JPH0236251A

JPH0236251A - 複合軸受材料、その製造方法及びその使用方法

Info

Publication number: JPH0236251A
Application number: JP1113515A
Authority: JP
Inventors: Karl-Heinz Matucha; カール―ハインツ・マツーカ; Thomas Steffens; トーマス・シュテフェンス; Hans-Paul Baureis; ハンス―ポール・バウライス; Wolfgang Bickle; ボルフガング・ビックル; Juergen Braus; ユルゲン・ブラウス
Original assignee: Kolbenschmidt AG
Current assignee: Kolbenschmidt AG
Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1990-02-06
Also published as: US5024881A; EP0340838A3; CN1037480A; AU3399489A; KR890017378A; EP0340838A2; BR8902099A; DE3815265A1; CN1020563C; AU611018B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金属（好ましくは銅、青銅又は高力アルミニ
ウム合金）を素材とする支持層と、弗素に対して高い親
和性を有する粒度４０μｍ以下の金属粉末が５〜５０重
量％（好ましくは３０〜４０重量％）の割合で微細に分
散されているマトリックス形成用の弗素含有ポリマーを
素材とし、そして、前記支持層に結合されている厚さ３
０〜５００μｍ（好ましくは５０〜２５０μｍ）の摺動
層とをそれぞれ具備する、摺動面を備えた複合軸受材料
に関し、さらに、この複合軸受材料の製造方法及び使用
方法に関する。

〔発明の］既要〕

本発明は、金属支持層と、弗素に対して高いえ１１和性
を汀する金属粉末がｉ敦細に分散されている７トリノク
ノ、形成用の弗素含有ポリマーを素材としかつ前記支持
層に結合されている摺動層とをそれぞれ具備している。

そして、摩擦トルクと１￥耗度とを低減させるために、
前記弗素含有ポリマーは、金属弗化物と、金属オキシ弗
化物とを含み、そして、単斜晶系に結晶化したＰＶＤＦ
と、非晶質のＰＶＤＦと、別のポリマーとからなり、そ
して、斜方晶系に結晶化したＰＶＤＦを含んでいない。

そして、前記弗素含有ポリマーは、ＣｕＫα放射により
作成されたＸ線回折投影図においてダブルブラッグ角２
θ＝１８，０７±０．０３°でシャープな最大強度を有
しかつ３２０〜３５０℃の融解温度範囲を有している。

〔従来の技術〕

ヨーロッパ特許筒４４，５７７号明細書及びドイツ連邦
共和国特許筒２９　２８　０６１号明細書から既に公知
となっているプラスチック摺動層を備えた複合軸受材料
は、金属支持層（好ましくは銅製支持層）と、この支持
層上に配置された厚さ３０〜５００μｍの摺動層とから
なり、この摺動層は、粒度５０ミクロン以下（５５０８
ｍ）の鉛粒子５〜５０容Ｖ％を含むマトリックス形成用
の弗素含有ポリマー（即ちポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ））から成っている。

また、上記摺動層には、ポリテトラフルオルエチレン（
ＰＴＦＥ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、グラファイ
トのような摺動特性を良好ならしめる物質が、微細に分
散された混在物として、含有されていてもよい。プラス
チック摺動層は、良好な摺動特性を存する金属材料（好
ましくは青銅）からなりかつ支持層上に焼結又は吹付け
された厚さ２５０〜３５０μｍの多孔性の粗面層上に形
成されるのが望ましい。この場合、上記粗面層の空隙は
、摺動層のプラスチックで充填される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような複合軸受材料から作成される軸受体は、広範
な用途に利用されるが、例えば液力モータの軸受に生ず
るような極めて高い機械的負荷には耐えることができず
、従って、その耐用寿命が過度に短かいので、その軸受
を用いた機械自体の有効寿命も制限されることになる。

このような理由のために、比較的大きな機械的負荷耐性
と、比１校的大きな耐摩耗性と、できるだけ低い摩擦値
とを有する複合軸受材料が求められている。

従って、本発明の課題は、冒頭に述べた複合軸受材料を
その摩耗度及び耐用寿命に関して申分なく改良すること
である。

［課題を解決するための手段］この課題を解決すべく提案された本発明によれば、冒頭
に述べた複合軸受材料において、前記弗素含有ポリマー
は、０．５〜５．０重量％の金属弗化物と、０．５〜５
．０重量％の金属オキシ弗化物とを含み、そして、１０
〜２５重量％の単斜晶系に結晶化したＰＶＤＦ　（ポリ
弗化ビニリデン）と、１０〜４０重量％の非晶質のＰＶ
ＤＦと、１０〜３０重量％の別の（好ましくは新規な）
ポリマーとからなり、そして、斜方晶系に結晶化したＰ
ＶＤＦを含んでおらず、また、前記弗素含有ポリマーは
、ＣｕＫα放射により作成されたＸ線回折投影図（Ｘ線
デイフラクトグラム）においてダブル・ブラッグ角２θ
＝１８，０７±０．０３゜でシャープな最大強度を有し
かつ３２０〜３５０℃の融解温度範囲を有する。

