(57)【要約】【課題】長期に亘り摩擦低減効果を発揮できる摺動多孔質部材の製造方法を提供する。【解決手段】固体潤滑剤を含有した樹脂３を多孔質部材１内に含浸させた後、その多孔質部材１の表面を硬化樹脂膜４により被覆し、その硬化樹脂膜４により被覆された多孔質部材１を圧延する。これにより、その多孔質部材１の圧延の際、固体潤滑剤が外部に漏出することを硬化樹脂膜４により防ぎ、固体潤滑剤が多孔質部材１内により深く入り込むことを促進する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続気孔を有する多孔質部材内に、遷移金属系の固体潤滑剤を含有した樹脂を含浸させ、
次に、前記多孔質部材の表面上に存在する前記樹脂を硬化させて、該多孔質部材の表面を硬化樹脂膜により被覆し、
次に、前記硬化樹脂膜により被覆された多孔質部材を圧延する、
ことを特徴とする摺動多孔質部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記多孔質部材内に前記樹脂を含浸させることが、該多孔質部材の雰囲気を減圧状態とする減圧工程、該減圧工程の減圧雰囲気下において前記樹脂を溜めて該樹脂中に該多孔質部材を浸漬する樹脂注入・浸漬工程、該樹脂注入・浸漬工程の雰囲気を加圧状態に変更する加圧工程を順次、経ることである、
ことを特徴とする摺動多孔質部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記多孔質部材が、焼結部材である、
ことを特徴とする摺動多孔質部材の製造方法。
【請求項４】
請求項1において、
前記多孔質部材の表面上に存在する前記樹脂を硬化させることが、該多孔質部材の表面に硬化剤を付着させて該硬化剤と該樹脂とを反応させることである、
ことを特徴とする摺動多孔質部材の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記多孔質部材の表面に硬化剤を付着させることが、該多孔質部材を該硬化剤中に浸漬することである、
ことを特徴とする摺動多孔質部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動多孔質部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動多孔質部材には、高い摺動性（摩擦低減効果）を確保すべく、特許文献1に示すように、多孔質部材にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸させたものが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２２６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記摺動多孔質部材は、多孔質部材上にＰＴＦＥのディスパージョンを載置して、そのディスパージョンを押圧して多孔質層内に含浸させることにより製造するものであり、ＰＴＦＥのディスパージョンの押圧作業だけでは、ＰＴＦＥを多孔質部材の内部深くまで入り込ませることができず、高い摺動性を有する摺動層は表面部に限られている。このため、使用により摩耗して、高い摺動性を有する摺動層が存在しなくなった場合には、最早、高い摺動性を確保できなくなる。
【０００４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、長期に亘り摩擦低減効果を発揮できる摺動多孔質部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記技術的課題を達成するために本発明（請求項１に係る発明）においては、
連続気孔を有する多孔質部材内に、遷移金属系の固体潤滑剤を含有した樹脂を含浸させ、
次に、前記多孔質部材の表面上に存在する前記樹脂を硬化させて、該多孔質部材の表面を硬化樹脂膜により被覆し、
次に、前記硬化樹脂膜により被覆された多孔質部材を圧延する、
ことを特徴とする摺動多孔質部材の製造方法とした構成としてある。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２以下の記載の通りとなる。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、固体潤滑剤を含有した樹脂を多孔質部材内に含浸させた後、その多孔質部材の表面を硬化樹脂膜により被覆し、その硬化樹脂膜により被覆された多孔質部材を圧延することから、その多孔質部材の圧延の際、固体潤滑剤が外部に漏出することが硬化樹脂膜により防がれることになり、固体潤滑剤が多孔質部材内により深く入り込むことが促進される。このため、当該製造方法により製造された摺動多孔質部材を用いれば、仮に多孔質部材が使用により摩耗するとしても、摩擦低減効果を維持できることになり、長期に亘り摩擦低減効果を発揮できる。
【０００７】
