長さが４０ｍ
ｍのパイプを使用した。また、その際、エキスパンドメ
タルの内周面とステンレス鋼製パイプの外周面との隙間
は０．１２５ｍｍであった。

【００５２】エキスパンドメタルおよびステンレス鋼製
パイプを挿入した裏金を実施例１と同条件で加熱し、裏
金の内周面にエキスパンドメタルを拡散接合させた。そ
して、ステンレス鋼製パイプを取り除き、摺動部材基体
を作製した。斯かる摺動部材基体においては、実施例１
と同様に、クサビ状の係合部および微小隙間が形成さ
れ、そして微小隙間を介してエキスパンドメタルの網目
が連続していることを確認した。

【００５３】続いて、摺動部材基体のエキスパンドメタ
ルの内面に直径が５９．１５ｍｍの中子を挿入し、これ
をスクリュー型射出成形機の金型内にセットした。

【００５４】潤滑性樹脂組成物として、チタン酸カリウ
ムウイスカを３０重量％含有したナイロン６６（大塚化
学社製「ティスモポチコンＯＮＮ−３０：商品名」）１
５〜２５重量％（ナイロン６６：１０．５〜１７．５重
量％、チタン酸カリウムウイスカ：４．５〜７．５重量
％）、四ふっ化エチレン樹脂（三井デュポンフロロケミ
カル社製「テフロン７Ｊ：商品名」）１０〜２０重量
％、リン酸リチウム５〜７重量％、残部ナイロン４，６
（日本合成ゴム社製）をヘンシェルミキサーに投入し、
混合して潤滑性樹脂組成物を得た。

【００５５】上記潤滑性樹脂組成物を前記金型内のエキ
スパンドメタルの内面と中子との隙間に射出成形した。
成形後、内周面に機械加工を施してエキスパンドメタル
の表面に０．３ｍｍの厚さのすべり層を有する複層摺動
部材を得た。得られた複層摺動部材において、潤滑性樹
脂組成物は、エキスパンドメタルの表面を覆っており、
しかもエキスパンドメタルの網目、エキスパンドメタル
の各結合部と裏金の内周面との間のクサビ状の係合部お
よびエキスパンドメタルの各辺と裏金内周面との間の微
小隙間に流動状態で充填され、エキスパンドメタルに強
固に一体化されたすべり層を形成していた。このように
して得た複層摺動部材におけるすべり層の成分組成を表
２に示す。

【００５６】比較例金属裏金として、厚さ１．６ｍｍの冷間圧延鋼板を用意
し、この鋼板上に平均粒度が５０メッシュの銅合金（Ｃ
ｕ９０−Ｓｎ１０）粉末を散布した後、還元性ガス雰囲
気中８２０〜８３０℃の温度で４０分間焼結し、鋼板上
に厚さ０．４ｍｍの多孔質焼結層を形成した。次いで、
多孔質焼結層にポリアミド樹脂（ダイセイ社製ナイロン
１２、商品名「ダイアミド」）粉末に固体潤滑剤として
二硫化モリブデンを３重量％配合した樹脂組成物を散布
し、厚さを一定に、かつその表面を平にした後、２１５
〜２３０℃の温度の電気炉内で９０秒間加熱した。そし
て、ロール圧延した後、冷却し、多孔質焼結層の表面に
０．３ｍｍの厚さのすべり層を有する複層摺動部材を作
製した。

【００５７】次いで、すべり層を内側にして複層摺動部
材に曲げ加工を施し、内径が６０．１５ｍｍ、外径が６
４．７５ｍｍ、長さが４０ｍｍの円筒状に捲回した後、
これを内径が６４．７５ｍｍ、外径が７５ｍｍ、長さが
４０ｍｍの継目無鋼管（前記実施例１と同じ）に圧入
し、円筒状複層摺動部材を得た。

【００５８】次に、上述した実施例および比較例で得た
複層摺動部材の摺動特性について行った試験およびその
結果について述べる。摺動特性については、下記の試験
条件でジャーナル試験によって耐久性を評価した。

【００５９】ジャーナル揺動試験（耐久性）試験条件面圧３０ＭＰａ（３０６ｋｇｆ／ｃｍ²）速度１．２ｍ／ｍｉｎ試験時間５０ｈｒ相手材機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）潤滑無潤滑

【００６０】上記試験条件により行った試験結果は表１
および表２のとおりである。（以下余白）

【００６１】

【表１】（以下余白）

【００６２】

【表２】

【００６３】以上のジャーナル揺動試験においては、実
施例１および実施例２の複層摺動部材は、面圧３０ＭＰ
ａ（３０６ｋｇｆ／ｃｍ²）、速度１．２ｍ／ｍｉｎの
低速高荷重条件で、かつ乾燥摩擦（無潤滑）条件下にお
いても低い摩擦係数で安定した性能を発揮し、摩耗量に
おいても４０μｍ以下という優れた性能を示した。これ
に対し、比較例の複層摺動部材においては、試験時間の
経過とともに摩擦係数が上昇し、摩耗量も大きな値を示
した。

