滑動構件和滑動材料組合物的製作方法

2023-07-28 17:24:01

滑動構件和滑動材料組合物的製作方法
【專利摘要】本發明的目的是提供一種適合於硬度低的配合件的滑動構件。本發明涉及一種用於與配合件滑動的滑動構件，所述配合件至少在其表面上具有鐵氧體相，所述滑動構件包括含有粘合劑樹脂、二硫化鉬和硬質物顆粒的被覆層。
【專利說明】滑動構件和滑動材料組合物
【技術領域】
[0001]本發明涉及適合於軟質配合件的滑動構件和滑動材料組合物。
【背景技術】
[0002]通常，為了向機械的滑動部提供潤滑，將每個滑動構件的表面都塗覆有滑動材料組合物，該滑動材料組合物將要在每個滑動部中用作潤滑薄膜。因此，要求這種類型的滑動材料組合物應該是具有低摩擦特性、優異的耐磨損性以便即使在長期使用後也不磨損，並且與配合件良好匹配的潤滑薄膜。
[0003]作為常規滑動材料組合物，已知的是含有耐磨劑、固體潤滑劑和樹脂粘合劑的滑動材料組合物(參見專利文獻I至3)。
[0004]引用文獻名單
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利N0.4004631
[0007]專利文獻2 JP-A-H10-37962
[0008]專利文獻3 JP-A-2002-53883

【發明內容】

[0009]本發明待解決的問題
[0010]在上述現有技術中，與滑動構件相配合的配合件是通過進行諸如激冷處理(chilling treatment)或淬火處理的熱處理而獲得的具有高硬度特性的配合件,並且常規滑動材料組合物被限於假設配合件是高硬度類型的情況下配置的滑動材料組合物。然而，近年來，為了降低製造成本，已經推進了不經歷硬化處理的軸的開發，因此，對適合於具有較低硬度的配合件的滑動構件的需求變大。本發明的目的是提供滿足這種需求的滑動構件。
[0011]解決問題的手段
[0012]本發明涉及下面描述的滑動構件和滑動材料組合物。
[0013][I] 一種用於與配合件滑動(sliding with)的滑動構件,所述配合件至少在其表面上具有鐵氧體相，該滑動構件包括被覆層，該被覆層包含粘合劑樹脂、二硫化鑰和硬質物顆粒。
[0014][2]上述[I]的滑動構件，其中，所述硬質物顆粒的平均粒徑為所述配合件的滑動表面的表面算術平均粗糙度Ra的0.5至10倍。
[0015][3]上述[I]或[2]的滑動構件，其中，所述硬質物顆粒為塊狀。
[0016][4]上述[I]至[3]任一項的滑動構件，其中，所述硬質物顆粒的硬度為所述配合件的硬度的2倍以上。
[0017][5] 一種滑動材料組合物，其用於與配合件滑動的滑動構件中，所述配合件至少在其表面上具有鐵氧體相，該滑動材料組合物包含:粘合劑樹脂；二硫化鑰；以及硬質物顆粒。
[0018]本發明的有利效果
[0019]根據本發明，可以提供滑動材料組合物和通過滑動包裹具有鐵氧體相的配合件的粗糙化部分，從而顯示出優異耐磨損性和抗咬合性的滑動構件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是示出了硬質物顆粒的粒徑與磨損測試後配合軸的表面粗糙度之間的關係的圖。
[0021]圖2是示出了硬質物顆粒的粒徑與磨損測試後樣品(軸承)的磨損深度之間的關係的圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明的滑動材料組合物(在後文中也稱為「本發明的組合物」)含有粘合劑樹脂、二硫化鑰和硬質物顆粒。
[0023]粘合劑樹脂是指粘合本發明的組合物的材料，其優選地是選自聚醯胺-醯亞胺(PAI)樹脂、聚醯亞胺樹脂、酚樹脂、聚縮醛樹脂、聚醚醚酮樹脂和聚苯硫醚樹脂中的至少一種樹脂。在這些樹脂中，從耐磨損性的觀點來看，優選地使用聚醯胺-醯亞胺(PAI)樹脂。
[0024]本發明的組合物含有硬質物顆粒。在不經歷硬化處理例如淬火處理的配合件(也稱為「配合構件」)例如鍛造軸和鑄造軸中存在鐵氧體相。具有這種鐵氧體相的配合件的硬度低，以維氏硬度計為HV200至300，因此在研磨精整後可能形成毛刺。滑動軸承的表面、即滑動構件的滑動表面比鐵氧體相更軟，這可能導致被毛刺磨蝕。為了解決這一問題，通過滑動材料組合物中包含的硬質物顆粒來提供削去鐵氧體相中形成的毛刺以使配合件表面光滑的作用，其也被稱為包裹效應，由此在本發明中提高耐磨損性和抗咬合性。
