JPH08277841A - 固体潤滑剤複合銅系軸受材料の製造方法 - Google Patents

固体潤滑剤複合銅系軸受材料の製造方法

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JPH08277841A
JPH08277841A JP8045795A JP8045795A JPH08277841A JP H08277841 A JPH08277841 A JP H08277841A JP 8045795 A JP8045795 A JP 8045795A JP 8045795 A JP8045795 A JP 8045795A JP H08277841 A JPH08277841 A JP H08277841A
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弘 金山
Shinya Kawakami
真也 川上
Tatsuhiko Fukuoka
辰彦 福岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体潤滑剤複合銅系軸受材料を製造する際に
焼結空孔に含浸された樹脂から溶剤が蒸発することによ
る摺動特性の劣化を防止する。 【構成】 固体潤滑剤を分散させた室温で液状の無溶剤
型合成樹脂を焼結粒子間に塗布又は浸漬により含浸さ
せ、その焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混合潤滑や境界潤滑条
件であって特に振動環境下においてすぐれた摺動特性を
有する軸受材料の製造方法に関するものであり、さらに
詳しく述べるならば、裏金表面に焼結されたCu又はC
u合金からなる焼結層の焼結粒子間に充填された合成樹
脂及び固体潤滑剤を含んでなる固体潤滑剤複合銅系軸受
材料の製造方法に関するものである。
【0002】上記した銅系複合軸受材料は、オートマテ
ィックもしくはマニュアルトラスミッションのブシュ、
キングピン用ブシュ、ショックアブソーバのガイドブシ
ュ等に用いられている。
【0003】
【従来の技術】本出願人の出願に係る特開平5−157
115号公報によると、芳香族イミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、フェノ
ール樹脂等の樹脂と固体潤滑剤を含む液を焼結層に含浸
させ、その後乾燥により溶剤を蒸発する方法が説明され
ている。
【0004】さらに、特開平5−186785号公報に
よると、ポリアセタール(POM)、ポリエーテルエー
テルケトン(PEEK)、フェノール(PF)、ポリイ
ミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)等の樹脂を
焼結層に重ね合わせ、樹脂とともに焼結材をロール間で
圧下することにより、樹脂を焼結空孔に含浸する方法が
説明されている。この公報の方法では、樹脂はロール圧
下により含浸されるソリッドタイプであると考えられ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述した特開平5−1
57115号公報に開示されるように乾燥焼成時に溶剤
を蒸発させると、焼結空孔間に含浸された樹脂から気泡
が発生するために含浸樹脂の強度が十分にならない。さ
らには固体潤滑剤を含浸樹脂が強固に保持できなくなる
ために、軸受材料の耐焼付性及び耐摩耗性が低下する。
【0006】上記したような摺動特性不良は、塗布回数
を多くし、焼成を各塗布後に行うことにより回避できる
が、コスト上昇を招く。
【0007】一方、ソリッドタイプ樹脂を圧下のみによ
り焼結空孔に含浸させる方法では、樹脂の流動性が低い
ために焼結空孔の充填率が低く、また加圧された樹脂の
かなりの割合が空孔に充填されずに焼結材表面に伸ばさ
れるために効率が悪い。
【0008】したがって、本発明は上記した構造の軸受
材料において、焼結空孔に含浸される樹脂のピンホール
等の欠陥を少なくすることにより摺動特性を高めること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る固体潤滑剤
複合銅系軸受材料の製造方法は、裏金と、裏金表面に焼
結されたCu又はCu合金からなる焼結層と、この焼結
層の焼結粒子間に充填された樹脂及び固体潤滑剤とを含
んでなる固体潤滑剤複合銅系軸受材料の製造方法におい
て、室温で液状の無溶剤型合成樹脂に前記固体潤滑剤を
