(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタルと、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材であって、エキスパンドメタルはその網の各結合部が裏金の内周面に対して拡散接合されてクサビ状の係合部を形成し、該エキスパンドメタルの網目は該網目の各辺と裏金の内周面との間に形成された微小隙間を介して連続し、潤滑性樹脂組成物は該エキスパンドメタルの網目、クサビ状の係合部および微小隙間に充填され、かつエキスパンドメタルの表面を覆ってすべり層を形成しており、該潤滑性樹脂組成物はポリヘキサメチレンアジパミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂１０〜２０重量％、チタン酸カリウムウィスカ３〜１０重量％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂から成ることを特徴とする複層摺動部材。
【請求項２】
リン酸塩は、リン酸リチウム、リン酸水素リチウム、ピロリン酸リチウム、リン酸三カルシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムから選択される請求項１に記載の複層摺動部材。
【請求項３】
エキスパンドメタルの各結合部の表面側および裏面側は平坦面に形成されている請求項１または２に記載の複層摺動部材。
【請求項４】
エキスパンドメタルの１つの網目の開口面積は１〜６０ｍｍ２であり、エキスパンドメタルの全網目の開口率は３０〜７０％である請求項１から３のいずれか一項に記載の複層摺動部材。
【請求項５】
鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタルと、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材の製造方法であって、
（イ）エキスパンドメタルをその肉厚方向に加圧することにより、該エキスパンドメタルの各結合部の表面側および裏面側を平坦面に形成する工程と、
（ロ）裏金の内周面に沿って前記エキスパンドメタルを挿入し、該エキスパンドメタルのスプリングバック力により該裏金の内周面に前記各結合部の平坦面を圧接保持する工程と、
（ハ）内周面にエキスパンドメタルを圧接保持した裏金を不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気または真空雰囲気に調整された加熱炉内に８００〜１０００℃の温度で２０〜６０分間置き、該エキスパンドメタルの各結合部を裏金の内周面に拡散接合せしめ、該各結合部と裏金内周面との間にクサビ状の係合部を形成するとともにエキスパンドメタルの網の各辺と裏金内周面との間に微小隙間を介して該エキスパンドメタルの網目が連続した摺動部材基体を得る工程と、
（ニ）前記摺動部材基体の内側に中子を挿入し、これを射出成形機の金型内にセットしたのち、該摺動部材基体の内面と中子との隙間に、ポリヘキサメチレンアジパミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂１０〜２０重量％、チタン酸カリウムウィスカ３〜１０重量％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂からなる潤滑性樹脂組成物を射出成形する工程と、
（ホ）該潤滑性樹脂組成物の射出成形により、該樹脂組成物はエキスパンドメタルの網目、前記クサビ状の係合部および前記微小隙間を充填するとともに該エキスパンドメタルの表面を覆ってそこにすべり層を形成する工程と、
以上（イ）乃至（ホ）の工程から成る複層摺動部材の製造方法。
【請求項６】
（ロ）の工程において、挿入されたエキスパンドメタルの内周側に微小隙間を介在させてステンレス鋼から成るパイプを挿入し、（ハ）の工程において、前記パイプと裏金を熱膨張させつつ前記エキスパンドメタルの各結合部を裏金の内周面に拡散接合させた後、前記パイプを除去する請求項５に記載の複層摺動部材の製造方法。
【請求項７】
リン酸塩は、リン酸リチウム、リン酸水素リチウム、ピロリン酸リチウム、リン酸三カルシウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムから選択される請求項５または６に記載の複層摺動部材の製造方法。
【請求項８】
