(57)【要約】【課題】硫黄等を含む極圧添加剤を含有する潤滑油を使用する場合でも、硫化腐食の進行を抑えることができると共に、青銅系銅合金と同等の摺動性能を発揮する多孔質金属焼結層を備えた複層摺動部材を提供する。【解決手段】鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体に形成された金属焼結部材からなる多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された樹脂組成物からなる滑り層とを具備した複層摺動部材であって、該多孔質金属焼結層は、Ｎｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなる複層摺動部材等。前記裏金を、Ｃｕメッキ又はＮｉメッキが施された鋼板とすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体に形成された金属焼結部材からなる多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された樹脂組成物からなる滑り層とを具備した複層摺動部材であって、
該多孔質金属焼結層は、Ｎｉ：２１質量％以上３５質量％以下、Ｓｎ：３質量％以上１２質量％以下、Ｐ：０．４質量％以上１．３５質量％以下、残部Ｃｕからなることを特徴とする複層摺動部材。
【請求項２】
前記裏金は、Ｃｕメッキ又はＮｉメッキが施された鋼板からなることを特徴とする請求項１に記載の複層摺動部材。
【請求項３】
前記樹脂組成物は、フルオロカーボン重合体、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも一つの合成樹脂を主成分とし、耐摩耗性向上剤として、ポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂及びオキシベンゾイルポリエステル樹脂から選択される少なくとも一つの有機材料を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の複層摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体的に形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂組成物からなる滑り層とを具備した複層摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記複層摺動部材において、鋼板からなる裏金の表面に一体的に形成された多孔質金属焼結層には、従来、青銅、鉛青銅又はリン青銅等の青銅系銅合金が用いられている（特許文献１乃至特許文献５参照）。
【０００３】
この多孔質金属焼結層に青銅系銅合金が用いられるのは、多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆される合成樹脂組成物からなる滑り層の該多孔質金属焼結層への強固な接合強度（アンカー効果）を達成することができることと、相手材との摺動摩擦によって合成樹脂組成物からなる滑り層に摩耗を生じ、該滑り層（摺動面）に多孔質金属焼結層の一部が露出しても、露出した青銅系銅合金が具有する良好な摺動性能により、複層摺動部材としての摩擦摩耗等の良好な摺動特性を維持することができるという理由による。
【０００４】
上記特徴を有する複層摺動部材は、多くの異なった使用条件、例えば乾燥摩擦条件又は油中乃至油潤滑条件等、幅広い条件下で使用されている。油中乃至油潤滑条件での使用、特に摩擦面での負荷面圧が高く、油膜の破断に起因する焼付きを生じやすい極圧条件では、油中に塩素、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）などを含む極圧添加剤を含有する場合がある。この極圧添加剤として、特に硫黄分を含む極圧剤を含有する潤滑油が使用される場合には、多孔質金属焼結層を形成する青銅系銅合金に硫化腐食を生じる虞がある。すなわち、複層摺動部材の切削加工により、青銅系銅合金からなる多孔質金属焼結層が露出した端面部や、摺動面としての合成樹脂組成物からなる滑り層に露出した青銅系銅合金からなる多孔質金属焼結層の銅（Ｃｕ）成分と、極圧添加剤成分として含有されている潤滑油中のＳ成分との反応により硫化物（ＣｕＳ等）が生成され、青銅系銅合金からなる多孔質金属焼結層に硫化腐食を生じるのである。この硫化物の生成は、多孔質金属焼結層に強度低下を来たし、かつ硫化物の滑り層への露出により摩耗を促進させるという欠点として現れる。この硫化物の生成は、多孔質金属焼結層に銅合金を使用する限りにおいては避けられない事象であり、発生した硫化腐食の進行を抑制する技術の開発が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−４３００６号公報
【特許文献２】特開昭５３−１１７１４９号公報
【特許文献３】特開２０００−３１９４７２号公報
【特許文献４】特開２００５−３２１０５７号公報
