JP6863176B2 - Manufacturing method of sliding member - Google Patents
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Description
本発明は摺動部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a sliding member.
従来、特許文献1に開示された摺動部材が知られている。この摺動部材は、鋼材からなる母材と、母材上に下地層を介して形成された摺動層とを備えている。摺動層は、バインダ樹脂と固体潤滑剤とを含有している。バインダ樹脂はエポキシ樹脂及びフェノール樹脂からなる。固体潤滑剤は、粒子状の二硫化モリブデン(MoS2)と、粒子状のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)と、粒子状のポリエチレンとからなる。 Conventionally, sliding members disclosed in Patent Document 1 are known. This sliding member includes a base material made of a steel material and a sliding layer formed on the base material via a base layer. The sliding layer contains a binder resin and a solid lubricant. The binder resin is composed of an epoxy resin and a phenol resin. The solid lubricant is composed of particulate molybdenum disulfide (MoS 2 ), particulate polytetrafluoroethylene (PTFE), and particulate polyethylene.
この摺動部材は、摺動層が潤滑剤の存在下で相手材と摺動するプロペラシャフト等に採用され得る。 This sliding member can be used for a propeller shaft or the like in which the sliding layer slides with the mating material in the presence of a lubricant.
摺動部材には、信頼性確保のため、耐焼付き性、耐摩耗性等のさらなる摺動特性の向上が望まれている。特に、摩擦熱等によって高温になる摺動部材においては、ポリエチレンの脱落抑制による摺動特性の向上が求められる。 In order to ensure reliability, the sliding member is desired to have further improved sliding characteristics such as seizure resistance and wear resistance. In particular, in a sliding member whose temperature becomes high due to frictional heat or the like, it is required to improve the sliding characteristics by suppressing the dropping of polyethylene.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、より優れた摺動特性を発揮可能な摺動部材を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and it is an object to be solved to provide a sliding member capable of exhibiting more excellent sliding characteristics.
本発明の摺動部材の製造方法は、潤滑剤の存在下で相手材と摺動する摺動部材を製造するための摺動部材の製造方法であって、
酸素及びヘリウム又は窒素及びヘリウムであるガス種によって粒子状の超高分子量ポリエチレンにプラズマ処理を行い、前記超高分子量ポリエチレンの表面の改質を行う改質工程と、
前記超高分子量ポリエチレンにシランカップリング処理を施す表面処理工程と、
前記改質工程により改質された前記超高分子量ポリエチレンを含む固体潤滑剤と、バインダ樹脂とを含有する摺動層用組成物を調製する組成物調製工程と、
母材上に前記摺動層用組成物を設けて前記相手材と摺動する摺動層を形成し、摺動部材を得る摺動層形成工程とを備えていることを特徴とする。
The method for manufacturing a sliding member of the present invention is a method for manufacturing a sliding member for manufacturing a sliding member that slides with a mating material in the presence of a lubricant.
A modification step of plasma-treating particulate ultra-high molecular weight polyethylene with a gas species such as oxygen and helium or nitrogen and helium to modify the surface of the ultra-high molecular weight polyethylene.
A surface treatment step of applying a silane coupling treatment to the ultra-high molecular weight polyethylene, and
A composition preparation step of preparing a composition for a sliding layer containing the solid lubricant containing the ultra-high molecular weight polyethylene modified by the modification step and a binder resin.
It is characterized by comprising a sliding layer forming step of providing the composition for a sliding layer on a base material to form a sliding layer that slides with the mating material and obtaining a sliding member.
発明者らの試験結果によれば、本発明で得られる摺動部材では、相手材との摺動時に固体潤滑剤がバインダ樹脂から脱落し難い。この理由は、摺動層における超高分子量ポリエチレンがプラズマ処理によって表面の改質が行われたものだからである。 According to the test results of the inventors , in the sliding member obtained in the present invention, the solid lubricant is unlikely to fall off from the binder resin when sliding with the mating material. The reason for this is that the surface of the ultra-high molecular weight polyethylene in the sliding layer has been modified by plasma treatment.
