JP2003134740A - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明の目的は、表面に金属薄膜層を設け
た黒鉛結晶粒子を圧縮成形することにより黒鉛粒子表面
の金属薄膜層が結合し、連続的な導電相を形成させるこ
とにより、導電性を向上させ、さらに摺動特性を向上さ
せ、摩耗量を少なくした導電性摺動部材を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明の導
電性摺動部材は、表面に導電性の金属薄膜層１７を設け
た黒鉛結晶粒子１６を粉体成形することにより、導電路
の連続性を確保し、さらに耐摩耗性、耐焼付け性を向上
させ、また電動機のブラシとして使用したときの整流特
性を向上したことを特徴とするものである。
た黒鉛結晶粒子を圧縮成形することにより黒鉛粒子表面
の金属薄膜層が結合し、連続的な導電相を形成させるこ
とにより、導電性を向上させ、さらに摺動特性を向上さ
せ、摩耗量を少なくした導電性摺動部材を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明の導
電性摺動部材は、表面に導電性の金属薄膜層１７を設け
た黒鉛結晶粒子１６を粉体成形することにより、導電路
の連続性を確保し、さらに耐摩耗性、耐焼付け性を向上
させ、また電動機のブラシとして使用したときの整流特
性を向上したことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性摺動部材に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】導電性摺動部材は、主に電動機のブラシ
として用いられている。ブラシの特性としては、高い導
電性と耐摩耗性が要求されている。従来、前記特性を得
るために、特開平２−１９７２３８号公報には図５に示
すように黒鉛粉末２１に樹脂や銅粉末２２を混合し、成
形、焼成した導電性摺動部材が提案されている。また、
特許３１８５２４５号公報には、図４に示すように多孔
質金属部２０と黒鉛質１９とからなる導電性摺動部が提
案されている。
として用いられている。ブラシの特性としては、高い導
電性と耐摩耗性が要求されている。従来、前記特性を得
るために、特開平２−１９７２３８号公報には図５に示
すように黒鉛粉末２１に樹脂や銅粉末２２を混合し、成
形、焼成した導電性摺動部材が提案されている。また、
特許３１８５２４５号公報には、図４に示すように多孔
質金属部２０と黒鉛質１９とからなる導電性摺動部が提
案されている。
【０００３】しかし、上記提案されているブラシは、金
属層と黒鉛層がランダムに絡み合った構造であるために
導電層である金属層の連続性に乏しく、導電性の向上が
困難であった。また、導電性の向上のために添加される
金属粉は、摩耗に悪影響を及ぼす場合が多く、できる限
り少ない方が望ましい。
属層と黒鉛層がランダムに絡み合った構造であるために
導電層である金属層の連続性に乏しく、導電性の向上が
困難であった。また、導電性の向上のために添加される
金属粉は、摩耗に悪影響を及ぼす場合が多く、できる限
り少ない方が望ましい。
【０００４】また、黒鉛粒子と金属粒子の結合力が非常
に弱く、耐摩耗性が低いという課題があった。
に弱く、耐摩耗性が低いという課題があった。
【０００５】摺動部材として備えるべき特性として、耐
焼付け性、摺動特性である。この点からも、上記提案さ
れている構造では、金属相は炭素相に比べて低融点であ
り、硬さも低いため、耐焼付け性が大きく、摺動特性も
大きく低下する。
焼付け性、摺動特性である。この点からも、上記提案さ
れている構造では、金属相は炭素相に比べて低融点であ
り、硬さも低いため、耐焼付け性が大きく、摺動特性も
大きく低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、添加される
金属は、ほとんどが粉末状であり、電気的連続性が悪
く、添加量に相応の導電性向上効果が得られなかった。
また、金属多孔質体では金属部が摺動時に溶融し凝着な
ど焼付け現象を起こす。したがって、従来の摺動部材
は、摩耗を増大させるという欠点をもっていた。
金属は、ほとんどが粉末状であり、電気的連続性が悪
く、添加量に相応の導電性向上効果が得られなかった。
また、金属多孔質体では金属部が摺動時に溶融し凝着な
ど焼付け現象を起こす。したがって、従来の摺動部材
は、摩耗を増大させるという欠点をもっていた。
【０００７】そこで、この発明の目的は、表面に金属薄