弗素に対して特に高い親和性を有する金属粉末で本発明
よ用いるのに適したものとしては、鉛、錫、亜鉛、イン
ジウム、タリウム、カドミウム、ビスマス、バリウム、
銅、銀及びこれらの合金が挙げられ、これらの金属粉末
は１種でも或いは複数種を組合わせても用いることが可
能であり、さらにこの場合、鉛ヘース及び錫ベースの軸
受金属も用いることができる。

本発明による複合軸受材料は、摩耗度が比較的低く疲れ
限界が高い点で優れており、この材料から作成される軸
受体の申分ない機能は、極めて長い使用期間に亘って保
証される。摺動特性を向上させると共に安定性を高める
ため、マトリクスには、さらに１〜２０重里％（好まし
くは５〜１５重量％）の微細に分散されたＰＴＦＥ　（
ポリテトラフルオルエチレン）、Ｍｏ５ｚ（硫化モリブ
デン）、グラファイト、ＺｎＳ　（硫化亜鉛）、ＢａＳ
Ｏ４（硫酸バリウム）及び／又はステアリン酸塩からな
る粉末粒子を１種又は複数種組合わせて含有させてもよ
く、この場合、これらの粉末粒子の粒度は、金属粉末の
粒度に合わせて、４０μｍ以下（５４０μｍ）の値に設
定するのが好ましい。

本発明による複合軸受材料の有利な実施態様においては
、１５〜２５重量％の非晶質のＰＶＤＦと、１〜３重量
％の弗化鉛と、１〜３重量％のすキシ弗化鉛と、５〜２
５重量％の鉛と、必要に応して加えられる３〜１０重量
％のＰＴＦＩＥとが、１５〜２０重〒％の単斜晶系に結
晶化したＰＶＤＦを含みかつ前記別のポリマーからなる
前記マトＪソクスに埋め込まれている。

本発明の別の有利な実施態様においては、前記マトリッ
クスが、２５重装置の前記別の弗素含有ポリマーと、２
５重量％の非晶質のＰＶＤＦと、１０重量％の単斜晶系
に結晶化したＰＶＤＦと、２５重量％の鉛と、３重量ン
６のＰｂＦ２と、２重量％のＰ　ｂ　ＯＦ　２と、１０
重量％のＰＴＦＥとを含んでいる。

本発明によるさらに別の実施態様においては、前記マト
リックスが、３０重量％の前記別の弗素含有ポリマーと
、１５重量％の単斜晶系に結晶化したＰＶＤＦと、２０
重量％の非晶質のＰＶＤＦと、１０重堵％のＰＴＦＥと
、２．５重量％のＰｂＦ２と、２．５重量％のＰ　ｂ　
ＯＦ　ｚと、２０重量％の鉛とを含んでいる。

本発明により構成される前記マトリ・ノクスは、機械的
又は化学的に粗面化された支持層表面に直接結合されて
もよい。しかし、別の実施態様においては、前記プラス
チック摺動層が、前記支持層上に焼結又は吹付けされか
つ金属摺動材料（好ましくは青銅）からなる多孔質の中
間層を介して前記支持層と結合され、前記摺動層材料が
前記中間層の孔を充填しかつこの中間層の被覆層（厚さ
１０〜３５０μｍ）を形成している。

本発明による複合軸受材料の製造方法においては、３０
〜８０重量％の弗素含有ポリマーと、弗素に対して高い
親和性を有する５〜５０重至％の金属粉末との混合物が
金属支持層上に供与され、そして、前記支持層に対して
圧延され、そして、２９０　’Ｃを超える温度（好まし
くは３００〜３４０℃の温度）に加熱され、そして、０
．５〜３５分間（好ましくは１．０〜２．０分間）前記
温度に保たれ、次いで、０．５〜１０分間（好ましくは
１〜４分間）で１００℃の温度にまで連続的に冷却され
る。

本発明るこよる複合軸受材料の製造に際しては、帯状の
支持層を連続的に被覆加工することによって連続的な方
式で行うことも、或いは、条片状の区分を個別的に被覆
加工することにより断続的な方式で行うことも可能であ
る。

