(57)【要約】【課題】高い耐熱性を有し、製造及び薄肉化が容易であり、摺動特性が低下し難い摺動部材及び摺動部材の製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の摺動部材は、金属層と、この金属層の表面側に積層される樹脂層と、上記金属層及び樹脂層間に積層される接着層とを備え、上記樹脂層がフェノール樹脂を主成分とする摺動部材であって、上記接着層が上記金属層の表面に積層され、多孔質金属膜及びその金属膜の空隙に充填される樹脂材からなり、この樹脂材がフェノール樹脂を主成分とする第１接着層と、上記第１接着層及び樹脂層間に積層されフェノール樹脂を主成分とする第２接着層とを備えることを特徴とする。上記樹脂層中のフェノール樹脂の含有量より第２接着層中のフェノール樹脂の含有量が大きいとよい。上記第１接着層の多孔質金属膜が金属粒子の焼結体であるとよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、この金属層の表面側に積層される樹脂層と、上記金属層及び樹脂層間に積層される接着層とを備え、上記樹脂層がフェノール樹脂を主成分とする摺動部材であって、
上記接着層が、
上記金属層の表面に積層され、多孔質金属膜及びその金属膜の空隙に充填される樹脂材からなり、この樹脂材がフェノール樹脂を主成分とする第１接着層と、
上記第１接着層及び樹脂層間に積層され、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層と
を備えることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
上記樹脂層中のフェノール樹脂の含有量より第２接着層中のフェノール樹脂の含有量が大きい請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
上記第１接着層の多孔質金属膜が、金属粒子の焼結体である請求項１又は請求項２に記載の摺動部材。
【請求項４】
上記金属粒子の平均粒径が１００μｍ以上５００μｍ以下である請求項３に記載の摺動部材。
【請求項５】
上記第１接着層又は第２接着層のフェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂又はそれらの組合せである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項６】
上記樹脂層のフェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項７】
上記樹脂層又は第２接着層が、充填材、ホウ素化合物又はエラストマーをさらに含有する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の摺動部材。
【請求項８】
上記充填材が、炭素繊維を含む請求項７に記載の摺動部材。
【請求項９】
上記エラストマーの形成材料が、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム又はそれらの組合せを含む請求項７に記載の摺動部材。
【請求項１０】
金属層と、この金属層の表面側に積層される樹脂層と、上記金属層及び樹脂層間に積層される接着層とを備え、上記樹脂層がフェノール樹脂を主成分とする摺動部材の製造方法であって、
上記金属層の表面に、金属粒子の焼結により多孔質金属膜を形成する工程と、
上記金属膜の空隙へのフェノール樹脂を主成分とする樹脂材の充填により第１接着層を形成する工程と、
上記第１接着層及び樹脂層間に、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層を積層する工程と
を備えることを特徴とする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、摺動部材及び摺動部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業機器、事務機器、輸送機器等において、小型化、低コスト化及び軽量化等の要求に応えるべく、耐摩耗性や強度に優れる金属と軽量である樹脂とを組み合わせた摺動部材が種々提案されている。このような摺動部材では、金属の基材上に樹脂層を積層する構造を有し、この樹脂層が相手材と摺動する。
【０００３】
上記摺動部材では、金属と樹脂との高い接合強度を得るために、金属層に金属粉末を焼結し、この燒結金属の空隙にフッ素樹脂等を充填する技術（特開２００３−２５４３３０号公報参照）、金属層の表面にフッ素樹脂と金属粉末の混合物からなる層を形成する技術
（特開２０１０−１２１６９２号公報参照）、及び金属層とフェノール樹脂層との間に、フェノール樹脂層に向かって金属の含有量が段階的に減少する３以上の混合層を設ける技術（特開２０１２−８６５２９号公報参照）等が開発されている。
【０００４】
しかしながら、上述のフッ素樹脂を用いる摺動部材は、瞬間的に３００℃程度の高温にさらされる環境下では樹脂が軟化し、使用に適さない。一方、上述のフェノール樹脂を用いる摺動部材は、上記環境下における使用に適するが上記混合層の形成コストが高くなるという不都合がある。さらに、混合層の層数が多いため摺動部材の厚肉化を招いている。
【０００５】
さらに、上記従来の摺動部材では、樹脂層が摩滅すると摺動面に金属が露出し、これにより摺動の相手材の表面が傷付き摩擦係数が上昇し易い、すなわち摺動特性が低下し易いという不都合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５４３３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２１６９２号公報
【特許文献３】特開２０１２−８６５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、高い耐熱性を有し、製造及び薄肉化が容易であり、摺動特性が低下し難い摺動部材及び摺動部材の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、金属層と、この金属層の表面側に積層される樹脂層と、上記金属層及び樹脂層間に積層される接着層とを備え、上記樹脂層がフェノール樹脂を主成分とする摺動部材であって、上記接着層が、上記金属層の表面に積層され、多孔質金属膜及びその金属膜の空隙に充填される樹脂材からなり、この樹脂材がフェノール樹脂を主成分とする第１接着層と、上記第１接着層及び樹脂層間に積層され、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層とを備えることを特徴とする摺動部材である。