【特許文献５】特開２００６−６２３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、硫黄等の極圧添加剤を含有する潤滑油を使用する場合でも、硫化腐食の進行を抑えることができると共に、青銅系銅合金と同等の摺動性能を発揮する多孔質金属焼結層を備えた複層摺動部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、銅−ニッケル（Ｃｕ−Ｎｉ）系の白銅を主成分とし、これに所定量の割合の錫（Ｓｎ）及びリン（Ｐ）を添加して形成した多孔質金属焼結層は、硫黄等の極圧添加剤を含有する潤滑油の使用において、該多孔質金属焼結層の硫化腐食の進行を極力抑えることができ、該硫化腐食に起因する硫化物（ＣｕＳ等）の生成による多孔質金属焼結層の脱落や、滑り層の剥離を生じることがなく、多孔質金属焼結層としての役割を充分に果たすことができることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】
本発明の複層摺動部材は、上記知見に基づいてなされたものであり、鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体的に形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂組成物からなる滑り層とを具備した複層摺動部材であって、該多孔質金属焼結層は、Ｎｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなることを特徴としている。
【０００９】
本発明の複層摺動部材によれば、硫黄等の極圧剤を含む潤滑油の使用においても、該多孔質金属焼結層に生じた硫化腐食の進行を極力抑制することができ、該硫化腐食に起因する硫化物の生成による多孔質金属焼結層の脱落や、合成樹脂組成物からなる滑り層の剥離等を生じることがなく、多孔質金属焼結層としての役割を充分に果たすことができる。
【００１０】
本発明の複層摺動部材において、鋼板からなる裏金の表面にＣｕメッキ（カッパータイト）又はＮｉメッキ（ニッケルトップ）を施してもよい。これらメッキの厚さは、概ね２〜１０μｍであることが好ましい。これら鋼板からなる裏金の表面に施されるＣｕメッキ又はＮｉメッキによって、多孔質金属焼結層の裏金表面への接合強度を高めることができる。
【００１１】
本発明の複層摺動部材において、鋼板からなる裏金の表面に一体的に形成された多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆される合成樹脂組成物は、フルオロカーボン重合体（ポリテトラフルオロエチレン樹脂等）、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも一つの合成樹脂に、耐摩耗性向上剤としてポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂及びオキシベンゾイルポリエステル樹脂から選択される少なくとも一つの有機材料、その他リン酸塩、硫酸バリウム、固体潤滑剤から選択される少なくとも一つの無機材料を含んでもよい。
【００１２】
複層摺動部材の摺動面としての滑り層を形成する前記合成樹脂組成物は、相手材との摺動摩擦において、低摩擦性を発揮すると共に優れた耐摩耗性を発揮する。そして、滑り層に摩耗を生じ、該滑り層に、Ｎｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなる多孔質金属焼結層の一部が露出しても、露出した該成分組成からなる焼結層が良好な摺動性能を発揮するので、複層摺動部材としての摩擦摩耗等の摺動特性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鋼板からなる裏金の表面に一体に形成された多孔質金属焼結層は、Ｎｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなり、該多孔質金属焼結層は、極圧添加剤を含有する潤滑油の使用における硫化腐食の進行を抑制することができ、該硫化腐食に起因する硫化物の生成による多孔質金属焼結層の脱落や、滑り層の剥離を生じることがなく、多孔質金属焼結層としての役割を充分に果たすことができる。また、上記成分組成からなる多孔質金属焼結層は、それ自体が摺動特性に優れているので、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された樹脂組成物からなる滑り層に摩耗を生じ、滑り層に該多孔質金属焼結層の一部が露出しても良好な摺動特性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】極圧添加剤を含む潤滑油中に浸漬直後の本発明の多孔質金属焼結層の表面を示す写真である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す写真である。
【図３】極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬後の本発明の多孔質金属焼結層の表面を示す写真である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面を示す写真である。
