滑動構件以及其制造方法和樹脂覆膜的生成方法
【專利摘要】一種滑動構件，其包含基材和形成在該基材的表面的通過混合熱固化性樹脂和熱塑性樹脂形成的混合樹脂的涂層，其中，上述混合樹脂是將混合前呈液體狀的熱固化性樹脂和混合前呈固體顆粒狀的熱塑性樹脂進行混和形成的混合樹脂，形成在所述基材表面的覆膜通過將所述液體狀的混合樹脂涂在所述基材表面并對其進行熱處理而形成，并且所述覆膜由樹脂涂層和樹脂表面的凹陷構成。
【專利說明】滑動構件以及其制造方法和樹脂覆膜的生成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在油潤滑條件下具有優(yōu)異的滑動特性的滑動構件以及其制造方法和樹脂覆膜的生成方法。
【背景技術】
[0002]存在下述技術:通過在作為運輸設備的內(nèi)燃機、旋轉機械等的部件矯正部、軸承等的滑動構件的表面設置稱為微凹陷的數(shù)μ m左右非常細微的“凹坑”，從而使滑動面的油保持功能提高，提高耐磨耗性、耐磨傷卡死性、滑動特性的技術。
[0003]作為在滑動構件的滑動面形成微凹陷的現(xiàn)有技術，已知噴丸處理法(專利文獻I)、激光加工法(專利文獻2)、組合激光加工、蝕刻加工和微噴砂加工的方法(專利文獻3)、將排列有多個半球狀凸部的成型模具壓入到樹脂表面的方法(專利文獻4)等技術。
[0004]此外，在活塞等滑動構件上用熱固化性樹脂進行柔軟層與硬層的2層涂敷，提高親合性(conformability)和耐久性的技術記載于專利文獻5中，進而,對于運輸設備、旋轉機械等的滑動構件，利用激光噴丸處理(Laser peening process)設置微細的凹坑(凹部、凹陷)來制作油槽(oil sump)，改善滑動面的耐磨耗性以及耐磨傷卡死性的技術被專利文獻6公開。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2010-78040號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2002-213612號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2008-298144號公報
[0010]專利文獻4:日本特開2011-12767號公報
[0011]專利文獻5:日本特開平7-189804號公報
[0012]專利文獻6:日本特開2006-320907號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明要解決的問題
[0014]運輸設備等的滑動部件、旋轉部件中，存在基于使用條件成為高表面壓力、油供給不足的情況。難以形成均勻的油膜，在容易引起固體接觸的邊界/混合潤滑下，由于固體接觸導致的摩擦阻力增加、容易產(chǎn)生磨耗/磨傷卡死。存在下述技術:從防止該摩擦阻力的增力口、磨耗/磨傷卡死的觀點出發(fā)，在滑動構件上涂敷滑動良好的樹脂材料提高潤滑性能，另一方面，為了進一步提高滑動構件的滑動面的耐磨耗性、耐磨傷卡死性、滑動特性，在滑動構件的樹脂表面形成凹陷(凹部)的技術。
[0015]然而，為了在滑動構件的樹脂表面形成凹陷，在樹脂材料的涂敷加工后，不僅必須追加凹陷成型加工來實施，而且需要獨立的噴丸裝置、激光加工裝置等凹陷形成裝置。而且，現(xiàn)有技術中，存在在滑動構件的樹脂表面形成凹陷本身就困難、且凹陷的成型加工繁雜、復雜的問題。
[0016]本發(fā)明是考慮到上述的情況而成的，其目的在于，提供可以由凹陷和樹脂涂層同時成型基材上的覆膜、提高耐磨耗性、耐磨傷卡死性、滑動特性的滑動構件以及其制造方法和樹脂覆膜的生成方法。
[0017]本發(fā)明的其它的目的在于，提供通過對混合熱行為特性不同的熱固化性樹脂和熱塑性樹脂的混合樹脂進行熱處理，從而能夠將同時成型有樹脂涂層和凹陷的覆膜涂到基材上的滑動構件以及其制造方法和樹脂覆膜的生成方法。