エキスパンドメタルの１つの網目の開口面積は１〜６０ｍｍ２であり、エキスパンドメタルの全網目の開口率は３０〜７０％である請求項５から７のいずれか一項に記載の複層摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複層摺動部材ならびにその製造方法に関するものであり、表面に潤滑性樹脂組成物のすべり層を具備し、とくに高荷重用途であって、かつ乾燥摩擦条件下での使用に適した複層摺動部材ならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、とくに耐摩耗性および耐荷重性を向上させることを目的とした熱可塑性樹脂摺動部材としては、金属裏金に熱可塑性樹脂を薄層として被着させた複層構成の摺動部材が知られており、例えば、鋼板上に多孔質金属焼結層を形成し、当該多孔質金属焼結層に熱可塑性樹脂を含浸被覆させた摺動部材（特公昭３１−２４５２号公報）、金属金網に熱可塑性樹脂を充填被覆し、これを軸受台片に結合させた摺動部材（実公昭４８−４４１１号公報）、さらには、鋼板上に接着剤層を形成し、該接着剤層に熱可塑性樹脂を被着させた摺動部材などが挙げられる。
【０００３】
上記の複層構成の摺動部材においては、熱可塑性樹脂が比較的軟質であっても、それが鋼などの裏金上に薄層として被着されていると、樹脂自体の撓みやヘタリを生ずることがないから、結果として摺動部材としての耐摩耗性、耐荷重性が向上する。また、摺動面において生じた摩擦熱が薄い樹脂層を介して裏金に容易に伝わり、そして摺動部材から放熱されるため、温度上昇を低く抑えることができ、上述した性能が一層助長される。さらに、樹脂の膨張、収縮あるいは経年変化も受け難いから、摺動部材としての寸法安定性が著しく向上する。
【０００４】
そして、特公昭３１−２４５２号公報に開示された摺動部材、および鋼板上に接着剤層を介して合成樹脂が被着された摺動部材においては、一般に平板状の複層構造体を作製したのち、樹脂層を内側にして捲回し、所謂巻きブッシュとして使用される。また、実公昭４８−４４１１号公報に開示された摺動部材においては、金属金網に合成樹脂を充填被覆したライナーを円筒状裏金の内周面に結合することによって円筒状摺動部材として使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した巻きブッシュにおいては、円筒状に捲回するのに曲げ加工を必要とするため、裏金を構成する鋼板の厚さが制限されるという問題がある。従って、厚い裏金が必要とされる場合には、前記巻きブッシュを別途肉厚の厚い円筒状ハウジングに圧入しなければならないという製造上の煩雑さがある。また他方、前記実公昭４８−４４１１号公報の構造を使用して円筒状摺動部材とした場合には、合成樹脂を充填被覆した金属金網を接着剤等によりハウジング内周面に結合させるため、摩擦条件によっては結合力が不充分となり、使用条件が制約されるという問題がある。
【０００６】
また、前記巻きブッシュにおいては、製造上、突き合わせ部が生じるため、この部分に荷重点が作用すると、そこからすべり層にヘタリ等の損傷を生ずる恐れがある。さらに、苛酷な摩擦条件下では樹脂層が溶融流動したり、裏金から剥離するという問題を生じる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は裏金との間に充分な接合力を得ることができ、苛酷な摩擦条件下の使用においても樹脂すべり層が溶融流動したり、裏金から剥離することがなく、優れた摩擦摩耗特性を発揮する複層摺動部材ならびにその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタルと、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材であって、エキスパンドメタルはその網の各結合部が裏金の内周面に対して拡散接合されてクサビ状の係合部を形成し、該エキスパンドメタルの網目は該網目の各辺と裏金の内周面との間に形成された微小隙間を介して連続し、潤滑性樹脂組成物は該エキスパンドメタルの網目、クサビ状の係合部および微小隙間に充填され、かつエキスパンドメタルの表面を覆ってすべり層を形成しており、該潤滑性樹脂組成物はポリヘキサメチレンアジパミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂１０〜２０重量％、チタン酸カリウムウィスカ３〜１０重量％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂から成ることを特徴とする複層摺動部材によって達成される。
【０００９】
また、本発明によれば上記目的は、鋼管から成る裏金と、該裏金の内周面に一体に接合された銅合金から成るエキスパンドメタルと、該エキスパンドメタルとともに裏金の内表面を覆う潤滑性樹脂組成物のすべり層とから成る複層摺動部材の製造方法であって、