【図５】硫黄、燐系の極圧剤を含む潤滑油中に浸漬直後の従来の青銅成分からなる多孔質金属焼結層の表面を示す写真である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面を示す写真である。
【図７】極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬後の従来の青銅成分からなる多孔質金属焼結層の表面を示す写真である。
【図８】図７のＤ−Ｄ断面を示す写真である。
【図９】スラスト試験方法を説明するための斜視図である。
【図１０】極圧添加剤を含む潤滑油中に浸漬直後の本発明の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材の滑り層の表面を示す写真である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ断面を示す写真である。
【図１２】極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬後の本発明の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材の滑り層の表面を示す写真である。
【図１３】極圧添加剤を含む潤滑油中に５０時間浸漬後の実施例１の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材からなる巻きブッシュの内周面の状態を示す写真である。
【図１４】極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬後の実施例１の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材からなる巻きブッシュの内周面の状態を示す写真である。
【図１５】極圧添加剤を含む潤滑油中に５０時間浸漬後の実施例２の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材からなる巻きブッシュの内周面の状態を示す写真である。
【図１６】極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬後の実施例２の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材からなる巻きブッシュの内周面の状態を示す写真である。
【図１７】極圧添加剤を含む潤滑油中に５０時間浸漬後の比較例の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材からなる巻きブッシュの内周面の状態を示す写真である。
【図１８】極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬後の比較例の多孔質金属焼結層を含む複層摺動部材からなる巻きブッシュの内周面の状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、本発明はこれらの例に何等限定されない。
【００１６】
本発明の複層摺動部材は、鋼板からなる裏金と、該裏金の表面に一体的に形成された多孔質金属焼結層と、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された合成樹脂組成物からなる滑り層とを具備した複層摺動部材であって、該多孔質金属焼結層は、Ｎｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなるものである。以下、本発明の複層摺動部材における多孔質金属焼結層の成分組成について説明する。
【００１７】
Ｎｉは、主成分をなすＣｕに固溶して多孔質金属焼結層の耐摩耗性及び強度向上に寄与すると共に、硫化腐食の進行に対する抑制作用を発揮する。Ｎｉは焼結時に裏金（鋼板）表面に固溶してその表面を合金化し、多孔質金属焼結層の裏金への接合強度を増大させると共に、後述するＰと液相を生じ、一部合金化してＮｉ−Ｐ合金を形成し、Ｃｕと親和性のよいＮｉ−Ｐ合金が多孔質金属焼結層と裏金との接合界面に介在し、界面で上記Ｎｉの固溶による合金化と相俟って、多孔質金属焼結層を裏金に強固に接合一体化させる作用をなす。また、Ｎｉの配合量が２１質量％未満では上記した効果が得られず、また３５質量％を超えて配合すると、焼結性の低下を来たし、結果として多孔質金属焼結層の強度低下を招来する虞がある。従って、Ｎｉの配合量は２１〜３５質量％、好ましくは２４〜２８質量％である。
【００１８】
Ｓｎは、主成分をなすＣｕと合金化してＣｕ−Ｓｎ合金を形成し、焼結を促進して多孔質金属焼結層の強度及び耐摩耗性の向上に寄与すると共に、前記Ｎｉと同様、硫化腐食の進行に対する抑制作用を有する。Ｓｎの配合量が３質量％未満では上記した効果が充分に得られず、また１２質量％を超えて配合すると、多孔質金属焼結層の孔隙を消失させ、該多孔質金属焼結層の孔隙に充填される合成樹脂組成物からなる滑り層の保持力、所謂アンカー効果を低下させる上に、硬いＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎの金属間化合物を生成して該多孔質金属焼結層の強度や靭性の低下を来たす虞がある。従って、Ｓｎの配合量は３〜１２質量％、好ましくは８〜１１質量％である。