[0018]本發(fā)明的其它的目的在于，提供混合熱行為特性不同、混合前呈液體的熱固化性樹脂和混合前呈固體粒狀的熱塑性樹脂并進行涂敷、熱處理，從而能夠得到在樹脂涂層形成凹陷的覆膜，不需要凹陷形成裝置而覆膜的成型容易的滑動構件以及其制造方法和樹脂覆膜的生成方法。
[0019]用于解決問題的方案
[0020]上述的本發(fā)明的目的通過提供如下滑動構件而達成，所述滑動構件包含基材和形成在該基材的表面的通過混合熱固化性樹脂和熱塑性樹脂形成的混合樹脂的涂層，其特征在于，所述混合樹脂是將混合前呈液體狀的熱固化性樹脂和混合前呈固體顆粒狀的熱塑性樹脂進行混和形成的混合樹脂，形成在所述基材表面的覆膜通過將所述液體狀的混合樹脂涂在所述基材表面并對其進行熱處理而形成，并且所述覆膜由樹脂涂層和樹脂表面的凹陷構成。
[0021]上述實施例中，前述混合樹脂優(yōu)選在聚酰胺酰亞胺樹脂制熱固化性樹脂的內(nèi)部混合尼龍12樹脂制熱塑性樹脂的固形顆粒、使其均勻混合而成的混合物。
[0022]此外，涂于基材表面的混合樹脂優(yōu)選在熱塑性樹脂的熔點以上且熱固化性樹脂的固化溫度以上被熱處理。
[0023]此外，樹脂涂層的表面形成的凹陷的形狀優(yōu)選由前述熱塑性樹脂的固形顆粒的大小和形狀所規(guī)定(或決定)。
[0024]進而，此外，樹脂涂層的表面形成的凹陷的分布狀態(tài)優(yōu)選由前述熱塑性樹脂的固形顆粒的添加量所規(guī)定(或決定)。
[0025]優(yōu)選的是，前述熱塑性樹脂的固形顆粒為球狀。
[0026]用于達成本發(fā)明的目的的其它的實施方式的滑動構件的制造方法中，其特征在于，準備基材，在該基材的表面涂敷混合液體狀的熱固化性樹脂和固形顆粒狀的熱塑性樹脂的混合樹脂，對所涂的混合樹脂進行熱處理而在前述基材上形成樹脂涂層，將前述樹脂涂層冷卻從而在樹脂涂層的表面形成凹陷，由形成前述凹陷的樹脂涂層構成前述滑動構件的滑動面。
[0027]該滑動構件的制造方法中，優(yōu)選前述混合樹脂為在聚酰胺酰亞胺樹脂制熱固化性樹脂的內(nèi)部均勻混合尼龍樹脂制熱塑性樹脂的固形顆粒、并使之分散而成的混合物，將該均勻混合的混合樹脂加熱到熱塑性樹脂的熔點T1以上且熱固化性樹脂的固化溫度T2以上來進行熱處理。
[0028]此外，前述混合樹脂的熱處理溫度優(yōu)選在熱固化性樹脂的固化溫度以上并且與熱塑性樹脂的熔點的溫度差小于50°C。
[0029]此外，優(yōu)選通過熱塑性樹脂的固形顆粒的形狀和大小來規(guī)定(或決定)前述基材上的樹脂涂層表面形成的凹陷的形狀與大小。
[0030]此外，優(yōu)選通過調(diào)節(jié)熱塑性樹脂的固形顆粒的添加量來規(guī)定(或決定)前述基材的樹脂涂層表面形成的凹陷的分布狀態(tài)。
[0031]用于達成本發(fā)明的目的的其它的實施方式中的樹脂覆膜的生成方法的特征在于，將均勻混合液體狀的熱固化性樹脂和固形顆粒狀的熱塑性樹脂的液體狀的混合樹脂涂到基材的表面，對所涂的液體狀的混合樹脂進行熱處理從而在前述樹脂涂層的表面形成凹陷，由具備前述樹脂涂層和凹陷的覆膜構成前述基材的滑動面。
[0032]發(fā)明的效果
[0033]本發(fā)明通過僅在(滑動構件的)基材上涂敷熱固化性樹脂和熱塑性樹脂的混合樹脂并進行熱處理而構成具備樹脂涂層和凹陷的覆膜，能夠在基材上的覆膜表面自動地設置凹陷，在樹脂本來的滑動特性的基礎上，能夠得到由凹陷產(chǎn)生的油保持功能的協(xié)同效果，能夠使耐磨耗性、耐磨傷卡死性、滑動特性上升。
[0034]在涂于滑動構件的基材上的樹脂涂層的表面可以自動地并且與樹脂涂層的成型同時地構成凹陷且不必使用凹陷形成裝置，可以使具備帶凹陷的樹脂涂層的覆膜的成型容易且成型加工也簡化。
[0035]本發(fā)明實施例的進一步的特征以及效果可以根據(jù)參照附圖的以下的記載來進一步明確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是表示容器內(nèi)混合熱固化性樹脂與熱塑性樹脂、均勻混合的混合樹脂的整體圖。
