(57)【要約】【課題】耐摩耗性が向上した樹脂オーバーレイを有する摺動部材を提供する。【解決手段】摺動部材１００は、金属材料からなる基材１０と、この基材１０の表面の少なくとも一部分を被覆する被覆層としての樹脂オーバーレイ２０と、を備えている。樹脂オーバーレイ２０は、樹脂成分と、樹脂成分に混合された固体潤滑剤と、平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子と、を含有する薄膜である。無機ナノ粒子は、ＳｉＣ粒子であることが好ましい。【選択図】図１
2018189129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属無機ナノ粒子材料からなる基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する被覆層と、
を備え、
前記被覆層が形成された部分を摺動面として、相手部材と相対的に摺動する摺動部材であって、
前記被覆層が、樹脂成分と、前記樹脂成分に混合された固体潤滑剤と、平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子とを含有する薄膜であることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記無機ナノ粒子が、ＳｉＣ粒子である請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
前記無機ナノ粒子の含有量が、前記被覆層の構成材料全体に対して、０．５〜２０重量％の範囲内である請求項１又は２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記摺動面が、軸受軌道面又は案内面を形成するものである請求項１から３のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項５】
基材の表面に摺動面を形成する被覆層を有し、前記摺動面において相手部材と摺動する摺動部材の製造方法であって、
金属材料からなる基材の表面に、樹脂成分と固体潤滑剤と平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子とを含有する塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を熱処理することにより、前記樹脂成分を硬化させて前記被覆層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項６】
前記塗膜を形成する工程で、スピンコート法を用いる請求項５に記載の摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軸受、シリンダー、ピストンなどに代表される摺動部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材は、自動車、船舶、航空機、産業機械等において、動力を発生させるために必要不可欠である。近年では、自動車の低燃費化推進に伴い、アイドリングストップによるエンジンの起動停止回数や低速での稼働頻度が増加している。そのため、材料同士の固体接触回数が増えることにより、摩耗量の増加や、焼付きといった材料損傷が課題となっている。また、貧潤滑領域における低摩擦化も要求されている。これらを同時に実現する手法として、摺動部材の表面改質が注目されている。
【０００３】
例えば、すべり軸受においては、摺動面にマイクロ溝を施すテクスチャリング技術や、軟質被膜を形成するオーバーレイ技術がすでに実用化されており、緩やかな初期なじみや耐焼付き性の向上が図られている（非特許文献１）。金属合金においては、耐摩耗性を向上させるために、硬質粒子の添加や結晶粒微細化などの技術が適用されている。樹脂オーバーレイにおいても、硬質粒子を添加することで耐摩耗性の低減を図った報告例がある（例えば、非特許文献２）。しかし、これらの従来技術では、軟質金属に比べて、初期のなじみ性の向上は見られるが、耐摩耗性については、未だ改善の余地がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】土井孝之、榎本和城、宇佐美初彦、“樹脂オーバーレイの摩擦特性に及ぼすＭｏＳ２の影響”、日本機械学会第２３回機械材料・材料加工技術講演会（Ｍ＆Ｐ２０１５）
【非特許文献２】千年俊之、神谷周、窪田墾、冨川貴志、“ＳｉＣ含有固体潤滑オーバーレイの耐摩耗性向上効果”、トライボロジー会議２０１２秋北海道予稿集
