(57)【要約】【課題】焼成時におけるＨＦの発生量を抑制できる技術を提供する。【解決手段】本発明の摺動部材およびすべり軸受は、基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備える摺動部材およびすべり軸受であって、前記樹脂被覆層は、バインダー樹脂と、二硫化モリブデンと、フッ素と炭素の原子比が１：Ｎ（Ｎは２以上の実数）であるフッ化黒鉛と、不可避不純物と、からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備える摺動部材であって、
前記樹脂被覆層は、
バインダー樹脂と、
二硫化モリブデンと、
フッ素と炭素の原子比が１：Ｎ（Ｎは２以上の実数）であるフッ化黒鉛と、
不可避不純物と、
からなる摺動部材。
【請求項２】
基層と、前記基層上に形成された樹脂被覆層とを備えるすべり軸受であって、
前記樹脂被覆層は、
バインダー樹脂と、
二硫化モリブデンと、
フッ素と炭素の原子比が１：Ｎ（Ｎは２以上の実数）であるフッ化黒鉛と、
不可避不純物と、
からなるすべり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動面にて相手材が摺動する摺動部材およびすべり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ化黒鉛を含む樹脂被覆層によって相手材との摺動面を形成したすべり軸受が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、フッ化黒鉛が固体潤滑剤として機能するため、すべり軸受の低摩擦性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１００６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１において、樹脂被覆層を焼成する際に人体に悪影響があるＨＦが多く発生するという問題があった。特許文献１のフッ化黒鉛は、炭素とフッ素の原子比が１：１でありフッ素が多く含まれるため、焼成時におけるＨＦ（フッ化水素）の発生量が多くなる。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、焼成時におけるＨＦの発生量を抑制できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明の摺動部材およびすべり軸受は、基層と、基層上に形成された樹脂被覆層とを備える摺動部材であって、樹脂被覆層は、バインダー樹脂と、二硫化モリブデンと、フッ素と炭素の原子比が１：Ｎ（Ｎは２以上の実数）であるフッ化黒鉛と、を含む。
【０００６】
前記の構成において、フッ化黒鉛におけるフッ素と炭素の原子比が１：Ｎ（Ｎは２以上の実数）となるため、摺動部材に含まれるフッ素量を低減できる。そのため、フッ化黒鉛による低摩擦性能を維持しつつ、樹脂被覆層の焼成時におけるＨＦの発生量を抑制できる。また、樹脂被覆層において表面自由エネルギーが炭素よりも小さいフッ素量を低減できる。そのため、フッ化黒鉛とバインダー樹脂との密着力を向上させることができる。また、表面自由エネルギーが炭素よりも小さいフッ素量を低減できるため、塗布液の溶剤中における分散性を向上させることができる。さらに、摺動面に対する油の濡れ性を向上させることができ、起動トルクを低減できる。
【０００７】
Ｎは２以上の実数であればよく、２であってもよいし、２よりも大きくてもよい。黒鉛とＦ2とを反応させてフッ化黒鉛を生成する際に、結晶性の高い黒鉛を原料として使用し、例えば反応温度を調整することにより、フッ素と炭素の原子比が１：２となるフッ化黒鉛（Ｃ2Ｆ）nやフッ素と炭素の原子比が１：３．４となる（Ｃ3.4Ｆ）nを生成できる。むろん、Ｎが異なる複数種のフッ化黒鉛が樹脂被覆層に含まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態にかかる摺動部材の斜視図である。
【図２】摩擦抵抗のグラフである。
【図３】摩擦抵抗の測定装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態：
（１−１）摺動部材の構成：
（１−２）摺動部材の製造方法：
（２）他の実施形態：
【００１０】
（１）第１実施形態：
（１−１）摺動部材の構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる摺動部材１の斜視図である。摺動部材１は、裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とを含む。摺動部材１は、中空状の円筒を直径方向に２等分した半割形状の金属部材であり、断面が半円弧状となっている。２個の摺動部材１を円筒状になるように組み合わせることにより、すべり軸受Ａが形成される。すべり軸受Ａは内部に形成される中空部分にて円柱状の相手軸２（エンジンのクランクシャフト）を軸受けする。相手軸２の外径はすべり軸受Ａの内径よりもわずかに小さく形成されている。相手軸２の外周面と、すべり軸受Ａの内周面との間に形成される隙間に潤滑油（エンジンオイル）が供給される。その際に、すべり軸受Ａの内周面上を相手軸２の外周面が摺動する。
