(57)【特許請求の範囲】
【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、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し、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。
【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Ｃｕ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５−１５７１１５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５−１５７１１５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、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、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し、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，Ａｌ２  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３０〜２００μｍ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３０〜８０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、ＰＴＦＥ、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。
【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、未含浸の樹脂を焼結空孔に圧入する。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−１７５Ｓ（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、８３４×４０（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２２０℃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】
0003620664.tif 000002
【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。