[0037]圖2的(2A)?(2D)是表示通過在滑動構件的基材上涂敷混合樹脂并進行加熱處理來制造樹脂涂層的步驟，是表示凹陷形成的原理的結構圖。
[0038]圖3是表示通過實施例的熱處理品示出熱固化性樹脂中所添加的熱塑性樹脂的添加量與摩擦系數(shù)的關系的圖，圖3的(3A)表示作為熱塑性樹脂的TorayIndustries, Inc.制造的尼龍12的SP-500添加量與摩擦系數(shù)的關系的測定值的表，圖3的(3B)是對圖3的(3A)的測定值制圖而得的圖表。
[0039]圖4是用實施例1的熱處理品表示熱固化性樹脂中所添加的熱塑性樹脂的添加量與表面粗糙度的關系的圖，圖4的(4A)是表示作為熱塑性樹脂的尼龍12的SP-500添加量與表面粗糙度的關系的測定值的表，圖4的(4B)是對圖4的(4A)的測定值制圖而得的圖表。
[0040]圖5是表示用滑動構件的制造方法來實施的實施例1的混合樹脂熱處理中的加熱曲線的圖。
[0041]圖6是基于表示使用滑動構件的制造方法制造的實施例1的熱處理品的表面觀察結果的AFM(原子力顯微鏡，Atomic Force Microscope)的三維圖像圖。
[0042]圖7是用實施例2的熱處理品示出熱固化性樹脂中所添加的熱塑性樹脂的添加量與摩擦系數(shù)的關系的圖，圖7的(7A)是表示作為熱塑性樹脂的Toray Industries, Inc.制造的尼龍12的SP-10添加量與摩擦系數(shù)的關系的測定值的表，圖7的(7B)是對圖7的(7A)的測定值制圖而得的圖表。[0043]圖8是用實施例2的熱處理品示出的熱固化性樹脂中所添加的熱塑性樹脂的添加量與表面粗糙度的關系的圖，圖8的(8A)是表示作為熱塑性樹脂的尼龍12的SP-10添加量與表面粗糙度的關系的測定值的表，圖8的(SB)是對圖8的(8A)的測定值制圖而得的圖表。
[0044]圖9是表示使用滑動構件的制造方法制造的實施例2的熱處理品的表面觀察結果的AFM的三維圖像圖。
[0045]圖10是分別表示實施例2中的作為熱塑性樹脂添加尼龍12的SP-10的情況下的SP-10的添加量與表面狀態(tài)的變化的圖，圖10的(IOA)是表示僅添加熱固化性樹脂的SP-10的情況的AFM的三維圖像圖，圖10的(IOB)?圖10的(IOF)是表示SP-10的添加量為lvol%、3vol%、5vol%、9vol%、17vol%的情況的表面狀態(tài)的AFM的三維圖像圖。
[0046]圖11是表示使用滑動構件的制造方法制造的實施例3的熱處理品的表面觀察結果的AFM的三維圖像圖。
[0047]圖12是表示通過實施例1?3的AFM像而求出的熱處理品的樹脂表面的凹陷直徑與比例的關系的圖表。
[0048]圖13是表示在覆膜的樹脂涂層上所形成的凹陷與熱塑性樹脂中使用的固形顆粒60?150 μ m的粒徑的情況的表面觀察結果的AFM的三維圖像圖。
[0049]圖14與由圖13表示的圖像相同，是表示在熱塑性樹脂中使用固形顆粒的平均粒徑50 μ m的粒徑的情況的表面觀察結果的AFM的三維圖像圖。
【具體實施方式】
[0050]以下，對于實施方式參照附圖進行詳細地說明。需要說明的是，多個附圖中相同或相當部分設為相同的附圖標記。
[0051][滑動構件以及其基材上的覆膜]
[0052]本發(fā)明以汽車等運輸設備中的內(nèi)燃機的活塞、活塞環(huán)等滑動部件、其它移動設備的旋轉機械軸承、滑動部件等的滑動構件為對象，以滑動構件的滑動面的摩擦系數(shù)的減小、耐磨耗性、耐磨傷卡死性、滑動特性的提高為目的，可以不需施加強制性力地同時實現(xiàn)對涂于滑動構件的基材上的覆膜進行樹脂涂層和凹陷的成型加工，此外，在覆膜表面的凹陷的生成中不需要使用凹陷形成裝置。
