JPH0368778A - 摺動部材 - Google Patents

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、Ｎｉ系無電解めっき層を有する摺動部材の境
界潤滑下における摺動特性を改良する提案に関する。

（従来の技術） Ｎｉ系無電解めっきとしてはカニゼン（Ｊａｐ−ａｎ　
Ｋａｎｉｇｅｎ　Ｃｏ、、Ｌｔｄの登録商標）が知られ
ており、この方法で作られるＮｉ−Ｐ系無電解めっき層
は硬さが大であり、硬質クロムめっきに代わるものとし
て一部の摺動部材に使用されている。

カニゼンめっきを改良するものとして発表されているセ
ラミックカニゼンめっき法は無電解Ｎｉ−Ｐめっき層中
にＳｉＣ等のセラミック粒子を共析分散させたものであ
り、耐摩耗性及び耐食性が優れているところに特長があ
るといわれる。

また、アルマイト処理後アルマイト表面の微細孔にＰＴ
ＦＥを含浸させるタフラム処理（金属表面化学株式社、
商標）がある。

特開昭６３−２４６５０６号公報によれば、軸受表面に
フッ素樹脂を共析させた電解もしくは無電解めっき層を
施した、無給油タイプの軸受が公知である。

（発明が解決しようする課題） 本発明者等は、スラストワッシャ、ジャーナルなどの境
界潤滑条件で使用されることが多い摺動部材の使用条件
を再現して、無電解Ｎｉ−Ｐめっき一セラミックの複合
めっき層の摺動特性を調べたところ、十分な性能を確認
することができなかった。

同様に、従来の方法により軸受表面にフッ素樹脂を共析
させた無電解Ｎｉめっき層を施した摺動部材の特性も調
査したところ、十分な性能を確認することができなかっ
た。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は、フッ素樹脂を共析分散させた無電解Ｎｉ
−Ｐめつきの境界潤滑条件での摺動特性を改良するため
の研究を行い、境界潤滑条件下の摺動特性、特に耐焼付
性は保油性能により決められることから、めっき表面に
油溜りとして作用する多数の微小窪みを形成することを
考案した。

以下、本発明の摺動部材の構成を詳しく説明する。

摺動部材の基材は、鉄系合金、アルミニウム系合金、チ
タン系合金、樹脂、セラミック等適宜なものを選択する
ことができる。

Ｎｉ−Ｐめっきには、Ｎｉと次亜リン酸を混合した無電
解めっき液等の公知のめつき液を使用する。Ｎｉ−Ｐめ
っき層中のＰ含有量は５〜１２重量％であることが好ま
しい。

Ｎｉ−Ｐとともにフッ素樹脂共析させるためには、Ｎｉ
　−ＰｆＦＩｋ電解めっき液に添加する成分として、特
公昭５６−４５２号に開示されたような陽イオン性界面
活性剤を含有する陽荷電ポリフルオロカーボン、あるい
は陽電荷ポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）を使
用することが好ましい。共析されるフッ素樹脂の量は５
〜４５容量％であることが好ましく、１０〜３０容量％
がより好ましい。かかるフッ素樹脂の粒径は、一般に平
均で０．１〜２μｍである。

また、フッ素樹脂が共析分散した無電解めっきの下地め
っきとして、Ｎｉ−Ｐ無電解めっき層を設け、その表面
を適度に粗くして、上層めっきの密着性を高めるととも
に、上層めっきに形成される窪みが基材に達して錆や腐
食をもたらすことを防止することが好ましい。このよう
に二層めっきを施す場合、上層のめっき厚みは５〜５０
μｍが好ましく、より好ましくは１０〜３０ＬＬｍであ
り、一方下層めっきの厚みは２μｍ以上が好ましい。

以下、本発明が最も特徴とする、Ｎｉ−Ｐ：フッ素樹脂
共析めっき表面の窪みについて説明する。第１図におい
て、１は基材、２はＮｉ−Ｐ下地めっき層、３は、Ｎｉ
−Ｐ：フッ素樹脂共析めっき層、４は窪み、５はＰＴＦ
Ｅである。

Ｎｉ−Ｐ：フッ素樹脂共析めっき層３の表面に球面状の
窪み４が形成されており、これが油溜りとして作用する
。本発明者等は窪み４の構造と摺動特性の関係を研究し
、窪みの分布密度は、１万個／　ｃ　ｍ　”〜２５万個
／ａｍ”、窪みの直径は、はとんどの窪みが１０μｍ〜
８０μｍの範囲内にあり、窪みの深さは５〜３０ＩＬｍ
の範囲内にあると、摺動特性が良好であることを見出し
た。

このような窪みの形成方法を説明する。先ず、基材を有
機溶剤またはアルカリにより脱脂し水洗後、酸により表
面を活性化し、水洗する。続いて、Ｎｉ−次亜りん酸系
無電解めっき液に基材を浸漬し、下地めっき層を形成す
る。その後、陽電荷ＰＴＦＥ等前述のフッ素樹脂を分散
させたＮｉ−次亜りん酸系無電解めっき液に基材を浸漬
し、上層めっき層を形成する。その後、十分に水洗を行
う。

以上の方法によりめっき直後の摺動部材表面に窪みを形
成することができる。

しかして、次のような現象が認められた。ＰＴＦＥの量
が多いほど窪みの個数が多くなる：多くの窪みでは、そ
の表面はめっき層全体と比較してＮｉ−Ｐが少なく、Ｐ
ＴＦＥが多い；かなりの数の窪みが、第２図に示す様に
下地めっき層２まで達している；第２図に示すように下
地めっき層近くに達している窪みでは、その底部にＰＴ
ＦＥが残っている。

