(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気抵抗法により測定して得た平均粒子径が約１μｍ〜約２０μｍの二硫化モリブデンを約９５重量％以上含有してなり、１０μｍ以上の粒子の割合が５０重量％以上であり、かつ５μｍ以下の粒子の割合が２０重量％以下であることを特徴とする二硫化モリブデン投射用材料。
【請求項２】
投射速度１００ｍ／Ｓ以上の投射に用いることを特徴とする請求項１に記載の二硫化モリブデン投射用材料。
【請求項３】
金属、樹脂、ガラス、セラミックスのいずれかからなる物質表面への投射に用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の二硫化モリブデン投射用材料。
【請求項４】
自動車エンジンのピストン表面への投射に用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の二硫化モリブデン投射用材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二硫化モリブデンを含有してなる投射用材料であって、物質表面に投射することによって当該物質表面の改質を図ることができる二硫化モリブデン投射用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）は、天然の鉱物であり、黒鉛に似た銀灰色の柔らかな金属粉末であり、低摩擦性、耐熱性及び耐荷重性に特に優れた性質を有している上、荷重が増加すると摩擦係数が低くなり、しかも荷重、温度、速度が変化してもほぼ一定の摩擦係数を保つ特質も有しているため、従来から、固体潤滑剤や摺動面の形成・改質材等として用いられてきた。
【０００３】
例えば、スパッタリング、蒸着やイオンプレーティングなどによって摺動面に対し二硫化モリブデンの被膜を形成したり、有機もしくは無機のバインダーと混ぜてスプレーコーティングした後、乾燥もしくは焼付硬化させて摺動性の優れた乾性潤滑膜を形成する方法などが行なわれてきた。例えば、特開平８−１９６９５１号は、二硫化モリブデン粉末と合成樹脂との混合粉末を高圧ガスと共に加工物表面に噴射することにより、加工物表面に固体潤滑皮膜を形成し、当該加工物表面の摩擦性を高める方法を開示している。
【０００４】
しかし、前者の方法は、処理設備のコストが高く、生産性にも劣る上、皮膜の均一性を保つのが難しいという問題が指摘されていた。また、後者の方法については、固体潤滑剤粉末と合成樹脂との比重差や粒径の違いにより、固体潤滑剤粉末の投射を均一にすることが難しいという課題を指摘されていた。
【０００５】
また、特許２８１８２２６号は、二硫化モリブデン粉末で表面を被覆した鋼球を基材表面に高速度で投射して、該表面に固体潤滑皮膜を形成する方法を開示しているが、わざわざ鋼球表面に二硫化モリブデン粉末を被覆させる必要があり、経済的な方法とは言えなかった。
【０００６】
本発明は、二硫化モリブデンを含有する投射用材料について鋭意研究を進め、物質表面の改質、中でも特に物質表面の摩擦係数を低下せしめることができ、しかもその耐久性に優れた二硫化モリブデン投射用材料を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題解決のため、本発明は、ほぼ二硫化モリブデンのみからなり、しかもその二硫化モリブデンの粒度を大きな範囲に限定することとした。具体的には、電気抵抗法により測定して得た平均粒子径が、約１μｍ〜約２０μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約２０μｍの二硫化モリブデンを約９５重量％以上含有してなる二硫化モリブデン投射用材料を提供することとした。
【０００８】
このように、ほぼ二硫化モリブデンのみからなり、しかもその二硫化モリブデンの粒度を平均粒子径約１μｍ〜約２０μｍの範囲に限定した二硫化モリブデン投射用材料であれば、例えば風圧等によって物質表面（加工表面）に投射することにより、当該物質表面を好適かつ安価に改質することができる。中でも、物質表面の摩擦係数を有効に低下させることができ、しかもその低下効果を長く確保することができる。例えば自動車エンジンのピストン表面に投射することにより、当該ピストンの表面摩擦係数を有効に低下させることができ、自動車の燃費を有効に向上させることができる。更に、本発明の二硫化モリブデン投射用材料は、ほぼ二硫化モリブデンのみからなるものであり、しかも投射する際の運動エネルギーのみによって物質表面の改質を図ることができるから、有機溶剤を必要とせず、それでいて当該物質表面を均質に仕上がることができる。また、二硫化モリブデン以外の成分をほとんど含まないために、合成樹脂などとの相性関係なく広い範囲の物質表面に適用可能であり、例えば金属以外でも、樹脂、ガラス、セラミックスからなる表面の改質に好適に用いることができる。
【０００９】
本発明の二硫化モリブデン投射用材料を用いると、なぜこのように摩擦係数が低下し、しかもその耐久性を高く保持できるかについては未だそのメカニズムが完全に解明できているわけではないが、本発明の二硫化モリブデン投射用材料を物質表面に高速で投射すると、加速された二硫化モリブデン粒子が物質表面に吹き付けられて衝突し、その衝突エネルギーで物質表面に付着する。ここで、従来の皮膜形成とは異なり、この表面皮膜が剥げても効果が持続することから、本発明の場合には、衝突の際に二硫化モリブデン粉末が物質表面に打ち込まれた状態、すなわち二硫化モリブデンが物質表面層内に侵入して新たな改質表面層を形成するものと推定することができ、しかもその新たな改質表面層は、二硫化モリブデンの純度を高めたことによって、より一層密着性が高く下地材との付着力の強固な改質表面層が形成されるものと推定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、より詳しく本発明の二硫化モリブデン投射用材料について説明する。