【０００９】
本発明の摺動部材は、相手材と摺動する樹脂層がフェノール樹脂を主成分とするため、高い耐熱性を備える。また、接着層が金属膜及び樹脂材からなる第１接着層と、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層とを備えるため、接合強度に優れる。また、当該摺動部材は層数が比較的少なく、また各層の形成も容易であるため、製造及び薄肉化が容易である。さらに、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層が第１接着層及び樹脂層間に積層されるため、樹脂層が摺動により摩滅した場合でも、摺動面に金属粉等が露出しない。従って、当該摺動部材は摺動の相手材の表面を傷つけ難く、摺動特性が低下し難い。
【００１０】
上記樹脂層中のフェノール樹脂の含有量より第２接着層中のフェノール樹脂の含有量が大きいとよい。このように、第２接着層がフェノール樹脂を相対的に多く含むことで第２接着層は樹脂層と比べ摩耗しやすい。そのため、樹脂層が摩耗し第２樹脂層で摺動するようになると摩耗粉が増加し、これにより当該摺動部材の交換時期を推し量ることができる。従って、適切な時期での摺動部材の交換が可能になり、相手材の破損や摩擦係数の上昇をより低減でき、優れた摺動特性を発揮できる。
【００１１】
上記第１接着層の多孔質金属膜が、金属粒子の焼結体であるとよい。このように、多孔質金属膜が金属粒子の焼結体であることで、金属粒子が金属層と接合し、多孔質の金属膜が形成される。また、この金属膜の空隙には樹脂材が充填されやすく、その結果第１接着層の金属膜及び樹脂材のアンカー効果が向上する。従って、金属層及び第２接着層が第１接着層を介して強固に結合され、強度が向上する。
【００１２】
上記金属粒子の平均粒径としては、１００μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。上記金属粒子の平均粒径を上記範囲とすることで、上記のアンカー効果がより向上し、強度がさらに高まる。
【００１３】
上記第１接着層又は第２接着層のフェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂又はそれらの組合せであるとよい。第１接着層又は第２接着層のフェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂である場合、架橋密度の高さに起因しこれらの層の強度が向上する。一方、これらの層がレゾール型フェノール樹脂の場合、熱衝撃性が向上するため、高温環境下での使用により適する。さらに、ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂との組み合わせである場合、上記特性を兼ね備えることができ、各層の強度等を必要に応じ調整できる。
【００１４】
上記樹脂層のフェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂であるとよい。このように、樹脂層の主成分がノボラック型フェノール樹脂であることで、最初に摺動する面である樹脂層の摩耗量を低減することができる。
【００１５】
上記樹脂層又は第２接着層が、充填材、ホウ素化合物又はエラストマーをさらに含有するとよい。上記樹脂層又は第２接着層がこれらの成分をさらに含有することで、これらの層の摩擦係数が低下し、摺動特性が向上すると共に、耐摩耗性、強度等も向上する。
【００１６】
上記充填材が、炭素繊維を含むとよい。このように充填材が炭素繊維を含むことで、樹脂層又は第２接着層の強度が向上し、さらに高温環境下でも強度が低下し難くなる。また、炭素繊維は充填材に用いられる他の繊維と比べて相手材を損傷し難いため、熱硬化性樹脂等の摺動特性の低下をより低減できる。
【００１７】
上記エラストマーの形成材料が、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム又はそれらの組合せを含むとよい。上記エラストマーがこれらのものであることで、樹脂層又は第２接着層の弾性率を低下させることができ、これらの層の摩耗量を低減できる。
【００１８】
また、金属層と、この金属層の表面側に積層される樹脂層と、上記金属層及び樹脂層間に積層される接着層とを備え、上記樹脂層がフェノール樹脂を主成分とする摺動部材の製造方法であって、上記金属層の表面に、金属粒子の焼結により多孔質金属膜を形成する工程と、上記金属膜の空隙へのフェノール樹脂を主成分とする樹脂材の充填により第１接着層を形成する工程と、上記第１接着層及び樹脂層間に、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層を積層する工程とを備えることを特徴とする摺動部材の製造方法も本発明に含まれる。当該製造方法は、多孔質金属膜を金属粒子の焼結により形成した後に金属膜の空隙に樹脂材を充填するため、容易に第１接着層を形成できる。このため、当該製造方法は当該摺動部材を効率良く製造することができる。
【００１９】
ここで、「主成分」とは、上記樹脂層、第１接着層及び第２接着層を構成する樹脂成分中、質量基準で最も多い成分（例えば、５０質量％）をいう。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の摺動部材は高い耐熱性を有し、製造及び薄肉化が容易であり、摺動特性が低下し難い。従って、当該摺動部材は、自動車用部品等の高温環境下において使用される摺動部材として好適に用いることができる。また、当該製造方法は、上記摺動部材を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の摺動部材を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の摺動部材を用いたすべり軸受を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の摺動部材について詳説する。