分散させた分散液を塗布又は浸漬により前記焼結粒子間
に含浸させ、その後焼成することを特徴とする方法であ
る。
【0010】以下本発明の構成を詳しく説明をする。裏
金は特に種類に制限がなく、公知のものであってよい。
また、Cu又はCu合金焼結層は、純銅、あるいは青
銅、鉛青銅、リン青銅、Cu−Ag等のCu合金、ある
いはこれら純銅又は銅合金にFeP、AI2 O3 (アル
ミナ)等の粉末を分散させた複合材料を焼結したもので
ある。
【0011】これらの銅系粉末の形状は球状もしくは鋭
いエッジがない略球状、そのほかの異形(片状、樹枝
状、鎖状、不等辺多面体等)等であるが、より好ましく
は異形粉末である。異形粉が絡みあって形成される焼結
骨格は粉末同士の接触面積が大きいために、焼結材の強
度が高くまた摩擦熱が放熱され易くなるからである。
【0012】焼結層を構成する焼結粉末の大きさは粒径
で30〜200μmであることが好ましく、より好まし
くは50〜200μmである。また、粉末層は1〜4
層、特に2層とすることが好ましい。したがって、本発
明において特に望ましい焼結層の構成は粒径が30〜2
00μmの異形粉を2層にして焼結したものである。
【0013】焼結層の空孔率(体積%)即ち液状樹脂を
含浸する前の焼結体の気孔の割合は、5〜70%である
ことが好ましく、より好ましくは10〜60%である。
空孔率が5%より小さいと液状樹脂と固体潤滑剤の含浸
量が低下して、低摩擦性、潤滑性等の摺動特性が劣化
し、焼付が起こり易くなり、一方70%を超えると焼結
体の強度が低下して好ましくない。
【0014】焼結材料がその表面で露出されている面積
割合(即ち焼結材料表面全体から空孔の面積を引いた値
(面積%)、以下「露出率」と言う)は液状樹脂の含浸
を容易にするために95%以下であることが好ましい。
露出率が95%を超えると液状樹脂の含浸が困難にな
り、また軸受材料の耐焼付性が低下する。また露出率が
15%未満であると、軸受材料表面における熱伝導性が
低下するために摩擦熱の放熱が妨げられる。すると、本
発明で使用する室温で液状の樹脂は耐熱性が比較的に劣
るので、樹脂の性能が劣化して耐焼付性が低下する。よ
り好ましい露出率は15〜60%である。
【0015】室温で液状の合成樹脂としては、例えば、
(a)ビスフェノールA系エポキシ樹脂、より具体的に
はビスフエノールAとエピクロールヒドリンを重合度n
=0.5以下で重合させた粘度40〜150ps.25
℃のもの、(b)ビスフェノールF系エポキシ樹脂、よ
り具体的にはビスフエノールFとエピクロールヒドリン
を重合させた粘度5〜30ps.25℃のもの、(c)
ポリグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、(d)ビスマ
レイドとトリアジンモノマーを重合させた低〜中分子量
のBTレジン、(e)無溶剤型ポリイミドワニヌ例え
ば、ポリビスマレイド、(f)フェノール樹脂、例えば
レゾール型フェノール樹脂、(g)不飽和ポリエステル
樹脂、例えばアクリル酸エステル系樹脂、(h)ジアリ
ルフタレート樹脂、例えばイソ体樹脂、(i)ポリブタ
ジエン樹脂、を使用することができる。なお、樹脂のな
かでは固体潤滑剤を接着する接着力が高いエポキシ樹脂
が好ましい。
【0016】固体潤滑剤としては、好ましくは30〜8
0重量%、より好ましくは35〜55重量%の二硫化モ
リブデン、二硫化タングステン、グラファイト、鉛、P
TFE、BN等を使用することができる。これらの固体
潤滑剤の中で二硫化モリブデンは特に耐焼付性を向上さ
せ、またグラファイトは特に耐摩耗性を向上させる。固
体潤滑剤の量が30重量%未満であると、混合潤滑ある
いは境界潤滑条件で焼付や摩耗が起こり易くなり、一方
80重量%を超えると二硫化モリブデン等の固体潤滑剤
が脱落し易くなる。二硫化モリブデンは、摺動層中の含
有量が2〜60重量%、より好ましくは15〜50重量
%、平均粒径が0.5〜25μmの条件で使用すること
が好ましい。グラファイトは天然、人造グラファイトの
何れでもよいが、等方性人造グラファイトが耐摩耗性の
観点から好ましい。
【0017】さらに摺動特性向上添加剤として、クレ
ー、SiO2 等を樹脂とともに含浸することもできる。
【0018】続いて上記した固体潤滑剤複合軸受材料の
製造工程を説明する。先ず、必要によりアルミナ等の硬
質粒子を分散させた銅合金粉末を裏金鋼板上に1層又は
