滑动部件制造技术

提供一种滑动部件，该滑动部件包括在基材表面上的树脂层（１２）。树脂层（１２）包含树脂粘合剂（２１）和总量为４０－６０体积％的固态润滑剂（２２，２３）。固态润滑剂（２２，２３）包括石墨和二硫化钼，并且满足以下关系式（ａ）至（ｃ）。（ａ）石墨的平均粒度Ｘｇ与二硫化钼的平均粒度Ｘｍ的比值满足下式：２≤Ｘｇ／Ｘｍ≤１０。（ｂ）石墨的体积百分数含量Ｖｇ与二硫化钼的体积百分数含量Ｖｍ的比值满足下式：０．２≤Ｖｇ／Ｖｍ≤２。（ｃ）表示固态润滑剂总表面积的参数满足下式：Ｖｇ／Ｘｇ＋Ｖｍ／Ｘｍ≤０．５５。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及最适合用作内燃机中轴承，特别是2-冲程柴油机的十字头轴承 (crosshead bearing)的滑动部件。
技术介绍
对于例如用于内燃机的轴承的滑动部件，特别是支承曲轴的轴承或者在连杆大头 (connecting rod bid end)处的连杆轴承的主要轴承，轴在相对于轴承的滑动表面的一个 方向上连续旋转，因此在轴承滑动表面和轴之间形成油膜，基于所谓的液力润滑达到滑动 状态。因此，轴承的滑动表面以及旋转轴的滑动表面相互几乎不接触，并且在滑动表面施加 的作用力(剪切应力)小。另一方面，因为对用于船用发动机的十字头轴承，滑动表面和轴处于相对摆动，轴 与滑动表面间的相对滑动速度周期性地为零。因此，难以在轴和滑动表面之间形成油膜。特 别是，当轴与滑动表面之间滑动的相对方向改变时，轴和滑动表面处于直接接触时发生滑 动，因此在滑动表面上施加大的作用力(剪切应力)。为此原因，用于船用发动机的十字头 轴承要求滑动部件能够在与轴接触时减小摩擦并且不易破裂。在常规技术中，已经使用十字头轴承，其中，在钢背金属上的铝轴承合金包层表面 电镀镀M层，在镀M层上再电镀约20微米的铅覆层。所述铅覆层广泛用于十字头轴承， 原因是铅覆层柔软并且高度贴合，因此较容易形成油膜。但是，存在因轴与滑动表面之间接 触或者因磨损而露出镀M层所引起的塑性流动导致的咬合的问题。还因为铅是环境公害 物质而产生环境问题。对其他常规十字头轴承，提出由树脂粘合剂和固体润滑剂组成的树脂层，以解决 上述铅覆层的问题。例如，在JP-A-07-238936中，在铝轴承合金表面形成2_10微米树脂 涂层，通过在该树脂层中包含55-98重量％固态润滑剂改进滑动轴承的滑动性能。并且， 在JP-A-09-125176中，通过形成Cu-Ag-Sn轴承合金层改进滑动轴承的抗咬合性，并通过 在轴承合金层上形成1-25微米厚的软金属或树脂层作为覆层改进与轴的贴合性。此外， 在JP-A-2006-308099中，在轴承金属层上形成1_40微米树脂层，并通过在该树脂层中包含 15-25体积％二硫化钼或5-15体积％石墨作为固态润滑剂，改进耐磨性、抗气蚀性和耐腐 蚀性。
技术实现思路
在JP-A-07-238936中，虽然在铝轴承合金表面形成2_10微米的树脂层，但是在该 树脂层中包含高达55-98重量％的固态润滑剂，以提高树脂层的滑动性能。在这样的树脂 层中，因为在烘烤时树脂粘合剂发生相对明显收缩而固态润滑剂几乎不收缩，因此在树脂 层表面容易形成不平整，即，表面粗糙度增大。此外，固态润滑剂体积与树脂粘合剂的体积 比值越大，固态润滑剂微粒间接触的可能性越高，树脂粘合剂不能充分填充微粒间的空隙， 因此树脂层强度下降。在用于轴相对于滑动表面在一个方向上连续旋转的应用的轴承，例如用于内燃机中曲轴的轴承中，在滑动表面和轴之间始终形成油膜。为此原因，滑动表面与 轴之间不经常发生接触，在滑动表面施加的作用力(剪切力)小，即使使用表面粗糙和低强 度的树脂层也不存在问题。但是，当这种树脂层用于轴承，例如十字头轴承时，其中滑动表 面与轴经常接触，大的剪切力作用于滑动表面，因此在树脂层中发生咬合或破损。虽然在JP-A-09-125176中揭示Cu-Ag-Sn轴承合金层上形成的软金属或树脂层覆 层的厚度为1-25微米，但是认为该覆层被磨掉。该文献描述只要求该覆层具有达到与轴贴 合所需的厚度，因为轴承合金层具有优良的滑动性能。然而，在如十字头轴承的轴承中，轴 和滑动表面经常接触，当该覆层磨掉时发生咬合。此外，虽然如JP-A-2006-308099中揭示在树脂层中包含二硫化钼或石墨作为固 态润滑剂，但是因为固态润滑剂的比例上限为40体积％，滑动表面上存在的固态润滑剂量 小，因此接触时轴与固态润滑剂之间的摩擦系数高。