(57)【要約】【課題】ＰＴＦＥをベース樹脂としたものにおいて、鉛粒子を含有しないものでありながら、摩擦係数が低く、しかも耐摩耗性に優れた摺動材料を提供する。【解決手段】本発明の摺動材料は、６０ｖｏｌ％以上のＰＴＦＥと、１〜３０ｖｏｌ％の固体潤滑剤と、１〜２０ｖｏｌ％のリン酸塩又は／及び炭酸塩とを含有し、鉛粒子を含有しないことを特徴とする。これによれば、鉛粒子を含有しないので、環境に配慮したものとなる。また、固体潤滑剤と、リン酸塩又は／及び炭酸塩との相乗効果により、摩擦係数及び耐摩耗性に優れたものとなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
６０ｖｏｌ％以上のポリテトラフルオロエチレンと、１〜３０ｖｏｌ％の固体潤滑剤と、１〜２０ｖｏｌ％のリン酸塩又は／及び炭酸塩とを含有し、鉛粒子を含有しないことを特徴とする摺動材料。
【請求項２】
リン酸塩としては、リン酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウムのうちの選ばれたものを用い、炭酸塩としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムのうちの選ばれたものを用いたことを特徴とする請求項１記載の摺動材料。
【請求項３】
固体潤滑剤としては、グラファイト又は／及び二硫化モリブデンを用いたことを特徴とする請求項１または２記載の摺動材料。
【請求項４】
５〜２０ｖｏｌ％の溶融フッ素樹脂を含有したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）をベース樹脂とした摺動材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＴＦＥは、摩擦係数が低く自己潤滑性に優れているため、摺動材料に適した樹脂であるが、耐摩耗性が十分でないために、金属粒子や他の樹脂等を混合して耐摩耗性を高めたものが摺動材料として使用されている。
この種のものとしては、例えば裏金に焼結により設けた多孔質銅合金上に、ＰＴＦＥに鉛粒子を１６〜２４ｖｏｌ％混合したものを含浸被覆した構成のものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭３９−１６９５０号公報（第１頁左欄）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１のものでは、摺動材料に鉛粒子を含有したものであるが、近年では、環境への配慮から、鉛粒子を含有しない摺動材料が要望されるようになっている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＴＦＥをベース樹脂としたものにおいて、鉛粒子を含有しないものでありながら、摩擦係数が低く、しかも耐摩耗性に優れた摺動材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ＰＴＦＥに鉛粒子を含有する摺動材料に代わる摺動材料を開発するために、試行錯誤を繰り返した結果、ＰＴＦＥに、固体潤滑剤と、リン酸塩又は／及び炭酸塩とを含有する摺動材料では、摩擦係数や耐摩耗性などの特性において、鉛粒子を含有するものに代わる摺動材料になることを見出して、本発明を完成した。
【０００７】
本発明の摺動材料は、６０ｖｏｌ％以上のＰＴＦＥと、１〜３０ｖｏｌ％の固体潤滑剤と、１〜２０ｖｏｌ％のリン酸塩又は／及び炭酸塩とを含有し、鉛粒子を含有しないことを特徴とする。鉛粒子を含有していないことにより、環境に配慮した摺動材料とすることができる。
【０００８】
ここで、固体潤滑剤とリン酸塩又は／及び炭酸塩は、共に耐摩耗性の向上に寄与する。また、これら固体潤滑剤とリン酸塩又は／及び炭酸塩の相乗効果により、摺動時に相手材にＰＴＦＥの移着膜が一層形成されやすくなり、当該摺動材料と相手材との摺動が相互にＰＴＦＥを主体としたもの同士の摺動になり、摩擦係数及び耐摩耗性の点で一層優れたものとなる。
【０００９】
この場合、ＰＴＦＥの含有率が６０ｖｏｌ％未満であると、摩擦係数が大きくなると共に、耐摩耗性が低下する。このため、ＰＴＦＥの含有率は６０ｖｏｌ％以上が好ましい。
固体潤滑剤の含有率が１ｖｏｌ％未満では、耐摩耗性の改善効果が低く、３０ｖｏｌ％を超えても耐摩耗性が低下する。このため、固体潤滑剤の含有率は１〜３０ｖｏｌ％が好ましく、より好ましくは５〜３０ｖｏｌ％である。
【００１０】
リン酸塩又は／及び炭酸塩の含有率が１ｖｏｌ％未満では、耐摩耗性の改善効果が低く、２０ｖｏｌ％を超えると、摩擦係数が大きくなると共に、耐摩耗性が低下する。このため、リン酸塩又は／及び炭酸塩の含有率は１〜２０ｖｏｌ％が好ましく、より好ましくは５〜２０ｖｏｌ％である。
リン酸塩としては、リン酸カルシウム（リン酸Ｃａ）、ピロリン酸カルシウム（ピロリン酸Ｃａ）、リン酸マグネシウム（リン酸Ｍｇ）、ピロリン酸マグネシウム（ピロリン酸Ｍｇ）が挙げられる。また、炭酸塩としては、炭酸カルシウム（炭酸Ｃａ）、炭酸マグネシウム（炭酸Ｍｇ）が挙げられる。これらリン酸塩及び炭酸塩は市販品を利用でき、入手が容易である。また、これらリン酸塩及び炭酸塩はモース硬度が３〜４であり、相手材を傷つけることもなく好ましい。
【００１１】