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、耐摩耗性が向上した樹脂オーバーレイを有する摺動部材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】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、被覆層（樹脂オーバーレイ）に、該樹脂オーバーレイ組織の微細化が期待できる無機ナノ粒子を添加することによって、前記課題を解決できることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明の摺動部材は、金属材料からなる基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する被覆層と、
を備え、
前記被覆層が形成された部分を摺動面として、相手部材と相対的に摺動する摺動部材である。
そして、本発明の摺動部材は、前記被覆層が、樹脂成分と、前記樹脂成分に混合された固体潤滑剤と、平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子とを含有する薄膜であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の摺動部材は、前記無機ナノ粒子が、ＳｉＣ粒子であってもよい。
【０００９】
本発明の摺動部材は、前記無機ナノ粒子の含有量が、前記被覆層の構成材料全体に対して、０．５〜２０重量％の範囲内であってもよい。
【００１０】
本発明の摺動部材は、前記摺動面が、軸受軌道面又は案内面を形成するものであってもよい。
【００１１】
本発明の摺動部材の製造方法は、基材の表面に摺動面を形成する被覆層を有し、前記摺動面において相手部材と摺動する摺動部材の製造方法である。
そして、本発明の摺動部材の製造方法は、金属材料からなる基材の表面に、樹脂成分と固体潤滑剤と平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子とを含有する塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を熱処理することにより、前記樹脂成分を硬化させて前記被覆層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の摺動部材の製造方法は、前記塗膜を形成する工程で、スピンコート法を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の摺動部材は、耐摩耗性に優れることから、例えば、自動車、船舶、航空機、産業機械等の各種装置において、ベアリングの軸受、シリンダー、ピストンなどの部品として好適に使用できる。
【００１４】
また、本発明の摺動部材の製造方法によれば、被覆層に無機ナノ粒子を添加するという簡易な手法で、耐摩耗性に優れた摺動部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態の摺動部材の構造を示す要部断面図である。
【図２】実施例及び比較例における各試験片の摩擦係数の摺動距離変化を示す図面である。
【図３】実施例及び比較例における試験後の比摩耗量とビッカース硬さを示す図面である。
【図４】実施例及び比較例における試験後の相手部材（ボール面）の粗さを示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態の被覆層を有する摺動部材の表面付近の構造を示す部分断面図である。摺動部材１００は、金属材料からなる基材１０と、この基材１０の表面の少なくとも一部分を被覆する被覆層としての樹脂オーバーレイ２０と、を備えている。
【００１７】
摺動部材１００としては、例えば、軸受、シリンダー、ピストンなどを挙げることができる。摺動部材１００は、相手部材（図示省略）と相対的に摺動する摺動面３０を有している。本実施の形態の摺動部材１００では、樹脂オーバーレイ２０が形成された部分の一部分又は全体を摺動面３０として相手部材（図示省略）と相対的に摺動する。
【００１８】
例えば、摺動部材１００の代表例である軸受は、主に、回転運動または直線運動する軸の運動及びその運動により作用する荷重を保持する部材である。この軸受は、軸が回転運動をする場合、単に軸受といい、その回転運動の性質により名称が細分化され、転がり軸受、すべり軸受等がある。一方、軸が直線運動をする場合、案内または直線軸受といい、その直線運動の性質により名称が細分化され、すべり案内、転がり案内、静圧案内、磁気浮上案内等がある。例えば、すべり軸受及びすべり案内では、軸が、直接、軸受及び案内に接触する。また、転がり軸受及び転がり案内では、軸と軸受の間に転動体が存在し、転動体が軸受及び案内に接触する。軸受及び案内において、軸又は転動体と接触する面をそれぞれ、軸受軌道面及び案内面というが、摺動部材１００における摺動面３０は、これらを総称する意味で用いる。
【００１９】