本発明による方法の別の実施態様においては、１８０℃
の温度に達した後に、毎分当り５０℃の割合で１２０〜
１１５℃の温度まで連続的に冷却される。

〔実砲例〕

次に、本発明の実施例を図面Ｇこ基づいて説明する。

第１図及び第２図において、支持層として用いられる鋼
製帯状体１０と、その上の鉛青銅から多孔質に焼結され
た粗い下地層１１とからなる帯状体２は、リール１に巻
かれており、このリール１から連続的に繰り出され、攪
拌機構を備えた容器３内においてその粗い下地層１１の
面側に６０重里％のＰＶＤＦと２５重景気の鉛と１５重
量％のＰＴＦＥとからなる粉末混合物で均一に被覆され
る。ヘルド２が圧延機スタンド４を通過し、この際、粗
い下地層１１の開放された細孔が粉末混合物により充填
されて、粗い下地層１１の突端（ビク）上に摺動層１２
が形成される。そして、この被覆処理された帯状体２は
、連続炉５内に案内されて、１．５分間に亘り３２０℃
の温度に加熱される。この場合、ポリ弗化ビニリデン（
ＰＶＤＦ）は、ＣｕＫα放射により作成されたＸ線回折
投影図においてダブル・ブラッグ角２θ＝１８，０７±
０．０３°で最大強度を有しかつ３２０〜３５０℃の融
解温度範囲を有する弗素含有ポリマーと、さらに、１５
重量％の単斜晶系に結晶化したＰＶＤＦと、２４重量％
の非晶質のＰＶＤＦと、２１重量％の鉛と、１５重量％
のＰＴＦＥと、３．５重量％の弗化鉛と、３．５重量％
のオキシ弗化鉛とが存在するように、熔融される。

連続炉５を後にした弗素含有ポリマーは、後続の圧延機
スタンド６において二次圧縮されると共に平滑化され、
次いで、連続炉７内において５分間以内で約１００℃の
温度にまで連続的に冷却される。このようにして製造さ
れた複合軸受材料は、さらに、後続の圧延機スタンド８
において較正され、７ｉ１　後にリール９に巻取られる
。この帯状の複合軸受材料からは、二次加工又は二次処
理を必要とすることなく容易に摺動軸受要素（特に、軸
受ブンユ、軸受箱、フランジ付きブシュ、スラストワ、
ンヤ）などを作成することができる。

次に、本発明による複合軸受材料の摩擦特性を明らかに
するために、比較実験について説明する。

この実験においては、前述した本発明の方法により製造
された複合軸受材料からなる軸受ブシュが、ヨーロッパ
特許第４４．５７７号明細書における公知技術によって
製造された複合軸受材料（即ち、スチール支持層と、こ
の支持層上に多孔質に焼結された青銅層とからなり、５
０重量％のＰＶＤＦと４０重四％の鉛と１０重量％のＰ
ＴＦＥとからなる焼結混合物から形成された摺動層が、
上記青銅層の開放された細孔を充填しかつ上記青銅層の
尖端を被覆している形式の複合軸受材料）からなる軸受
ブシュと、その摩擦トルク及び摩耗度について、比較さ
れた。

摩擦トルクと摩耗度とを測定した試験機においては、Ｃ
３５型の軟鋼から構成されＲＡ＝０．２μｍの表面粗さ
を有し０．３ｍ／ｓｅｃの摺動速度で回転するジャーナ
ルによって、０．０３１１のクリアランスを存する直径
２１ｍ鳳で２２ｍ＊Ｘ１５ｍ５の寸法のテスト用軸受ブ
ンユを担持するようにした。このテスト用軸受ブンユは
、振子（揺動体）として構成され３．３Ｎ／ｍａ２の比
負荷（負荷率）で軸受体内に圧入された。摩擦トルクは
、テスト用軸受ブシュの回転運動から振子として構成さ
れた軸受体の振れを介して検出された。摩耗度は、３　
ｋｍ、１６ｋｎ＋、３２ｋｍ及び４３ｋｍの各摺動行程
ごとにそれぞれ測定された。

この比較実験の結果は、第３図及び第４図にグラフで示
されている。これらのグラフから明らかなように、本発
明による複合軸受材料からなる軸受ブシュは、面圧（Ｍ
Ｐａ）に対する摩擦トルク（Ｎｍ）及び摩耗度（μｍ　
／　ｈ　）において、上記公知技術による複合軸受材料
からなる軸受ブシュに較べて、非常に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による複合軸受材料を製造する方法を
実施するための装置を概略的に示す図、第２図は、上記
複合軸受材料の断面図、第３図は、本発明を説明するた
めの面圧に対する摩擦トルクの曲線図、第４図は、本発
明を説明するための血圧に対する摩耗度の曲線図である
。なお、図面に用いられた符号において、１．９　　　−
　リール２−−−−−一帯状体３　　　−　容器４．６．８　−一一−−圧延機スタンド５　、７−−−
−一　連続炉１０　−−−−−−−鋼製帯状体１ｌ−−−−−−−−−＝−−一粗い下地層１２−一−
−−−−−−−摺動層である。