【００１１】
摺動部材１は、曲率中心から遠い順に、裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とが順に積層された構造を有する。従って、裏金１０が摺動部材１の最外層を構成し、オーバーレイ１２が摺動部材１の最内層を構成する。裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とは、それぞれ円周方向において一定の厚みを有している。例えば、裏金１０の厚みは１．０ｍｍ〜３．０ｍｍとされ、ライニング１１の厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとされる。
【００１２】
オーバーレイ１２の厚みは、１〜２０μｍであってもよく、３〜１０μｍが望ましい。以下、内側とは摺動部材１の曲率中心側を意味し、外側とは摺動部材１の曲率中心と反対側を意味することとする。オーバーレイ１２の内側の表面は、相手軸２の摺動面を構成する。
【００１３】
例えば、裏金１０は鋼によって形成される。ライニング１１は、２５質量％以下のＢｉと、１０質量％以下のＳｎと、２質量％以下のＰ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ａｌ等を含有する銅合金であってもよい。必ずしも裏金１０は鋼によって形成されなくてもよく、裏金１０が省略されてもよい。ライニング１１はオーバーレイ１２よりも硬い材料で形成されればよく、Ａｌ合金等によって形成されてもよい。
【００１４】
オーバーレイ１２は、ライニング１１の内側の表面上に積層された層であり、本発明の樹脂被覆層を構成する。オーバーレイ１２は、バインダー樹脂と二硫化モリブデンとフッ化黒鉛と不可避不純物とからなる。本実施形態において、バインダー樹脂に対する二硫化モリブデンの体積比は３０体積％であり、バインダー樹脂に対するフッ化黒鉛の体積比は１０体積％である。ただし、バインダー樹脂に対する二硫化モリブデンの体積比は５〜４５体積％であってもよいし、バインダー樹脂に対するフッ化黒鉛の体積比は５〜４５体積％であってもよい。なお、バインダー樹脂に対する不可避不純物の体積比は１体積％以下である。
【００１５】
本実施形態のバインダー樹脂は、ポリアミドイミド樹脂である。バインダー樹脂は、機械的強度があり耐熱性が高い樹脂が好ましい。例えば、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ＰＥＳ等の熱可塑性樹脂をバインダー樹脂として用いるのが望ましく、機械強度やライニング１１との密着性に優れるポリイミド樹脂（ＰＩ）やポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂がより望ましい。フッ化黒鉛は、フッ素と炭素の原子比が１：Ｎ（Ｎ＝３．４）となる化合物であり、（Ｃ3.4Ｆ）nで表される。フッ化黒鉛は、鱗片状の分子構造を有する。
【００１６】
以上説明した本実施形態において、フッ化黒鉛として（Ｃ3.4Ｆ）nを用いることで、表面自由エネルギーが炭素よりも小さいフッ素量を低減できる。そのため、摺動面に対する油の濡れ性を向上させることができ、起動トルクを低減できる。また、フッ素と炭素の原子比が１：３．４のフッ化炭素を固体潤滑剤として使用することにより、オーバーレイ１２において表面自由エネルギーが炭素よりも小さいフッ素量を低減できる。そのため、フッ化黒鉛とバインダー樹脂との密着力を向上させることができる。
【００１７】
本実施形態のオーバーレイ１２には、フッ素と炭素の原子比が１：１のフッ化黒鉛（ＣＦ）nと同等の低摩擦性能を有するフッ化黒鉛（フッ素と炭素の原子比が１：３．４）が含まれる。そのため、オーバーレイ１２のフッ化黒鉛として（ＣＦ）nを使用した場合と同等の低摩擦性を実現できる。
【００１８】
【表１】
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表１は、第１実施形態の摺動部材１と比較例の摩擦抵抗を計測した結果を示す。比較例は、第１実施形態の摺動部材１のフッ化黒鉛の代わりに同体積のフッ化黒鉛（ＣＦ）nを配合した摺動部材である。
【００１９】
図２は、第１実施形態の摺動部材１と比較例の摩擦抵抗を計測した結果を示すグラフである。図２の縦軸は摩擦抵抗を意味するトルク［Ｎ・ｍ］を示し、横軸はシャフト回転数［ｒｐｍ］を示す。図２に示すように、第１実施形態の摺動部材１と比較例の摩擦抵抗は、計測を行ったシャフト回転回数［ｒｐｍ］の全域においてほぼ同等であった。
【００２０】