【００１９】
Ｐは、主成分をなすＣｕと、また成分中のＮｉと液相を生じ、一部合金化して多孔質金属焼結層の地の強度を高めると共に、耐摩耗性の向上に寄与する。Ｐは還元力が強いため、裏金表面をその還元作用により清浄化し、前記Ｎｉの裏金表面への拡散による合金化を助長する効果がある。尚、Ｎｉ−Ｐ合金の効果については前記したとおりである。Ｐの配合量が０．４質量％未満では上記した効果が充分に得られず、また１．３５質量％を超えて配合すると、液相の発生量が多くなり、多孔質金属焼結層の孔隙を消失させ、該多孔質金属焼結層の孔隙に充填される合成樹脂組成物からなる滑り層のアンカー効果を低下させる虞がある。従って、Ｐの配合量は０．４〜１．３５質量％、好ましくは０．５〜１．１質量％である。
【００２０】
上記したＳｎは、主成分をなすＣｕに対し単体粉末の形態で配合されるが、Ｎｉは、通常Ｃｕ−Ｎｉの合金粉末、例えばＣｕ−３０質量％Ｎｉ又はＣｕ−４０質量％Ｎｉのアトマイズ合金粉末の形態で配合されるが、単体粉末の形態で配合してもよく、また、Ｐは通常Ｃｕ−Ｐの合金粉末、例えばＣｕ−１５質量％Ｐの搗砕合金粉末の形態で配合される。また、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐからなる成分が予め所望の配合比となるように調整して製造したＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｐのアトマイズ合金粉末も使用することができる。そして、これら粉末は、２００メッシュ（７５μｍ）アンダーの粉末を使用することが好適である。
【００２１】
ここで、本発明の複層摺動部材における鋼板からなる裏金の表面に一体的に形成した多孔質金属焼結層を備えた複層板の製造方法の一例について説明する。
【００２２】
＜複層板の製造方法＞
裏金として、コイル状に巻いてフープ材として提供される厚さ０．３〜１．５ｍｍの一般構造用圧延鋼板（ＪＩＳＧ３１０１）を好適に使用できるが、必ずしも連続条片に限らず、適当な長さに切断した条片を使用することもできる。また裏金として、上記鋼板にＣｕメッキ（カッパータイト）又はＮｉメッキ（Ｎｉトップ）を施した鋼板を使用してもよい。
【００２３】
２００メッシュアンダーのＣｕ−３０質量％Ｎｉ又はＣｕ−４０質量％Ｎｉのアトマイズ合金粉末と、３５０メッシュ（４２μｍ）アンダーのＳｎアトマイズ粉末と、２００メッシュアンダーのＣｕ−１５質量％Ｐの搗砕合金粉末とを準備し、これらの粉末を配合割合がＮｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕとなるように調整後Ｖ型ミキサーに投入し、２０〜６０分間混合して混合粉末を作製する。この混合粉末を前記鋼板の一方の表面に一様な厚さに散布し、これを還元性雰囲気に調整された加熱炉内で８７０〜９７０℃の温度で２０〜６０分間焼結し、該鋼板の表面にＮｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなる多孔質金属焼結層を一体的に接合した複層板を作製する。
【００２４】
上記焼結工程において、２３２℃の温度からＳｎの液相が生成し、更に８７５℃付近の温度からＮｉ−Ｐ合金（Ｎｉ3Ｐ）を主体とする液相が生成して焼結が進行する。この複層板の製造において、裏金としてＣｕメッキ鋼板又はＮｉメッキ鋼板を使用することにより、Ｎｉ及びＰの作用により裏金との強固な接合一体化を行わせることができる。裏金に一体的に接合されたＮｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなる多孔質金属焼結層の厚さは、概ね０．１０〜０．４０ｍｍ、就中０．２〜０．３ｍｍであることが好ましく、多孔度は、概ね１０容積％以上、就中１５〜４０容積％であることが推奨される。
【００２５】
上記した複層板の多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆される合成樹脂組成物としては、フルオロカーボン重合体（ポリテトラフルオロエチレン樹脂等）、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも一つの合成樹脂を含有し、耐摩耗性向上剤としてポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂及びオキシベンゾイルポリエステル樹脂から選択される少なくとも一つの有機材料、その他リン酸塩、硫酸バリウム、固体潤滑剤から選択される少なくとも一つの無機材料を含んでいてもよい。
【００２６】