（イ）エキスパンドメタルをその肉厚方向に加圧することにより、該エキスパンドメタルの各結合部の表面側および裏面側を平坦面に形成する工程と、（ロ）裏金の内周面に沿って前記エキスパンドメタルを挿入し、該エキスパンドメタルのスプリングバック力により該裏金の内周面に前記各結合部の平坦面を圧接保持する工程と、（ハ）内周面にエキスパンドメタルを圧接保持した裏金を不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気または真空雰囲気に調整された加熱炉内に８００〜１０００℃の温度で２０〜６０分間置き、該エキスパンドメタルの各結合部を裏金の内周面に拡散接合せしめ、該各結合部と裏金内周面との間にクサビ状の係合部を形成するとともにエキスパンドメタルの網の各辺と裏金内周面との間に微小隙間を介して該エキスパンドメタルの網目が連続した摺動部材基体を得る工程と、（ニ）前記摺動部材基体の内側に中子を挿入し、これを射出成形機の金型内にセットしたのち、該摺動部材基体の内面と中子との隙間に、ポリヘキサメチレンアジパミド樹脂５〜２０重量％、四ふっ化エチレン樹脂１０〜２０重量％、チタン酸カリウムウィスカ３〜１０重量％、リン酸塩３〜１０重量％、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂からなる潤滑性樹脂組成物を射出成形する工程と、（ホ）該潤滑性樹脂組成物の射出成形により、該樹脂組成物はエキスパンドメタルの網目、前記クサビ状の係合部および前記微小隙間を充填するとともに該エキスパンドメタルの表面を覆ってそこにすべり層を形成する工程と、以上（イ）乃至（ホ）の工程から成る複層摺動部材の製造方法によっても達成される。
【００１０】
さらに、上記の製造方法では、（ロ）の工程において、挿入されたエキスパンドメタルの内周側に微小隙間を介在させてステンレス鋼から成るパイプを挿入し、（ハ）の工程において、前記パイプと裏金を熱膨張させつつエキスパンドメタルの各結合部を裏金の内周面に拡散接合した後、該パイプを除去するようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る複層摺動部材およびその製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る複層摺動部材を示す外観斜視図であり、図２は図１に示す複層摺動部材を展開した状態を示す一部破断の平面図であり、図３は図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【００１２】
本発明の複層摺動部材は、図１および図２に示すように、鋼管から成る裏金１と、該裏金１の内周面１１に一体に接合された銅合金からなるエキスパンドメタル２と、該エキスパンドメタル２とともに裏金１の内周面１１を被覆する潤滑性樹脂組成物から成るすべり層３とから構成されている。エキスパンドメタル２は図３に示すように、その網の結合部２１が裏金１の内周面１１に対して拡散接合されてクサビ状の係合部２２を形成し、該エキスパンドメタル２の網目２３は該網目２３の各辺２４と裏金１の内周面１１との間には微小隙間４が形成されており、該エキスパンドメタル２の網目２３は微小隙間４を介して連続している。そして、潤滑性樹脂組成物のすべり層３はエキスパンドメタル２の網目２３、クサビ状の係合部２２および微小隙間４を充填し、該エキスパンドメタル２の表面を覆って形成されている。
【００１３】
本発明において裏金１を構成する鋼管とは、いわゆる丸または角断面の素材を用いて継目無く製造された鋼管に加え、鋼板または鋼帯を管状に成形し、その継目を電気抵抗溶接、鍛接、アーク溶接等により接合して製造された鋼管を含む。
【００１４】
エキスパンドメタル２は、金属薄板に対し所定のピッチで直線的に連続させ、かつ各列毎に位相差を設けて一定の長さの切り込み加工を行うとともに該切り込みを拡開することにより、略矩形等の規則正しい網目列を形成した金網状の金属薄板である。このエキスパンドメタル２は潤滑性樹脂組成物から成るすべり層３を補強し、摺動部材の荷重支持部としての役割を果たすものである。
【００１５】
エキスパンドメタル２の材料としては、リン青銅、黄銅、ベリリウム銅、洋白、アルミニウム青銅等の合金が使用される。エキスパンドメタル２の厚さ（エキスパンド加工前の原板の厚さ）は０．１〜１．５ｍｍ程度、その刻み幅は０．５〜１．２ｍｍ程度、網目２３の長手の対角線長さは１．０〜１２．０ｍｍ程度、網目２３の短手の対角線長さは１．０〜１０．０ｍｍ程度である。斯かる具体的な寸法および網目２３における形状のバリエーションは種々採用し得るが、本発明においては、１つの網目２３の開口面積が１〜６０ｍｍ2 であり、かつ全網目２３の開口率が３０〜７０％のエキスパンドメタルを例示することができる。
【００１６】
