(57)【要約】【課題】  潤滑油が枯渇するコンプレッサー運転初期における焼付きを防止することができ、かつ通常のコンプレッサー運転中での耐摩耗性が十分な摺動部材を提供する。【解決手段】  ポリアミドイミド、ポリイミド系及びエポキシ系樹脂からなる群より選択された少なくとも1種の結合剤により、10〜40vol%のニ硫化モリブデン、10〜40vol%の鱗片状黒鉛又は鱗状黒鉛、及び1〜40vol%のポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を結合してなり、該固体潤滑剤の総和が30〜60vol%であり、残部が実質的に前記結合剤であることを特徴とする皮膜を基材に被着した摺動部材。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミドイミド、ポリイミド系及びエポキシ系樹脂からなる群より選択された少なくとも1種の結合剤により、10〜40vol%のニ硫化モリブデン、10〜40vol%の鱗片状黒鉛又は鱗状黒鉛、及び1〜40vol%のポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を結合してなり、該固体潤滑剤の総和が30〜60vol%であり、残部が実質的に前記結合剤であることを特徴とする皮膜を基材に被着した摺動部材。
【請求項２】
さらに、硫化物、酸化物、炭化物、窒化物からなる群より選択された少なくとも1種の硬質物が0.1〜4vol%添加されていることを特徴とする皮膜を基材に被着した請求項1記載の摺動部材。
【請求項３】
前記硬質物が球状であることを特徴とする請求項2記載の摺動部材。
【請求項４】
機械構造用炭素鋼もしくは軸受鋼を相手材として摺動する斜板式圧縮機の斜板である請求項1から3までの何れか1項記載の摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材に皮膜を被着した摺動部材に関するものであり、さらに詳しく述べるならば斜板式コンプレッサーの斜板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献1には、斜板式コンプレッサーの斜板表面にMoS2及び／又はグラファイトからなる固体潤滑剤を熱硬化性樹脂で結合した皮膜を成膜することが提案されている。この皮膜中の固体潤滑剤内で二硫化モリブデンの割合は10〜90vol％であり、黒鉛の割合は90〜10vol％であり、また固体潤滑剤は皮膜全体に対して20〜80vol％である。
【０００３】
特許文献2には、結合剤としてのポリアミドイミド樹脂及びポリイミド樹脂のうちの少なくとも一方50〜73wt%と、固体潤滑剤としてのポリテトラフルオロエチレン3〜15wt%、二硫化モリブデン20〜30wt％及びグラファイト2〜8wt％とからなり、固体潤滑剤の総和が27〜50wt％である摺動組成物をピストンスカート部にコーティングすることが提案されている。これらの成分の容量割合は、樹脂69.1〜82.3vol%、ポリテトラフルオロエチレン2.4〜13.6vol％、二硫化モリブデン7.2〜12.5vol%、グラファイト1.7〜7.8vol%、固体潤滑剤の総和17.7〜31.1vol%に換算される。
【特許文献１】米国特許第6,123,009号明細書
【特許文献２】特開平7-97517号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にて提案されたMoS2−黒鉛系皮膜は潤滑油が枯渇するコンプレッサー運転初期における焼付きを防止することができたが、通常のコンプレッサー運転中にコンプレッサーが高回転、高面圧で運転される条件で耐摩耗性が十分でなく、比較的早期において摩耗が発生した。通常のコンプレッサー運転中にはシューと斜板との摺動部に十分な潤滑油が供給されているが、高速摺動のために斜板の皮膜の表面粗さが粗くなり、摩擦係数や温度が上昇し焼付きに至ることが分かった。
特許文献2で提案された摺動皮膜の摺動環境は主に内燃機関のシリンダボア及びピストンスカート部のエンジンオイルで満たされているのに対し、斜板式コンプレッサーの斜板及びシューにおいて冷媒が主の貧潤滑状態であり、またコンプレッサー運転初期に潤滑油が到達する前にガス状の冷媒が摺動面に到達し、これが摺動面に残存する潤滑油の洗浄効果を持つために、結合剤が多いと摩擦が高く発熱し焼付き易い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するために、ポリアミドイミド、ポリイミド系及びエポキシ系樹脂からなる群より選択された少なくとも1種の結合剤により、10〜40vol%のニ硫化モリブデン、10〜40vol%の鱗片状黒鉛又は鱗状黒鉛、及び１〜40vol%のポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を結合してなり、固体潤滑剤の総和が30〜60vol%であり、残部が実質的に結合剤であることを特徴とする皮膜を被着した摺動部材を提供する。
【０００６】