基材１０としては、摺動部品としての十分な機械的強度や加工性を有する金属材料であれば特に制限はなく、例えば、純アルミニウム、アルミニウム合金などのアルミニウム含有材料；炭素合金鋼、浸炭鋼、ステンレス鋼などの鉄含有材料；マグネシウム、チタン、亜鉛、銅および銅合金などの金属を挙げることができる。これらの中でも、軽量であり、加工性に優れるという理由から、アルミニウムを５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上含有するアルミニウム含有材料が好ましい。ここで、アルミニウム合金は、例えば、展伸材であっても鋳物材であっても良い。鋳物材は、金型鋳造法によって作製されたものであっても、ダイカスト法によって作製されたものであっても良い。このような条件を満たすアルミニウム含有材料は、展伸材としては、例えば、ＪＩＳ  Ｈ  ４０００において規定される、１０００系材料（純アルミニウム）、２０００系材料（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金）、３０００系材料（Ａｌ−Ｍｎ系合金）、４０００系材料（Ａｌ−Ｓｉ系合金）、５０００系材料（Ａｌ−Ｍｇ系合金）、６０００系材料（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）、７０００系材料（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金）、８０００系材料（Ａｌ−Ｌｉ系合金）等が挙げられる。また、鋳物材としては、例えば、ＪＩＳ  Ｈ  ５２０２又はＪＩＳ  Ｈ  ５３０２において規定される、ＡＣ１Ａ系材料（Ａｌ−Ｃｕ系合金）、ＡＣ１Ｂ系材料（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金）、ＡＣ２Ａ、ＡＣ２Ｂ系材料（Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金）、ＡＣ３Ａ系材料（Ａｌ−Ｓｉ系合金）、ＡＣ４Ａ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ系材料（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金）、ＡＣ４Ｂ系材料（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金）、ＡＣ４Ｄ系材料（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）ＡＣ５Ａ系材料（Ａｌ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系合金）、ＡＣ７Ａ系材料（Ａｌ−Ｍｇ系合金）、ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ、ＡＣ８Ｃ系材料（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系合金）、ＡＣ９Ａ、ＡＣ９Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｎｉ系合金）、ＡＤＣ１系材料、ＡＤＣ３系材料、ＡＤＣ５系材料、ＡＤＣ６系材料、ＡＤＣ１０系材料、ＡＤＣ１０Ｚ系材料、ＡＤＣ１２系材料、ＡＤＣ１２Ｚ系材料、ＡＤＣ１４系材料等が挙げられる。この中でも、硬度及び耐摩耗性に優れるという理由から、銅を０．０１重量％〜５重量％含有することがより好ましい。
【００２０】
被覆層である樹脂オーバーレイ２０は、樹脂成分と、樹脂成分に混合された固体潤滑剤と、樹脂成分中に分散する平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子と、を含有する。
【００２１】
樹脂成分としては、一般に樹脂オーバーレイ２０に適用される材質を特に制限なく使用できるが、例えば、耐熱性に優れるポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）などの樹脂を好ましく使用できる。
【００２２】
固体潤滑剤としては、一般に樹脂オーバーレイ２０に適用される材質を特に制限なく使用できるが、例えば、ＭｏＳ２、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を好ましく使用できる。
【００２３】
無機ナノ粒子としては、樹脂オーバーレイ２０の組織の微細化を促すため、平均粒子径が５〜３００ｎｍであり、好ましくは１０〜１００ｎｍの範囲内であればよい。無機ナノ粒子の平均粒子径が、５ｎｍ未満であると、添加の効果が得られなくなり、３００ｎｍを超えると、樹脂オーバーレイ２０表面に粗大粒子による突起が生じて相手部材への損傷の原因となる。
【００２４】