プラズマ処理は、ガス種が酸素及びヘリウムであることが好ましい。この場合、発明者らの試験結果によれば、改質工程により改質された超高分子量ポリエチレンがバインダ樹脂からさらに脱落し難い。 For plasma treatment, it is preferable that the gas species are oxygen and helium. In this case, according to the test results of the inventors, the ultra-high molecular weight polyethylene modified by the modification step is more difficult to fall off from the binder resin.
プラズマ処理は、ガス種が窒素及びヘリウムであることも好ましい。この場合、発明者らの試験結果によれば、改質工程により改質された超高分子量ポリエチレンがバインダ樹脂から脱落し難い。 For plasma treatment, it is also preferable that the gas species are nitrogen and helium. In this case, according to the test results of the inventors, the ultra-high molecular weight polyethylene modified by the modification step is unlikely to fall off from the binder resin.
改質工程後、組成物調製工程前に、超高分子量ポリエチレンにシランカップリング処理を施す表面処理工程を実行する場合、発明者らの試験結果によれば、超高分子量ポリエチレンがバインダ樹脂からさらに脱落し難い。 After reforming step, before the composition preparation step, if you perform a surface treatment step of applying a silane coupling treatment to ultra high molecular weight polyethylene, according to the inventors' test results, ultra high molecular weight polyethylene binder resin It is even more difficult to drop out from.
本発明の製造方法により、優れた摺動特性を発揮可能な摺動部材を製造することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, a sliding member capable of exhibiting excellent sliding characteristics can be manufactured .
図1に示す超高分子量ポリエチレンは、ガス種を酸素及びヘリウムとするプラズマ処理により、側鎖や末端にOH基が生成されたものとなる。また、図1に示す超高分子量ポリエチレンは、ガス種を窒素及びヘリウムとするプラズマ処理により、側鎖や末端にNH2基が生成されたものとなる。 The ultra-high molecular weight polyethylene shown in FIG. 1 has OH groups generated in the side chains and terminals by plasma treatment using oxygen and helium as gas types. Further, in the ultra-high molecular weight polyethylene shown in FIG. 1, two NH groups are generated in the side chain and the terminal by plasma treatment using nitrogen and helium as gas types.
図2にプラズマ処理前の超高分子量ポリエチレンのXPS分析結果を示し、図3にガス種を酸素及びヘリウムとしたプラズマ処理後の超高分子量ポリエチレンのXPS分析結果を示し、図4にガス種を窒素及びヘリウムとしたプラズマ処理後の超高分子量ポリエチレンのXPS分析結果を示す。このように、OH基、NH2基等の反応基の有無はXPS分析によって確認可能である。 FIG. 2 shows the XPS analysis results of the ultra-high molecular weight polyethylene before the plasma treatment, FIG. 3 shows the XPS analysis results of the ultra-high molecular weight polyethylene after the plasma treatment using oxygen and helium as gas types, and FIG. 4 shows the gas types. The XPS analysis result of the ultra-high molecular weight polyethylene after plasma treatment with nitrogen and helium is shown. In this way, the presence or absence of reactive groups such as OH group and NH 2 group can be confirmed by XPS analysis.