本発明は特許文献１で提案された斜板式コンプレッサーの斜板皮膜を改良するものであり、斜板に関しては第2欄第66〜第3欄第35行、皮膜と斜板の中間層に関しては第3欄第43〜62行に記述されているとおりである。
シューはS45Cなどの構造用炭素鋼あるいはSUJ2などの軸受鋼からなるものである。
【０００７】
続いて本発明に係る皮膜の組成を説明する。
二硫化モリブデン（MoS2）は相手に移着して、耐焼付き性を向上する効果があるので、10vol％以上添加するが、添加量が40vol％以上添加すると皮膜の表面粗さが上昇する。したがって、MoS2の添加量は10〜40vol％であり、好ましくは15〜30vol％である。
【０００８】
黒鉛としては鱗片状もしくは鱗状黒鉛を使用する。天然鱗片状黒鉛は人造黒鉛に比べて完全に近い結晶化をしており、潤滑性が高い。鱗片状黒鉛は最も黒鉛化しており、次に鱗状黒鉛であり土状黒鉛は非晶質となっている。一般に鱗状黒鉛と称されている黒鉛は鱗片状黒鉛も包含しており、結晶化度による区別はある程度可能であるが困難である。
本発明においては鱗片状黒鉛とは片状であるか否かにより形態上区別される。
鱗（片）状黒鉛は皮膜中にて10vol%以上存在すると耐摩耗性を高める。但し鱗（片）状黒鉛の添加量が40vol%を超えると摩擦係数が増大する。したがって、鱗（片）状黒鉛の添加量は10〜40vol%であり、好ましくは10〜25vol％である。鱗（片）状黒鉛の寸法は0.1〜10μmが好ましい。
【０００９】
ポリテトラフルオロエチレン（以下「PTFE」という）は高速摺動条件において摩擦係数を低くすることにより皮膜表面の荒れを防止する。PTFEの添加量を増加させると摩擦係数は低下する傾向にあるが、PTFEが多くなりすぎると皮膜自身の硬さが低下し、摩耗量が増大し塗膜の剥離が発生する。したがってPTFEの添加量は１〜40vol%であり、好ましくは５〜20vol%である。また、PTFEは平均分子量が100万以下で、一度融点以上の温度で焼成し固め粉砕したものが好ましい。
【００１０】
MoS2、鱗(片)状黒鉛及びPTFEからなる固体潤滑剤の合計量は30〜60vol%である。
固体潤滑剤の合計が30vol%未満であると摩擦係数が高くなり焼付きを発生し、60vol％を超えると耐摩耗性が低下し焼付きを発生する。好ましい固体潤滑剤の合計量は30〜50vol％である。
【００１１】
固体潤滑剤の残部はポリイミド系、ポリアミドイミド及びエポキシ系樹脂からなる群から選択される結合剤である。
固体潤滑剤と結合剤の混合物を成膜する方法は特許文献1の第5欄第47〜第6欄第3行に記述の方法による。皮膜の厚さは３〜４０μｍが好ましい。皮膜の表面粗さはRz0.5〜４μｍが好ましい。
【００１２】
アルミナ、シリカのような酸化物、窒化珪素のような窒化物、炭化珪素（SiC）のような炭化物、硫化亜鉛（ZnS）のような硫化物を硬質物として添加することにより、より摩擦係数が安定する。球状の硬質物が相手攻撃性を少なくする面でも望ましい。添加量が多すぎると相手材の摩耗量が増大し、少ないと摩擦係数安定化の効果が現れない。硬質物は0.1〜4vol%の添加量が好ましく0.1〜２vol％であることが好ましい。硬質物の粒径は0.01〜３μmであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
MoS2−黒鉛系皮膜は高速摺動条件で表面荒れが激しいが、PTFEを添加すると表面荒れが少なくなり、摩耗係数が低く安定化摺動温度が低下する。以下、実施例により本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
斜板基材に、表1に配合組成を示す固体潤滑剤を含む樹脂を厚さ20μｍにコートした。その後表面を研磨して粗さをRz４μｍ以下とした。粒径は、MoS2-25μｍ、黒鉛-１μｍ、PTFE-５μｍ、Al2O3-１μｍであった。
摺動性能試験は次の条件で行った。
試験条件
試験機：高圧雰囲気摩擦試験機  潤滑：循環式（冷凍機油＋フロンガス）
荷重：2MPa/15min漸増（MAX16MPa）  
速度：7200rpm
相手軸：SUJ2（シュー形状）
試験の効果を表1に示す。
【００１５】
【表１】
2005089514.tif 000002
【００１６】
焼付きが起こった比較例５は硬質物の量が多く、比較例6,10,11は各々Ｇｒ、ＰＴＦＥ、MoS2を含有せず、比較例7は固体潤滑剤の総量が多く、比較例8はMoS2、黒鉛共に添加量が少なく、比較例9は黒鉛の量が少なく、比較例12は黒鉛が人造黒鉛であり、比較例13は固体潤滑剤の総量は少なく、試験結果の性能がすぐれない。
これに対して、本発明の皮膜は性能がすぐれている。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係るMoS2−PTFE−黒鉛系皮膜は高速摺動条件における耐摩耗性及び耐焼付き性にすぐれている。したがって、機械構造用炭素鋼又は軸受鋼からなるシューを相手材として摺動する斜板に本発明を好ましく使用することができる。