エキスパンドメタル２は、その各結合部２１において裏金１の内周面１１に拡散接合されて裏金１の内周面１１との間にクサビ状の係合部２２を形成し、エキスパンドメタル２の網目２３は網の各辺２４と裏金１の内周面１１との間に形成された微小隙間４を介して連続しているため、裏金１の内周面１１に対する剥離強度が高められ、後述する潤滑性樹脂組成物から成るすべり層３との結合力が高められる。
【００１７】
裏金１の内周面１１に拡散接合されたエキスパンドメタル２の各結合部２１はその先端部が平坦面２５とされているのが好ましい。エキスパンドメタル２の結合部２１に平坦面２５を形成した場合には、結合部が尖鋭な通常のエキスパンドメタルを使用した場合に比べ、相手材との摺動において結合部２１の平坦面２５全面で均等に荷重を支持するため、潤滑性樹脂組成物から成るすべり層３を破壊することがない。また、万一、すべり層３が摩耗し、エキスパンドメタル２が直接相手材と摺動状態となった場合でも、平坦面２５に形成されたエキスパンドメタル２の結合部２１によって相手材の表面を損傷させることがない。
【００１８】
すべり層３を形成する潤滑性樹脂組成物は、ポリテトラメチレンアジパミド樹脂を主成分とし、これに所定量のポリヘキサメチレンアジパミド樹脂、四ふっ化エチレン樹脂、チタン酸カリウムウイスカおよびリン酸塩を配合したものからなる。
【００１９】
潤滑性樹脂組成物の主成分をなすポリテトラメチレンアジパミド樹脂（以下「ナイロン４６」という）は、引張強度、曲げ強度、衝撃強度等の機械的強度に優れ、また耐熱性、摺動特性にも優れているため、とくに苛酷な摩擦条件下での使用に適している。
【００２０】
ナイロン４，６は上述した利点を有する反面、融点が約２９０℃と高く、かつ約３２０℃で熱分解が起こることから成形に適した温度範囲が狭いという欠点を有している。一般に合成樹脂の評価において、成形性は重要であり、たとえそのものが本質的に優れた性質を有していても成形条件範囲が狭いと製品を経済的に製造することができないばかりでなく、その優れた性質が製品において十分に発揮されない。例えば、軟化温度や融点が高く溶融粘度が高い樹脂を用いて、射出成形法により製品を製造するとき、高い可塑化温度、高い射出圧力、高い金型温度等が必要であり、それはコスト高の原因となるばかりでなく、高い可塑化温度は樹脂の熱分解を誘発し、高い射出圧力は製品中における歪の原因となり、また斯かる厳しい条件に違背するとき、ヒケ、フローマーク等の外観上の致命的な欠点を生じ、機械的強度も著しく低下する原因となる。
【００２１】
本発明ではナイロン４６に対し所定量のポリヘキサメチレンアジパミド樹脂（以下「ナイロン６６」という）を配合することにより、上述したナイロン４６の具有する欠点を解決することができることを見出した。すなわち、ナイロン６６の配合により、ナイロン４６単独の射出成形時の可塑化温度を低下させることができ、樹脂の熱分解を起こすことなく巾広い成形温度範囲での成形を可能とし、機械的性質においては特に伸びを大幅に向上させるという効果をもたらす。そして、ナイロン６６の配合量は５〜２０重量％、就中１０〜１５重量％が適当である。配合量が５重量％未満であると成形性の改良に効果が現れず、また配合量が２０重量％を超えると上述したナイロン４６の具有する耐熱性、機械的強度を損なうことになる。
【００２２】
四ふっ化エチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」という）は樹脂組成物から成るすべり層に潤滑性を付与するもので、摺動部材の乾燥摩擦条件下での使用を可能とさせるものである。そして、その配合量は７〜２５重量％、就中１０〜２０重量％が適当である。配合量が７重量％未満であると、潤滑性の付与に効果が現れず摺動部材の乾燥摩擦条件下での使用に供し得ず、また配合量が２５重量％を超えると機械的強度の低下を引き起こす結果となる。
【００２３】
チタン酸カリウムウイスカは樹脂組成物から成るすべり層の機械的強度と耐熱性を向上させるとともにすべり層中に一様に分散されることにより該すべり層の耐摩耗性を向上させる効果を発揮する。チタン酸カリウムウイスカとしては、平均繊維径２μｍ以下、平均繊維長さ５〜１００μｍで、アスペクト比が１０以上のものが使用されて好適である。このチタン酸カリウムウイスカは単独で使用することもできるが、前述したナイロン６６にあらかじめ含有させて使用してもよく、すべり層への均一な分散性の観点からは後者の方が好ましい。そして、チタン酸カリウムウイスカの配合量は３〜１５重量％、就中５〜１０重量％が適当である。配合量が３重量％未満であると、上記効果が発揮されず、また配合量が１５重量％を超えるとすべり層に露出する割合が多くなり、相手材を損傷させる欠点が現れる。
【００２４】