この合成樹脂組成物の具体例としては、前記特許文献３に開示されている硫酸バリウム５〜４０質量％、リン酸塩１〜３０質量％、ポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂及びポリフェニレンスルホン樹脂から選択される１種又は２種以上の有機材料１〜１０質量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる合成樹脂組成物、又は前記特許文献４に開示されているオキシベンゾイルポリエステル樹脂１〜２５体積％、リン酸塩１〜１５体積％、硫酸バリウム１〜２０体積％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる合成樹脂組成物、更には前記特許文献５に開示されている飽和脂肪酸と多価アルコールとから誘導される多価アルコール脂肪酸エステル０．５〜５重量％と、ホホバ油０．５〜３重量％と、残部ポリアセタール樹脂とからなる合成樹脂組成物等を例示することができる。
【００２７】
ここで、合成樹脂組成物として、前記特許文献３に開示されている合成樹脂組成物を使用し、該合成樹脂組成物を前記複層板の多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆して形成される複層摺動部材の製造方法の一例について説明する。
【００２８】
＜複層摺動部材の製造方法＞
ポリテトラフルオロエチレン樹脂に対し、硫酸バリウム５〜４０質量％、リン酸塩１〜３０質量％、ポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂及びポリフェニレンスルホン樹脂から選択される１種又は２種以上の有機材料１〜１０質量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂を配合し、ヘンシェルミキサー内に供給して撹拌混合して混合物を作製する。該混合物１００重量部に対し石油系溶剤を１５〜３０重量部配合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の室温転移点以下の温度（１５℃）で混合して合成樹脂組成物を作製する。この合成樹脂組成物を鋼板からなる裏金上に一体的に接合された多孔質金属焼結層上に散布供給し、合成樹脂組成物の厚さが所定の厚さになるようにローラで圧延して多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に合成樹脂組成物を充填被覆した複層部材を作製する。該複層部材を２００〜２５０℃の温度に加熱した熱風乾燥炉中に数分間保持して溶剤を除去した後、乾燥した合成樹脂組成物を所定の厚さになるように３００〜６００ｋｇｆ／ｃｍ2の加圧下で加圧ローラ処理する。複層部材を加熱炉に導入して３６０〜３８０℃の温度で数分乃至１０数分間加熱して焼成を行なった後、炉から取り出し、再度ローラ処理によって寸法のばらつきを調整し、所望の複層摺動部材とする。
【００２９】
上記複層摺動部材において、多孔質金属焼結層の厚さは０．１０〜０．４０ｍｍ、合成樹脂組成物から形成された被覆層（滑り層）の厚さは０．０２〜０．１５ｍｍとされる。このようにして得られた複層摺動部材は、適宜の寸法に切断されて平板状態で滑り板として使用されたり、また丸曲げされて円筒状の巻きブッシュとして使用される。
【００３０】
図１は、鋼板からなる裏金の表面にＮｉメッキ層を介して本発明のＮｉ：２５．５質量％、Ｓｎ：１０．１質量％、Ｐ：０．７６質量％、残部Ｃｕ：６３．５４質量％からなる厚さ０．２５ｍｍの多孔質金属焼結層を接合した複層板を、極圧添加剤を含む潤滑油（ギヤオイル：新日本石油株式会社製「エネオスツーリングＧＬ−５  ７５Ｗ９０」（商品名））中に浸漬した直後の該複層板の多孔質金属焼結層の表面を示す写真であり、図２は、図１（複層板）のＡ−Ａ断面を示す写真である。
【００３１】
図３は、前記複層板を極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬した後の多孔質金属焼結層の表面を示す写真であり、図４は、図３のＢ−Ｂ断面を示す写真である。
【００３２】
一方、図５は、鋼板からなる裏金の表面に従来のＣｕ：９０質量％とＳｎ：１０質量％の青銅合金からなる厚さ０．２５ｍｍの多孔質金属焼結層を備えた複層板を、前記と同様の極圧添加剤中に浸漬した直後の該複層板の多孔質金属焼結層の表面を示す写真であり、図６は、図５（複層板）のＣ−Ｃ断面を示す写真である。
【００３３】
図７は、前記従来の複層板を極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬した後の多孔質金属焼結層の表面を示す写真であり、図８は、図７のＤ−Ｄ断面を示す写真である。
【００３４】
本発明の複層板における多孔質金属焼結層を示す図１乃至図４と、従来の複層板における多孔質金属焼結層を示す図５乃至図８とを比較すると、図３及び図４と、図７及び図８に示す極圧添加剤を含む潤滑油中に１００時間浸漬した後の多孔質金属焼結層の表面及び断面写真から分かるように、本発明の複層摺動部材における多孔質金属焼結層は、その表面には硫化腐食による硫化物（ＣｕＳ等）が生成しているが、該焼結層の中への該硫化腐食の進行を抑制しているのに対し、従来の複層板における多孔質金属焼結層は、その表面から該多孔質金属焼結層の中まで硫化腐食が進行しており、本発明の複層板における多孔質金属焼結層は、耐硫化腐食性に優れているといえる。