Claims

【特許請求の範囲】１、金属を素材とする支持層と、弗素に対して高い親和性を有する粒度４０μｍ以下の金
属粉末が５〜５０重量％の割合で微細に分散されている
マトリックス形成用の弗素含有ポリマーを素材とし、そ
して、前記支持層に結合されている厚さ３０〜５００μ
ｍの摺動層とをそれぞれ具備する、摺動面を備えた複合
軸受材料において、前記弗素含有ポリマーは、０．５〜５．０重量％の金属
弗化物と、０．５〜５．０重量％の金属オキシ弗化物と
を含み、そして、１０〜２５重量％の単斜晶系に結晶化
したＰＶＤＦと、１０〜４０重量％の非晶質のＰＶＤＦ
と、１０〜３０重量％の別のポリマーとからなり、そし
て、斜方晶系に結晶化したＰＶＤＦを含んでおらず、また、前記弗素含有ポリマーは、ＣｕＫα放射により作
成されたＸ線回折投影図においてダブル・ブラッグ角２
θ＝１８．０７±０．０３゜でシャープな最大強度を有
しかつ３２０〜３５０℃の融解温度範囲を有することを
特徴とする複合軸受材料。２、前記金属粉末として、鉛、錫、亜鉛、インジウム、
タリウム、カドミウム、ビスマス、バリウム、銅、銀及
びこれらの合金のうちから選ばれた１種又は複数種が前
記弗素含有ポリマーに分散されていることを特徴とする
請求項１に記載の複合軸受材料。３、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ＿２、グラファイト、ＺｎＳ、Ｂ
ａＳＯ＿４及び／又はステアリン酸塩からなりかつ粒度
４０μｍ以下である１〜２０重量％の粉末粒子がさらに
微細に分散されていることを特徴とする請求項１又は２
に記載の複合軸受材料。４、前記プラスチック摺動層が、機械的又は化学的に粗
面化された支持層表面に直接結合されていることを特徴
とする請求項１〜３のうちの何れか１つに記載の複合軸
受材料。５、前記プラスチック摺動層が、前記支持層上に焼結又
は吹付けされかつ金属摺動材料からなる多孔質の中間層
を介して前記支持層と結合され、前記摺動層材料が前記
中間層の孔を充填しかつこの中間層の被覆層を形成して
いることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１つ
に記載の複合軸受材料。６、１５〜２５重量％の非晶質のＰＶＤＦと、１〜３重
量％の弗化鉛と、１〜３重量％のオキシ弗化鉛と、５〜
２５重量％の鉛とが、１５〜２０重量％の単斜晶系に結
晶化したＰＶＤＦを含みかつ前記別のポリマーからなる
前記マトリックスに埋め込まれていることを特徴とする
請求項１〜５のうちの何れか１つに記載の複合軸受材料
。７、前記マトリックスが、２５重量％の前記別の弗素含
有ポリマーと、２５重量％の非晶質のＰＶＤＦと、１０
重量％の単斜晶系に結晶化したＰＶＤＦと、２５重量％
の鉛と、３重量％のＰｂＦ＿２と、２重量％のＰｂＯＦ
＿２と、１０重量％のＰＴＦＥとを含むことを特徴とす
る請求項１〜５のうちの何れか１つに記載の複合軸受材
料。８、前記マトリックスが、３０重量％の前記別の弗素含
有ポリマーと、１５重量％の単斜晶系に結晶化したＰＶ
ＤＦと、２０重量％の非晶質のＰＶＤＦと、１０重量％
のＰＴＦＥと、２．５重量％のＰｂＦ＿２と、２．５重
量％のＰｂＯＦ＿２と、２０重量％の鉛とを含むことを
特徴とする請求項１〜５のうちの何れか１つに記載の複
合軸受材料。９、請求項１〜８のうちの何れか１つに記載の複合軸受
材料を製造する方法であって、３０〜８０重量％の弗素含有ポリマーと、弗素に対して
高い親和性を有する５〜５０重量％の金属粉末との混合
物が金属支持層上に供与され、そして、前記支持層に対
して圧延され、そして、２９０℃を超える温度に加熱さ
れ、そして、０．５〜３．５分間前記温度に保たれ、次
いで、０．５〜１０分間で１００℃の温度にまで連続的
に冷却されることを特徴とする方法。１０、１８０℃の温度に達した後に、毎分当り５０℃の
割合で１２０〜１１５℃の温度まで連続的に冷却される
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。１１、請求項１〜８のうちの何れか１つに記載の複合軸
受材料を内燃機関の摺動面軸受に用いることを特徴とす
る複合軸受材料の使用方法。