[0025]為了發揮包裹效應，必需根據配合件的表面粗糙度調整硬質物顆粒的粒徑。在這裡，如果添加相對於表面粗糙度來說粗糙的硬質物，則硬質物不利地攻擊配合件。另一方面，如果添加太小的硬質物，則不能獲得包裹效應。因此，硬質物顆粒的平均粒徑(眾數直徑(mode diameter))優選地可以為配合件的滑動表面的算術平均粗糙度(Ra)的0.5至10倍大，特別優選地2至5倍大。
[0026]應該指出，當表面粗糙度由十點平均粗糙度(Rz)指定時，服從下面的關係表達式。
[0027]算術平均粗糙度(Ra) =1/2?1/3 X十點平均粗糙度(Rz)
[0028]此外，硬質物顆粒的形狀為塊狀或球狀，並且由於塊狀的硬質物顆粒比球狀的硬質物顆粒的包裹效應更高，因此塊狀是特別優選的。在這裡，塊狀是指基本上不含90°以下的突起的不規則形狀，並且不包括可以通過加工形成的諸如球狀和銳角狀的形狀。應該指出，銳角狀的硬質物顆粒可能攻擊配合件，因此不是優選的。
[0029]對硬質物顆粒的硬度沒有限制，只要硬質物顆粒相對於具有鐵氧體相的配合件具有足夠硬度即可；然而，由於配合件的硬度為HV200至300，因此硬質物顆粒的硬度優選地為HV600以上，其為配合件的硬度的兩倍以上，並且特別優選地為HV800以上。應該指出，所述硬度是指維氏硬度(在後文中同樣適用)。
[0030]對硬質物顆粒的類型沒有特別限制。然而，從滿足上述硬度的觀點來看，可以優選地使用 Fe3P (約 HV800)、A1203 (HV1500 以上)、SiC (HV2000 以上)、A1N (HVlOOO 以上)等。
[0031]此外，本發明的組合物中硬質物顆粒的含量優選地為0.1至5體積％，特別優選地為I至4體積％。當含量在上述範圍內時，硬質物顆粒具有包裹效應，並且使配合件的劣化降低。
[0032]二硫化鑰(MoS2)在本發明的組合物中作為固體潤滑劑以提供耐磨損性。通過添加固體潤滑劑，使硬質物顆粒的包裹變細。特別是由於二硫化鑰與其他固體潤滑劑相比在油中表現出更加優異的潤滑效果，因此特別是可以在油中發揮這種效應。
[0033]在本發明的組合物中，二硫化鑰的含量為30至70體積％，優選地為35至60體積％。當二硫化鑰含量在上述範圍內時，可以獲得足夠的潤滑效果。
[0034]應該指出，二硫化鑰優選地具有5 μ m以下、特別優選地具有3 μ m以下的平均粒徑。
[0035]本發明的組合物可以含有二硫化鑰之外的其他固體潤滑劑。
[0036]所述其他固體潤滑劑優選地為選自石墨、聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化鎢、雲母、氮化硼、氟化石墨和富勒烯的至少一種固體潤滑劑。從這些固體潤滑劑作為二硫化鑰的輔助劑在特別是潤滑油耗盡時獲得潤滑效果的觀點來看，這些固體潤滑劑的含量優選地為5至35體積％。
[0037]本發明的組合物還可以包含無機添加劑，並且所述無機添加劑優選地為選自碳酸鈣、硫酸鋇和磷酸鈣的至少一種無機添加劑。此外，從耐磨損性的觀點來看，組合物中無機添加劑的含量優選地為5至10體積％。
[0038]本發明的滑動材料組合物可用於滑動構件的基底件表面的被覆層。本發明的滑動材料組合物優選地用於滑動表面上被覆，特別是當配合滑動構件至少在其表面上具有鐵氧體相時。上述配合件的具體實例包括沒有淬火的鍛造軸、沒有淬火的球形灰鑄鐵軸和沒有氮化的鍛造軸。
[0039]本發明的滑動構件包括基底件和設置在基底件上的被覆層，並且所述被覆層由上述的本發明的滑動材料組合物形成。
[0040]對用於本發明的滑動構件的基底件的材料沒有特別限制。然而，優選地從鋼、不鏽鋼、鑄鐵、銅、銅合金、鋁、鋁合金、橡膠、塑料和陶瓷中選擇材料。此外，對基底件的形狀沒有特別限制，並且可以是板型或管型。此外，優選地，基底件包括鋼背(back steel)例如鋼和不鏽鋼，以及設置在鋼背上並含有鋁合金、銅合金等的合金層。