[0053]在滑動構件的基材上涂敷的覆膜為如下覆膜:通過混合熱行為特性不同的熱固化性樹脂和熱塑性樹脂的多種，例如2種樹脂并進行熱處理，從而在基材上形成覆膜，在該覆膜的表面上自然且自動地成型大量的凹陷。所以，基材上的覆膜可以同時實現(xiàn)樹脂涂層和凹陷。這些凹陷構成油槽、具有優(yōu)異的油保持功能。使用的熱固化性樹脂、熱塑性樹脂并不分別限定為I種，例如熱塑性樹脂可以組合多個種類來使用。
[0054]該實施方式的滑動構件為如下滑動構件:在基材的滑動面上涂敷混合熱固化性樹脂和熱塑性樹脂并分散而成的液體狀的混合樹脂而形成樹脂涂層，另一方面，在該樹脂涂層的表面可以不使用凹陷形成裝置而自動地形成作為油槽的凹陷，在基材上構成具備樹脂涂層和凹陷的覆膜。
[0055]另一方面，樹脂材料分為由于熱而固化的熱固化性樹脂、和由于熱而軟化的固體狀的熱塑性樹脂。熱固化性樹脂大多通過基于加熱的熱處理而固化、基于交聯(lián)的固化時伴隨體積收縮。此外，熱塑性樹脂、特別是結晶性樹脂在基于加熱的熔解時產(chǎn)生由晶態(tài)向非晶態(tài)的相變、產(chǎn)生可逆的體積變化。
[0056]本實施方式中，巧妙地利用組合熱行為不同的熱固化性樹脂與熱塑性樹脂的例如2種樹脂，進行混合將液體狀的混合樹脂涂在基材的表面。然后，發(fā)現(xiàn)進行將在基材上涂敷的液體狀混合樹脂加熱的熱處理(燒結)而形成覆膜時，包含樹脂涂層和凹陷的覆膜自動地形成于基材上。
[0057]對于形成于滑動構件的基材上的覆膜，即便不使用凹陷形成裝置，也可以通過涂敷混合前液體狀的熱固化性樹脂與固體顆粒狀的熱塑性樹脂的混合樹脂并進行熱處理，從而在基材的樹脂涂層上的表面同時地成型凹陷，得到具備樹脂涂層和凹陷的覆膜。
[0058]作為熱固化性樹脂，可以使用酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、烯丙基樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、酰亞胺樹脂等。
[0059]此外，與這些熱固化性樹脂組合的熱塑性樹脂可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚四氟乙烯等。熱塑性樹脂受熱處理而會軟化或熔解并伴隨可逆的體積變化，因此選擇可以在熱固化性樹脂中均勻地分散的物質(zhì)來使用。
[0060]此外，基材上的覆膜由樹脂涂層和凹陷構成。發(fā)現(xiàn)在形成樹脂涂層的熱固化性樹脂表面形成的凹陷的尺寸與熱固化性樹脂中混入的熱塑性樹脂的固形顆粒尺寸具有成比例性的相關性、具有緊密的關系。所以，熱塑性樹脂的固形顆粒中使用由次微米至微米左右的尺寸的顆粒，熱塑性樹脂使用平均粒徑例如數(shù)Pm?數(shù)百μ m、優(yōu)選為數(shù)十μ m的固形顆粒。熱塑性樹脂的顆粒形狀、粒徑不受特別限定，顆粒形狀與大小對基材的覆膜的凹陷形狀與凹陷尺寸產(chǎn)生影響。因此，關于顆粒形狀優(yōu)選為球狀。固形顆粒若為球形，則可以在基材的覆膜表面形成大致圓形的凹陷，在熱固化性樹脂中混合熱塑性樹脂時的分散性良好。
[0061]<滑動構件的制造方法>
[0062]接著，說明滑動構件的制造方法的實施方式。
[0063]該實施方式中,表不在內(nèi)燃機、旋轉機械的滑動構件的表面形成樹脂涂層，另一方面，與該樹脂涂層的形成同時得到凹陷的滑動構件的制造步驟。
[0064]涂敷滑動構件的表面的樹脂材料中，可以使用由于熱而固化的熱固化性樹脂和由于熱而軟化的熱塑性樹脂。本實施方式中，涂敷以所需的體積比率混合熱行為不同的熱固化性樹脂與熱塑性樹脂2種樹脂并分散得到的混合樹脂后進行熱處理，從而在基材上形成樹脂涂層，另一方面，與該形成同時地在樹脂涂層的表面得到凹陷的滑動構件的制造方法。
[0065]熱固化性樹脂可以使用與熱塑性樹脂混合前呈液體狀的聚酰胺酰亞胺樹脂或者酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂等。熱固化性樹脂大多使用在進行熱處理的固化時伴隨體積收縮的樹脂材料。