膜層を設けた黒鉛結晶粒子を圧縮成形することにより黒
鉛粒子表面の金属薄膜層が結合し、連続的な導電相を形
成させることにより、導電性を向上させ、さらに摺動特
性を向上させ、摩耗量を少なくした導電性摺動部材を提
供することを目的とする。
膜層を設けた黒鉛結晶粒子を圧縮成形することにより黒
鉛粒子表面の金属薄膜層が結合し、連続的な導電相を形
成させることにより、導電性を向上させ、さらに摺動特
性を向上させ、摩耗量を少なくした導電性摺動部材を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の導電性摺動部材は、表面に導電性の金属薄
膜層を設けた黒鉛結晶粒子を粉体成形することにより、
導電路の連続性を確保し、さらに耐摩耗性、耐焼付け性
を向上させ、また電動機のブラシとして使用したときの
整流特性を向上したことを特徴とするものである。
に、本発明の導電性摺動部材は、表面に導電性の金属薄
膜層を設けた黒鉛結晶粒子を粉体成形することにより、
導電路の連続性を確保し、さらに耐摩耗性、耐焼付け性
を向上させ、また電動機のブラシとして使用したときの
整流特性を向上したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】従来のように、金属粉末を炭素材
料に混合した導電性摺動部材では、炭素材料に比べて低
融点であり硬さも低く、焼付けを起こしやすく摺動部材
としては高い摺動特性を得られない。
料に混合した導電性摺動部材では、炭素材料に比べて低
融点であり硬さも低く、焼付けを起こしやすく摺動部材
としては高い摺動特性を得られない。
【００１０】本発明においては、表面に導電性の金属薄
膜層を形成させた黒鉛の結晶粒子を用いて粉末圧縮成形
することにより得られる摺動部材は、耐摩耗性および耐
焼付け性、摺動特性が向上する。図３に示すように導電
相の導電性すなわち摺動部材の導電性は、黒鉛粒子表面
を構成する金属薄膜層の連続性によりできる導電路１８
により確保される。
膜層を形成させた黒鉛の結晶粒子を用いて粉末圧縮成形
することにより得られる摺動部材は、耐摩耗性および耐
焼付け性、摺動特性が向上する。図３に示すように導電
相の導電性すなわち摺動部材の導電性は、黒鉛粒子表面
を構成する金属薄膜層の連続性によりできる導電路１８
により確保される。
【００１１】導電相を構成する金属薄膜層により、摺動
部材の摩擦係数が低下し、黒鉛粒子の表面金属層同士が
金属的な連続性を形成するため、抵抗率が低下、さらに
金属的な連続性が得られるため弾性率が向上し、耐摩耗
性が大幅に向上する。
部材の摩擦係数が低下し、黒鉛粒子の表面金属層同士が
金属的な連続性を形成するため、抵抗率が低下、さらに
金属的な連続性が得られるため弾性率が向上し、耐摩耗
性が大幅に向上する。
【００１２】上記記載の金属薄膜層を形成する方法とし
ては、メッキ法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、化学蒸着法、ゾルーゲル法にて行
ってもよい。
ては、メッキ法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、化学蒸着法、ゾルーゲル法にて行
ってもよい。
【００１３】これらの方法により表面処理を行うと、黒
鉛表面に均一に金属傾斜層を形成し、膜厚を制御するこ
とができる。
鉛表面に均一に金属傾斜層を形成し、膜厚を制御するこ
とができる。
【００１４】金属薄膜層としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉおよび導電性セラミック、セラミ
ック複合材等を用いることができる。
Ａｌ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉおよび導電性セラミック、セラミ
ック複合材等を用いることができる。
【００１５】
【実施例】実施例として、図２に黒鉛粒子１６表面に金
属薄膜層１７を形成した状態を示す。
属薄膜層１７を形成した状態を示す。
【００１６】黒鉛粒子１６として、高純度人造黒鉛、高
純度球状黒鉛、高純度天然黒鉛の２０μｍ〜５０μｍを
用いた。この黒鉛粒子１６の表面に真空蒸着法を用い
て、金属薄膜層１７として銅薄膜層を形成させた。
純度球状黒鉛、高純度天然黒鉛の２０μｍ〜５０μｍを
用いた。この黒鉛粒子１６の表面に真空蒸着法を用い
て、金属薄膜層１７として銅薄膜層を形成させた。
【００１７】導電性摺動部材の製造方法について説明す
る。上記表面処理した黒鉛とバインダー（エポキシ樹
