(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。
プラスチック−ダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料を拡充して用途を拡大するため、各種のマトリックスを研究した結果、ポリエーテルエーテルケトンとポリテトラフルオロエチレンとの混合物をマトリックスとするダイヤモンド複合材料が、ポリイミド−ポリテトラフルオロエチレン系に勝るとも劣らない摩擦・摩耗特性を示すことを見出した。
【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としては各種のものが用いられ、このようなものには、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）、爆発合成ダイヤモンド（ＳＤ）微粉末、超高圧ダイヤモンド（ＨＤ）微粉末あるいはそれらの混合物が包含される。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。
本発明では、前記ＳＤ微粉末やＨＤ微粉末を用いるのが好ましい。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エーテルエーテルケトン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、その材料全体（混合樹脂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、混合樹脂に対して３〜１５容量％の割合で容量％含有させるのがよい。
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。
【０００９】
本発明の材料を製造するには、ポリテトラフルオロエチレン微粉末とポリエーテルエーテルケトン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。
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の材料は、これを表面剤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を表面材として形成した製品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。
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できる。
【００１３】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００１４】
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」）とポリエーテルエーテルケトン（ビクトレックス・エムシー社製、「１５０ＦＣ３０」）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エーテルエーテルケトン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状体（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１５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。
【００１５】
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。
【００１６】
【表１】
0003975264.tif 000002
【００１７】
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。
【００１８】
【表２】
0003975264.tif 000003
【００１９】
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）ＣＤ：粒径０．０５μｍ
（２）ＧＣＤ：粒径０．０５μｍ
（３）ＳＤ：粒径０．１μｍ以下
（４）ＨＤ（Ｉ）：粒径１μｍ以下
（５）ＨＤ（II）：粒径３〜６μｍ
（６）ＨＤ（III）：粒径２０〜３０μｍ
【００２０】
【発明の効果】
本発明のダイヤモンド複合自己潤滑性摩擦材料は、室温付近の大気中および水中で、低い摩擦係数と高い耐摩耗性が得られた。水中で優れた摩擦・摩耗特性により、油圧機械から水圧機械の転換が進み、環境の改善と安全性の向上が期待される。