リン酸塩はそのもの自体、例えば黒鉛のような自己潤滑性を示す物質ではないが、組成物中に配合される前記ＰＴＦＥとともに配合されることにより、ＰＴＦＥと相俟ってすべり層の摩擦摩耗特性の向上に効果を発揮する。このリン酸塩とＰＴＦＥとの配合により、すべり層の摩擦摩耗特性が向上する理由は詳らかではないが、摺動摩擦試験後の相手材表面にナイロンとＰＴＦＥとリン酸塩とが複合された潤滑被膜が形成されていたことから考察して、このリン酸塩の摩擦摩耗特性の向上に対する効果は潤滑被膜の優れた造膜性にあるものと推察される。
【００２５】
本発明において使用されるリン酸塩としては、第三リン酸、第二リン酸、ピロリン酸、亜リン酸、メタリン酸等の金属塩およびこれらの混合物を挙げることができる。この中でも、第三リン酸、第二リン酸およびピロリン酸の金属塩が好ましい。金属としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属が好ましく、とくにリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）およびバリウム（Ｂａ）が好ましい。
【００２６】
具体的にはリン酸リチウム（Ｌｉ3 ＰＯ4 ）、リン酸水素リチウム（Ｌｉ2 ＨＰＯ4 ）、ピロリン酸リチウム（Ｌｉ4 Ｐ2 Ｏ7 ）、リン酸三カルシウム（Ｃａ3 （ＰＯ4 ）2 ）、ピロリン酸カルシウム（Ｃａ2 Ｐ2 Ｏ7 ）、リン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ4 ）が本発明で使用するリン酸塩としては最も好ましい。そして、リン酸塩の配合量は３〜１０重量％、就中５〜７重量％が適当である。配合量が３重量％未満であると前記ＰＴＦＥとの相乗効果が発揮されず、また配合量が１０重量％を超えると潤滑被膜の相手材への造膜量が多くなりすぎ却って耐摩耗性を低下させる結果となる。
【００２７】
本発明における潤滑性樹脂組成物の配合方法はとくに制限されず、例えばヘンシェルミキサー、タンブラー等で混合し、さらに単軸または二軸スクリュー押出機で溶融混合する方法を挙げることができる。
【００２８】
上述した潤滑性樹脂組成物は、エキスパンドメタル２の各結合部２１を覆っており、さらにエキスパンドメタル２の網目２３、クサビ状の係合部２２および網の各辺２４と裏金１の内周面１１との間の微小隙間４に充填されている。その結果、潤滑性樹脂組成物はエキスパンドメタル２に強固に一体化されたすべり層３を形成している。このように、クサビ状の係合部２２とともに微小隙間４を充填して形成されたすべり層３は、エキスパンドメタル２に強固に一体化されるため、すべり層３が摩耗してエキスパンドメタル２が露出した場合でも、エキスパンドメタル２の網目２３に充填された潤滑性樹脂組成物によって良好な摩擦摩耗特性を維持することができる。
【００２９】
本発明の複層摺動部材は、つぎのようにして製造される。第一の製造方法は、内径が比較的小さい、具体的には内径が約４０ｍｍ未満の場合の複層摺動部材の製造方法である。まず、裏金１として所定寸法の鋼管を用意する。ついで、銅合金から成るエキスパンドメタル２を用意し、これを肉厚方向に加圧して該エキスパンドメタル２の各結合部２１の先端先鋭部を潰し、各結合部２１の表面側および裏面側を平坦面２５に形成する。エキスパンドメタル２の加圧方法としては、例えば圧延ロールによって圧延する方法が挙げられる。
【００３０】
続いて、各結合部２１に平坦面２５を形成したエキスパンドメタル２を裏金１の内周面１１に沿って挿入し、該エキスパンドメタル２のスプリングバック力により、裏金１の内周面１１に対して各結合部２１の平坦面２５を圧接してエキスパンドメタル２を保持させる。
【００３１】
次いで、エキスパンドメタル２を圧接保持した裏金１を不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気または真空雰囲気に調整された加熱炉に装入して８００〜１０００℃の温度で２０〜６０分間加熱し、エキスパンドメタル２の各結合部２１を裏金１の内周面１１に拡散接合する。これにより、裏金１の内周面１１にエキスパンドメタル２を接合一体化させた摺動部材基体が得られる。
【００３２】
上記の工程によって得られた摺動部材基体においては、各結合部２１と裏金１の内周面１１との間にクサビ状の係合部２２が形成されており、しかも、エキスパンドメタル２の網の各辺２４と裏金１の内周面１１との間の微小隙間４を介してエキスパンドメタル２の網目２３が連続している。
【００３３】
上記摺動部材基体の内側に中子を挿入し、これを射出成形機の金型内にセットした後、摺動部材基体の内面と中子との隙間に潤滑性樹脂組成物を射出成形する。この工程により、エキスパンドメタル２の表面が潤滑性樹脂組成物によって覆われ、かつ潤滑性樹脂組成物がエキスパンドメタル２の網目２３、クサビ状の係合部２２および微小隙間４に充填されたすべり層３を形成し、そして複層摺動部材を得る。