脂、フェノール樹脂等熱硬化性樹脂）を有機溶剤で混合
する。バインダー量としては、２０％以下とする。有機
溶剤を揮発させ、乾燥させたあと細かく粉砕し、１００
μｍ以下の粒子にする。硬化剤を樹脂の構成ユニット１
当量に対して１．２当量添加し、１ｔ以上５ｔ以下で圧
縮成形し、１００℃以上２３０℃以下で熱処理を行っ
た。このようにして、導電性摺動部材を得た。
る。上記表面処理した黒鉛とバインダー（エポキシ樹
脂、フェノール樹脂等熱硬化性樹脂）を有機溶剤で混合
する。バインダー量としては、２０％以下とする。有機
溶剤を揮発させ、乾燥させたあと細かく粉砕し、１００
μｍ以下の粒子にする。硬化剤を樹脂の構成ユニット１
当量に対して１．２当量添加し、１ｔ以上５ｔ以下で圧
縮成形し、１００℃以上２３０℃以下で熱処理を行っ
た。このようにして、導電性摺動部材を得た。
【００１８】このように本実施例では、黒鉛粒子表面に
金属薄膜層を形成させ、摺動部材５を形成した。その結
果、摺動部材には、図３に示されるように導電路１８の
連続性が確保され、かつ金属の含有量を少なくでき、さ
らに黒鉛の含有量を多くすることにより潤滑性を向上さ
せることができ、導電性と耐摩耗性、耐焼付け性を両立
させることができる摺動部材を得ることができた。
金属薄膜層を形成させ、摺動部材５を形成した。その結
果、摺動部材には、図３に示されるように導電路１８の
連続性が確保され、かつ金属の含有量を少なくでき、さ
らに黒鉛の含有量を多くすることにより潤滑性を向上さ
せることができ、導電性と耐摩耗性、耐焼付け性を両立
させることができる摺動部材を得ることができた。
【００１９】導電性摺動部材の導電性向上のためには、
第一にマトリックスである黒鉛よりも固有抵抗の低い添
加物を加えるのが一般的である。第二に金属自身の連続
性が強く影響を及ぼす。
第一にマトリックスである黒鉛よりも固有抵抗の低い添
加物を加えるのが一般的である。第二に金属自身の連続
性が強く影響を及ぼす。
【００２０】一般的に導電性摺動部材として添加される
金属は、混合時の分散性を良くするため、金属的な連続
性が乏しく固有抵抗の低下を得ることができない。一
方、導電性摺動部材の摩耗に関しては、この金属の添加
量に伴い摩耗量は増加する。したがって、できるだけ少
ない添加量で導電性を向上させることが摩耗の面から好
ましい。
金属は、混合時の分散性を良くするため、金属的な連続
性が乏しく固有抵抗の低下を得ることができない。一
方、導電性摺動部材の摩耗に関しては、この金属の添加
量に伴い摩耗量は増加する。したがって、できるだけ少
ない添加量で導電性を向上させることが摩耗の面から好
ましい。
【００２１】本実施例の導電性摺動部材は、黒鉛粒子の
表面に金属薄膜層を形成させることにより、金属的な連
続性を得ることができ、電気的摩耗と機械的摩耗を低減
することができることとなる。
表面に金属薄膜層を形成させることにより、金属的な連
続性を得ることができ、電気的摩耗と機械的摩耗を低減
することができることとなる。
【００２２】なお、黒鉛粒子の表面に形成した金属薄膜
層は、黒鉛粒子表面の全体に施すことが最も好ましい。
ただし、黒鉛粒子表面全体に金属薄膜層を形成しなくと
も、一部でも金属薄膜層が形成できれば導電路の連続性
を確保することができる。
層は、黒鉛粒子表面の全体に施すことが最も好ましい。
ただし、黒鉛粒子表面全体に金属薄膜層を形成しなくと
も、一部でも金属薄膜層が形成できれば導電路の連続性
を確保することができる。
【００２３】本発明の実施例として上記で得られた導電
性摺動部材を図１（ａ）（ｂ）に示すように、整流子１
の外周には電機子巻線２の端部を接続した銅子片１４が
複数配されており、この銅子片１４は互いに隣接する他
の銅子片１４と電気的絶縁を保ちながら樹脂１５でモー
ルドされ、ブラケット３に固定された異形管４に挿入さ
れ、異形管４内を摺動する摺動部材５は、反整流子１側
の端面に導電線６が接続され、かつ異形管４の一部に連
結されている導電線６の周囲にはバネ７があり、このバ
ネ７の弾力で、常に摺動部材５の端部を銅子片１４に密
着させている。この摺動部材５に本発明の摺動部材を用
いた。従来は、摺動部材５として金属黒鉛ブラシが用い
られていた。
性摺動部材を図１（ａ）（ｂ）に示すように、整流子１
の外周には電機子巻線２の端部を接続した銅子片１４が
複数配されており、この銅子片１４は互いに隣接する他
の銅子片１４と電気的絶縁を保ちながら樹脂１５でモー
ルドされ、ブラケット３に固定された異形管４に挿入さ
れ、異形管４内を摺動する摺動部材５は、反整流子１側
の端面に導電線６が接続され、かつ異形管４の一部に連