図３は、摩擦抵抗の測定装置の模式図である。コンロッド３０に摺動部材１（すべり軸受Ａ）を取り付け、摺動部材１によって相手軸２を軸受けした。コンロッド３０に対して相手軸２に直交する方向の往復荷重（６ｋＮ）を作用させた。なお、コンロッド３０は剛体であると見なすことができる。
【００２１】
相手軸２を試験軸７０とカップリングし、相手軸２と試験軸７０とを複数のベアリング６０によって保持した。試験軸７０をモータ５０によって回転させ、トルク計４０によって相手軸２と試験軸７０に作用するトルクを計測した。また、相手軸２と試験軸７０の回転速度をエンジンの常用回転数域（１５００，２０００，２５００，３０００ｒｐｍ）とした。
【００２２】
そして、トルク計４０が計測したトルクを摺動部材１の摩擦抵抗として計測した。なお、ベアリング６０の摩擦抵抗は無視できる。また、本実施形態の摺動部材１の代わりに比較例の摺動部材を取り付けることにより、比較例の摺動部材の摩擦抵抗を計測した。
【００２３】
（１−２）摺動部材の製造方法：
摺動部材１を、以下に示す工程によって製造した。ただし、摺動部材１の製造方法は以下に示す工程に限定されるものではない。
（ａ）裏金鋼に軸受合金層を形成する工程、
（ｂ）切出しやプレス等で成形し、円筒状または半割状のすべり軸受基材を作製する工程、
（ｃ）すべり軸受基材の軸受合金層表面に、当該基材と樹脂被覆層との密着性を確保するための処理を施す工程、
（ｄ）すべり軸受基材の軸受合金層上に、樹脂被覆層を塗布する工程、
（ｅ）樹脂被覆層を乾燥する工程、
（ｆ）樹脂被覆層を焼成する工程。
【００２４】
工程（ｃ）として、サンドブラストなどの粗面化処理に代表される物理的処理や、エッチング、化成処理などの化学処理を行ってもよい。なお、工程（ｃ）は、すべり軸受基材の油分を洗浄剤で脱脂した後に行うことが好ましい。
【００２５】
工程（ｄ）において樹脂被覆層を塗布する際には、バインダー樹脂と二硫化モリブデンとフッ化黒鉛とを混合した塗布液を調製する。また、二硫化モリブデンとフッ化黒鉛とバインダー樹脂の分散性を高めたり、塗布液の粘度を調整したりするために、必要に応じてメチルピロリドンやキシレン等の溶剤を用いてもよい。ここで、フッ素と炭素の原子比が１：３．４のフッ化炭素を固体潤滑剤として使用することにより、表面自由エネルギーが炭素よりも小さいフッ素量を低減できるため、塗布液の溶剤中における分散性を向上させることができる。
【００２６】
塗布方法は特に限定されず、塗布方法としてエアスプレー法やエアレススプレー法やロール法やパッド法やスクリーン印刷法や静電塗装やタンブリングなどを採用してもよい。また、複数回に渡って重ね塗りをすることによってオーバーレイ１２の厚さを確保してもよいし、塗布液の粘度を大きくすることによってオーバーレイ１２の厚さを確保してもよい。
【００２７】
前記工程（ｅ）において、塗布液の溶剤を蒸発させる。例えば、４０〜１２０℃で５〜６０分にわたって乾燥を行うことにより、ライニング１１とオーバーレイ１２との密着性を向上させてもよい。むろん、乾燥の温度と時間は上述したものに限られない。
【００２８】
前記工程（ｆ）においては、例えば１５０〜３００℃で３０〜６０分にわたって焼成を行ってもよい。むろん、焼成の温度と時間は上述したものに限られない。
焼成の温度を一定に維持してもよいし、昇温変化させてもよい。また、オーバーレイ１２の成分の酸化を防ぐために、窒素ガスのような不活性ガス雰囲気で焼成を行ってもよい。
本実施形態において、フッ化黒鉛におけるフッ素と炭素の原子比が１：３．４となるため、摺動部材１に含まれるフッ素量を低減できる。そのため、オーバーレイ１２の焼成時におけるＨＦの発生量を抑制できる。
【００２９】
（２）他の実施形態：
フッ素と炭素の原子比が１：３．４のフッ化黒鉛の代わりに、フッ素と炭素の原子比が１：２のフッ化黒鉛（Ｃ2Ｆ）nをオーバーレイ１２に含有させてもよい。フッ化黒鉛（Ｃ2Ｆ）n，（Ｃ2Ｆ）n以外のフッ化黒鉛（ＣNＦ）n（Ｎは２以上の実数）をオーバーレイ１２の固体潤滑剤として使用しても、焼成時におけるＨＦの発生量を抑制できるという本発明の効果を達成できることには相違ない。前記実施形態においては、エンジンのクランクシャフトを軸受けするすべり軸受Ａを構成する摺動部材１を例示したが、本発明の摺動部材１によって他の用途のすべり軸受Ａを形成してもよい。例えば、本発明の摺動部材１によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等のラジアル軸受を形成してもよい。さらに、本発明の摺動部材は、スラスト軸受であってもよく、各種ワッシャであってもよいし、カーエアコンコンプレッサ用の斜板であってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…摺動部材、２…相手軸、１０…裏金、１１…ライニング、１２…オーバーレイ、Ａ…軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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