請求項２に係る発明によれば、多孔質部材内に前記樹脂を含浸させることが、該多孔質部材の雰囲気を減圧状態とする減圧工程、該減圧工程の減圧雰囲気下において前記樹脂を溜めて該樹脂中に該多孔質部材を浸漬する樹脂注入・浸漬工程、該樹脂注入・浸漬工程の雰囲気を加圧状態に変更する加圧工程を順次、経ることであることから、減圧工程において、多孔質部材における気孔内の空気を取り除いて、加圧工程において、樹脂注入・浸漬工程における樹脂を、多孔質部材内部のより深く且つ広い範囲の気孔内に入り込ませることができることになる。このため、この後、多孔質部材を圧延することにより、固体潤滑剤を、より一層、多孔質部材内部の深い位置にまで存在させることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によれば、多孔質部材が焼結部材であることから、製造に伴って連続気孔が形成される焼結部材を、多孔質部材として有効に活用できる。
【０００９】
請求項４に係る発明によれば、多孔質部材の表面上に存在する樹脂を硬化させることが、該多孔質部材の表面に硬化剤を付着させて該硬化剤と該樹脂とを反応させることであることから、多孔質部材の表面における樹脂を的確に硬化させることができ、圧延時に、樹脂が漏出することを確実に防止できる。
【００１０】
請求項５に係る発明によれば、多孔質部材の表面に硬化剤を付着させることが、該多孔質部材を該硬化剤中に浸漬することであることから、多孔質部材の表面における樹脂を確実に硬化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、摺動多孔質部材（例えば、エンジン燃焼室内のシール部材、より具体的には、レシプロエンジンにおけるピストンリング、ロータリエンジンのサイドシール等）の製造工程の一例を示す。以下、この製造工程に従って説明する。
（１）先ず、多孔質部材及び樹脂を用意する。当該摺動多孔質部材の基本材料となるものだからである。多孔質部材は、その内部に連続気孔を有するものとなっており、その多孔質部材としては、金属系、セラミックス系、プラスチック系等のものを用いることができる。本実施形態においては、連続気孔の形成の容易性から、金属系多孔質部材の中でも、焼結部材が用いられており、その焼結部材としては、例えばＦｅ，Ｃを用いたＦｅ−Ｃ系焼結材であって、その気孔率が２０％程度のものを用いることが好ましい。この焼結部材（多孔質部材）は、図1に示すように、原料粉末（例えばＦｅ，Ｃ、焼き付き防止用潤滑剤等）を用意し、それらを混合した後、圧粉焼結することにより形成される。図２は、この焼結部材の断面組織を示す顕微鏡写真であり、その顕微鏡写真によれば、この焼結部材には、表面から内部深くまで気孔が存在することが見て取れる。
【００１２】
前記樹脂には、本実施形態においては液状のアクリル系樹脂が用いられている。この樹脂中には、固体潤滑剤が分散含有されており、その固体潤滑剤としては、後述の硬化剤による上記アクリル系樹脂の硬化を考慮して、遷移金属系の固体潤滑剤が用いられている。この固体潤滑剤としては、ＭｏＳ2，ＷＳ2，硫化Ｎｂ等を用いることができ、これらが、全体に対して０．５〜１０ｖｏｌ％の範囲の割合をもって単独的又は複合的に上記樹脂（アクリル系樹脂）中に分散含有されている。
【００１３】
（２）次に、図1に示すように、前記多孔質部材内の気孔内に、前記固体潤滑剤を含有した樹脂を含浸させる。図３の概念図に示すように、多孔質部材１内部の気孔２に固体潤滑剤をできるだけ深くまで分散した状態で入り込ませるためである。この図３において、符号３は、気孔２内に入り込んだ樹脂（固体潤滑剤を含有）を示す。勿論この場合、固体潤滑剤を含有した樹脂３は、多孔質部材１の表面全体にも存在している。
【００１４】
上記含浸処理は、本実施形態においては、図６に示すように、減圧工程、樹脂注入・浸漬工程、加圧工程、洗浄工程、乾燥工程の各工程を順次、実行することにより行われる。減圧工程は、多孔質部材１を真空チャンバ内にセットした上で、その真空チャンバ内を減圧する工程であり、この減圧工程により、真空チャンバ内だけでなく多孔質部材１の気孔２からも空気が取り出される。この減圧状態としては、真空度が０．３ＫＰａ程度が好ましい。樹脂注入・浸漬工程は、減圧状態の上記真空チャンバ内に固体潤滑剤を含有した樹脂を注入し、その溜まった樹脂中に真空チャンバ内の多孔質部材１を完全に浸漬させる工程であり、この工程により、樹脂は多孔質部材１の気孔２内にある程度入り込むことになる。加圧工程は、樹脂注入・浸漬工程における減圧状態を高める工程であり、この工程により、真空チャンバ内の樹脂は、多孔質部材１の気孔２内に樹脂注入・浸漬工程の場合より広く深く入り込むことになる。この加圧状態としては、真空度が０．６ＫＰａ程度が好ましい。洗浄工程は、加圧工程を経た多孔質部材１を洗浄する工程であり、乾燥工程は、洗浄工程を経た多孔質部材１を乾燥する工程であり、これらを終えることにより、含浸は終了する。
【００１５】