また、無機ナノ粒子は、硬度がビッカース硬さで１５００以上の硬質ナノ粒子であることが好ましく、そのような硬質ナノ粒子としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）粒子、ダイヤモンド粒子などを挙げることができる。無機ナノ粒子の硬度が相手材表面よりも軟質、例えば焼入れ鋼の場合では７００未満であると、耐摩耗性の向上効果が不十分となる。また、樹脂オーバーレイ２０の熱伝導率を向上させることは、摩擦特性の安定化に重要であるので、無機ナノ粒子は、例えば１００Ｗ／ｍＫ以上の金属並みの熱伝導率を持つことが好適である。
【００２５】
樹脂オーバーレイ２０における固体潤滑剤の配合量は、樹脂オーバーレイ２０の構成材料全体に対して、例えば２０〜６０体積％の範囲内が好ましく、３０〜５０体積％の範囲内がより好ましい。固体潤滑剤の配合量が上記範囲を外れると、固体潤滑剤による摩擦の低減効果が十分に得られない。特に、固体潤滑剤としてＭｏＳ２を用いる場合の配合量は樹脂オーバーレイ２０の構成材料全体に対して、例えば２５〜４０体積％の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
また、樹脂オーバーレイ２０における無機ナノ粒子の配合量は、樹脂オーバーレイ２０の構成材料全体に対して、例えば０．５〜２０重量％の範囲内が好ましく、０．５〜１０重量％の範囲内がより好ましく、１〜５重量％の範囲内がより好ましい。無機ナノ粒子の配合量が０．５重量％未満では、耐摩耗性の向上効果が十分に得られず、２０重量％を超えると、樹脂オーバーレイ２０が基材１０から剥離しやすくなる傾向がある。
【００２７】
樹脂オーバーレイ２０の厚みは、２〜１０μｍの範囲内が好ましく、３〜７μｍの範囲内がより好ましい。樹脂オーバーレイ２０の厚みが、２μｍ未満であると、基材１０の損傷防止効果や低摩擦化が不十分となる。
【００２８】
［摺動部材の製造方法］
本実施の形態の製造方法は、基材１０の表面に摺動面３０を形成する樹脂オーバーレイ２０を有し、摺動面３０において相手部材と摺動する摺動部材１００の製造方法である。本実施の形態の摺動部材１００の製造方法は、以下の工程ａ及び工程ｂを含むことができる。
【００２９】
工程ａ：
工程ａは、金属材料からなる基材１０の表面に、樹脂成分と固体潤滑剤と平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子とを含有する塗膜を形成する工程である。
塗膜の形成は、樹脂成分と固体潤滑剤と無機ナノ粒子とを混合した混合物を、公知の塗布方法によって基材１０の表面に塗布することによって行われる。各成分の混合順序は問わないが、溶媒を含む樹脂成分に、固体潤滑剤及び無機ナノ粒子を添加し、均一に撹拌することが好ましい。
【００３０】
塗布方法としては、特に制限はなく、例えば既知のコーターなどによって塗布することが可能である。固体潤滑剤としてＭｏＳ２を用いる場合に、ＭｏＳ２の（００２）面の配向性を高め、固体潤滑剤として機能しやすい状態を作り出すことができるスピンコート法が好ましい。
【００３１】
なお、工程ａに先立って、基材１０の少なくとも一部の表面に、機械加工により凹凸面を形成する工程を設けることが好ましい。基材の表面に凹凸面を形成することで、樹脂オーバーレイ２０との接着性を高めることができる。機械加工は、基材１０の表面に、機械的に凹凸面を形成できる加工方法であれば、制限はない。機械加工としては、例えば、切削加工、塑性加工（ショットピーニング、転造加工）、電気化学的エッチングが挙げられ、これらの加工方法を組み合わせても良い。これらの中でも、形成する凹凸面の大きさを制御しやすく、形成速度に優れ、凹凸面近傍に圧縮残留応力を付与することができる結果、凹凸面近傍の疲労強度、耐摩耗性及び耐応力割れ性などを向上させ得るショットピーニング法が好ましい。ショットピーニング法に使用される投射粒子としては、例えば、鉄、ステンレス鋼などの金属製の球、ジルコニア、シリカ、アルミナ等のセラミックス製の球、ガラス製の球が挙げられる。また、複数種類の投射粒子の混合粒子でも良い。好ましくは、エロージョンの抑制という観点から、平均硬さが１５０Ｈｖ〜５５０Ｈｖの、ステンレスショット、ガラスビーズである。投射粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、加工面の平滑化を担保するという観点から、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。また、エロージョンの抑制という観点から、投射粒子の投射時のガス圧は、粒子加速圧力が０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａであり、投射距離は、２０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。また、使用するガスは限定しないが、経済性という理由から、圧縮空気が好ましい。また、粒子流量は、エロージョン抑制等の観点から、１〜１０ｇ／ｍｉｎであることが好ましい。凹凸面の形状は、例えば、溝状、ディンプル状又は条痕状が好ましい。