【００２３】
［摺動部材］
本発明の摺動部材１は、金属層２と、この金属層２の表面側に積層される樹脂層３と、上記金属層２及び樹脂層間３に積層される接着層４とを主に備え、この接着層４が上記金属層２の表面に積層され、多孔質金属膜５ａ及びその金属膜５ａの空隙に充填される樹脂材５ｂからなる第１接着層５と、第１接着層５及び樹脂層３間に積層される第２接着層６とを備える。
【００２４】
＜金属層＞
金属層２は板状であり、表面側に第１接着層５、第２接着層６及び樹脂層３が積層される。この金属層２の形状は、当該摺動部材１の使用態様に応じて適宜変更が可能であり、形状、厚み等は特に限定されない。また、金属層２の材質としては、例えば鉄、銅、アルミニウム、インジウム、ビスマス、スズ、これらの金属の合金、ステンレス鋼系等が挙げられる。これらの中で、鉄、銅、又はこれらの合金が好ましい。さらに、金属層の表面にはメッキが施されてもよい。このメッキとしては、銅メッキ等の公知のものを用いることができる。
【００２５】
＜樹脂層＞
樹脂層３は、フェノール樹脂を主成分とし、金属層２の表面側に積層される。また、樹脂層３はホウ素化合物、充填材又はエラストマーをさらに含有することが好ましく、本発明の効果を妨げない限り、その他の任意成分をさらに含有してもよい。
【００２６】
（フェノール樹脂）
上記フェノール樹脂としては、摺動部材の材料として慣用されているフェノール樹脂であれば特に制限なく用いることができる。このようなフェノール樹脂としては、例えばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂が挙げられる。これらの中で、樹脂層３の主成分であるフェノール樹脂としてはノボラック型フェノール樹脂が好ましい。ノボラック型フェノール樹脂はレゾール型フェノール樹脂より架橋密度が高いため、樹脂層３の摩耗量をより低減できる。
【００２７】
（ノボラック型フェノール樹脂）
ノボラック型フェノール樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）の下限としては、４００が好ましく、６００がより好ましい。一方、ノボラック型フェノール樹脂のＭｎの上限としては、１２００が好ましく、１０００がより好ましい。ノボラック型フェノール樹脂のＭｎを上記範囲内とすることにより、温度変化による樹脂層３の強度低下を低減できる。
【００２８】
ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）の下限としては、４００が好ましく、１０００がより好ましい。一方、ノボラック型フェノール樹脂のＭｗの上限としては、５０００が好ましく、４０００がより好ましい。ノボラック型フェノール樹脂のＭｗを上記範囲内とすることにより樹脂層３の安定性及び成形性を向上することができる。
【００２９】
ノボラック型フェノール樹脂のＭｗ及びＭｎの分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）の下限としては、１．１が好ましい。一方、上記ノボラック型フェノール樹脂のＭｗ／Ｍｎの上限としては、３．０が好ましく、２．８がより好ましい。ノボラック型フェノール樹脂のＭｗ／Ｍｎを上記範囲内とすることにより、樹脂層３の安定性及び成形性を向上することができ、耐熱性及び寸法精度を向上することができる。なお、Ｍｗ、Ｍｎ及びＭｗ／Ｍｎは、ゲル濾過クロマトグラフ測定による測定値である。
【００３０】
上記ノボラック型フェノール樹脂において、フェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量の上限としては、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。ノボラック型フェノール樹脂中のフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量を上記範囲内とすることにより、樹脂層３の摩擦係数を低下させ、摩耗量を減少できると共に、耐熱性及び寸法精度を向上することができる。なお、ノボラック型フェノール樹脂中のフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量は０質量％でもよい。また、上記合計含有量はゲル濾過クロマトグラフの面積法による測定値である。
【００３１】
上記ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量が１０質量％以下であり、かつ上記Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上３．０以下であることが特に好ましい。このようにノボラック型フェノール樹脂のフェノール類モノマーとフェノール類ダイマーとの合計含有量及び上記Ｍｗ／Ｍｎを共に上記範囲内とすることにより、樹脂層３の摩擦係数をより低下させ、摩耗量をより減少することができる。
【００３２】
（レゾール型フェノール樹脂）
レゾール型フェノール樹脂としては、例えばメチロール型、ジメチレンエーテル型等が挙げられる。これらの中で、加工時の欠けの発生が少なく、耐摩耗性に優れる点でジメチレンエーテル型フェノール樹脂が好ましい。
【００３３】
レゾール型フェノール樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）の下限としては、４００が好ましく、６００がより好ましい。一方、レゾール型フェノール樹脂のＭｎの上限としては、１０００が好ましく、８００がより好ましい。レゾール型フェノール樹脂のＭｎを上記範囲内とすることにより、温度変化による樹脂層３の強度低下を低減できる。
【００３４】
レゾール型フェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）の下限としては、４０００が好ましく、５０００がより好ましい。一方、レゾール型フェノール樹脂のＭｗの上限としては、１００００が好ましく、９０００がより好ましい。レゾール型フェノール樹脂のＭｗを上記範囲内とすることにより樹脂層３の安定性及び成形性を向上することができる。