【００３５】
次に、耐硫化腐食性に優れている上記多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に合成樹脂組成物を充填被覆して該多孔質金属焼結層上に該合成樹脂組成物の滑り層を備えた複層摺動部材の摩擦摩耗特性及び耐硫化腐食性について説明する。
【００３６】
＜摩擦摩耗特性＞
摩擦摩耗特性に供される多孔質金属焼結層は、表１に示す通りである。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１に記載の本発明の多孔質金属焼結層を用いた試料Ｎｏ１、試料Ｎｏ３及び従来の多孔質金属焼結層を用いた試料Ｎｏ５は、厚さ０．７ｍｍの鋼板からなる裏金の表面にＣｕメッキ層を介して各々の多孔質金属焼結層を０．２ｍｍの厚さに一体的に接合した複層板を使用し、また、本発明の多孔質金属焼結層を用いた試料Ｎｏ２と試料Ｎｏ４は、厚さ０．７ｍｍの鋼板からなる裏金の表面にＮｉメッキ層を介して多孔質金属焼結層を０．２ｍｍの厚さに一体的に接合した複層板を使用した。
【００３９】
上記複層板の多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆して形成される合成樹脂組成物としては、硫酸バリウム１５重量％、リン酸塩としてピロリン酸カルシウム１０重量％、熱硬化性ポリイミド樹脂２重量％、黒鉛０．５重量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる合成樹脂組成物を使用し、前記複層板の多孔質金属焼結層の上に厚さ０．１ｍｍの該合成樹脂組成物からなる滑り層を備えた複層摺動部材を作成し、一辺の長さが３０ｍｍの方形状に切断し、これを試験片として使用した。
【００４０】
＜スラスト試験１＞
以下に記載の条件下で摩擦摩耗特性試験を実施し、摩擦係数及び摩耗量を測定した。摩擦係数については、試験を開始してから１時間経過後から試験終了までの安定時の摩擦係数を示し、また、摩耗量については、試験時間８時間後の摺動面（滑り層）の寸法変化量で示した。
【００４１】
滑り速度    ２０ｍ／ｍｉｎ
面圧        ２０ｋｇｆ／ｃｍ2
試験時間    ８時間
相手材      機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
潤滑        無潤滑
試験方法    図９に示すように、板状軸受試験片（複層摺動部材）１を固定しておき、相手材となる円筒体２を板状軸受試験片１の上から（矢印Ａ方向から）その表面３に所定の荷重を負荷しながら、円筒体２を矢印Ｂ方向に回転させ、板状軸受試験片１と円筒体２との間の摩擦係数及び８時間後の板状軸受試験片１の摺動面の摩耗量を測定した。
【００４２】
＜スラスト試験２＞
以下に記載の条件下で摩擦係数及び摩耗量を測定した。摩擦係数については、試験を開始してから１時間経過後から試験終了までの安定時の摩擦係数を示し、また、摩耗量については、試験時間８時間後の摺動面（滑り層）の寸法変化量で示した。
【００４３】
滑り速度    １０ｍ／ｍｉｎ
面圧        １００ｋｇｆ／ｃｍ2
試験時間    ８時間
相手材      機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
潤滑        無潤滑
試験方法    前記試験方法と同じ
【００４４】
上記試験結果を表２に示す。
【表２】
2011080525.tif 000004
【００４５】
上記のスラスト試験１及び２の試験は、スラスト試験１は比較的高速低荷重領域を、スラスト試験２は比較的低速高荷重領域を評価したものであり、本試験結果から、本発明の複層摺動部材における多孔質金属焼結層である試料Ｎｏ１乃至試料Ｎｏ４は、従来のＣｕ：９０質量％とＳｎ：１０質量％の多孔質金属焼結層である試料Ｎｏ５と摩擦係数及び摩耗量とも略々同等の性能を示した。このことは、耐硫化腐食性に優れた多孔質金属焼結層を備えた本発明の複層摺動部材は、摩擦摩耗特性において従来技術と同等であることを示している。
【００４６】
次に、上記試料Ｎｏ２の複層摺動部材を極圧添加剤を含む潤滑油中に浸漬し、当該複層摺動部材の滑り層の変化を調べた。極圧添加剤を含む潤滑油は、前記と同様のギヤオイル（新日本石油株式会社製「エネオスツーリングＧＬ−５  ７５Ｗ９０」（商品名））を使用した。その結果を図１０乃至図１２に示す。
【００４７】
図１０は、本発明の複層摺動部材を極圧添加剤を含むギヤオイル中に浸漬した直後の合成樹脂組成物からなる滑り層の表面を示す写真であり、図１１は、図１０のＥ−Ｅ断面を示す写真であり、図１２は、同複層摺動部材を極圧添加剤を含むギヤオイル中に１００時間浸漬した後の合成樹脂組成物からなる滑り層の表面を示す写真である。これらの図から分かるように、本発明の複層摺動部材における滑り層は、極圧添加剤を含むギヤオイル中に１００時間浸漬した後に、該滑り層の表面に硫化腐食による硫化物（ＣｕＳ等）がまだら状に生成されていることが認められるが、その量は少なく、滑り層としての機能は充分維持している。