2層以上に散布する。2層以上散布した粉末は表面を圧
縮せずに焼結し、あるいは散布により積み重なった粉末
の層数を減らさない程度で軽く表面を圧縮した後例えば
800〜850℃で焼結する。
【0019】必要によりアミン等の硬化剤を添加した液
状の樹脂と固体潤滑剤、クレー等を空気を巻き込まない
ように穏やかに混合する。続いて焼結層が接着された裏
金を固体潤滑剤と樹脂の分散液好ましくは攪拌された液
中に浸漬するかあるいは分散液を焼結層に塗布すること
により含浸を行う。含浸により、固体潤滑剤を分散した
液状樹脂は多数の微細空孔に流入し、そして焼結骨格間
に侵入する。塗布する場合は、1回当たりの樹脂の塗布
厚みを0.05〜3mmとすることができる。また、無
溶剤型樹脂は比較的粘度が高く含浸し難いために、樹脂
の含浸を促進する目的で、塗布又は浸漬後に未含浸樹脂
が液状、半固形もしくは固形の状態で表面に残っている
焼結材を圧下させながらロール間を通過させて、未含浸
の樹脂を圧入することが好ましい。含浸後行う樹脂の硬
化のための焼成は、樹脂の硬化反応形態により異なる
が、加熱硬化の場合、所定の温度及び時間で行う。
【0020】硬化反応後、必要により、焼結材料の表面
を切削して所定の焼結層露出率が得られるように露出率
を調整する。
【0021】
【作用】本発明によると、焼結空孔に含浸される樹脂を
溶剤型から無溶剤型に変えることにより、焼成時に溶剤
が樹脂から蒸発することに起因するピンホール、クラッ
クの発生を避けることができる。なお、無溶剤型樹脂は
溶剤型樹脂に比べ粘度が高いので焼結空孔への樹脂の充
填が高くならない懸念がもたれたが、結果的には溶剤の
蒸発に起因するピンホール等によるみかけ上の充填率の
低下がないので、充填率の点ではむしろ優れた結果が得
られた。また、蒸発した溶剤ガスが焼結層を伝わって焼
結層外に放出される際樹脂と焼結層の接着が乱され表層
部からの樹脂がはがれるが、本発明によるとこれを防止
することができる。なお含浸を、樹脂液の流入と、半固
形もしくは固形の樹脂の機械的圧入とにより併用して行
うことにより良好な充填率が得られる。また、無溶剤型
樹脂は比較的粘度が高いために添加剤の凝集や樹脂の添
加剤の分離が起こり難いので、これらを添加した樹脂液
を長期間保存することができる。以下、実施例により本
発明をより詳しく説明する。
【0022】
【実施例】Cu80重量%,Sn10重量%,Pb重量
10%の組成をもつ鉛青銅異形粉を用意した。この異形
粉は、アトマイズの条件等を変化させることにより、又
は球状粉に機械的、化学的変形を施すことにより製造さ
れた樹枝状、数珠状、鎖状、不等辺多面体状の粒子が混
合したものであり、粉末の平均粒径は90μmであっ
た。裏金鋼板にこの鉛青銅異形粉を2層に散布した後圧
縮せずに850℃で焼結を行い、次の性状の焼結層を形
成した。 (1)焼結層厚み:300μm (2)空孔率:40体積%
【0023】樹脂としては次のもの使用した。 (a)エポキシ樹脂−ビスフェノールA型、エピコート
801 油化シェル社製品;硬化剤−アミン;室温で液
状、無溶剤 (b)ポリイミド樹脂−イミダロイTVB2703A
(東芝社製品名)、促進剤TVB2703C添加;室温
で液状、無溶剤 (c)BT樹脂−BT3209(三菱ガス化学社製
品);硬化剤オクチル酸添加;室温で液状、無溶剤 (d)フェノール樹脂−レゾール型(住友デュレズ社製
品);室温で液状、無溶剤 (e)エポキシ樹脂−ビスフェノールF型、YDF−1
75S(東都化成社製品);硬化剤−酸無水物;室温で
液状、無溶剤 (f)エポキシ樹脂−ビスフェノールA型、834×4
0(油化シェル社製品);硬化剤−アミン;溶剤型
【0024】上記樹脂は表1に示す固体潤滑剤を分散さ
せ混合した後、焼結層を接着した裏金上に流し込みによ
り厚み約0.4mmに塗布し、100℃で2.5分間放
置したところ含浸がほぼ完了した。その後裏金をロール
間を通過させて約5%厚みを減少させることにより、焼
結層表面に残っている樹脂を焼結空孔に圧入させた。そ
の後樹脂がa、d、e、fについては180℃で60
分、bについては120℃で60分、cについては22
0℃で30分で焼成を行った。
【0025】最後に焼結層の表面から100μm程度の
深さ迄切削を行い、焼結層の露出率を約30面積%に整
えた。
【0026】上記した方法で調製された軸受材料の試験
片につき下記方法により摩耗量を測定した。 試験機:3ピンスラスト試験機 潤滑:ミスト潤滑 速度:1m/s 荷重:6.9MPa 油量:0.3mg/min 距離:6km 試験の結果を次表に示す。