【００３４】
次に、本発明の第二の製造方法を説明する。第二の製造方法は内径が比較的大きい場合、具体的には内径が約４０ｍｍ以上の場合の複層摺動部材の製造方法である。先ず、前記第一の製造方法と同様に、裏金１としての鋼管および銅合金から成るエキスパンドメタル２を用意し、エキスパンドメタル２を加圧してその各結合部２１の表面側および裏面側を平坦面２５にする。
【００３５】
次いで、各結合部２１に平坦面２５を形成したエキスパンドメタル２を円筒状に捲回し、これを裏金１の内周面１１に沿って挿入する。その際、結合部２１で画定されるエキスパンドメタル２の外径面が裏金１の内周面１１に接触するように挿入すると、第一の製造方法と同様に、エキスパンドメタル２はそのスプリングバック力により裏金１の内周面１１に保持することができる。そして、裏金１の内周面１１に保持されたエキスパンドメタル２の内周側に微小隙間を介在させてステンレス鋼から成るパイプを挿入する。
【００３６】
続いて、エキスパンドメタル２およびパイプが挿入された裏金１を第一の製造方法と同様の条件下で加熱する。この工程においては、ステンレス鋼から成るパイプと裏金１の双方を熱膨張させ、同時に、パイプと裏金１との間に介在するエキスパンドメタル２の裏金１の内周面１１側に対する接触圧力を一層高めることにより、エキスパンドメタル２の各結合部２１を裏金１の内周面１１に拡散接合し、裏金１の内周面１１に各結合部２１を接合一体化させる。そして、エキスパンドメタル２を接合した後、パイプを取り除き、摺動部材基体を得る。
【００３７】
上記の工程によって得られた摺動部材基体においては、前記第一の製造方法によって得られた摺動部材基体と同様に、各結合部２１と裏金１の内周面１１との間にクサビ状の係合部２２が形成されており、かつエキスパンドメタル２の網の各辺２４と裏金１の内周面１１との間の微小隙間４を介してエキスパンドメタル２の網目２３が連続している。しかも、エキスパンドメタル２を裏金１に接合する際に、パイプの膨張力を該エキスパンドメタル２を保持した裏金１の内周面側に作用させるため、エキスパンドメタル２と裏金１とが一層強固に接合されている。
【００３８】
次いで、前記第一の製造方法と同様に、摺動部材基体の内側に中子を挿入し、これを射出成形機の金型内にセットした後、摺動部材基体の内面と中子との隙間に潤滑性樹脂組成物を射出成形する。この工程により、エキスパンドメタル２の表面が潤滑性樹脂組成物によって覆われ、かつ潤滑性樹脂組成物がエキスパンドメタル２の網目２３、クサビ状の係合部２２および微小隙間４に充填されたすべり層３を形成し、そして複層摺動部材を得る。
【００３９】
上記の第二の製造方法は、ステンレス鋼から成るパイプの膨張力を利用することにより、エキスパンドメタル２と裏金１との接合力を一層高めたものであり、エキスパンドメタル２を裏金１の内周面１１へ強固に拡散接合させるための寸法関係は次のとおりである。
【００４０】
上述の接合工程では、不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気あるいは真空雰囲気中において、温度Ｔ℃に加熱した際、鋼管から成る裏金１に挿入保持されたエキスパンドメタル２とステンレス鋼から成るパイプとが接触し、両者の間の隙間が０（ゼロ）の場合に以下の式が成り立つ。
【００４１】
【数１】
裏金内径×〔１＋１．２×１０-5×（Ｔ−室温）〕−エキスパンドメタル厚×２
＝ステンレス鋼製パイプ外径×〔１＋１．７８×１０-5×（Ｔ−室温）〕
【００４２】
上式中、１．２×１０-5は裏金の熱膨張係数、１．７８×１０-5はステンレス鋼製パイプの熱膨張係数である。なお、エキスパンドメタルは熱応力が分散しやすいため、エキスパンドメタル自体の熱膨張量は無視できる。
【００４３】
一例を示すと、裏金の内径を６１．５ｍｍ、エキスパンドメタルの厚さを０．７５ｍｍ、加熱温度を９００℃、室温を２０℃としたとき、上式から６０．６５＝１．０１６×ステンレス鋼製パイプ外径となり、ステンレス鋼製パイプ外径は５９．６９ｍｍとなる。内径が６０ｍｍのエキスパンドメタル２に対し、外径が５９．６９ｍｍのステンレス鋼製パイプを使用した場合、エキスパンドメタル２とステンレス鋼製パイプは接触するが、両者の間には接触圧力は発生していない。したがって、外径が５９．６９ｍｍを超え、６０ｍｍ未満の寸法のステンレス鋼製パイプを使用することにより、両者の間に高い接触圧力を発生させることができる。
【００４４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