【００４８】
以上のように、本発明の複層摺動部材は、従来の青銅粉末（Ｃｕ：９０質量％とＳｎ：１０質量％）からなる多孔質金属焼結層を備えた複層摺動部材に対し、摩擦摩耗特性は略々同等の性能を示すと共に耐硫化腐食性に優れており、極圧添加剤を含む潤滑油での使用においても摺動部材としての機能を充分に発揮するものである。
【００４９】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００５０】
前記した試料Ｎｏ２と同様の複層摺動部材、すなわちＣｕメッキを施した厚さ０．７ｍｍの鋼板の表面に、Ｎｉ：２５．５質量％、Ｓｎ：１０．１質量％、Ｐ：０．７６質量％、残部Ｃｕ：６３．５４質量％からなる厚さ０．２ｍｍの多孔質金属焼結層が一体的に形成されており、該多孔質金属焼結層の上に、硫酸バリウム１５重量％、リン酸塩としてピロリン酸カルシウム１０重量％、熱硬化性ポリイミド樹脂２重量％、黒鉛０．５重量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる厚さ０．１ｍｍの合成樹脂組成物の滑り層が形成された複層摺動部材を使用した。この複層摺動部材を、滑り層を内側にして捲回し、内径１６ｍｍ、外径１８ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒状摺動部材、所謂巻きブッシュを作製した。
【実施例２】
【００５１】
前記した試料Ｎｏ３と同様の複層摺動部材、すなわちＮｉメッキを施した厚さ０．７ｍｍの鋼板の表面に、Ｎｉ：２４．９質量％、Ｓｎ：１０．０質量％、Ｐ：１．０５質量％、残部Ｃｕ：６４．０５質量％からなる厚さ０．２ｍｍの多孔質金属焼結層が一体的に形成されており、該多孔質金属焼結層の上に、硫酸バリウム１５重量％、リン酸塩としてピロリン酸カルシウム１０重量％、熱硬化性ポリイミド樹脂２重量％、黒鉛０．５重量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる厚さ０．１ｍｍの合成樹脂組成物の滑り層が形成された複層摺動部材を使用した。この複層摺動部材を、滑り層を内側にして捲回し、内径１６ｍｍ、外径１８ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒状摺動部材、所謂巻きブッシュを作製した。
【比較例】
【００５２】
前記した試料Ｎｏ５と同様の複層摺動部材、すなわちＣｕメッキを施した厚さ０．７ｍｍの鋼板の表面に、Ｓｎ：１０質量％、残部Ｃｕ：９０質量％からなる厚さ０．２ｍｍの多孔質金属焼結層が一体的に形成されており、該多孔質金属焼結層の上に、硫酸バリウム１５重量％、リン酸塩としてピロリン酸カルシウム１０重量％、熱硬化性ポリイミド樹脂２重量％、黒鉛０．５重量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる厚さ０．１ｍｍの合成樹脂組成物の滑り層が形成された複層摺動部材を使用した。この複層摺動部材を、滑り層を内側にして捲回し、内径１６ｍｍ、外径１８ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒状摺動部材、所謂巻きブッシュを作製した。
【００５３】
上記した複層摺動部材からなる巻きブッシュについて、該巻きブッシュを複数個準備し、該巻きブッシュをハウジングに圧入固定すると共に、該巻きブッシュの内周面に相手軸を挿入した試料を作製し、これらを極圧添加剤を含有したギヤオイル中に浸漬し、一定期間経過後の巻きブッシュの性状を評価するという試験を行った。
【００５４】
＜試験方法＞
巻きブッシュ寸法          内径１６ｍｍ、外径１８ｍｍ、長さ１０ｍｍ
アルミニウム製ハウジング      孔寸法    φ１８＋０．０１８／０ｍｍ
相手軸        ＳＣＭ４２０  外径寸法  φ１６−０．０２５／−０．０４３ｍｍ
クリアランス  ０．０２５〜０．１１１ｍｍ
ギヤオイル（新日本石油株式会社製「エネオスツーリングＧＬ−５  ７５Ｗ９０」（商品名））
ギヤオイルの温度  １５０℃
浸漬時間  ５０時間、１００時間、１５０時間、２５０時間
試験方法  巻きブッシュをハウジングの孔内に圧入固定し、該孔内に固定された巻きブッシュの内周面に相手軸を挿入し、この状態でギヤオイル中に浸漬し、一定時間経過後の巻きブッシュの内周面（摺動面）の外観と巻きブッシュの内径寸法を測定した。尚、試験においては、浸漬時間毎に複数個の試料をギヤオイル中に浸漬し、各浸漬時間経過後、そのうちの１個の試料を取り出し、この試料の巻きブッシュの内周面の外観と、巻きブッシュの内径寸法を測定する方法を採用した。
【００５５】
図１３乃至図１８は、ギヤオイル中への浸漬後の巻きブッシュの内周面の外観を示す写真である。尚、後述の通り、比較例の１５０時間で相手軸が巻きブッシュの内周面から抜き取れない状態であったため、５０時間、１００時間の状態の外観を示す。図１３は、実施例１の巻きブッシュをギアオイル中に５０時間浸漬した後の該巻きブッシュの内周面の外観を、図１４は、同１００時間浸漬した後の該巻きブッシュの内周面の外観を示す写真である。