これらOH基、NH2基等の反応基が生成された超高分子量ポリエチレンでは、反応基がバインダ樹脂の官能基と結合し易いと考えている。例えば、バインダ樹脂が図5に一般的な化学式を示すポリアミドイミド樹脂である場合、その側鎖や末端には、NH2基やCOOH基が存在する。このポリアミドイミド樹脂が改質された超高分子量ポリエチレンと接触すると、ポリアミドイミド樹脂と改質された超高分子量ポリエチレンとがアミド結合や水素結合によって化学結合すると考えられる。 In ultra-high molecular weight polyethylene in which reactive groups such as OH groups and NH 2 groups are generated, it is considered that the reactive groups are likely to bond with the functional groups of the binder resin. For example, when the binder resin is a polyamide-imide resin having a general chemical formula shown in FIG. 5, NH 2 groups and COOH groups are present in its side chains and terminals. When this polyamide-imide resin comes into contact with the modified ultra-high molecular weight polyethylene, it is considered that the polyamide-imide resin and the modified ultra-high molecular weight polyethylene are chemically bonded by an amide bond or a hydrogen bond.
したがって、本発明の摺動部材では、摺動層の表面に超高分子量ポリエチレンがより多く残存し易く、優れた摺動特性を発揮することができる。 Therefore, in the sliding member of the present invention, more ultra-high molecular weight polyethylene is likely to remain on the surface of the sliding layer, and excellent sliding characteristics can be exhibited.
<改質工程>
プラズマ処理は、高周波電源を用い、N2プラズマ(ガス種:N2、He)やO2プラズマ(ガス種:O2、He)のグロープラズマを発生させることによって行う。
<Modification process>
Plasma treatment is performed by using a high-frequency power source to generate glow plasma of N 2 plasma (gas type: N 2 , He) or O 2 plasma (gas type: O 2, He).
<組成物調製工程>
(バインダ樹脂)
バインダ樹脂は、固体潤滑剤を脱離し難くする固体潤滑剤の保持性、層状の被膜下で繰り返し作用するせん断力に対する耐久性(土台としての硬さ)、破壊されにくい耐摩耗性、耐熱性等を発揮する。バインダ樹脂としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を採用できる。ポリイミド系樹脂としては、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド等を採用することができる。コスト及び特性を考慮すると、PAIをバインダ樹脂とすることが最適である。
<Composition preparation process>
(Binder resin)
Binder resin has the retention of solid lubricant that makes it difficult to remove the solid lubricant, durability against shearing force that repeatedly acts under the layered coating (hardness as a base), wear resistance that is hard to break, heat resistance, etc. Demonstrate. As the binder resin, a polyimide resin, an epoxy resin, a phenol resin, or the like can be adopted. As the polyimide-based resin, polyamide-imide (PAI), polyimide, or the like can be adopted. Considering the cost and characteristics, it is optimal to use PAI as a binder resin.
(固体潤滑剤)
固体潤滑剤は、バインダ樹脂に保持され、最表面で低せん断力及び低摩擦係数を発揮する。固体潤滑剤としては、フッ素樹脂、二酸化モリブデン、グラファイト、超高分子量ポリエチレン等を採用可能である。フッ素樹脂及び超高分子量ポリエチレンは、摺動層の摺動面に被膜を形成し、かつ相手材へ移着することで滑り性を向上させる。二酸化モリブデン及びグラファイトは、低せん断力をもつ結晶構造により滑り性を向上させ、かつ高荷重で低摩擦を実現する。発明者らの実験結果によれば、フッ素樹脂は、耐摩耗性、耐焼き付き性等の摺動特性を有しているものの、撥油特性を有しており、潤滑油の接触角が比較的大きい。一方、超高分子量ポリエチレンは、摺動特性ではフッ素樹脂より劣るものの、親油特性を有しており、潤滑油の接触角が比較的小さい。また、固体潤滑剤として、超高分子量ポリエチレン、メラミンシアヌレート(MCA)やフッ化カルシウム、銅及び錫などの軟質金属を採用することができる。
(Solid lubricant)
The solid lubricant is retained in the binder resin and exhibits low shear and a low coefficient of friction on the outermost surface. As the solid lubricant, fluororesin, molybdenum dioxide, graphite, ultra-high molecular weight polyethylene and the like can be adopted. Fluororesin and ultra-high molecular weight polyethylene form a film on the sliding surface of the sliding layer and transfer to the mating material to improve slipperiness. Molybdenum dioxide and graphite have a crystal structure with low shearing force to improve slipperiness and realize low friction under high load. According to the experimental results of the inventors, the fluororesin has sliding properties such as wear resistance and seizure resistance, but has oil repellent properties, and the contact angle of the lubricating oil is relatively large. large. On the other hand, although ultra-high molecular weight polyethylene is inferior to fluororesin in sliding characteristics, it has lipophilic characteristics and the contact angle of the lubricating oil is relatively small. Further, as the solid lubricant, soft metals such as ultra-high molecular weight polyethylene, melamine cyanurate (MCA), calcium fluoride, copper and tin can be adopted.
