(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレンとポリイミドからなり、該ポリテトラフルオロエチレンの割合が５〜３０容量％である混合樹脂中に、粒径０．００１〜１２μｍの爆発合成ダイヤモンド微粉末及び／又は超高圧ダイヤモンド微粉末を摩擦材料全体に対して３〜１５容量％の割合で分散させた構造を有することを特徴とするダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。
【請求項２】
請求項１の材料を表面材として基材の片面又は両面上に形成したことを特徴とするダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械や可動構造物の摺動部分に適用し、大気中および水中で使用される摩擦係数が低く、耐摩耗性が高い、ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料（以下、単に材料とも言う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機械などの動力エネルギーを節減し、摺動部の寿命を長くするため、低い摩擦係数と高い耐摩耗性を兼ね備える摩擦材料が望まれる。これまでに金属系、セラミックス系、黒鉛系、プラスチック系などの各種の自己潤滑性摩擦材料が開発され、実用化されている。これらの中でプラスチック系は、材料製作のエネルギーも他の系より少なくて済むという利点がある。
【０００３】
従来、ポリイミド−ＰＴＦＥ（ポリテトラフロホロエチレン）との混合樹脂からなるマトリックス中にクラスターダイヤモンド（ＣＤ）、グラファイトクラスターダイヤモンド（ＧＣＤ）を分散させたもの（高津宗吉、梅田一徳、田中章浩、黛政男：トライボロジー会議予稿集、２００１年５月、Ｐ１８７−１８８、２００１年１１月、Ｐ２３３−２３４）が室温大気中で優れた摩擦・摩耗特性を示すことは知られている。
しかし、この材料の場合、使用するＣＤ、ＧＣＤは他のダイヤモンドに比べて極めて高価で、材料コストが高くつくという問題点がある。またそのダイヤモンドの生産はロシアの１社に限られているため、材料の安定供給にも不安がある。従って、より安価で材料供給が安定しているダイヤモンドを用いて、ＣＤ、ＧＣＤと同等以上の特性を持つ摩擦材料の出現が望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、すぐれた摩擦・摩耗特性を示す自己潤滑性摩擦材料を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、この出願によれば、以下に示すダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料が提供される。
（１）ポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケトンからなり、該ポリテトラフルオロエチレンの割合が５〜３０容量％である混合樹脂中に、粒径０．００１〜１２μｍの爆発合成ダイヤモンド微粉末及び／又は超高圧ダイヤモンド微粉末を摩擦材料全体に対して３〜１５容量％の割合で分散させた構造を有することを特徴とするダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。
（２）上記（１）に記載の材料を表面材として基材の片面又は両面上に形成したことを特徴とするダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いるダイヤモンド微粉末は、爆発合成ダイヤモンド（ＳＤ）微粉末又は超高圧ダイヤモンド（ＨＤ）微粉末あるいは両者の混合物（以下、これらのダイヤモンド微粉末を単にダイヤモンド微粉末とも言う）である。そのダイヤモンド微粉末の粒径は１２μｍ以下、好ましくは８μｍ以下である。その下限値は特に制約されないが、通常０．００１μｍ程度である。
前記ＳＤ微粉末及びＨＤ微粉末としては、市販のものを用いることができる。これらのダイヤモンドは、クラスターダイヤモンド（ＣＤ）やグラファイトクラスターダイヤモンド（ＧＣＤ）よりも安価であり、本発明の材料のコストを大幅に低減させる。
【０００７】
本発明では、前記ダイヤモンド微粉末分散用マトリックスとして、ポリテトラフルオロエチレンとポリイミドとの混合樹脂が用いられる。混合樹脂中のポリテトラフルオロエチレンの割合は、５〜３０容量％、好ましくは１０〜２０容量％である。
【０００８】
本発明のダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料は、前記混合樹脂中にダイヤモンド微粉末を分散させた構造を有するが、そのダイヤモンド微粉末の割合は全材料（混合樹脂にとダイヤモンドとの総量）に対して、３〜１５容量％である。本発明では、特に、粒径１２μｍ以下、より好ましくは８μｍ以下のダイヤモンド微粉末を、全材料に対して３〜１５容量％の割合で容量％含有させるのがよい。
【０００９】