【００３５】
レゾール型フェノール樹脂のＭｗ及びＭｎの分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）の下限としては、６が好ましく、７がより好ましい。一方、上記レゾール型フェノール樹脂のＭｗ／Ｍｎの上限としては、１２が好ましく、１０がより好ましい。フェノール樹脂のＭｗ／Ｍｎを上記範囲内とすることにより、樹脂層３の安定性及び成形性を向上することができ、耐熱性及び寸法精度を向上することができる。
【００３６】
樹脂層３は、ノボラック型フェノール樹脂を主成分としてもよく、レゾール型フェノール樹脂を主成分としてもよいが、ノボラック型フェノール樹脂を主成分とすることが強度等の点から好ましい。樹脂層３がノボラック型フェノール樹脂を主成分とする場合のレゾール型フェノール樹脂の含有量の上限としては、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。一方、上記含有量の下限としては、０．０５質量％が好ましい。レゾール型フェノール樹脂の含有量を上記範囲とすることで、樹脂層３の耐摩耗性を高いレベルとすることができ、さらに熱衝撃性も向上する。
【００３７】
（充填材）
樹脂層３は、上記充填材を含有することで摩擦係数が低下し、摺動特性が向上する。また、耐摩擦性、強度等も向上する。
【００３８】
上記充填材としては、例えばグラファイト（黒鉛）や炭素繊維等の炭素材、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、アルミナ、ガラス繊維、アラミド繊維等が挙げられ、これらの中で炭素材又はアラミド繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。これらの充填材は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
充填材が炭素繊維を含むことで、樹脂層３は強度に優れ、また高温環境下において強度が低下し難い。さらに、炭素繊維は他の繊維に比べ相手材を傷つけ難いため、樹脂層３の摺動性も向上する。このような炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系等が挙げられ、ＰＡＮ系の炭素繊維が好ましい。ＰＡＮ系の炭素繊維を用いることで、摺動時のガスの発生を抑制できる。
【００４０】
炭素繊維の平均長さの上限としては、特に限定されないが、１ｍｍが好ましく、０．７５ｍｍがより好ましく、０．５ｍｍがさらに好ましい。一方、炭素繊維の平均長さの下限としては、０．０１ｍｍが好ましく、０．０５ｍｍがより好ましく、０．１ｍｍがさらに好ましい。炭素繊維の平均長さが上記上限を超えると、摺動時に炭素繊維が剥がれやすくなり、樹脂層３の摺動特性が低下するおそれがある。逆に、上記平均長さが上記下限未満の場合、樹脂層３の機械的強度が低下するおそれがある。ここで平均長さとは、炭素繊維における長径の平均値をいう。
【００４１】
また、充填材が炭素繊維に加えてグラファイト（黒鉛）を含むことがより好ましい。樹脂層３が炭素繊維及びグラファイト（黒鉛）を含有することで摩耗量が減少し、摩擦係数等の摺動特性を向上することができる。
【００４２】
上記アラミド繊維は芳香族骨格のみで構成されるポリアミドからなる繊維である。アラミド繊維は優れた引張強度及び自己消火性を有し、難燃性に優れる。アラミド繊維としては、メタ系アラミド繊維及びパラ系アラミド繊維を挙げることができ、これらの中でパラ系アラミド繊維が好ましい。パラ系アラミド繊維は剛直な分子構造を有するため強度及び弾性率に優れ、僅かな含有量で十分な強度を付与することができる。
【００４３】
アラミド繊維の平均長さの上限としては、８ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。一方、上記平均長さの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。上記平均長さが上記上限を超えると、樹脂層３の成形性が悪化するおそれがある。逆に、上記平均長さが上記下限未満の場合、樹脂層３の耐衝撃性が低下し、摺動面の摩耗粉が増加するおそれがある。
【００４４】
アラミド繊維の平均径の上限としては、１８μｍが好ましく、１２μｍがより好ましい。一方、上記平均径の下限としては、８μｍが好ましい。上記平均径が上記上限を超えると、樹脂層３の強度が低下するおそれがある。逆に、上記平均径が上記下限未満の場合、樹脂層３の耐摩耗性が低下するおそれがある。
【００４５】
フェノール樹脂１００質量部に対する充填材の含有量の上限としては、４００質量部が好ましく、２５０質量部がより好ましく、２００質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の下限としては、５０質量部が好ましく、８０質量部がより好ましく、１００質量部がさらに好ましい。上記含有量が上記上限を超えると、樹脂層３の成形性が悪化するおそれがある。逆に、上記含有量が上記下限未満の場合、樹脂層３の摩擦係数が十分に低下せず、摩耗量が増加するおそれがある。
【００４６】
（ホウ素化合物）
樹脂層３は、上記ホウ素化合物を含有することにより、機械的強度を維持しつつ摺動時の温度上昇を抑制し、安定的な摩擦係数を維持できる。
【００４７】
上記ホウ素化合物としては、例えばホウ酸、ホウ酸塩、ホウ酸エステル、酸化ホウ素、ホウ砂等が挙げられる。上記ホウ酸塩としては、例えばメタホウ酸、四ホウ酸等の金属塩が挙げられ、具体的にはホウ酸亜鉛等が挙げられる。これらの中でも、ホウ酸、ホウ酸塩及び酸化ホウ素が好ましく、ホウ酸、ホウ酸亜鉛及び酸化ホウ素がより好ましい。これらのホウ素化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４８】
フェノール樹脂１００質量部に対するホウ素化合物の含有量の上限としては、１０質量部が好ましく、７質量部がより好ましい。一方、上記含有量の下限としては、０．５質量部が好ましく、１質量部がより好ましい。ホウ素化合物の含有量が上記上限を超えると、樹脂層３の機械的強度や成形性が低下するおそれがある。逆に、上記含有量が上記下限未満の場合、熱可塑性樹脂層３の摩耗量が増加するおそれがある。