【００５６】
また、図１５は、実施例２の巻きブッシュをギアオイル中に５０時間浸漬した後の該巻きブッシュの内周面の外観を、図１６は、同１００時間浸漬した後の該巻きブッシュの内周面の外観を示す写真である。
【００５７】
さらに、図１７は、比較例の巻きブッシュをギアオイル中に５０時間浸漬した後の該巻きブッシュの内周面の外観を、図１８は、同１００時間浸漬した後の該巻きブッシュの内周面の外観を示す写真である。
【００５８】
実施例１及び実施例２の巻きブッシュの内周面（摺動面）の外観を示す写真から分かるように、ギアオイル中に１００時間浸漬した後においても、硫化腐食の進行が抑制されているのに対し、比較例の巻きブッシュは、ギヤオイル中に１００時間浸漬した後の内周面（摺動面）の略々全面に硫化腐食による硫化物が生成しており、もはや巻きブッシュとしての機能が消失している。
【００５９】
表３は、実施例１の巻きブッシュの内径寸法と相手軸の外径寸法との間のクリアランスのギヤオイル中に各浸漬時間後の変化量を、表４は、実施例２の巻きブッシュの内径寸法と相手軸の外径寸法との間のクリアランスのギヤオイル中に各浸漬時間後の変化量を、表５は、比較例の巻きブッシュの内径寸法と相手軸の外径寸法との間のクリアランスのギヤオイル中に各浸漬時間後の変化量を測定した結果を示す。
【００６０】
【表３】
2011080525.tif 000005
【００６１】
【表４】
2011080525.tif 000006
【００６２】
【表５】
2011080525.tif 000007
【００６３】
測定結果から、表３及び表４に示す実施例１及び実施例２の巻きブッシュは、ギヤオイル中への浸漬時間の経過と共に硫化腐食に起因する硫化物の生成は増加しているが、その進行は抑制され、２５０時間浸漬後においても著しいクリアランスの変化は無く、クリアランスは保持されているのに対し、表５に示す比較例の巻きブッシュは、１５０時間のギヤオイル中への浸漬により、内周面に硫化腐食に起因する硫化物の生成による著しいクリアランスの変化によりクリアランスが消失し、相手軸が巻きブッシュの内周面から抜き取れない状態（表５において「−」で表示）であった。
【００６４】
以上のことから、本発明の複層摺動部材における多孔質金属焼結層は、極圧添加剤を含有する潤滑油が使用される条件下においても硫化腐食の進行を抑制することができ、該硫化腐食に起因する硫化物の生成による多孔質金属焼結層の脱落や、滑り層の剥離を生じることがなく、多孔質金属焼結層としての役割を充分に果たすことができる。また、多孔質金属焼結層は、それ自体が摺動性能に優れているので、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された樹脂組成物からなる滑り層に摩耗を生じ、滑り層に該多孔質金属焼結層の一部が露出しても、本発明の複層摺動部材は良好な摺動特性を維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、Ｎｉ：２１〜３５質量％、Ｓｎ：３〜１２質量％、Ｐ：０．４〜１．３５質量％、残部Ｃｕからなる多孔質金属焼結層を具備した本発明の複層摺動部材は、極圧添加剤を含有する潤滑油の使用される条件下においても硫化腐食の進行を抑制することができ、該硫化腐食に起因する硫化物の生成による多孔質金属焼結層の脱落や、滑り層の剥離を生じることがなく、多孔質金属焼結層としての役割を充分に果たすことができる。また、該多孔質金属焼結層自体の摺動特性も従来と比べて同等であり、該多孔質金属焼結層の孔隙及び表面に充填被覆された樹脂組成物からなる滑り層に摩擦を生じ、滑り層に多孔質金属焼結層の一部が露出して良好な摺動特性を維持することができるので、本発明の複層摺動部材は、乾燥摩擦条件、グリース潤滑条件、油中潤滑条件等幅広い摩擦条件下での使用を可能とする。
【符号の説明】
【００６６】
１  板状軸受試験片（複層摺動部材）
２  円筒体
３  （板状軸受試験片の）表面
【図１】
2011080525.tif 000008
【図２】
2011080525.tif 000009
【図３】
2011080525.tif 000010
【図４】
2011080525.tif 000011
【図５】
2011080525.tif 000012
【図６】
2011080525.tif 000013
【図７】
2011080525.tif 000014
【図８】
2011080525.tif 000015
【図９】
2011080525.tif 000016
【図１０】
2011080525.tif 000017
【図１１】
2011080525.tif 000018
【図１２】
2011080525.tif 000019
【図１３】
2011080525.tif 000020
【図１４】
2011080525.tif 000021
【図１５】
2011080525.tif 000022
【図１６】
2011080525.tif 000023
【図１７】
2011080525.tif 000024
【図１８】
2011080525.tif 000025