[0066]另一方面，熱固化性樹脂中混合的熱塑性樹脂可以使用固形顆粒狀、優(yōu)選為數(shù)ym?數(shù)十μπι的球狀固形顆粒的聚酰胺樹脂或者聚乙烯樹脂、混合聚合物。熱塑性樹脂特別是結晶性樹脂在加熱熔解時從晶態(tài)變化為非晶態(tài)、產(chǎn)生可逆體積變化。
[0067]本實施方式中，作為滑動構件的制造步驟的第I階段，如圖1所示在容器10內(nèi)在液體狀的熱固化性樹脂11中混合固體顆粒狀的熱塑性樹脂12使其均勻地分散而收容。為了使數(shù)ym?數(shù)十μ m的固體顆粒狀的熱塑性樹脂12均勻地分散于液體狀的熱固化性樹脂11中，使用攪拌機、混煉混合機(均未圖示)等，通過在液體狀的混合樹脂13構成整體的液體狀混合樹脂13中添加有機溶剤、例如(N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、Y - 丁內(nèi)酯(GBL)等)，從而進行熱塑性樹脂12的粘度調(diào)整。
[0068]此外，熱塑性樹脂12需要對于將液體狀的熱固化性樹脂11稀釋時使用的溶劑(例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、Y-丁內(nèi)酯(GBL)等)具有耐溶劑性。進而，考慮到熱固化性樹脂11中的固形顆粒的分散性的情況，熱塑性樹脂12優(yōu)選為球狀的形狀，可以適宜使用用于使固形顆粒穩(wěn)定化的分散劑、穩(wěn)定化劑，以及抑制涂敷液狀混合樹脂時產(chǎn)生氣泡的消泡劑。
[0069]形成于熱固化性樹脂表面的微凹陷的尺寸與分散的固形顆粒的尺寸具有緊密的關系、成比例的相關關系。熱塑性樹脂12的固形顆粒的尺寸選擇具有自次微米至微米左右的尺寸。固形顆粒的平均尺寸(平均粒徑)從例如數(shù)μπι~數(shù)十μ m之中適宜選擇。
[0070]作為第2階段，液體狀的熱固化性樹脂11與固形顆粒狀的熱塑性樹脂12的液體狀混合樹脂13在滑動構件15的基材16表面如圖2的(2A)所示那樣通過涂布、噴霧、孔版印刷等方法而涂敷。通過該涂敷形成數(shù)Pm~數(shù)十μm左右的均勻的厚度的液狀混合樹脂覆膜18。
[0071]基材16中可以使用具有比熱固化性樹脂11的耐熱溫度高的熱穩(wěn)定性的材質(zhì)的材料，例如鐵鋼材料、鋁材料?；?6與液體狀混合樹脂13的密著性不充分的情況下，也可以在基材表面形成凹凸從而增大接觸表面積，也可以為基材表面實施了表面處理的狀態(tài)。
[0072]作為第3階段，在基材16上涂敷液體狀混合樹脂13形成液狀混合樹脂覆膜18之后，進行加熱至熱塑性樹脂12的熔點(溶解點)?\以上的熱處理。通過該熱處理，從而超過熔點T1時，熱塑性樹脂12如圖2的(2Β)所示固形顆粒熱膨脹。
[0073]接著，通過如圖2的(2C)所示在熱塑性樹脂12的熔點T1以上并且熱固化性樹脂11的固化(開始)溫度T2以上進行熱處理，從而熱固化性樹脂11的固化開始、伴隨凝固開始體積收縮。通過熱固化性樹脂11的`伴隨固化的體積收縮，力的平衡關系變化、熱塑性樹脂12中產(chǎn)生體積變形。
[0074]然后，涂于基材16的表面的混合樹脂被冷卻，由于熱塑性樹脂的可逆的體積變化(收縮)導致體積縮小、熱固化性樹脂表面的一部分被拉向內(nèi)部。熱塑性樹脂12在拉伸應力的作用下，結果如圖2的(2D)所示在基材16上形成液體狀混合樹脂13的覆膜21?；?6上的覆膜21由樹脂涂層19和大量的(微)凹陷20構成，形成滑動構件15的滑動面。凹陷20的大小和形狀以與熱塑性樹脂的固形顆粒的大小和形狀具有略微相關性的方式構成。