【００４９】
（エラストマー）
樹脂層３は、上記エラストマーを含有することで加工性及び摺動特性が向上する。また、樹脂層３の弾性率が低下するため、摺動時の摩耗量を低減できる。
【００５０】
上記エラストマーとしては、例えばアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム、シリコーンゴム、ポリブタジエン等が挙げられる。これらの中でも、樹脂層３の弾性率を効果的に低下させることができる点でＮＢＲ、ウレタンゴム、シリコーンゴムが好ましく、弾性率の低下と摺動特性の維持とを両立できる点でＮＢＲがより好ましい。これらのエラストマーは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５１】
フェノール樹脂１００質量部に対するエラストマーの含有量の上限としては、３０質量部が好ましく、２０質量部がより好ましい。一方、上記含有量の下限としては、２質量部が好ましく、５質量部がより好ましい。上記含有量が上記上限を超えると、樹脂層３の弾性率が過度に低下し、耐クリープ性が低下するおそれがある。逆に、上記含有量が上記下限未満の場合、樹脂層３の弾性率が十分に低下せず、摺動時の摩耗量が増加するおそれがある。
【００５２】
（その他の成分）
樹脂層３が含有してもよいその他の成分としては、例えば硬化剤（例えばヘキサメチレンテトラミン等）、離型剤（例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等）、硬化促進剤（酸化マグネシウム、消石灰等）、カップリング剤、溶剤等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５３】
樹脂層３の平均厚みとしては特に限定されず、必要に応じ適宜変更できる。この平均厚みの上限としては１０ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。一方、上記平均厚みの下限としては１ｍｍが好ましく、１．２ｍｍがより好ましい。樹脂層３の平均厚みが上記上限を超えると、樹脂層３の収縮が大きくなり、当該摺動部材１から樹脂層３が剥離するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限未満の場合、当該摺動部材１の寿命が短くなるおそれがある。
【００５４】
＜接着層＞
接着層４は、金属層２及び樹脂層３間に積層され、これらの層の接着に寄与する層である。接着層４は、金属層２の表面に積層される第１接着層５と、第１接着層５及び樹脂層３間に積層される第２接着層６とを備える。
【００５５】
＜第１接着層＞
第１接着層５は、多孔質金属膜５ａとその空隙に充填される樹脂材５ｂとからなる。多孔質金属膜５ａは金属層２と接合し、樹脂材５ｂは第２接着層６と接合する。
【００５６】
（金属膜）
金属膜５ａは多孔質であり、例えばスポンジ状金属、金属粉末の焼結体等が挙げられる。これらの中で、金属粒子の焼結体が好ましい。金属膜５ａの材質としては、上記金属層２において例示したものと同様のものが挙げられる。
【００５７】
上記金属粒子としては、公知の金属粉を用いることができる。また、上記金属粒子としては、球体の粒子、非球形の粒子、及び球形粒子と非球形粒子との混合物が挙げられる。これらの中で、球形の粒子が好ましい。
【００５８】
上記金属粒子の粒径の上限としては５００μｍが好ましく、４５０μｍがより好ましい。一方、上記金属粒子の粒径の下限としては５０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましく、１８０μｍがさらに好ましい。上記金属粒子の粒径が上記上限を超えると、金属膜５ａの空隙が大きくなり、第１接着層５中の金属と樹脂との接触面積が小さくなることで、アンカー効果が低下するおそれがある。逆に、上記金属粒子の粒径が上記下限未満の場合、金属膜５ａ中の空隙の合計体積が小さくなり、第１接着層５中のフェノール樹脂の含有量が低下することで、アンカー効果が低下するおそれがある。ここで「金属粒子の粒径」とは、金属層２に固着した金属粒子１００個について、走査型電子顕微鏡を用い測定した直径の平均値を意味し、この金属粒子の直径とは、他の金属粒子と隣接していない周縁における直径を指すものとする。
【００５９】
また、金属膜５ａとしては金属粒子を２段又は３段重ね焼結した構造が好ましい。このように金属粒子を複数段重ねることで、金属膜５ａの厚み方向に樹脂層５ｂが浸透する程度が大きくなり、アンカー効果がより向上する。
【００６０】
（樹脂材）
樹脂材５ｂは、フェノール樹脂を主成分とし、金属膜５ａの空隙に充填される。このフェノール樹脂としては、上記樹脂層３において例示したものと同様のものが挙げられる。樹脂材５ｂの主成分がノボラック型フェノール樹脂の場合、第１接着層５の強度が向上する。樹脂材５ｂの主成分がレゾール型フェノール樹脂の場合、第１接着層５の熱衝撃性が向上する。また、樹脂材５ｂはノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂を共に含有してもよい。
【００６１】
樹脂材５ｂは、上記充填材等のその他の成分を含有しないことが好ましい。樹脂材５ｂが充填材等を含有しないことで、金属膜５ａに効率良く樹脂材５ｂを充填できる。樹脂材５ｂにおけるフェノール樹脂の含有割合としては、８５質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましく、９８質量％がより好ましい。
【００６２】
また、樹脂材５ｂは金属膜５ａの空隙の全てに充填されていてもよく、その一部のみに充填されていてもよい。樹脂材５ｂが金属膜５ａの一部のみに含浸する場合、その平均厚みとしては、金属膜５ａの平均厚みに対し、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。上記平均厚みが上記下限未満の場合、第一接着層５の他の層との接合強度が低下するおそれがある。
【００６３】