これらの現象を考慮すると、窪み形成の原因は次の様に
考えられる。すなわち、下地めっき層あるいは基材には
ＰＴＦＥとＮｉ−Ｐが同時に共析するのであるが、ミク
ロ的に見ると、ＰＴＦＥが塊になって析出しているとこ
ろがある。このようなＰＴＦＥの析出部にはＮｉ−Ｐが
析出し難くなり、反面ＰＴＦＥは次々にひっかかるから
、ＰＴＦＥが凝集し、その塊は次第に成長する。めっき
後に水洗を行うと、ＰＴＦＨの塊は脱落し、窪みになり
、かつ塊表面部のＰＴＦＥは窪み表面に残る。

（作用） 比較のために、窪みがほとんどないＰＴＦＥ共析無電解
Ｎｉ−Ｐめっき液をあまり撹拌しない方法により作り、
本発明の摺動部材と特性を比較した。試験方法は平板供
試材（ＰＴＦＥ分散無電解Ｎｉ−Ｐめっき）と平板相手
材（ＳＣ材）をスラストタイプ試験機で試験する方法に
よった。試験条件は次のとおりであった。

周速：２ｃｍ／ｍｉｎ 試験時間＝２０時間 荷重：４００ｋｇ 供試材形状：φ８０（外径）Ｘφ４０（内径）ｘ２（厚
み） 潤滑条件ニオ−トドランスミッションオイルどぶ漬 試験結果を第３図に示す。

この図より明らかなように、窪みがほとんどない比較材
は摩擦係数（μ）が高くかつ不安定であり、一方本発明
材（（１）は窪み＝２２万／ｃｍ”　　　（２）は２５
万個／ｃｍ２）は摩擦係数（μ）が低くかつ安定してい
る。また、比較材の摺動面では凝着が認められたが、本
発明材の摺動面は損傷が認められなかった。本発明材の
摺動面に存在する窪みは、試験後に、異物等で埋まって
いないことが認められた。これは窪み表面がめつき層の
他の部分に比較してＰＴＦＥが多いために、異物が付着
し難いことによると考えられる。

なお、上記試験でセラミックカニゼンやアルマイト表面
の微細孔にＰＴＦＥを含浸透させる処理法（タフラム）
で調製した摺動部材についても性能を調査したが、性能
は十分ではなかった。以下、実施例により本発明をさら
に詳しく説明する。

（実施例） Ｆｅ基材（ＳＣ材二寸法（１ｏｏｘ　１００ｍｍ）をア
ルカリ脱脂水洗後、１０％塩酸で３分間、活性化し、再
び水洗後Ｎｉ−Ｐ系無電解めっき液（Ｎｉイオン対次亜
りん酸＝１：１重量比の混合溶液、温度７０〜９０℃）
に浸漬した。

上記した組成のＮｉ−Ｐ系無電解めっき液１℃に陽イオ
ン性界面活性フルロオロカーボン液（前掲、特公昭５６
−４５２号の出願人であるワクシ・ナームローゼ・ペン
ノートシャープ社の製品・商品名　ナイフロープイスバ
ージョン）を４９ｇ加えた複合めっき浴（温度７０〜９
０℃）を調製した。このめっき液を撹拌しながら、Ｆｅ
基材をめっき浴に浸漬してめっきを行った。めっき後、
流水により充分の水洗を行った。その後、大気中、室温
で乾燥を行った。

得られためっきの厚みは、下地が約５μｍ、上層が約２
５μｍであった。組成は、下地はＮｉが約９０重量％、
残部が主としてＰであった。上層は、Ｎｉが約８８重量
％、ＰＴＦＥが約２０容量％、残部上としてＰであった
。

得られた窪みはほとんどが球面状であり、分布密度は、
約２０万個／ｃｍ”、窪みの直径は、はとんどの窪みが
８０μｍ〜１００μｍの範囲内にあり、窪みの深さは２
０〜２５μｍの範囲内にあった。

比較のために次の処理法による供試材を調製した。

■セラミックカニゼン（厚み２０μｍ）■タフラム ■硬質クロムめっき（厚み５μｍ） ■窪みなし複合めっき（上記した本発明実施例の方法に
おいて、めっき液をあまり撹拌しないようにして窪みの
形成を避けた）試験にはピンディスクタイプの摩擦テス
ターを用い、次の条件により摩擦係数の測定を行った。

供試材：φ９０ｍｍのディスク ピン：５ＵＪ２焼人材、３個、各ビン の端部は面積１ｃｍ”の円形とし、 端部のエツジには丸みをつけて仕上 げた。

荷重：　１００ｋｇ 潤滑：最初にディスク側に軸油を１滴滴下し、塗布した
。

周速：１５ｃｍ／ｓｅｃ 試験結果を第４図に示す。

この図に示される摩擦係数変化グラフより、本発明の供
試材は摩擦が安定し、凝着し難いことが明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、ＰＴＦＥを共析分散させたＮｉめ
っきの表面に窪みを設けることにより、境界潤滑特性を
従来の硬質Ｃｒめっきと比較して大幅に向上させること
ができ、スラストワッシャ、ジャーナルなどの摺動部材
にＰＴＦＥ共析Ｎｉ−Ｐ無電解めっきを採用することが
可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の摺動部材の構造を説明する模式図、 第２図は、窪みの形状の一例を説明する図面、 ｌ−基材、２−Ｎｉ−Ｐ下地めっき層、３−Ｎｉ−Ｐ：
フッ素樹脂共析めっき層、４−窪み、−ＰＴＦＥ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．フッ素樹脂を共析したＮｉ−Ｐ無電解 めっき層の表面に多数の微小窪みを設けたことを特徴と
   する、境界潤滑下において優れた摺動特性を有する摺動
   部材。