[0075]此時，作為熱固化性樹脂11，優(yōu)選選擇在與熱塑性樹脂12的熔點T1同等或者稍高的溫度并且溫度差小于50°C下進行固化的樹脂。這是由于在大幅高于熱塑性樹脂12的熔點T1的溫度、例如比熔點T1高大于50°C的溫度下進行固化處理時，熱塑性樹脂12的流動性變高、在熱固化性樹脂11的內(nèi)部難以保持原型，由于該影響在熱固化性樹脂11的表面形成的凹陷形成也變形。
[0076]此外，圖2的(2A)~圖2的(2D)是表示涂于滑動構件15的基材16表面的液體狀混合樹脂13的熱處理條件和(微)凹陷的形成原理的圖。
[0077]本實施方式的滑動構件的制造方法中，可以使用以所需的體積比率混合液體狀的熱固化性樹脂11和固形形狀的熱塑性樹脂12而成的液體狀混合樹脂13。
[0078]最初，將均勻混合的液體狀混合樹脂13以所需的固定厚度涂到滑動構件15的基材16表面上在基材16上如圖2的(2A)所示形成液狀混合樹脂覆膜18之后，將該液體狀混合樹脂13加熱至熱塑性樹脂12的熔點T1以上，從而熱塑性樹脂12如圖2的(2B)所示熱膨脹。
[0079]此外，在熔點T1以上的加熱下熱塑性樹脂12的固形顆粒熱膨脹，另一方面，進而通過加熱至熱固化性樹脂11的固化開始溫度點T2以上的熱處理，如圖2的(2C)所示，熱固化性樹脂11產(chǎn)生從液體向固體的相變進行固化，產(chǎn)生體積收縮，熱塑性樹脂12失去力的平衡，固形顆粒在熱膨脹狀態(tài)下變形。接著，通過自然冷卻、強制冷卻而冷卻時固形顆粒產(chǎn)生可逆體積變化、產(chǎn)生體積收縮。固形顆粒冷卻至熔點T1以下時，熱塑性樹脂12由于可逆的體積變化導致固形顆粒凝固、產(chǎn)生體積收縮而變形，從熱固化性樹脂11表面的一部分和固形顆粒內(nèi)部產(chǎn)生拉伸、拉伸應力的作用。
[0080]其結果，如圖2的(2D)所示，覆膜21的樹脂涂層在熱固化性樹脂表面即樹脂涂層19的表面自動地構成微凹陷20，得到在基材16上構成樹脂涂層19和微凹陷20的覆膜21。在基材16上燒結并涂敷的覆膜21具有例如5?20 μ m左右的厚度。
[0081]接著，說明滑動構件的制造方法的具體的實施例。
[0082][實施例1]
[0083]實施例1中，示出作為熱固化性樹脂11使用具有熱固化后熱穩(wěn)定性高，高溫的滑動性優(yōu)異的特征、以N-甲基-2-吡咯烷酮作為主要溶劑溶解的聚酰胺酰亞胺樹脂的例子。熱固化溫度根據(jù)熱固化性樹脂11的組成而不同，使用固化溫度從較低的180°C開始固化的物質(zhì)。
[0084]然而，作為在熱固化性樹脂11中混合、分散的熱塑性樹脂12使用尼龍12 (TorayIndustries, Inc.制造)的固形顆粒(等級:SP_500,平均粒徑5 μ m)。在圖3以及圖4中分別表示利用球盤式摩擦磨損實驗儀測定熱塑性樹脂12在固形顆粒無添加的情況與添加
l、3、5、9、17vol%的情況下SP-500添加量與摩擦系數(shù)以及表面粗糙度的關系的結果。
[0085]圖3的(3A)是表示SP-500添加量與摩擦系數(shù)的關系的測定值，圖3的(3B)為其測定圖表。
[0086]由圖3的(3A)以及圖3的(3B)可知SP-500添加量添加3vol%以上時，與無添加的情況相比摩擦系數(shù)小、滑動特性優(yōu)異、滑動性良好。
[0087]此外，圖4以JIS(B0601_1994)規(guī)格計表示SP-500添加量與表面粗糙度的關系。圖4的(4A)為表示SP-500添加量與表面粗糙度的關系的測定值的表格，圖4的(4B)為其測定圖表。
[0088]由圖4的(4A)以及(4B)表明表面粗糙度的(Ry)最大高度、(Rz)十點平均粗糙度、算術平均粗糙度(Ra)與熱塑性樹脂的固形顆粒添加量成比例近似直線地增加。
[0089]接著，作為具體例子，說明添加9vol%前述SP-500的球狀固形顆粒作為在聚酰胺酰亞胺樹脂制熱固化性樹脂11中混合而分散的尼龍12樹脂制熱塑性樹脂12，進行熱處理的例子。
[0090]該熱塑性樹脂12的固形顆粒為熔點165?171°C、平均粒徑5 μ m、堆積密度3.5?