（３）次に、図１に示すように、前記多孔質部材１の表面上に存在する前記樹脂を硬化させる。図４に示すように、多孔質部材１の全表面部に硬化樹脂膜４を形成することにより、後の工程で圧延処理を行っても、多孔質部材１内の樹脂を外部に漏出させないためである。この樹脂の硬化処理としては、本実施形態においては、上記多孔質部材１を硬化剤（液体）内へ浸漬（ディッピング）処理することが行われており、その浸漬処理により、その硬化剤は、多孔質部材１の全表面に付着することになる。この場合、上記浸漬（ディッピング）処理に代えて、スプレーによる硬化剤の噴霧により、硬化剤を多孔質部材１の全表面に付着させてもよい。硬化剤（重合開始剤）としては、過酸化ベイゾイル等の有機過酸化物系等が用いられており、このような硬化剤を用いることにより、この硬化剤と樹脂（アクリル系樹脂）３とが、室温にて、酸化還元反応（レドックス反応）を起こし、多孔質部材１の全表面部に硬化樹脂膜４が形成されることになる。
【００１６】
（４）次に、前記硬化樹脂膜４により被覆された多孔質部材１を圧延（サイジング）する。図５に示すように、固体潤滑剤を含有する多孔質部材１の圧延を、その内部の樹脂（固体潤滑剤含有）が外部に漏出（染みだし）することを硬化樹脂膜４により防ぎつつ行って、固体潤滑剤を多孔質部材１内の気孔２の末端部の微細孔にまで深く入り込ませるためである（図５のＰ付近参照）。これはまた、樹脂３に固体潤滑剤が分散含有されていて、その樹脂３の粘度が高くなっていること（浸透性が低下していること）に対して、その浸透性の低下の補完の意味も有している。これにより、多孔質部材１の表面から内部深くまで固体潤滑剤が分散されることになる。
この場合、この時点においては、多孔質部材１内の樹脂は未硬化の状態にあるが、この多孔質部材１に対して加熱処理等することによりその内部の樹脂を硬化させてもよいし、この後、製品として、多孔質部材１が据え付け部材（例えばエンジン）から熱を受ける場合には、多孔質部材１内の樹脂を未硬化状態のままにしておいてもよい。
【００１７】
上記圧延処理には、具体的には、図５に示すように、圧延ローラ５が用いられ、それを用いて、例えば圧延率１０％の圧延が行われる。この圧延により、多孔質部材１の表層部が塑性流動して、固体潤滑剤が浸透した気孔２の口部が絞られたり、或いは閉口されたりすることになり、固体潤滑剤の脱落が防止されることになる。
【００１８】
（５）この後、検査を行い、不良品でないことを確認した上で、製品である摺動多孔質部材を得る。したがって、当該摺動多孔質部材においては、多孔質部材１の表面から内部深くまで固体潤滑剤が分散されることになることから、多孔質部材１の摩耗が進行しても、内部に含浸された固体潤滑剤群が順次、露出し、摩擦低減効果を長期に亘って維持されることになる。またこのとき、固体潤滑剤が高い分散度をもって分散されることになり、スカッフ特性も大幅に向上する。このため、このような摺動多孔質部材は、高温、高圧の燃焼ガス室内で、相手材に対して高速で摺動するシール材（レシプロエンジンにおけるピストンリング、ロータリエンジンのサイドシール等）等として用いることに適している。
【００１９】
図７は、摩擦低減効果の持続性について、本実施例品と比較例品（背景技術で述べた製造方法ににより製造された製造品）とを比較した内容を示す。本実施例品（試験片）としては、Ｆｅ−Ｃ系焼結部材に対して、固体潤滑剤としてＭｏＳ2を２ｖｏｌ％含有するアクリル樹脂を含浸させた後、焼結部材全表面に硬化剤としての過酸化ベイゾイルにより硬化樹脂膜を形成し、その上で、それに対して圧延ローラにより圧延率１０％の圧延を施したものを用いた。これに対して比較例品（試験片）としては、Ｆｅ−Ｃ系焼結部材上にＰＴＦＥのディスパージョンを載置して、そのＰＴＦＥのディスパージョンを押圧することにより焼結部材内に含浸させ、その後、それを焼成したものを用いた。試験方法としては、図８に示すように、相手試験片６（レシプロエンジンのボア材又はロータリエンジンのサイドハウジング材）を試験片Ｔの下側に配置し、試験片Ｔを、試験片６に対して一定荷重をもって押圧しつつ、かつ試験開始前に潤滑油を滴下して該潤滑油を均一に引き延ばした状態で、往復動させ、その時間経過に伴う摩擦係数を測定した。この場合、試験片に付与する荷重を５０Ｎ、試験温度を８０℃とし、潤滑油としては、エンジンオイル０Ｗ２０を用いた。
【００２０】
試験結果を示す図７によれば、比較例品が時間の経過に伴い、摩擦係数が大きくなったのに対して、本実施例品は、摩擦係数が小さい状態が維持され、摩擦低減効果の持続性が高いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る摺動多孔質部材の製造工程の一例を示す工程図。
【図２】多孔質部材である焼結部材の断面組織を示す顕微鏡写真図。
【図３】多孔質部材に、固体潤滑剤が含有された樹脂が含浸された状態を概念的に示す概念図。
【図４】樹脂が含浸された多孔質部材の全表面に硬化樹脂膜が形成された状態を概念的に示す概念図。
【図５】硬化樹脂膜が形成された多孔質部材を圧延する状態を概念的に説明する説明図。
【図６】多孔質部材に対する樹脂の含浸のための工程を示す工程図。
【図７】摩擦低減効果の持続特性を示す特性図。
【図８】図７における試験方法を説明する説明図。
【符号の説明】
【００２２】
１  多孔質部材
２  気孔
３  樹脂
４  硬化樹脂膜
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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