裏金として、内径が３２．２ｍｍ、外径が５０ｍｍ、長さが４０ｍｍの継目無鋼管（機械構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫＭ１３Ｃ）を使用した。エキスパンドメタルは、０．６４ｍｍの板厚のリン青銅板にエキスパンド加工を施して作製し、その網目は短手方向長さが３．０ｍｍ、長手方向長さが４．４ｍｍのダイヤ形状の網目とした。そして、斯かるエキスパンドメタルを圧延ロールにて押圧し、エキスパンドメタルの各結合部に平坦面を形成した。加工後のエキスパンドメタルは、厚さが０．７５ｍｍ、幅が３９．５ｍｍ、長さが１０１．２ｍｍである。
【００４５】
次いで、裏金の内周面に沿ってエキスパンドメタルを挿入し、エキスパンドメタルのスプリングバック力により、裏金の内周面にエキスパンドメタルの各結合部を圧接させて保持させた。このときのエキスパンドメタルの内径は３０．７ｍｍである。
【００４６】
エキスパンドメタルを保持した裏金を不活性ガス雰囲気に調整した加熱炉内に装入し、９００℃の温度で６０分間加熱して裏金の内周面にエキスパンドメタルを拡散接合させて摺動部材基体を作製した。斯かる摺動部材基体においては、エキスパンドメタルの各結合部と裏金の内周面との間にクサビ状の係合部が形成され、かつエキスパンドメタルの網の各辺と裏金内周面との間に微小隙間が形成され、そして、斯かる微小隙間を介してエキスパンドメタルの網目が連続していることを確認した。
【００４７】
続いて、摺動部材基体のエキスパンドメタルの内周面に直径２９．１ｍｍの中子を挿入し、これをスクリュー型射出成形機の金型内にセットした。
【００４８】
潤滑性樹脂組成物として、チタン酸カリウムウイスカを３０重量％含有したナイロン６６（大塚化学社製「ティスモポチコンＯＮＮ−３０：商品名」）１５〜２５重量％（ナイロン６６：１０．５〜１７．５重量％、チタン酸カリウムウイスカ：４．５〜７．５重量％）、四ふっ化エチレン樹脂（三井デュポンフロロケミカル社製「テフロン７Ｊ：商品名」）１０〜２０重量％、リン酸水素カルシウム５〜７重量％、残部ナイロン４，６（日本合成ゴム社製）をヘンシェルミキサーに投入し、混合して潤滑性樹脂組成物を得た。
【００４９】
上記潤滑性樹脂組成物を前記金型内のエキスパンドメタルの内面と中子との隙間に射出成形した。成形後、内周面に機械加工を施してエキスパンドメタルの表面に０．３ｍｍの厚さのすべり層を有する複層摺動部材を得た。得られた複層摺動部材において、潤滑性樹脂組成物は、エキスパンドメタルの表面を覆っており、しかもエキスパンドメタルの網目、エキスパンドメタルの各結合部と裏金の内周面との間のクサビ状の係合部およびエキスパンドメタルの各辺と裏金内周面との間の微小隙間に流動状態で充填され、エキスパンドメタルに強固に一体化されたすべり層を形成していた。このようにして得た複層摺動部材におけるすべり層の成分組成を表１に示す。
【００５０】
実施例２
裏金として、内径が６２．２５ｍｍ、外径が７５ｍｍ、長さが４０ｍｍの継目無鋼管（前記実施例１と同じ）を使用し、またエキスパンドメタルとして、前記実施例１と同様のものを使用した。実施例１と同様に圧延加工し、厚さが０．７５ｍｍ、幅が３９．５ｍｍ、長さが１９５．６ｍｍのエキスパンドメタルを得た。そして、斯かるエキスパンドメタルを円筒状に捲回し、該エキスパンドメタルの外面を裏金の内周面に接触させて挿入した。なお、挿入されたエキスパンドメタルの内径は６０．７５ｍｍであった。
【００５１】
次いで、裏金に挿入した円筒状エキスパンドメタルの内周側にオーステナイト系のステンレス鋼製パイプを挿入した。ステンレス鋼製パイプとしては、内径が５４．９ｍｍ、外径が６０．５ｍｍ、長さが４０ｍｍのパイプを使用した。また、その際、エキスパンドメタルの内周面とステンレス鋼製パイプの外周面との隙間は０．１２５ｍｍであった。
【００５２】
エキスパンドメタルおよびステンレス鋼製パイプを挿入した裏金を実施例１と同条件で加熱し、裏金の内周面にエキスパンドメタルを拡散接合させた。そして、ステンレス鋼製パイプを取り除き、摺動部材基体を作製した。斯かる摺動部材基体においては、実施例１と同様に、クサビ状の係合部および微小隙間が形成され、そして微小隙間を介してエキスパンドメタルの網目が連続していることを確認した。
【００５３】
続いて、摺動部材基体のエキスパンドメタルの内面に直径が５９．１５ｍｍの中子を挿入し、これをスクリュー型射出成形機の金型内にセットした。
【００５４】
潤滑性樹脂組成物として、チタン酸カリウムウイスカを３０重量％含有したナイロン６６（大塚化学社製「ティスモポチコンＯＮＮ−３０：商品名」）１５〜２５重量％（ナイロン６６：１０．５〜１７．５重量％、チタン酸カリウムウイスカ：４．５〜７．５重量％）、四ふっ化エチレン樹脂（三井デュポンフロロケミカル社製「テフロン７Ｊ：商品名」）１０〜２０重量％、リン酸リチウム５〜７重量％、残部ナイロン４，６（日本合成ゴム社製）をヘンシェルミキサーに投入し、混合して潤滑性樹脂組成物を得た。