超高分子量ポリエチレンは、平均分子量が100万〜700万個であることが好ましい。超高分子量ポリエチレンは、バインダ樹脂100体積%に対し、5〜100体積%の範囲で含まれていることが好ましく、15〜60体積%の範囲で含まれていることがより好ましい。超高分子量ポリエチレンの添加量が少ないと添加効果が低減し、多いとバインダ樹脂による補足が低減し、粒子の脱落が生じて摺動層の摺動特性が低減する。 The ultra-high molecular weight polyethylene preferably has an average molecular weight of 1 million to 7 million. The ultra-high molecular weight polyethylene is preferably contained in the range of 5 to 100% by volume, more preferably in the range of 15 to 60% by volume, based on 100% by volume of the binder resin. If the amount of ultra-high molecular weight polyethylene added is small, the effect of addition is reduced, and if it is large, the amount of supplementation by the binder resin is reduced, particles are shed, and the sliding characteristics of the sliding layer are reduced.
超高分子量ポリエチレンの比重は0.92〜0.96であることが好ましい。超高分子量ポリエチレンは、表面平滑性及び耐摩耗性の点から、粒子径が30μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。 The specific gravity of the ultrahigh molecular weight polyethylene is preferably 0.92 to 0.96. The ultra-high molecular weight polyethylene preferably has a particle size of 30 μm or less, and more preferably 15 μm or less, from the viewpoint of surface smoothness and wear resistance.
(添加剤等)
摺動層は、バインダ樹脂及び固体潤滑剤の他、添加剤を有し得る。添加剤としては、二酸化チタン、第3リン酸カルシウム、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の硬質粒子のように、摺動層の硬さを向上させるものを採用することができる。
(Additives, etc.)
The sliding layer may have an additive in addition to the binder resin and the solid lubricant. As the additive, those that improve the hardness of the sliding layer, such as hard particles such as titanium dioxide, calcium tertiary phosphate, alumina, silica, silicon carbide, and silicon nitride, can be adopted.
摺動層は、ZnS、Ag2S等の硫黄含有金属化合物を極圧剤として含有し得る。また、摺動層は、界面活性剤、カップリング剤、加工安定剤、酸化防止剤等を有し得る。潤滑剤は炭化水素油を含むことが好ましい。 Sliding layer, ZnS, may contain a sulfur-containing metal compound such as Ag 2 S as an extreme pressure agent. Further, the sliding layer may have a surfactant, a coupling agent, a processing stabilizer, an antioxidant and the like. The lubricant preferably contains hydrocarbon oil.
<摺動層形成工程>
摺動層形成工程としては、スプレーコート、ロールコート等の塗装方法の種類により、任意にn−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、キシレン等の溶剤で摺動層用組成物を希釈し、粘度調整及び固形分の濃度調整を行うことが可能である。母材に摺動層用組成物の希釈物をコーティングした後、乾燥、焼成を行い、摺動層を形成することが可能である。
<Sliding layer forming process>
In the sliding layer forming step, depending on the type of coating method such as spray coating and roll coating, sliding with a solvent such as n-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, or xylene is optional. It is possible to dilute the layer composition and adjust the viscosity and the concentration of solids. It is possible to form a sliding layer by coating a base material with a diluted product of the composition for a sliding layer and then drying and firing the base material.