【００３２】
工程ｂ：
工程ｂは、塗膜を熱処理することにより、樹脂成分を硬化させて樹脂オーバーレイ２０を形成する工程である。熱処理の温度は、使用する樹脂成分の種類に応じて適宜設定することができるが、例えば、１５０℃〜２５０℃の範囲内が好ましい。熱処理温度が１５０℃未満である場合は、樹脂成分の硬化が不完全になったり、樹脂オーバーレイ２０の焼き付けが不十分となって、基材１０との密着性が低下することがあり、２５０℃を超える場合は、樹脂成分が分解する可能性がある。また、熱処理の時間は、樹脂成分の種類と熱処理温度に応じて適宜設定することができる。例えば、樹脂成分がポリアミドイミド（ＰＡＩ）であって、熱処理温度が２００〜２２０℃である場合は、熱処理時間は、３０分間〜２時間の範囲内が好ましく、１時間前後がより好ましい。熱処理は、常圧、減圧のいずれの条件で行ってもよいが、減圧条件で行うことが好ましい。また、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気で行ってもよい。
【００３３】
なお、熱処理に先立ち、例えば、１５０℃〜２５０℃の範囲内の温度で仮焼きを行い、塗膜中の有機溶媒を揮発させる乾燥処理を行うことが好ましい。
【００３４】
以上のようにして、基材１０の表面に樹脂オーバーレイ２０が形成された摺動部材１００が得られる。摺動部材１００は、例えば、ベアリングの軸受、シリンダー、ピストンなどに好ましく適用できる。摺動部材１００を、軸受軌道面及び案内面として使用する場合は、高い耐摩擦性と、相手部材への損傷抑制とを両立させる観点から、摺動面３０を形成する樹脂オーバーレイ２０は、荷重が５０ｍＮにおけるビッカース硬さが７０Ｈｖ以上８５Ｈｖ以下であることが好ましい。
【００３５】
摺動部材１００は、樹脂オーバーレイ２０による摺動面３０の耐摩耗性に優れる。そのため、例えばベアリングの軸受、シリンダー、ピストンなどの摺動部材として好適に使用できる。そして、摺動部材１００は、軽量かつ耐摩耗性が要求される、自動車、船舶、航空機、産業機械等の装置における、ベアリングの軸受、シリンダー、ピストンなどの摺動部材として、好ましく適用できる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特にことわりのない限り各種測定、評価は下記によるものである。
【００３７】
［平均粒子径の測定］
透過型電子顕微鏡により撮影した写真をもとに無作為に３００個の粒子の大きさを測定し、個数基準として一次粒子の平均粒子径Ｄ５０を算出した。
【００３８】
［硬さ測定］
マイクロビッカース硬さ試験機（島津製作所製製ＤＵＨ２０１−ＷＳ）にてダイヤモンド圧子を印加荷重５０ｍＮで押し込み、樹脂オーバーレイのビッカース硬さを測定した。
【００３９】
［ダイナミック硬さ  ＤＨＶ、弾性率測定］
マイクロビッカース硬さ試験機（島津製作所製製ＤＵＨ２０１−ＷＳ）にてビッカース圧子を押込荷重０．５ｍＮで押し込み、樹脂オーバーレイのダイナミック硬さ及び弾性率を測定した。測定箇所は、試料表面を光学顕微鏡で観察し、硫化モリブデン粒子をはずしたところを測定した。
【００４０】
＜樹脂オーバーレイ材料＞
・樹脂成分：ポリアミドイミド（ＰＡＩ）
・固体潤滑剤：二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）
・ナノＳｉＣ粒子（平均粒子径５０ｎｍ、新日鉄住金化学株式会社）
・ＳｉＣ粒子（平均粒子径４．０μｍ）
【００４１】
［実施例１］
ディスク試験片として、アルミ鋳造合金（ＡＣ８Ａ）を用い、直径４４ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚差８ｍｍに旋盤加工したものを使用した。ディスク試験片の表面には、粒径約９０μｍのガラスビーズ（ＦＧＢ-１８０）を用いて粒子加速圧力０．６ＭＰａ、流速制御圧力０．３ＭＰａの条件で微粒子投射処理を施し、下地処理としてマイクロディンプルを付与した。
【００４２】
二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を４０体積％含有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂に、無機ナノ粒子としてのナノＳｉＣ粒子を、樹脂オーバーレイ材料全体に対して２重量％配合することにより、樹脂オーバーレイ材料混合物を調製した。この樹脂オーバーレイ材料混合物をディスク試験片に回転速度８０００ｒｐｍでスピンコートにより塗布することによって、樹脂オーバーレイ材料の塗膜を形成した。
【００４３】