[0041]作為用於形成被覆層的方法，例如，可以應用將本發明的組合物與粘合劑樹脂的溶劑混合，使用已知方法例如氣壓噴塗在基底件表面上形成混合物的薄膜，然後在粘合劑樹脂的燒成溫度下燒成所述薄膜的方法。此外，為了強化被覆，在表面被被覆之前可以對基底件表面進行表面粗糙化處理，或者可以在基底件與被覆層之間設置膠粘層。被覆層的厚度優選地為5至30 μ m。對被覆層的表面粗糙度沒有特別限制，但優選地為0.3至3 μ mRa。
[0042]對本發明的滑動構件的潤滑條件沒有特別限制，可以使用油潤滑、脂潤滑和無潤滑的任何條件。
[0043]實施例
[0044]對鋁製雙金屬基底件(厚度約1.5mm (鋁合金層厚度為0.2mm))進行噴砂處理，然後噴塗表I中示出的組合物以便獲得10 μ m的厚度，並形成被覆層。在通過噴塗形成薄膜後，將基底件在200°C燒成，由此生產樣品。使用的材料如下所述。應該指出，除了固體潤滑劑和硬質物之外的剩餘部分用粘合劑樹脂調整，以便每種組合物總共為100體積％。
[0045]?粘合劑樹脂
[0046]聚醯胺-醯亞胺(PAI)樹脂:由HITACHI CHEMICAL C0.，LTD.製造
[0047]?固體潤滑劑
[0048]二硫化鑰:由 SUMICO LUBRICANT C0.，LTD.製造，平均粒徑為 2 μ m
[0049]石墨:由SUMICO LUBRICANT C0.，LTD.製造，平均粒徑為 2 μ m
[0050]二硫化鎢:由 SUMICO LUBRICANT C0.，LTD.製造，平均粒徑為 2 μ m
[0051]?硬質物顆粒
[0052]Al2O3:由 FUJMI INCORPORATED C0.，LTD.製造，全部為塊狀
[0053]SiC:由 FUJMI INCORPORATED C0.，LTD.製造，全部為塊狀
[0054]Fe3P:由 FUKUDA METAL F0IL&P0WDER C0.，LTD.製造，全部為塊狀
[0055]AlN:由 Toyo Aluminium K.K.製造，全部為塊狀
[0056]使用在其滑動表面上具有鐵氧體相的鑄造軸或鍛造軸作為配合件，對實施例和比較例的樣品(軸承)進行磨損測試，並測量測試之前和之後配合軸的滑動表面的表面粗糙度，以及測試後樣品的滑動表面的磨損深度。結果示出在表1中。此外，對於實施例來說，硬質物顆粒的粒徑與測試後配合軸的表面粗糙度之間的關係示出在圖1中，硬質物顆粒的粒徑與測試後樣品(軸承)的磨損深度之間的關係示出在圖2中。應該指出，每個配合件均未經歷硬化處理例如淬火，並具有HV200至300的硬度。
[0057](磨損測試)
[0058]磨損測試使用部分接觸測試機，在下列條件下進行:
[0059]轉數:0rpm (保持I分鐘)一1200rpm (保持I分鐘)一Orpm (保持I分鐘)的周期測試
[0060]潤滑油:0W-20
[0061]潤滑溫度:100 °C
[0062]載荷:4.41kN
[0063]測試時間:100小時
[0064](表面粗糙度測量)
[0065]按照JISB061 (2001)計算算術平均粗糙度(Ra)。
[0066](磨損深度測量)
[0067]在測試之前和之後測量樣品(軸承)的被覆層厚度，並由這些值計算磨損深度。
[0068][表 I]
【權利要求】
1.一種用於與配合件滑動的滑動構件，所述配合件至少在其表面上具有鐵氧體相，該滑動構件包括: 被覆層，該被覆層包含粘合劑樹脂、二硫化鑰和硬質物顆粒。
2.根據權利要求1所述的滑動構件， 其中，所述硬質物顆粒的平均粒徑為所述配合件的滑動表面的表面算術平均粗糙度Ra的0.5至10倍。
3.根據權利要求1或2所述的滑動構件， 其中，所述硬質物顆粒為塊狀。
4.根據權利要求1至3任一項所述的滑動構件， 其中，所述硬質物顆粒的硬度為所述配合件的硬度的2倍以上。
5.一種滑動材料組合物，該滑動材料組合物用於與配合件滑動的滑動構件中，所述配合件至少在其表面上具有鐵氧體相，該滑動材料組合物包含: 粘合劑樹脂； 二硫化鑰；以及 硬質物顆粒。
【文檔編號】C10M125/10GK103797256SQ201280044676
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月13日 優先權日:2011年9月13日
【發明者】富川貴志, 千年俊之 申請人:大豐工業株式會社