<表面処理工程>
シランカップリング処理に用いるシランカップリング剤としては、アミノ系等の反応性基を有するものを採用することが好ましい。シランカップリング処理は、シランカップリング剤の原液を用いてもよく、その原液を水やアルコール水溶液等の溶媒に溶かした溶液を用いてもよい。シランカップリング処理は、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等に改質された粒子状の超高分子量ポリエチレンを入れて攪拌し、攪拌中にシランカップリング剤の原液又は溶液を滴下又はスプレー噴霧をし、さらに攪拌後、乾燥等を行うことによって行うことができる。シランカップリング処理の有無もXPSによって確認可能である。
<Surface treatment process>
As the silane coupling agent used in the silane coupling treatment, it is preferable to use one having a reactive group such as an amino acid. For the silane coupling treatment, a stock solution of a silane coupling agent may be used, or a solution obtained by dissolving the stock solution in a solvent such as water or an aqueous alcohol solution may be used. In the silane coupling treatment, the modified ultra-high molecular weight polyethylene is put into a Henschel mixer, a Ladyge mixer, etc. and stirred, and the stock solution or solution of the silane coupling agent is dropped or spray-sprayed during stirring. This can be done by further stirring and then drying. The presence or absence of silane coupling treatment can also be confirmed by XPS.
以下、本発明を具体化した実施例1〜5と比較例とを説明する。まず、以下の材料を準備した。
バインダ樹脂:ポリアミドイミド樹脂ワニス
固体潤滑剤:粒子状の超高分子量ポリエチレン(UHPE粒子)(平均粒子径10μm)、MoS2、グラファイト
シランカップリング剤:アミノ系エトキシシラン(標準)、アミノ系エトキシシラン(反応性)
Hereinafter, Examples 1 to 5 embodying the present invention and Comparative Examples will be described. First, the following materials were prepared.
Binder resin: Polyamide-imide resin varnish Solid lubricant: Particle-like ultra-high molecular weight polyethylene (UHPE particles) (
改質工程として、表1の条件でUHPE粒子にプラズマ処理を行い、No.1〜5のUHPE粒子とした。No.6のUHPE粒子は改質工程を行わなかったものである。 As a reforming step, UHPE particles were subjected to plasma treatment under the conditions shown in Table 1, and No. 1 to 5 UHPE particles were used. No. The UHPE particles of No. 6 were not modified.
また、No.2〜5のUHPE粒子については、改質工程後、表面処理工程として、表1の条件でシランカップリング処理を施した。シランカップリング処理は以下の順序で行った。
In addition, No. The
まず、水が10質量%、メチルアルコールが90質量%のアルコール水溶液を用意し、各UHPE粒子に対して1重量%の各シランカップリング剤の原液をアルコール水溶液に添加し、これを攪拌してシランカップリング剤溶液とした。 First, an alcohol aqueous solution containing 10% by mass of water and 90% by mass of methyl alcohol was prepared, a stock solution of 1% by mass of each silane coupling agent was added to the alcohol aqueous solution with respect to each UHPE particle, and this was stirred. A silane coupling agent solution was used.
ヘンシェルミキサーにNo.2〜5のUHPE粒子を入れて攪拌し、攪拌中にシランカップリング剤溶液を数十分かけて滴下し、さらに10分間攪拌した。この後、各UHPE粒子を取り出し、100〜150°Cで30〜90分間乾燥した。凝集した各UHPE粒子はボールミルによって粉砕した。こうして、シランカップリング処理を施したNo.2〜5のUHPE粒子を得た。No.1のUHPE粒子は表面処理工程を行わなかったものである。 No. 1 in Henschel mixer. 2 to 5 UHPE particles were added and stirred, and the silane coupling agent solution was added dropwise over several tens of minutes during stirring, and the mixture was further stirred for 10 minutes. After this, each UHPE particle was taken out and dried at 100 to 150 ° C. for 30 to 90 minutes. Each agglomerated UHPE particle was pulverized by a ball mill. In this way, the No. 1 subjected to the silane coupling treatment. 2-5 UHPE particles were obtained. No. The UHPE particles of No. 1 were not subjected to a surface treatment step.