本発明では、ダイヤモンド微粉末の粒径及びその混合樹脂中へ分散させる割合を、前記のように規定することにより、従来のＣＤやＧＣＤを用いた材料と同等ないしそれ以上の摩擦・摩耗特性を有する材料を得ることができる。また、本発明の材料は、大気中ではもちろん、水中でも良好な摩擦・摩耗特性を示す。
【００１０】
本発明の材料と製造するには、ポリテトラフルオロエチレン微粉末とポリイミド微粉末との混合微粉末に対してダイヤモンド微粉末を添加混合して成形用混合物を作る。
次に、この混合物を所要の形状の成形型、例えば金型や黒鉛型に充填し、放電プラズマ焼結装置（ＳＰＳ）を用いて、プラズマ焼結処理する。この場合、その圧力は１０〜１００ＭＰａであり、その温度は１００〜２５０℃である。
【００１１】
このようにして、所要形状を有する混合樹脂（マトリックス）中にダイヤモンド微粉末が分散した本発明の材料を得ることができる。その材料の形状は、シート状、板状、ブロック状等の各種の形状であることができる。
【００１２】
本発明の材料は、、その材料を表面材として基板の片面又は両面に形成した構造のものとすることができる。この場合、その表面材は膜状体であることができるが、その厚さは使用条件等により任意に決めることができる。基板材質としては、プラスチックや、セラミック、金属等を用いることができる。
前記のような基板の片面に本発明の材料からなる膜体が形成された材料を好ましく製造するには、成形型内でプラスチック粉末層とダイヤモンド微粉末を含有する混合樹脂微粉末層とを積層し、プラズマ焼結処理すればよい。この場合、基板を形成するプラスチック微粉末としては混合樹脂微粉末と同一の条件でプラズマ焼結処理できるものであればよく、このようなものとしては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂の微粉末を挙げることができる。その平均粒径は、通常市販されている範囲のものでよく、任意のものを使用することができる。
【００１３】
本発明の材料は、その材料を表面材として基板の両面に形成した構造（サンドイッチ構造）のものとすることができる。この場合、その表面材は膜状体であることができるが、その厚さは使用条件等により任意に決めることができる。基板材質としては、プラスチックや、セラミック、金属等を用いることができる。
前記のような基板の両面に本発明の材料からなる膜体が形成された材料を好ましく製造するには、成形型内でプラスチック微粉末層の両面にダイヤモンド微粉末を含有する混合樹脂微粉末層を積層し、これをプラズマ焼結処理すればよい。この場合、基板を形成するプラスチック微粉末としては、混合樹脂微粉末と同一の条件でプラズマ焼結処理できるものであればよく、このようなものとしては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂の微粉末を挙げることができる。その平均粒径は、通常市販されている範囲のものでよく、任意のものを使用することができる。
【００１４】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００１５】
実施例１
ポリテトラフルオロエチレン微粉末（旭硝子社製、「アフロンＧ３５０」）とポリイミド（日本ポリイミド社製、「ケルイミド１０１０」）との混合物中にダイヤモンド微粉末を均一に混合分散させ、この混合物を金型内に層状に充填し、プラズマ焼結処理を施して、ポリエトラフルオロエチレンとポリイミドとの混合樹脂中にダイヤモンド微粉末が分散した構造の円形状板体（直径２０ｍｍ、厚さ６ｍｍ）を得た。この場合、混合樹脂中のポリテトラフルオロエチレンの割合は２０容量％であった。
前記プラズマ焼結処理は、その装置として、プラズマ焼結装置（住友石炭鉱業（株））を用い、圧力；５０ＭＰａ、温度：２２０℃の条件で行った。
【００１６】
前記のようにして得られた材料の摩擦・摩耗試験を、ボールオンブロック式往復摩擦試験械を用いて行った。この場合の試験は、相手材としてはアルミナボールを用い、試験荷重２５Ｎ、摩擦速度２０ｍ／ｓの条件下、大気中の往復摩擦により行った。その結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0004002966.tif 000002
【００１８】
実施例２
実施例１と同様にして作成した材料について、実施例１と同条件下、水中で摩擦試験を行った。その結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
0004002966.tif 000003
【００２０】
前記表中に符号で示したダイヤモンドの具体的内容は以下通りである。
（１）ＳＤ：粒径０．１μｍ以下
（２）ＨＤ（Ｉ）：粒径１μｍ以下
（３）ＨＤ（II）：粒径３〜６μｍ
（４）ＨＤ（III）：粒径６〜１２μｍ
【００２１】
【発明の効果】
本発明によるダイヤモンドの複合自己潤滑性摩擦材料は、安価なダイヤモンド部粉末を用いたにもかかわらず、従来の高価なダイヤモンドの微粉末を用いた場合と同等の摩擦・摩耗特性を有するものである。また、本発明の材料は、水中においてもすぐれた摩擦・摩耗特性を示す。従って、本発明の材料は、油圧機械から環境汚染がなく、安全性の高い水圧機械への転換にも寄与するものである。