因此，在如十字头轴承之类的轴承中， 轴承与轴经常接触，在树脂层中发生咬合。此外，在固态润滑剂中，二硫化钼是很薄的平坦 形状，平均宽度为10-40微米，平均高度为5-15纳米，该平坦表面平行于滑动表面。因此， 在与轴接触产生的剪切力作用下二硫化钼容易破碎，导致该树脂层强度下降。如上所述，对如十字头轴承之类的轴承中，轴承经常与轴接触，必须加入大量固态 润滑剂以保持树脂层的抗咬合性的要求与必须加入少量固态润滑剂以保持树脂层的强度 的要求相冲突。在上述情况下完成了本专利技术，本专利技术的目的是提供一种滑动部件，该部件 中，甚至在树脂层中包含大量固态润滑剂时在不使树脂层强度下降的情况下仍保持抗咬合 性。为达到上述目的，本专利技术提供一种滑动部件，其包括在基材表面形成的树脂层。该 树脂层包含树脂粘合剂和总量为40-60体积％的固态润滑剂。固态润滑剂包括石墨和二硫化钼，并满足以下关系式(a)至(C)。(a)石墨的平均粒度Xg与二硫化钼的平均粒度Xm的比值满足下式2 ( Xg/ Xm ^ 10。(b)石墨的体积百分数含量Vg与二硫化钼的体积百分数含量Vm的比值满足下式 0. 2 彡 Vg/Vm 彡 2 ；和(c)表示固态润滑剂总表面积的参数满足下式Vg/Xg+Vm/Xm ( 0. 55。根据本专利技术的实施方式，树脂粘合剂包含聚酰胺-酰亚胺树脂、聚苯并咪唑树脂 和聚酰亚胺树脂中的至少一种树脂。根据本专利技术的实施方式，石墨的平均粒度Xg为2-8微米。根据本专利技术的实施方式，石墨的平均粒度Xg不大于树脂层厚度的45%。根据本专利技术的实施方式，相对于树脂粘合剂总量，树脂层还包含不大于20体积％ 的以下的至少一种聚合物聚醚砜、聚酰胺、聚苯硫醚和聚四氟乙烯。本专利技术中，即使树脂层包含树脂粘合剂和40-60体积％固态润滑剂，但因为固态 润滑剂是包含石墨和二硫化钼并且满足关系式(a)-(c)，因此在不使树脂层强度下降的情 况下可保持抗咬合性。与此相反，当固态润滑剂总量小于40体积％时，与轴接触时的摩擦 系数增大，导致树脂层上发生咬合。当固态润滑剂总量大于60体积％时，树脂粘合剂与固 态润滑剂的比值下降，不能充分地保持固态润滑剂，导致树脂层强度下降。如关系式(a)中所示，石墨的平均粒度Xg与二硫化钼的平均粒度Xm的比值不小于2但不大于10 (2 ≤ Xg/Xm≤10)。如图4中所示，只将较小平均粒度的固态润滑剂22分 散在树脂粘合剂21中(图4A)或者只将较大平均粒度的固态润滑剂23分散在树脂粘合剂 21中(图4B)时，在固态润滑剂微粒之间存在较大空隙，固态润滑剂具有较大表观体积。另 一方面，当将具有较小平均粒度的固态润滑剂22和较大平均粒度的固态润滑剂23分散在 树脂粘合剂21中(图4C)时，具有较小平均粒度的固态润滑剂22进入较大平均粒度的固 态润滑剂23之间的空隙中，该固态润滑剂具有较小的表观体积。因此，即使较小平均粒度 的二硫化钼和较大平均粒度的石墨作为固态润滑剂时的添加量较大，烘烤时由树脂粘合剂 和固态润滑剂之间的收缩差异造成在树脂层表面上不平整较小。因为防止固态润滑剂的微 粒之间的接触，因此可以防止树脂层强度下降。固态润滑剂的形状不限于图4中所示的球 形，可以包括椭圆形或其他不规则形状。与此相反，当平均粒度的比值小于2时，平均粒度的差异很小，因此固态润滑剂中 具有较小平均粒度的二硫化钼不能充分进入具有较大平均粒度的石墨微粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑动部件，其包括在基材表面上的树脂层，该树脂层包含树脂粘合剂和总量为４０－６０体积％固态润滑剂，其中，所述固态润滑剂包含石墨和二硫化钼，并满足以下关系式（ａ）至（ｃ）：（ａ）石墨的平均粒度Ｘｇ与二硫化钼的平均粒度Ｘｍ的比值满足下式：２≤Ｘｇ／Ｘｍ≤１０；（ｂ）石墨的体积百分数含量Ｖｇ与二硫化钼的体积百分数含量Ｖｍ的比值满足下式：０．２≤Ｖｇ／Ｖｍ≤２；和（ｃ）表示所述固态润滑剂总表面积的参数满足下式：Ｖｇ／Ｘｇ＋Ｖｍ／Ｘｍ≤０．５５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：川上直久，仲伟星，中曾根竹行，
申请(专利权)人：大同金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]