第１接着層５の平均厚みの上限としては、１０００μｍが好ましく、７００μｍがより好ましい。一方、第１接着層５の平均厚みの下限としては、２００μｍが好ましく、２５０μｍがより好ましい。上記平均厚みが上記上限を超えると、当該摺動部材１の重量が増加するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限未満の場合、第１接着層５と金属層２又は第２接着層６との接着強度が低下するおそれがある。
【００６４】
＜第２接着層＞
第２接着層６は、フェノール樹脂を主成分とし、第１接着層５及び樹脂層３の間に積層される。このフェノール樹脂としては、上記樹脂層３において例示したものと同様のものが挙げられる。第２接着層６の主成分がノボラック型フェノール樹脂の場合、第２接着層６の耐摩耗性が向上する。一方、第２接着層６の主成分がレゾール型フェノール樹脂の場合、硬化剤としてのヘキサメチレンテトラミンを必要としないため、ヘキサメチレンテトラミンから遊離するアンモニアによる周辺機器の腐食を防止できる。また、第２接着層６がノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型樹脂を含有する場合、第２接着層６の耐摩耗性及び熱衝撃性が向上し、さらに樹脂層３及び第１接着層５がノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、又はこれらの組み合わせのいずれの場合でも高い接合強度を得ることができる。
【００６５】
第２接着層６のフェノール樹脂の含有量は、樹脂層３のフェノール樹脂の含有量より多いことが好ましい。即ち、第２接着層６が含有する充填材、ホウ素化合物、エラストマー及びその他の任意成分の合計含有量が樹脂層３における合計含有量より少ないことが好ましい。
【００６６】
第１接着層５及び第２接着層６のフェノール樹脂としては、隣接する層のフェノール樹脂と同じ性質のものであることが好ましい。このように、隣接する層のフェノール樹脂が同じ性質のものであることで、隣接する層のフェノール樹脂同士が融合し、層同士の接合強度が向上する。
【００６７】
また、樹脂層３、第１接着層５又は第２接着層６のいずれかがノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂を含有する場合、隣接する層はノボラック型フェノール樹脂を含有することが好ましい。このように、隣接する層の一方がノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂を含有し、他方がノボラック型フェノール樹脂を含有することで、共に含有するノボラック型フェノール樹脂により２層が融合し、かつレゾール型フェノール樹脂が２層を比較的強固に接着するため、層同士の接合強度がより向上する。
【００６８】
第２接着層６におけるフェノール樹脂１００質量部に対する充填材の含有量の上限としては、２２０質量部が好ましく、１７５質量部がより好ましく、１３５質量部がさらに好ましい。一方、上記含有量の下限としては、２５質量部が好ましく、３５質量部がより好ましく、４５質量部がさらに好ましい。
【００６９】
第２接着層６におけるフェノール樹脂１００質量部に対するホウ素化合物の含有量の上限としては、５質量部が好ましく、３．５質量部がより好ましい。一方、上記含有量の下限としては、０．２５質量部が好ましく、２．５質量部がより好ましい。
【００７０】
第２接着層６におけるフェノール樹脂１００質量部に対するエラストマーの含有量の上限としては、１５質量部が好ましく、１０質量部がより好ましい。一方、上記含有量の下限としては、１質量部が好ましく、２．５質量部がより好ましい。
【００７１】
第２接着層６における上記充填材等の含有量が上記範囲であることで、第２接着層６に樹脂層３よりも低いレベルで耐摩耗性等の性質を付与できる。これにより、第２接着層６が摺動面に露出した場合に、第２接着層６の摩耗速度を低減しつつ、摩耗粉の量を増加させることができる。
【００７２】
第２接着層６の平均厚みの上限としては、２ｍｍが好ましく、１．８ｍｍがより好ましい。逆に、上記平均厚みの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍがより好ましい。上記平均厚みが上記上限を超えると、第２接着層６の収縮が大きくなり、当該摺動部材１から第２接着層６が剥離するおそれがある。摺動部材の薄肉化に反するおそれがある。逆に、上記平均厚みが上記下限未満の場合、第２接着層６の摺動面への露出から摩滅までに要する時間が短くなり、第１接着層５が摺動面に露出しやすくなるおそれがある。
【００７３】
第２接着層６が着色されているとよい。この着色方法としては、第２接着層６に顔料、染料等を混合する方法等が挙げられる。このように第２接着層６が着色されていることで、樹脂層３が摩滅し第２接着層６が摺動面に露出した際、当該摺動部材１の表面や摩耗粉の色が変化し、当該摺動部材１の交換時期をより容易に推し量ることができる。
【００７４】
［摺動部材の製造方法］
当該摺動部材１の製造方法は、金属層２の表面に、金属粒子の焼結により多孔質金属膜５ａを形成する工程（以下、「金属膜形成工程」ともいう。）と、上記金属膜５ａの空隙へのフェノール樹脂を主成分とする樹脂材５ｂの充填により第１接着層５を形成する工程（以下、「樹脂材充填工程」ともいう。）と、上記第１接着層５及び樹脂層３間に、フェノール樹脂を主成分とする第２接着層６を積層する工程（以下、「第２接着層積層工程」ともいう。）とを主に備える。
【００７５】
＜金属膜形成工程＞
金属膜形成工程では、金属層２の表面に金属粒子を焼結し多孔質金属膜５ａを形成する。この焼結温度及び時間は、金属粒子の材質、形成する金属膜５ａの平均厚み等により適宜調整される。
【００７６】
焼結温度の上限としては、９００℃が好ましく、８５０℃がより好ましい。一方、焼結温度の下限としては、７００℃が好ましく、７５０℃がより好ましい。また、焼結時間の上限としては、３０分が好ましく、１５分がより好ましい。一方、焼結時間の下限としては、５分が好ましく、１０分がより好ましい。上記焼結温度又は時間が上記上限を超えると、金属粒子等が溶融、変形等するおそれがある。逆に、上記焼結温度又は時間が上記下限未満の場合、金属粒子が金属層２に十分に接合しないおそれがある。
【００７７】
＜樹脂材充填工程＞