5.0cc/g的大致球狀固形顆粒。[0091]然而，在聚酰胺酰亞胺(PAI)樹脂的熱固化性樹脂11中添加9vol%的平均粒徑5 μ m的熱塑性樹脂12的固形顆粒、進行混合，將分散混合的液體狀混合樹脂13涂到滑動構件15的基材16例如鐵基材上，進行2次熱處理。
[0092]I次是在140°C下進行2小時的熱處理(燒結處理)，另一次如圖5所示，在180°c (T3)下燒結，進行2小時的熱處理(燒結處理)。
[0093]在180°C (T3)下將實施例1的液體狀混合樹脂13的燒結時間設為2小時的例子中，該燒結時間即便為10分鐘也可以用SEM(Scanning Electron Microscope:掃描顯微鏡)確認到樹脂表面微凹陷的形成。其中，燒結時間為10分鐘時，熱固化性樹脂11的聚酰胺酰亞胺(PAI)樹脂未完全固化，因此期望所需的燒結時間為30分鐘以上。此外，燒結時間即便設為2小時以上加熱，樹脂的物性也未變，因此沒有意義。所以，在180°C的燒結溫度下形成微凹陷20若為30分鐘以上的加熱時間則足夠。
[0094]另一方面，(I) 140°C X 2小時的熱處理(燒結時間)中，在混合樹脂的樹脂涂層表面不形成凹陷、樹脂涂層表面平滑。
[0095](2) 180°C X 2 小時的熱處理中，如圖 6 所不的 AFM(Atomic Force Microscope)像的表面觀察結果中表示的那樣，確認到在混合樹脂的表面隨機地形成與內(nèi)部混合的熱塑性樹脂12的球狀固形顆粒大致同等的直徑約5 μ m、深度約I μ m的凹陷(微凹陷)20。
[0096]由此，截面觀察對涂于滑動構件15的基材16的球狀混合樹脂20進行不同的溫度的熱處理得到的物質(zhì)結果(省略圖示):(1)140°C X2小時的熱處理中，樹脂涂層19內(nèi)部的熱塑性樹脂12的尼龍12的球狀固形顆粒(以下，稱為尼龍顆粒)保持與混合添加前相同的球狀固形顆粒，(2)180°C X2小時的熱處理中，尼龍顆粒在相對于基材16垂直的方向上被壓扁、變形為橢圓形形狀。認為熱固化性樹脂11的內(nèi)部混入有熱塑性樹脂12的固形顆粒的液體狀混合樹脂13伴隨熱固化性樹脂11的固化，熱塑性樹脂的固形顆粒產(chǎn)生可逆的體積變化而變形，成為形成微凹陷20的主要因素。
[0097]對向滑動構件15的基材16表面涂敷的液體狀混合樹脂13而形成的樹脂涂層19實施加熱至熱塑性樹脂12的熔點T1以上且熱固化性樹脂11的固化開始溫度T2以上的熱處理，從而燒結于基材16的表面的樹脂涂層19中，能夠同時形成具有與熱塑性樹脂12的固形顆粒大致呈比例的相關性的(微)凹陷20。
[0098]作為滑動構件15的基材16上的覆膜21，可以不使用凹陷形成裝置地同時成型樹脂涂層19和凹陷20，而且，樹脂涂層19在具有樹脂特有的潤滑性的基礎上、還具有樹脂涂層19表面的凹陷20作為油槽的優(yōu)異的油保持功能，因此能夠提高滑動構件15的耐磨傷卡死性、耐磨耗性以及滑動特性。
[0099][實施例2]
[0100]作為在滑動構件15的基材16表面涂敷的液體狀混合樹脂13，熱固化性樹脂11使用與實施例1同樣的聚酰胺酰亞胺樹脂(PAI)，在熱固化性樹脂11中混合而分散的熱塑性樹脂12使用尼龍12 (Toray Industries, Inc.制造)(等級:SP-10 ;平均粒徑10 μ m)的球狀固形顆粒的情況下，利用球盤式摩擦磨損實驗儀測定熱塑性樹脂12的固形顆粒無添加以及添加1，3，5，9，17vol%的情況下的SP-10添加量與摩擦系數(shù)以及表面粗糙度的關系，在圖7以及圖8中分別示出結果。