組成物調製工程として、表2に示す配合割合でバインダ樹脂と各固体潤滑剤とを配合し、よく撹拌した後、3本ロールミルを通し、実施例1〜5及び比較例の摺動層用組成物を調製した。固体潤滑剤は、No.1〜6のいずれかのUHPE粒子と、MoS2と、グラファイトとからなる。 As a composition preparation step, the binder resin and each solid lubricant are blended in the blending ratios shown in Table 2, and after stirring well, they are passed through a three-roll mill to form the sliding layer compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples. The thing was prepared. The solid lubricant is No. It consists of any of the UHPE particles 1 to 6, MoS 2 and graphite.
以下の摺動層形成工程を行った。まず、各摺動層用組成物を溶剤によって希釈して希釈物とし、鋼材からなる母材上に各希釈物をコーティングした後、乾燥を行い、220°C×1.5時間で焼成を行った。この後、膜厚を同じにするために表面研削を行い、膜厚25μmの摺動層を形成した。こうして、実施例1〜5及び比較例の各摺動部材を得た。 The following sliding layer forming step was performed. First, the composition for each sliding layer is diluted with a solvent to obtain a diluted product, and each diluted product is coated on a base material made of a steel material, dried, and fired at 220 ° C. × 1.5 hours. Diluted. After that, surface grinding was performed to make the film thickness the same, and a sliding layer having a film thickness of 25 μm was formed. In this way, the sliding members of Examples 1 to 5 and Comparative Examples were obtained.
各摺動部材を以下の試験1〜3に供した。
<試験1(ピンオンディスク往復試験)>
図6に示すように、上面を加熱可能なプレート1上に各摺動部材10を載置する。この状態において、各摺動部材10は、摺動面10aが上面とされている。摺動面10a上において、SUJ2製であり、先端の曲率が10Rのピン2を荷重350gf、往復距離20mm、速度2Hz、往復回数3500回の条件で往復動させる。この際、炭化水素油を含む潤滑剤3を摺動面10a上に滴下する。
Each sliding member was subjected to the following tests 1 to 3.
<Test 1 (Pin-on disc reciprocating test)>
As shown in FIG. 6, each sliding
試験1後の実施例1〜5及び比較例の各摺動部材10の摺動面10aの表面におけるUHPE粒子の残存状態をSEM画像により確認した。実施例1の摺動部材において、試験1の摺動層における500倍のSEM画像写真を図7に示す。実施例2の摺動部材において、試験1の摺動層における500倍のSEM画像写真を図8に示す。実施例3の摺動部材において、試験1の摺動層における500倍のSEM画像写真を図9に示す。実施例4の摺動部材において、試験1の摺動層における500倍のSEM画像写真を図10に示す。実施例5の摺動部材において、試験1の摺動層における500倍のSEM画像写真を図11に示す。比較例の摺動部材において、試験1の摺動層における500倍のSEM画像写真を図12に示す。これらのSEM画像写真から、UHPE粒子が十分に残存しておれば「○」を付し、UHPE粒子が脱落しておれば「×」を付し、表3に結果をして示した。
The residual state of UHPE particles on the surface of the sliding
<試験2(ピンオンディスク往復試験)>
試験1の荷重条件を350gfとし、試験1と同様に試験を行った。試験2後の実施例1〜5及び比較例の各摺動部材10の摺動面10aの摩耗深さ(μm)を確認した。この結果も表3に示す。
<Test 2 (Pin-on disc reciprocating test)>
The load condition of Test 1 was set to 350 gf, and the test was conducted in the same manner as in Test 1. The wear depth (μm) of the sliding
<試験3(斜板×シュー試験)>
図13に示すように、母材20を圧縮機の斜板形状のものとし、上記と同様、各母材20に摺動層20aを形成し、斜板を得た。一方、保持具4にSUJ2製のシュー5を保持した。そして、斜板の表面に冷凍機油を25g/分の量で付着させながら滑り速度7m/秒で斜板を回転させるとともに、斜板とシュー5との間に5分毎に荷重400Nを加重し、斜板とシュー5との焼付く荷重(N)を調べた。この結果も表3に示す。
<Test 3 (swash plate x shoe test)>
As shown in FIG. 13, the
表3からわかるように、実施例1〜5の摺動部材は比較例の摺動部材よりも耐摩耗性に優れている。特に、実施例2〜5の摺動部材はより優れた耐摩耗性を発揮している。 As can be seen from Table 3, the sliding members of Examples 1 to 5 are superior in wear resistance to the sliding members of Comparative Examples. In particular, the sliding members of Examples 2 to 5 exhibit more excellent wear resistance.