【００６４】以上述べたように、本発明の複層摺動部材
によれば、エキスパンドメタルの各結合部が裏金に対し
て拡散接合されて裏金の内周面との間にクサビ状の係合
部を形成し、かつエキスパンドメタルの網目は、網の各
辺と裏金内周面との間の微小隙間を介して連続してお
り、しかもエキスパンドメタルの表面を覆って形成され
るすべり層はポリヘキサメチレンアジパミド樹脂、四ふ
っ化エチレン樹脂、チタン酸カリウムウイスカ、リン酸
塩、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂から成る潤
滑性樹脂組成物で形成されており、該樹脂組成物はエキ
スパンドメタルの網目、エキスパンドメタルの各結合部
と裏金内周面との間のクサビ状の係合部および網の各辺
と裏金内周面との間の微小隙間に充填されているので、
すべり層の裏金に対する剥離強度が高められ、苛酷な摩
擦条件、とりわけ乾燥摩擦条件において優れた摺動特性
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複層摺動部材を示す外観斜視図で
ある。

【図２】本発明に係る複層摺動部材を展開した状態を示
す一部破断平面図である。

【図３】図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。

【符合の説明】

１裏金１１内周面２エキスパンドメタル２１結合部２２クサビ状の係合部２３網目２４辺３すべり層４微小隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に
一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタル
と、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う
潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材で
あって、該潤滑性樹脂組成物はポリヘキサメチレンアジ
パミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂５〜
２０重量％、チタン酸カリウムウイスカ３〜１０重量
％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレン
アジパミド樹脂から成る複層摺動部材。
【請求項２】リン酸塩は、リン酸リチウム、リン酸水
素リチウム、ピロリン酸リチウム、リン酸三カルシウ
ム、ピロリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムから
選択される請求項１に記載の複層摺動部材。
【請求項３】エキスパンドメタルはその網の各結合部
が裏金の内周面に対して拡散接合されてクサビ状の係合
部を形成し、該エキスパンドメタルの網目は該網目の各
辺と裏金の内周面との間に形成された微小隙間を介して
連続している請求項１に記載の複層摺動部材。
【請求項４】潤滑性樹脂組成物のすべり層はエキスパ
ンドメタルの網目、クサビ状の係合部および微小隙間に
充填されて形成されている請求項２に記載の複層摺動部
材。
【請求項５】エキスパンドメタルの各結合部の表面側
および裏面側は平坦面に形成されている請求項１から３
のいずれか一項に記載の複層摺動部材。
【請求項６】エキスパンドメタルの１つの網目の開口
面積は１〜６０ｍｍ²であり、エキスパンドメタルの全
網目の開口率は３０〜７０％である請求項１から４のい
ずれか一項に記載の複層摺動部材。
【請求項７】鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に
一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタル
と、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う
潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材の
製造方法であって、１（イ）エキスパンドメタルをその肉厚方向に加圧する
ことにより、該エキスパンドメタルの各結合部の表面側
および裏面側を平坦面に形成する工程と、（ロ）裏金の内周面に沿って前記エキスパンドメタルを
挿入し、該エキスパンドメタルのスプリングバック力に
より該裏金の内周面に前記各結合部の平坦面を圧接保持
する工程と、（ハ）内周面にエキスパンドメタルを圧接保持した裏金
を不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気または真空雰囲
気に調整された加熱炉内に８００〜１０００℃の温度で
２０〜６０分間置き、該エキスパンドメタルの各結合部
を裏金の内周面に拡散接合せしめ、該各結合部と裏金内
周面との間にクサビ状の係合部を形成するとともにエキ
スパンドメタルの網の各辺と裏金内周面との間に微小隙
間を介して該エキスパンドメタルの網目が連続した摺動
部材基体を得る工程と、（ニ）前記摺動部材基体の内側に中子を挿入し、これを
射出成形機の金型内にセットしたのち、該摺動部材基体
の内面と中子との隙間に、ポリヘキサメチレンアジパミ
ド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂５〜２０
重量％、チタン酸カリウムウイスカ３〜１０重量％、リ
ン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレンアジパ
ミド樹脂から成る潤滑性樹脂組成物を射出成形する工程
と、（ホ）該潤滑性樹脂組成物の射出成形により、該樹脂組
成物はエキスパンドメタルの網目、前記クサビ状の係合
部および前記微小隙間を充填するとともに該エキスパン
ドメタルの表面を覆ってそこにすべり層を形成する工程
と、以上（イ）乃至（ホ）の工程から成る複層摺動部材の製
造方法。
【請求項８】（ロ）の工程において、挿入されたエキ
スパンドメタルの内周側に微小隙間を介在させてステン
レス鋼から成るパイプを挿入し、（ハ）の工程におい
て、前記パイプと裏金を熱膨張させつつ前記エキスパン
ドメタルの各結合部を裏金の内周面に拡散接合させた
後、前記パイプを除去する請求項７に記載の複層摺動部
材の製造方法。
【請求項９】リン酸塩は、リン酸リチウム、リン酸水
素リチウム、ピロリン酸リチウム、リン酸三カルシウ
ム、ピロリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムから
選択される請求項７又は８に記載の複層摺動部材の製造
方法。
【請求項１０】エキスパンドメタルの１つの網目の開
口面積は１〜６０ｍｍ²であり、エキスパンドメタルの
全網目の開口率は３０〜７０％である請求項７から９の
いずれか一項に記載の複層摺動部材の製造方法。