結されている導電線６の周囲にはバネ７があり、このバ
ネ７の弾力で、常に摺動部材５の端部を銅子片１４に密
着させている。この摺動部材５に本発明の摺動部材を用
いた。従来は、摺動部材５として金属黒鉛ブラシが用い
られていた。
【００２４】そこで、電動機のブラシとして用いたとき
の特性について調べた。測定条件としては、１００Ｖ交
流電源を用い、上記電動機に摺動部材５を組み込み、ブ
ラシエンドまでの時間を測定した。その結果を比較例１
（図４に示す従来例）、２（図５に示す従来例）として
金属多孔質ブラシ、金属黒鉛ブラシとの比較を（表１）
に示す。他のブラシに比べ、長寿命ブラシを得ることが
できることがわかる。
の特性について調べた。測定条件としては、１００Ｖ交
流電源を用い、上記電動機に摺動部材５を組み込み、ブ
ラシエンドまでの時間を測定した。その結果を比較例１
（図４に示す従来例）、２（図５に示す従来例）として
金属多孔質ブラシ、金属黒鉛ブラシとの比較を（表１）
に示す。他のブラシに比べ、長寿命ブラシを得ることが
できることがわかる。
【００２５】
【表１】
【００２６】つまり、非常に焼付けを起こしにくく、摩
耗が起こりにくくなっているからである。また、導電路
が形成されるために、均一に導電率が向上するため、ス
パークが発生し難く、電気的摩耗を抑えることができる
ためである。
耗が起こりにくくなっているからである。また、導電路
が形成されるために、均一に導電率が向上するため、ス
パークが発生し難く、電気的摩耗を抑えることができる
ためである。
【００２７】本発明の導電性摺動部材は、一般的な金属
分散型のブラシに比べ、金属同士の凝着が起こりにく
く、摺動特性が良好になった。
分散型のブラシに比べ、金属同士の凝着が起こりにく
く、摺動特性が良好になった。
【００２８】また、小型ＤＣモータや交流モータなどの
接点材料として用いても非常に良好な結果を示すことが
分かっている。
接点材料として用いても非常に良好な結果を示すことが
分かっている。
【００２９】また、固体潤滑材として、二硫化モリブデ
ン、二硫化タングステンを用いることにより、より良好
な摺動特性を確保することができる。さらに、金属薄膜
層として、二硫化モリブデン、二硫化タングステンを用
いることにより、潤滑性をより向上することが可能であ
る。
ン、二硫化タングステンを用いることにより、より良好
な摺動特性を確保することができる。さらに、金属薄膜
層として、二硫化モリブデン、二硫化タングステンを用
いることにより、潤滑性をより向上することが可能であ
る。
【００３０】
【発明の効果】なお、この発明は、上記各実施例に限定
されるものではなく、たとえば、電機電動機のほかにも
発電機、電機接点部等に用いてもよい。
されるものではなく、たとえば、電機電動機のほかにも
発電機、電機接点部等に用いてもよい。
【００３１】以上詳細に述べたようにこの発明によれ
ば、導電性と耐摩耗性を両立させることができ優れた効
果を発揮するものである。
ば、導電性と耐摩耗性を両立させることができ優れた効
果を発揮するものである。
【図１】（ａ）電動送風機の部分断面図
（ｂ）電動送風機の部分拡大図
【図２】本実施例の結晶粒子を示す図
【図３】本実施例の摺動部材の結晶粒子構造を示す図
【図４】従来の結晶粒子（比較例１）を示す図
【図５】従来の結晶粒子（比較例２）を示す図
１６ 黒鉛粒子
１７ 金属薄膜層
１８ 導電路
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K029 AA02 AA04 AA22 BA01 BA03
BA04 BA05 BA08 BA12 BA17
BA21 BA41 BC03 BD04 CA01
CA03 CA05 GA00
5H613 AA03 BB14 BB15 GA09 GB08
GB12 GB13 KK02 QQ04 SS07
Claims (6)
- 【請求項１】 表面に導電性金属薄膜を形成した結晶粒
子を圧縮成形することにより、粒子間に導電相を形成し
た摺動部材。 - 【請求項２】 結晶粒子として、黒鉛粒子およびまたは
セラミック、金属粒子であることを特徴とする請求項１
記載の摺動部材。 - 【請求項３】 内部の結晶粒子より、電気抵抗が低い導
電性金属薄膜を形成した請求項１または請求項２記載の
摺動部材。 - 【請求項４】 上記記載の金属薄膜層として、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉまたはそれら合金、お
よび導電性セラミックからなることを特徴とする請求項