樹脂材充填工程では、金属膜５ａの空隙に樹脂材５ｂを充填することで第１接着層５を形成する。この充填方法としては、液体状の樹脂材５ｂを金属膜５ａに塗布し、加熱等することにより固化する方法、固体状の樹脂材５ｂを金属膜５ａ上に積層し、加熱等することにより固化する方法等が挙げられる。
【００７８】
＜第２接着層積層工程＞
第２接着層積層工程では、第１接着層５の表面に第２接着層６を積層する。この積層方法としては、フェノール樹脂、充填材等を含有する粉末状の樹脂組成物を第１接着層５の表面に積層し、加圧成形する方法等が挙げられる。
【００７９】
上記粉末状の樹脂組成物を第１接着層５の表面に積層する方法において、粉末状の樹脂組成物の全てが同じ組成であってもよく、異なる組成の粉末を混合してもよい。異なる組成の粉末を混合することで、所望の組成の第２接着層６を得ることができる。
【００８０】
特に、樹脂層３と同様に充填材を含有するフェノール樹脂の粉末（以下、「粉末（Ａ）」ともいう。）と、第１接着層５の樹脂材５ｂと同様に充填材を含有しないフェノール樹脂の粉末（以下、「粉末（Ｂ）」ともいう。）とを混合することが好ましい。このように粉末（Ａ）及び粉末（Ｂ）を混合することで、第２接着層６の充填材等の含有量を適宜調整しやすく、また粉末（Ａ）に由来する部分が樹脂層３と強固に接合し、粉末（Ｂ）に由来する部分が第１接着層５と強固に接合するため、第２接着層６と樹脂層３及び第１接着層５との接合強度が向上する。
【００８１】
粉末（Ａ）の質量を基準とする粉末（Ｂ）の質量比の下限としては、０．１１が好ましく、０．１５がより好ましい。一方、上記質量比の上限としては、１．２が好ましく、１．１５がより好ましい。また、粉末（Ａ）と粉末（Ｂ）の混合比が１：１であることがさらに好ましい。上記質量比が上記上限を超えると、第２接着層６の耐摩耗性等が低下するおそれがある。逆に、上記質量比が上記下限未満の場合、第２接着層６と第１接着層５との接合強度が低下するおそれがある。
【００８２】
上記第２接着層積層工程の後、第２接着層６の表面側に樹脂層３を積層する。この積層方法としては、上記第２接着層積層工程において例示したものと同様の方法等を用いることができる。
【００８３】
また、第１接着層５、第２接着層６及び樹脂層３の形成を同時に行うこともできる。具体的には、各層の組成を有する粉末状の樹脂化合物を順に積層し、この積層体をプレスし加圧成型することで、１回のプレスで上記の３層を同時に形成できる。
【００８４】
さらに、第１接着層５を形成した後、第２接着層６及び樹脂層３の形成を同時に行ってもよい。具体的には、第１接着層５を上述の手順により金属層２の表面に形成し、その後第１接着層５の表面に第２接着層６及び樹脂層３を構成する樹脂を順に積層し、プレスすることで、第２接着層６及び樹脂層３を同時に形成できる。
【００８５】
本発明の摺動部材は、すべり軸受、ワッシャー、直動ガイド等として好適に用いることができる。また、上記すべり軸受等は、産業機器、工作機械、自動車、食品機器等の摺動部分に好適に用いることができる。
【００８６】
当該摺動部材を用いた上記すべり軸受の形状としては、例えばスラスト型、ラジアル型、スラスト及びラジアル混合型等が挙げられる。これらの形状について図２に示す。図２の（ａ）はスラスト型軸受であり、（ｂ）はラジアル型軸受であり、（ｃ）はスラスト及びラジアル混合型軸受である。なお、図２では接着層４は省略している。図２（ａ）では図の上方に摺動の相手材が配設され、図２（ｂ）では図の中央に摺動の相手材が配設される。また、図３（ｃ）では、中央及び上方に摺動の相手材が配設される。また、摺動面に溝を設ける等、上記すべり軸受の形状は必要に応じ適宜変更可能である。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、これらの実施例によって本発明が限定されるものではない。なお、実施例に記載の「部」及び「％」は特に断らない限り「質量部」及び「質量％」を示す。また、本明細書において質量部を用いて配合量を説明する場合、フェノール樹脂１００質量部に対する質量部として記載する。
【００８８】
なお、本実施例においてＭｗ及びＭｎは、東ソー社の「ＳＣ−８０２０シリーズビルドアップシステム（カラム：Ｇ２０００Ｈｘｌ＋Ｇ４０００Ｈｘｌ、検出器：ＵＶ２５４ｎｍ、キャリヤー：テトラヒドロフラン１ｍｌ／分、カラム温度：３８℃）を用いて標準ポリスチレン換算で求めた値である。
【００８９】
［フェノール樹脂の製造］
＜ノボラック型フェノール樹脂の製造＞
温度計、攪拌装置及びコンデンサーを備えた反応容器内に、フェノール（Ｐ）１９３部、９２％パラホルムアルデヒド（Ｆ）５７部（Ｆ／Ｐ（モル比）＝０．８５）、８９％リン酸１１６部（６０％／Ｐ）及びエチレングリコール９６．５部（５０％／Ｐ）をそれぞれ仕込んだ後、攪拌混合を行った。次いで、攪拌混合により形成された白濁状態（二相混合物）の下で、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で１０時間縮合反応を行なった。反応停止後、攪拌混合しながらメチルイソブチルケトンを反応混合物に添加して縮合生成物を溶解した。その後、攪拌混合を停止して内容物を分液フラスコ内に移して静置し、メチルイソブチルケトン溶液層（上層）とリン酸水溶液層（下層）とに分離させた。次いで、リン酸水溶液層を除去し、メチルイソブチルケトン溶液を数回水洗してリン酸を除いた後、再び内容物を反応容器内に戻し、減圧蒸留によりメチルイソブチルケトンを完全に除去し、ノボラック型フェノール樹脂２１３．５部を得た。このノボラック型フェノール樹脂は、Ｍｎが７５５、Ｍｗが１２２７であり、Ｍｗ／Ｍｎが１．６３であった。また、分子量分布の全面積に対するフェノール類モノマー及びフェノール類ダイマーの面積を百分率で表示する面積法によって測定したところ、０．３％及び３．３％であった。また、上記ノボラック型フェノール樹脂１００部に対し、ヘキサメチレンテトラミン１４部を添加し、共粉砕することで硬化剤含有ノボラック型フェノール樹脂（ｎ）を得た。
【００９０】
＜レゾール型フェノール樹脂の製造＞