【００１１】
本発明の投射用材料は、平均粒子径約１μｍ〜２０μｍ、好ましくは１０μｍ〜２０μｍの二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）を、約９５重量％以上、好ましく約９８重量％以上の割合で含有するものである。平均粒子径が約１μｍを下回ると、物質表面に対して高速投射しても表面摩擦係数を有効に低下させることが難しくなる。
【００１２】
二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子径について更に言えば、１０μｍ以上の粒子を５０重量％以上含有させるのが好ましく、中でも更に５μｍ以下の粒子を２０重量％以下に抑えるのが特に好ましい。
【００１３】
なお、本発明の二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の粒子径は、各二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）粒子の容積から同容積の球を想定し、この球の径を粒子径として換算したものである。すなわち、粒子の個数と体積を計測し、これに基づいて各粒子を球形と仮定して計算することができ、実際に本発明者らは、電気抵抗法による測定機器（コールターカウンター・マルチタイザーIII型、ベックマン・コールター社製（アパチャーチューブ１００μｍ））を用いて粒子の個数と体積を実測し粒径を測定している。
粒子径の調整は、分級機の設定値（分級粒子径）を変更することにより所望の平均粒子径範囲に調整することができる。
また、平均粒子径とは、ある処理に用いる二硫化モリブデン投射用材料に含まれる二硫化モリブデン粒子の粒子径の平均値を意味している。
【００１４】
本発明において二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の純度を約９５重量％以上、好ましくは約９８重量％以上に限定した意味は、天然物として入手した二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）のみから二硫化モリブデン投射用材料を構成するという意味である。すなわち、天然物として入手可能な二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）の純度は約９５重量％〜約９９重量％であり、天然物として入手した二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）以外の物質を故意に加えないという意である。
【００１５】
本発明の二硫化モリブデン投射用材料は、投射速度１００ｍ／Ｓ以上の投射に用いるのが好ましい。これは、投射速度１００ｍ／Ｓよりも著しく遅い速度の投射では、二硫化モリブデン粒子を十分に加速することができず、物質表面への打ち込み効果が不足する可能性があるためである。
なお、現在、投射速度１００ｍ／Ｓの投射よりも、投射速度２００ｍ／Ｓの投射の方がより一層優れた摩擦係数低下効果を得られることが確かめられている。
【００１６】
投射方法としては、物質表面に高速で投射材を噴射することができる現在公知のあらゆる方法を採用できる。例えば、風圧で物質表面に投射材を投射する方法、具体的には、噴射ガンなどを用いて、圧縮空気や圧縮ハロゲンガスとともに二硫化モリブデン粉末をノズルから物質表面に噴射する方法などを採用することができ、この際の噴射装置には、例えば市販のショットピーニング機またはサンドブラスト機なども使用することができる。
なお、本発明の二硫化モリブデン投射用材料の投射に当たっては、物質表面に衝突して付着しなかった投射用材料を回収し、繰り返し物質表面に投射するようにするのが好ましい。理論的には、全ての二硫化モリブデン粒子が１μｍを下回るまで有効に使用することができ、しかも物質表面への投射総量を増やすことにより投射材の打ち込み効果をより一層高まることが期待できる。
【００１７】
本発明の二硫化モリブデン投射用材料は、上述のように各種の物質表面への改質用途に用いることができるが、中でも金属、樹脂、ガラス、セラミックスのいずれかからなる物質表面の改質、特に低摩擦化に有効に用いることができ、金属、中でもアルミニウム合金や鉄などからなる物質表面への投射材としては極めて優れた効果を発揮する。具体的に言えば、各種機械の軸や軸受部、内燃機関中のピストン、シャフト、コンロット、ピストンリング、シリンダボアなどの摩擦抵抗が低く安定した摺動を要求される部分の改質に特に好ましく用いることができる。
【００１８】
（実施例）
以下、本発明の一実施例としての二硫化モリブデン投射用材料について説明する。
【００１９】
本例の二硫化モリブデン粉末の成分組成を測定した結果、二硫化モリブデン９９．６８重量％、鉄及び鉄化合物０．１６重量％、アルミニウム及びアルミニウム化合物０．０６重量％、ナトリウム及びナトリウム化合物０．０２重量％、カルシウム及びカルシウム化合物０．０２重量％、鉛及び鉛化合物０．０６重量％を含有していた。
【００２０】
上記組成の二硫化モリブデン粉末を分級機を用いて分級し、１０μｍ〜２０μｍの二硫化モリブデン粉末を５０重量％以上含有し、５μｍ以下の二硫化モリブデン粉末を２０重量％以下含有し、残りが５μｍ〜１０μｍの二硫化モリブデン粉末である二硫化モリブデン投射用材料を調整した。
なお、この際の粒度測定は、コールターカウンター・マルチタイザーIII型（ベックマン・コールター社製（アパチャーチューブ１００μｍ））を用いた。