１、２、３のいずれか１項に記載の摺動部材。 - 【請求項５】 結晶粒子表面全体に金属薄膜層を形成し
た請求項１〜４のいずれか１項に記載の摺動部材。 - 【請求項６】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の摺
動部材をブラシとして使った電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324740A JP2003134740A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001324740A JP2003134740A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 摺動部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003134740A true JP2003134740A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19141420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001324740A Pending JP2003134740A (ja) | 2001-10-23 | 2001-10-23 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003134740A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7390344B2 (en) | 2003-06-20 | 2008-06-24 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Metal graphite material and production method thereof |
| KR101224091B1 (ko) * | 2005-07-12 | 2013-01-18 | 슐저 메트코(캐나다)인크 | 성능이 강화된 도전성 충전재 및 이로부터 제조된 도전성폴리머 |
| WO2015162862A1 (ja) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 東洋炭素株式会社 | 樹脂結合炭素質ブラシおよびその製造方法 |
-
2001
- 2001-10-23 JP JP2001324740A patent/JP2003134740A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7390344B2 (en) | 2003-06-20 | 2008-06-24 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Metal graphite material and production method thereof |
| KR101224091B1 (ko) * | 2005-07-12 | 2013-01-18 | 슐저 메트코(캐나다)인크 | 성능이 강화된 도전성 충전재 및 이로부터 제조된 도전성폴리머 |
| WO2015162862A1 (ja) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 東洋炭素株式会社 | 樹脂結合炭素質ブラシおよびその製造方法 |
| JP2015208199A (ja) * | 2014-04-23 | 2015-11-19 | 東洋炭素株式会社 | 樹脂結合炭素質ブラシおよびその製造方法 |
| CN106233590A (zh) * | 2014-04-23 | 2016-12-14 | 东洋炭素株式会社 | 树脂结合碳质电刷及其制造方法 |
| CN106233590B (zh) * | 2014-04-23 | 2020-12-29 | 东炭化工株式会社 | 树脂结合碳质电刷及其制造方法 |
| US10903613B2 (en) | 2014-04-23 | 2021-01-26 | Totan Kako Co., Ltd. | Resin bonded carbonaceous brush and method of manufacturing the same |
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