次に、塗膜が形成されたディスク試験片を、２２０℃に加熱したホットプレート上で仮焼きし、樹脂内の溶剤を揮発させてから、真空乾燥炉にて２２０℃で１時間の熱硬化処理を行うことにより、層厚約５μｍの樹脂オーバーレイを基材表面に焼き付けて、樹脂オーバーレイ試験片ａを作製した。
【００４４】
［比較例１］
ナノＳｉＣ粒子を配合しなかったこと、及び回転速度８６００ｒｐｍでスピンコートした以外は、実施例１と同様にして、樹脂オーバーレイ試験片ｂを作製した。
【００４５】
［比較例２］
無機粒子として、ナノＳｉＣ粒子に代えて、平均粒子径４．０μｍのＳｉＣ粒子を使用した以外は、実施例１と同様にして、樹脂オーバーレイ試験片ｃを作製した。
【００４６】
＜ラッピング処理＞
上記実施例１、比較例１，２で得られた樹脂オーバーレイ試験片ａ〜ｃに対し、樹脂オーバーレイの表面粗さを同程度に揃えるために、樹脂オーバーレイ表面に粒径１μｍのダイヤモンドスラリーを用いたラッピング処理を施した。
【００４７】
＜硬さ試験＞
樹脂オーバーレイの硬さ測定、ダイナミック硬さ、弾性率測定の結果を表１、表２に示した。
【００４８】
【表１】
2018189129.tif 000003
【００４９】
【表２】
2018189129.tif 000004
【００５０】
＜摩擦摩耗試験＞
樹脂オーバーレイの摩擦特性の評価は、３ボールオンディスク型摩擦試験機を用いて行った。相手部材には、直径１/４インチ（６．３５ｍｍ）のクロム軸受用鋼球（ＳＵＪ２）を用い、接触部直径が１．５ｍｍの平面になるように、樹脂オーバーレイ試験片ａ〜ｃと同様にラッピング処理を施した。
同一円周上に等間隔に３つのボールを取り付けた治具を回転させ、下から樹脂オーバーレイ試験片ａ〜ｃを押しつけて摺動させたときの摩擦トルクをディスク支持軸に取り付けたトルク検出器で測定し、サンプリング周期１Ｈｚにて記録した。
潤滑油には、ポリ−α−オレフィン（ＰＡＯ）を用い、ディスク押しつけ前に一定量（８０μＬ）を樹脂オーバーレイ表面に滴下して摺動面全体を覆った状態で試験を開始し、試験中の給油は行わなかった。回転速度は０．５ｍ／ｓ、面圧は３７ＭＰａ、摺動距離は１０００ｍとした。
試験中、摩擦係数が急上昇した場合を「はく離」と判断した。また、試験前後の樹脂オーバーレイ及び相手部材（ボール）の表面状態を顕微鏡で観察するとともに、相手部材（ボール）については、表面粗さＲａを測定した。
【００５１】
＜試験結果＞
図２に各試験片における摩擦係数の摺動距離変化、図３に試験後の比摩耗量とビッカース硬さ、図４に試験後の相手部材（ボール面）の粗さを示した。なお、比摩耗量ＷＳは、下式（１）に基づき算出した。
ＷＳ＝Ｖ／（Ｗ×Ｌ）  …  （１）
［ここで、Ｖは摩耗体積、Ｗは荷重、Ｌはすべり距離を意味する］
【００５２】
図２から、比較例１では、摺動距離６００ｍ前後ではく離が生じているのに対して、実施例１と比較例２では、はく離は生じず、また、無機粒子を添加したことにより、樹脂オーバーレイの硬さは添加量の増加とともに向上した。
【００５３】
粒子径の違いに着目すると、実施例１と比較例２では、摺動距離が進むにつれて０．０６程度の摩擦係数に収束していることがわかる。また、樹脂オーバーレイの硬さは同程度の値を示しているが、比摩耗量に対してはナノＳｉＣ粒子を配合した実施例１の方が有効であることがわかる。
【００５４】
また、摺動後の相手部材（ボール面）の粗さから、ＳｉＣ配合に起因する攻撃性について考察する。はく離が観察された比較例１では、樹脂オーバーレイが存在しなくなって基材と相手部材との直接的な摩擦となったため、ほぼ同じ値となっている。樹脂オーバーレイが存在している実施例１と比較例２の粗さの差は、分散粒子径の差異によるものと考えられる。すなわち、分散粒子径の小さい実施例１の方が、相手部材に対して攻撃性が小さいと示唆される。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。
【符号の説明】
【００５６】
１０…基材、２０…樹脂オーバーレイ、３０…摺動面、１００…摺動部材
【図１】
2018189129.tif 000005
【図２】
2018189129.tif 000006
【図３】
2018189129.tif 000007
【図４】
2018189129.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月7日(2017.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
金属材料からなる基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する被覆層と、
を備え、
前記被覆層が形成された部分を摺動面として、相手部材と相対的に摺動する摺動部材であって、
前記被覆層が、樹脂成分と、前記樹脂成分に混合された固体潤滑剤と、平均粒子径が５〜３００ｎｍの範囲内の無機ナノ粒子とを含有する薄膜であることを特徴とする摺動部材。