ここで、図7〜11と、図12とを比較すれば、比較例の摺動部材では、実施例1〜5の摺動部材と比較し、脱落痕が明確に見てとれる。これは、比較例の摺動部材では、摩擦熱によって表面がUHPE粒子の融点以上の高温となり、UHPE粒子が脱落したことを示している。これに対し、実施例1〜5の摺動部材では、脱落痕をほとんど確認することができない。 Here, when FIGS. 7 to 11 and 12 are compared, in the sliding member of the comparative example, the dropout mark can be clearly seen as compared with the sliding member of Examples 1 to 5. This indicates that in the sliding member of the comparative example, the surface of the sliding member became hotter than the melting point of the UHPE particles due to frictional heat, and the UHPE particles fell off. On the other hand, in the sliding members of Examples 1 to 5, almost no dropout marks can be confirmed.
したがって、実施例1〜5の摺動部材では、相手材との摺動時に固体潤滑剤としてのUHPE粒子がバインダ樹脂から脱落し難いことがわかる。この理由は、摺動層における固体潤滑剤のUHPE粒子がプラズマ処理によって表面が改質されたものだからである。 Therefore, in the sliding members of Examples 1 to 5, it can be seen that the UHPE particles as the solid lubricant are unlikely to fall off from the binder resin when sliding with the mating material. The reason for this is that the UHPE particles of the solid lubricant in the sliding layer have their surfaces modified by plasma treatment.
特に、実施例2〜5の摺動部材では、相手材との摺動時に固体潤滑剤としてのUHPE粒子がバインダ樹脂から脱落し難い。この理由は、改質されたUHPE粒子にさらにシランカップリング処理を施しているからである。 In particular, in the sliding members of Examples 2 to 5, UHPE particles as a solid lubricant are unlikely to fall off from the binder resin when sliding with the mating material. The reason for this is that the modified UHPE particles are further subjected to a silane coupling treatment.
したがって、実施例1〜5の摺動部材では、摺動層の表面に固体潤滑剤がより多く残存し易く、優れた摺動特性を発揮できることがわかる。このため、これらの摺動部材を圧縮機の斜板等に採用すれば、より優れた圧縮機が得られることがわかる。 Therefore, it can be seen that in the sliding members of Examples 1 to 5, a larger amount of solid lubricant is likely to remain on the surface of the sliding layer, and excellent sliding characteristics can be exhibited. Therefore, it can be seen that if these sliding members are used for the swash plate of the compressor or the like, a more excellent compressor can be obtained.
以上において、本発明を実施例1〜5に即して説明したが、本発明は上記実施例1〜5に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described in accordance with Examples 1 to 5, but the present invention is not limited to the above Examples 1 to 5, and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit thereof. Needless to say.