温度計、攪拌装置、還流冷却器を備えた反応容器内に、フェノール（Ｐ）１００部、９２％パラホルムアルデヒド（Ｆ）５２部（Ｆ／Ｐ（モル比）＝１．５０）、塩化亜鉛０．１２部（０．１２％／Ｐ）、酢酸マンガン０．２８部（０．２８％／Ｐ）及び水８部（８％／Ｐ）をそれぞれ仕込んだ後、攪拌混合を行った。次いで、徐々に還流温度まで昇温し、さらに同温度で３．５時間反応を行った。その後、減圧下で３．５時間脱水縮合反応を行い、反応終了後に冷却することで固体のレゾール型フェノール樹脂（ｒ−Ｓ）１０８部を得た。このレゾール型フェノール樹脂は、Ｍｎが６４８、Ｍｗが６０９９であり、Ｍｗ／Ｍｎが５．９９であった。さらに、この固体のレゾール型フェノール樹脂をアセトンに溶解し、樹脂濃度５０％の液体のレゾール型フェノール樹脂（ｒ−Ｌ）を得た。また、分子量分布の全面積に対するフェノール類モノマーの面積を百分率で表示する面積法によって測定したところ、３．２％であった。
【００９１】
［樹脂組成物の製造］
＜ノボラック型フェノール含有樹脂組成物の製造＞
上記ノボラック型フェノール樹脂１００質量部、グラファイト（黒鉛）（日本黒鉛工業株式会社製）１００質量部、ホウ酸（日本電工株式会社製）５質量部、炭素繊維（東レ社の「ＴＡ００８Ａ」）５０質量部、硬化剤（ヘキサメチレンテトラミン）１５質量部及び離型剤（ステアリン酸カルシウム）３質量部を配合し、均一に混合した。その後、得られた混合物を熱ロールにて均一に加熱混練してシート状にし、冷却後、パワーミルで粉砕してグラニュール状のノボラック型フェノール含有樹脂組成物（ＮＲ）を得た。
【００９２】
＜レゾール型フェノール含有樹脂組成物の製造＞
上記レゾール型フェノール樹脂１００質量部、グラファイト（黒鉛）（日本黒鉛工業株式会社製）１００質量部、ホウ酸（日本電工株式会社製）５質量部、炭素繊維（東レ社の「ＴＡ００８Ａ」）５０質量部、消石灰４質量部及び離型剤（ステアリン酸カルシウム）３質量部を配合し、均一に混合した。その後、得られた混合物を熱ロールにて均一に加熱混練してシート状にし、冷却後、パワーミルで粉砕してグラニュール状のレゾール型フェノール含有樹脂組成物（ＲＲ）を得た。
【００９３】
［摺動部材の製造］
＜実施例１＞
平均厚み２ｍｍの鉄板の表面に銅メッキを行い、この銅メッキ上に平均粒径４００μｍの銅合金粉を焼結し、平均厚み７００μｍの多孔質金属膜を形成した。この金属膜を金型に入れ、液体のレゾール型フェノール樹脂（ｒ−Ｌ）を含浸させた。この液体のレゾール型フェノール樹脂（ｒ−Ｌ）が含浸した平均厚みは５００μｍであった。この上に、粉末状のノボラック型フェノール含有樹脂組成物（ＮＲ）（粉末（Ａ））と粉末状のレゾール型フェノール樹脂（ｒ―Ｓ）（粉末（Ｂ））との混合物、及びノボラック型フェノール含有樹脂組成物（ＮＲ）を順に積層した。上記粉末（Ａ）と粉末（Ｂ）の質量基準の混合比は１：１であった。その後、この積層体をプレス機により積層方向にプレスして第１接着層、第２接着層及び樹脂層を同時に形成し、摺動部材を得た。このプレス時の圧力は５６ＭＰａであり、プレス時間は８４０秒であった。プレス後の第１接着層の平均厚みは７００μｍであり、第２接着層の平均厚みは１ｍｍであり、樹脂層の平均厚みは４ｍｍであった。
【００９４】
＜実施例２〜６及び比較例５、６＞
用いたフェノール樹脂、樹脂組成物及び金属粒子の種類並びに各層の平均厚みを表１に記載の通りとした以外は、実施例１と同様の手順により摺動部材を製造した。なお、比較例６では、第１接着層においてフェノール樹脂の代わりにエポキシ系接着剤（コニシ社の「ＭＯＳ８」）を用いた。
【００９５】
＜比較例１及び比較例２＞
金属膜を形成せず、樹脂材のみを金属層の表面に積層した以外は、実施例１と同様の手順により摺動部材を製造した。
【００９６】
＜比較例３＞
金属膜を形成せず、平均粒子径１００μｍの銅合金粉と液体のレゾール型フェノール樹脂（ｒ−Ｌ）とを１：９（質量比）で混合したものを金属層の表面に積層した以外は、実施例１と同様の手順により摺動部材を製造した。
【００９７】
＜比較例４＞
金属膜形成後、ノボラック型フェノール含有樹脂組成物（ＮＲ）を金属膜に充填すると共に、金属膜の表面に積層し、実施例１と同様の条件でプレスすることで第１接着層と樹脂層とを同時に形成し、摺動部材を製造した。
【００９８】
【表１】
2015196312.tif 000003
【００９９】
［評価］
実施例及び比較例の摺動部材について、以下の方法で評価を行った。
【０１００】
＜接合強度＞
製造直後の各摺動部材の接合強度について、ＪＩＳ−Ｄ４４１５：１９９８に準拠し、下記の条件でせん断強度を測定した。
試験片：長さ２０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ３〜７ｍｍ
せん断速度：０．５ｍｍ／分
【０１０１】
また、冷熱衝撃装置（ＥＳＰＥＣ社の「ＴＳＡ−４２ＥＬ」）を用い、各摺動部材を１２０℃で３０分加熱し、その後−３０℃で３０分冷却した。これを１サイクルとし、３００サイクル処理後の各摺動部材について、接合強度を上記製造直後の接合強度と同様に測定した。
【０１０２】
これらのせん断強度の測定結果を表２に示す。なお、表２中、「−」はせん断強度の値が小さく、検出できなかったことを示す。
【０１０３】
【表２】
2015196312.tif 000004
【０１０４】
表２に示すように、実施例の摺動部材は製造直後及び加熱冷却後のせん断強度の両方に優れているため、温度変化の激しい環境下においても好適に使用できる。
【０１０５】
また、樹脂層、第１接着層及び第２接着層が全てノボラック型フェノール樹脂を含有する実施例４及び５がより優れており、さらに第２接着層がノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂の混合物である実施例４が特に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上のように、本発明の摺動部材は高い耐熱性を有し、製造及び薄肉化が容易であり、摺動特性が低下し難い。従って、当該摺動部材は、自動車用部品等の高温環境下において使用される摺動部材として好適に用いることができる。また、当該製造方法は、上記摺動部材を効率良く製造することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  摺動部材
２  金属層
３  樹脂層
４  接着層
５  第１接着層
５ａ  金属膜
５ｂ  樹脂材
６  第２接着層
【図１】
2015196312.tif 000005
【図２】
2015196312.tif 000006