固体潤滑剤としては、グラファイト（Ｇｒ）又は／及び二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）が好ましい。この場合、固体潤滑剤の平均粒径としては、１〜２０μｍが好ましい。固体潤滑剤の平均粒径が１μｍ未満であると、摩擦係数が大きくなると共に、耐摩耗性が低下する傾向にある。
【００１２】
そして、５〜２０ｖｏｌ％の溶融フッ素樹脂を含有させることも好ましい。ベース樹脂のＰＴＦＥは溶融しないが、ＰＴＦＥと分子構造のよく似た溶融フッ素樹脂を含有させることにより、互いに相溶するため、当該溶融フッ素樹脂がＰＴＦＥのバインダとして作用するようなる。その結果、マトリックス強度が向上し、耐摩耗性を一層向上させることが可能となる。溶融フッ素樹脂の含有率が５ｖｏｌ％未満では改善効果が低く、２０％を超えると、摩擦係数が大きくなる。このため、溶融フッ素樹脂の含有率は、５〜２０ｖｏｌ％が好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をすべり軸受に適用した実施例について、比較例と共に説明する。
すべり軸受は、次のような構造とする。すなわち、銅メッキを施した例えば厚さが１．２ｍｍの鋼板からなる裏金上に、Ｃｕ−１０質量％Ｓｎからなる金属粉末を０．３ｍｍの厚さに散布した。これを還元雰囲気中で７５０℃〜９００℃に１０〜３０分間加熱焼結して、多孔質のＣｕ―Ｓｎ合金からなる多孔質銅合金層を形成した。この後、ＰＴＦＥをベース樹脂として表１に示す実施例１〜１４、及び比較例１〜１０の組成に混合した樹脂を含浸被覆し、３５０〜４００℃で焼成後、圧延し、樹脂層（摺動層）を形成して、厚さが約１．５ｍｍの複層板とした。次に、これを所定寸法に切断して、平板状の試験試料とした。
【００１４】
【表１】
2004270760.tif 000002
【００１５】
この場合、固体潤滑剤であるＧｒ、ＭｏＳ２は、それぞれ平均粒径が１〜２０μｍのものを用いた。実施例５，７，８，１０，１１と、比較例５〜９には、溶融フッ素樹脂としてＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）を用いた。比較例１０は、ＰＴＦＥに鉛（Ｐｂ）を含有させた例である。
【００１６】
そして、これらの試験試料について、スラスト型試験機により、表２に示す条件で試験を行い、摩擦係数と摩耗量を求めた。その試験結果も、表１に示している。
【００１７】
【表２】
2004270760.tif 000003
【００１８】
なお、試験終了後に、相手材の表面を観察したところ、実施例１〜１４、及び比較例１〜１０のすべてにおいて、ＰＴＦＥの移着膜が形成されていた。なお、更に詳細に観察したところ、実施例１〜１４、及び比較例１，３〜７，９，１０においては前記移着膜が全面に形成されていたが、比較例２，８においては前記移着膜が部分的に形成されていないところがあった。この移着膜の形成によって、すべり軸受と相手材との摺動が相互にＰＴＦＥの摺動になり、摩擦係数や耐摩耗性が向上するものと考えられる。
【００１９】
この試験結果から次のようなことがわかる。まず、実施例１〜１４では、比較例１〜９に比べて、摩擦係数及び摩耗量共に小さくなっており、摩擦係数及び耐摩耗性に優れていることがわかる。また、実施例１〜１４では、鉛を用いた比較例１０と比べると、摩擦係数についてはほぼ同じか、やや大きいものがあるが、摩耗量については小さくなっており、耐摩耗性に優れていることがわかる。実施例１〜１４のうち、ＰＦＡを含有した実施例５，７，８，１０，１１では、ＰＦＡを含有しない他の実施例１〜４，６，９，１２〜１４よりも摩耗量が小さくなっており、耐摩耗性に一層優れていることがわかる。
【００２０】
もう少し詳しく検討してみると、ＰＴＦＥの含有率が６０ｖｏｌ％未満の比較例１，３，５においては、摩擦係数及び摩耗量共に大きくなっており、従って、ＰＴＦＥの含有率は６０ｖｏｌ％以上が好ましい。
固体潤滑剤（Ｇｒ、ＭｏＳ２）を含有していない比較例６においては、摩擦係数が大きくなっている。また、固体潤滑剤の含有率が４０ｖｏｌ％の比較例３においては、摩擦係数及び摩耗量共に大きくなっている。従って、固体潤滑剤の含有率としては、１〜３０ｖｏｌ％が好ましく、より好ましくは５〜３０ｖｏｌ％である。
【００２１】
リン酸塩及び炭酸塩を共に含有していない比較例２，８においては、特に摩耗量が大きくなっている。また、リン酸塩又は／及び炭酸塩の含有率が３０ｖｏｌ％の比較例４においては、摩擦係数及び摩耗量共に大きくなっている。従って、リン酸塩又は／及び炭酸塩の含有率としては、１〜２０ｖｏｌ％が好ましく、より好ましくは５〜２０ｖｏｌ％である。
ＰＦＡの含有率が２５ｖｏｌ％の比較例７，９においては、摩擦係数及び摩耗量共に大きくなっている。ＰＦＡの含有率が５ｖｏｌ％未満では改善効果が低い。従って、溶融フッ素樹脂であるＰＦＡの含有率は、５〜２０ｖｏｌ％が好ましい。
【００２２】
本発明の具体例としては、本実施例では溶融フッ素樹脂としてＰＦＡを用いたが、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂）等を用いてもよい。
上記した実施の形態では、裏金に焼結した多孔質銅合金層に、本発明の摺動材料を含浸被覆したすべり軸受を例示したが、これに限らず、本発明の摺動材料は単体で使用してもよい。また、本発明の摺動材料を金網に充填被覆したり、エキスパンドメタルに充填被覆したりして使用することも可能である。