【0027】
【表1】 No. 樹脂種類 固体潤滑剤 摩耗量 備考 1 エポキシ樹脂(a) MoS2 60wt% 10μm 本発明 2 ポリイミド樹脂(b) MoS2 60wt% 10μm 本発明 3 BT樹脂(c) MoS2 60wt% 10μm 本発明 4 フェノール樹脂(d) MoS2 60wt% 15μm 本発明 5 エポキシ樹脂(e) MoS2 50wt% 10μm 本発明 PTFE10wt% 6 エポキシ樹脂(f) 黒鉛 50wt% 80μm 比較例 7 エポキシ樹脂(f) MoS2 50wt% 100μm 比較例
【0028】表1に示したように、本発明実施例は摩耗
量が少ないが、溶剤型樹脂を使用した比較例では摩耗量
が多くなっている。また、実施例の供試材をブシュに加
工して、オートマティックトランスミッションに組み込
んで評価したところ、樹脂層のはがれもなく非常に良好
な結果が得られた。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると樹
脂含浸によるコスト上昇を招くことなく、固体潤滑剤複
合銅系軸受材料の耐摩耗性、耐焼付性及び耐フレッティ
ング性を高めることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年5月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】以下本発明の構成を詳しく説明をする。裏
金は特に種類に制限がなく、公知のものであってよい。
また、Cu又はCu合金焼結層は、純銅、あるいは青
銅、鉛青銅、リン青銅、Cu−Ag等のCu合金、ある
いはこれら純銅又は銅合金にFeP,Al23 (アル
ミナ)等の粉末を分散させた複合材料を焼結したもので
ある。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】さらに摺動特製向上添加剤として、クレ
ー、SiO2 等を樹脂とともに含浸することもできる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】
【表1】 No. 樹脂種類 固体潤滑剤 摩耗量 備考 1 エポキシ樹脂(a) MoS2 60wt% 10μm 本発明 2 ポリイミド樹脂(b) MoS2 60wt% 10μm 本発明 3 BT樹脂(c) MoS2 60wt% 15μm 本発明 4 フェノール樹脂(d) MoS2 60wt% 10μm 本発明 5 エポキシ樹脂(e) MoS2 50wt% 10μm 本発明 PTFE10wt% 6 エポキシ樹脂(f) 黒鉛 50wt% 80μm 比較例 7 エポキシ樹脂(f) MoS2 50wt% 100μm 比較例

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏金と、裏金表面に焼結されたCu又は
    Cu合金からなる焼結層と、この焼結層の焼結粒子間に
    充填された樹脂及び固体潤滑剤とを含んでなる固体潤滑
    剤複合銅系軸受材料の製造方法において、前記固体潤滑
    剤を分散させた室温で液状の無溶剤型合成樹脂を前記焼
    結粒子間に塗布又は浸漬により含浸させ、その後焼成す
    ることを特徴とする固体潤滑剤複合銅系軸受材料の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 塗布又は浸漬後に、前記焼結層上に残存
    する未含浸の樹脂を圧下することを特徴とする請求項1
    記載の固体潤滑剤複合銅系軸受材料の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000104731A (ja) * 1998-09-29 2000-04-11 Oiles Ind Co Ltd 二つの摺動部材を組み合わせた摺動構造およびそれを用いたすべり支承装置

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JP2000104731A (ja) * 1998-09-29 2000-04-11 Oiles Ind Co Ltd 二つの摺動部材を組み合わせた摺動構造およびそれを用いたすべり支承装置

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