【００５５】
上記潤滑性樹脂組成物を前記金型内のエキスパンドメタルの内面と中子との隙間に射出成形した。成形後、内周面に機械加工を施してエキスパンドメタルの表面に０．３ｍｍの厚さのすべり層を有する複層摺動部材を得た。得られた複層摺動部材において、潤滑性樹脂組成物は、エキスパンドメタルの表面を覆っており、しかもエキスパンドメタルの網目、エキスパンドメタルの各結合部と裏金の内周面との間のクサビ状の係合部およびエキスパンドメタルの各辺と裏金内周面との間の微小隙間に流動状態で充填され、エキスパンドメタルに強固に一体化されたすべり層を形成していた。このようにして得た複層摺動部材におけるすべり層の成分組成を表２に示す。
【００５６】
比較例
金属裏金として、厚さ１．６ｍｍの冷間圧延鋼板を用意し、この鋼板上に平均粒度が５０メッシュの銅合金（Ｃｕ９０−Ｓｎ１０）粉末を散布した後、還元性ガス雰囲気中８２０〜８３０℃の温度で４０分間焼結し、鋼板上に厚さ０．４ｍｍの多孔質焼結層を形成した。次いで、多孔質焼結層にポリアミド樹脂（ダイセイ社製ナイロン１２、商品名「ダイアミド」）粉末に固体潤滑剤として二硫化モリブデンを３重量％配合した樹脂組成物を散布し、厚さを一定に、かつその表面を平にした後、２１５〜２３０℃の温度の電気炉内で９０秒間加熱した。そして、ロール圧延した後、冷却し、多孔質焼結層の表面に０．３ｍｍの厚さのすべり層を有する複層摺動部材を作製した。
【００５７】
次いで、すべり層を内側にして複層摺動部材に曲げ加工を施し、内径が６０．１５ｍｍ、外径が６４．７５ｍｍ、長さが４０ｍｍの円筒状に捲回した後、これを内径が６４．７５ｍｍ、外径が７５ｍｍ、長さが４０ｍｍの継目無鋼管（前記実施例１と同じ）に圧入し、円筒状複層摺動部材を得た。
【００５８】
次に、上述した実施例および比較例で得た複層摺動部材の摺動特性について行った試験およびその結果について述べる。摺動特性については、下記の試験条件でジャーナル試験によって耐久性を評価した。
【００５９】
0003952334.tif 000002
【００６０】
上記試験条件により行った試験結果は表１および表２のとおりである。
（以下余白）
【００６１】
【表１】
0003952334.tif 000003
（以下余白）
【００６２】
【表２】
0003952334.tif 000004
【００６３】
以上のジャーナル揺動試験においては、実施例１および実施例２の複層摺動部材は、面圧３０ＭＰａ（３０６ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、速度１．２ｍ／ｍｉｎの低速高荷重条件で、かつ乾燥摩擦（無潤滑）条件下においても低い摩擦係数で安定した性能を発揮し、摩耗量においても４０μｍ以下という優れた性能を示した。これに対し、比較例の複層摺動部材においては、試験時間の経過とともに摩擦係数が上昇し、摩耗量も大きな値を示した。
【００６４】
以上述べたように、本発明の複層摺動部材によれば、エキスパンドメタルの各結合部が裏金に対して拡散接合されて裏金の内周面との間にクサビ状の係合部を形成し、かつエキスパンドメタルの網目は、網の各辺と裏金内周面との間の微小隙間を介して連続しており、しかもエキスパンドメタルの表面を覆って形成されるすべり層はポリヘキサメチレンアジパミド樹脂、四ふっ化エチレン樹脂、チタン酸カリウムウイスカ、リン酸塩、残部ポリテトラメチレンアジパミド樹脂から成る潤滑性樹脂組成物で形成されており、該樹脂組成物はエキスパンドメタルの網目、エキスパンドメタルの各結合部と裏金内周面との間のクサビ状の係合部および網の各辺と裏金内周面との間の微小隙間に充填されているので、すべり層の裏金に対する剥離強度が高められ、苛酷な摩擦条件、とりわけ乾燥摩擦条件において優れた摺動特性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複層摺動部材を示す外観斜視図である。
【図２】本発明に係る複層摺動部材を展開した状態を示す一部破断平面図である。
【図３】図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。
【符合の説明】
１  裏金
１１  内周面
２  エキスパンドメタル
２１  結合部
２２  クサビ状の係合部
２３  網目
２４  辺
３  すべり層
４  微小隙間
【図１】
0003952334.tif 000005
【図２】
0003952334.tif 000006
【図３】
0003952334.tif 000007