例えば、本発明において、母材と摺動層との密着性を高めるため、母材に対してアルカリ等を接触させる脱脂工程を行うことが可能である。また、母材と摺動層との密着性をさらに高めるため、脱脂工程後、リン酸亜鉛、リン酸マンガン等のリン酸塩からなる下地層を形成することも可能である。 For example, in the present invention, in order to improve the adhesion between the base material and the sliding layer, it is possible to perform a degreasing step in which an alkali or the like is brought into contact with the base material. Further, in order to further enhance the adhesion between the base material and the sliding layer, it is possible to form a base layer made of a phosphate such as zinc phosphate or manganese phosphate after the degreasing step.
本発明は種々の摺動部材に利用可能であるが、特に、摩擦熱等によって高温になる圧縮機の斜板、ピストン、滑り軸受け等に利用すると好適である。 The present invention can be used for various sliding members, but is particularly suitable for use in swash plates, pistons, sliding bearings, etc. of compressors that become hot due to frictional heat or the like.
2、5…相手材(5…シュー)
10…摺動部材
20…母材
10a、20a…摺動層
2, 5 ... Opponent material (5 ... Shoe)
10 ... Sliding
Claims (2)
粒子状の超高分子量ポリエチレンにガス種が酸素及びヘリウムであるプラズマ処理を行い、前記超高分子量ポリエチレンの表面の改質を行う改質工程と、
前記超高分子量ポリエチレンにシランカップリング処理を施す表面処理工程と、
前記改質工程により改質された前記超高分子量ポリエチレンを含む固体潤滑剤と、バインダ樹脂とを含有する摺動層用組成物を調製する組成物調製工程と、
母材上に前記摺動層用組成物を設けて前記相手材と摺動する摺動層を形成し、摺動部材を得る摺動層形成工程とを備えていることを特徴とする摺動部材の製造方法。 A method for manufacturing a sliding member for manufacturing a sliding member that slides with a mating material in the presence of a lubricant.
A modification step in which particulate ultra-high molecular weight polyethylene is subjected to plasma treatment in which the gas species are oxygen and helium to modify the surface of the ultra high molecular weight polyethylene.
A surface treatment step of applying a silane coupling treatment to the ultra-high molecular weight polyethylene, and
A composition preparation step of preparing a composition for a sliding layer containing the solid lubricant containing the ultra-high molecular weight polyethylene modified by the modification step and a binder resin.
Sliding characterized by comprising a sliding layer forming step of providing the composition for a sliding layer on a base material to form a sliding layer that slides with the mating material and obtaining a sliding member. Manufacturing method of parts.
粒子状の超高分子量ポリエチレンにガス種が窒素及びヘリウムであるプラズマ処理を行い、前記超高分子量ポリエチレンの表面の改質を行う改質工程と、 A modification step in which particulate ultra-high molecular weight polyethylene is subjected to plasma treatment in which the gas species are nitrogen and helium to modify the surface of the ultra high molecular weight polyethylene.
前記超高分子量ポリエチレンにシランカップリング処理を施す表面処理工程と、 A surface treatment step of applying a silane coupling treatment to the ultra-high molecular weight polyethylene, and
前記改質工程により改質された前記超高分子量ポリエチレンを含む固体潤滑剤と、バインダ樹脂とを含有する摺動層用組成物を調製する組成物調製工程と、 A composition preparation step of preparing a composition for a sliding layer containing the solid lubricant containing the ultra-high molecular weight polyethylene modified by the modification step and a binder resin.
母材上に前記摺動層用組成物を設けて前記相手材と摺動する摺動層を形成し、摺動部材を得る摺動層形成工程とを備えていることを特徴とする摺動部材の製造方法。 Sliding characterized by comprising a sliding layer forming step of providing the composition for a sliding layer on a base material to form a sliding layer that slides with the mating material and obtaining a sliding member. Manufacturing method of parts.
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