[0101]圖7的(7A)是表示SP-10添加量與摩擦系數(shù)的關系的測定值的表格，圖7的(7B)為其測定圖表。
[0102]由圖7的(7A)以及圖7的(7B)可知，SP-10添加量為3vol%以上且數(shù)十vol%以下的情況下摩擦系數(shù)小、滑動特性優(yōu)異。
[0103]此外，圖8以JIS(B0601_1994)規(guī)格計表示SP-10添加量與表面粗糙度的關系。圖8的(8A)是表示SP-10添加量與表面粗糙度的關系的測定值的表，圖8的(SB)為其測定圖表。
[0104]由圖8的(8A)以及圖8的(8B)可知表面粗糙度的(Ry)最大高度、(Rz)十點平均粗糙度、算術平均粗糙度(Ra)與熱塑性樹脂的固形顆粒添加量成比例近似直線地增加。
[0105]接著，作為具體例子，說明作為熱固化性樹脂11中混合分散的熱塑性樹脂，添加9vol%前述SP-10的球狀固形顆粒(平均粒徑10 μ m)來進行熱處理的例子。
[0106]熱塑性樹脂的球狀固形顆粒為平均粒徑ΙΟμL?的情況下，固形顆粒的粒徑為
6.0~14.0 μ m、堆積密度為2.0~4.0cc/g、熔點為165。。~171。。。
[0107]該實施例中使用的液體狀混合樹脂13的混合方法，向滑動構件15的基材16的涂敷以與實施例1同樣的方法進行，涂到基材16上的液狀混合樹脂覆膜18的熱處理設為1800C X2 小時。
[0108]對涂于滑動構件15的基材16的液狀混合樹脂覆膜18進行熱處理之后，如圖9所示，AFM像(三維)的表面觀察確認到在燒結的液體狀混合樹脂13的樹脂涂層19表面形成有直徑約10 μ m、深度約2 μ m的(微)凹陷20。涂于滑動構件15的基材16表面的液狀混合樹脂覆膜18的樹脂涂層19的截面觀察中，與實施例1的截面觀察同樣地，存在熱塑性樹脂的變形的結果產(chǎn)生的凹陷20。`
[0109][滑動面與摩擦系數(shù)的關系]
[0110]圖10是表示涂于基材16的表面的覆膜21的表面狀態(tài)隨著熱塑性樹脂12的固形顆粒的添加量而變化的狀態(tài)的圖，圖10的(IOA)表示僅為熱固化性樹脂的聚酰胺酰亞胺(PAI)樹脂的表面狀態(tài)的AFM的三維圖像的圖，圖10的(IOB)~圖10的(IOF)表示在PAI樹脂中分別添加所需量的熱塑性樹脂的SP-1O的情況下的表面狀態(tài)的AFM的三維圖像的圖。圖10的(IOB)表示SP-1O的添加量為lvol%的情況、圖10的(IOC)表示SP-10的添加量為3vol%的情況、圖10的(IOD)表示SP-10的添加量為5vol%的情況、圖10的(IOE)表示SP-10的添加量為9vol%的情況、圖10的(IOF)表示SP-10的添加量為17vol%的情況的表面狀態(tài)的圖。由圖10的(IOA)~圖10的(IOF)可知隨著熱塑性樹脂的SP-10的添加量增加，覆膜21的表面狀態(tài)從光滑的平坦狀態(tài)逐漸起伏(凹凸的比例)變大。
[0111]另外,在說明基材16的滑動上Stribeck曲線變得重要。該Stribeck曲線中，能夠分為邊界潤滑、混合潤滑、流體潤滑的3大區(qū)域。
[0112]潤滑油存在于滑動面間的情況下，滑動面相互為鏡面狀態(tài)下，滑動面間形成薄油膜、摩擦系數(shù)最低(流體潤滑)。然而，表面壓力變高時，產(chǎn)生油膜斷裂、產(chǎn)生固體接觸，摩擦系數(shù)(μ)變高(混合潤滑)，此時通過存在微凹陷使凹坑中保持的油供給到滑動面間，形成能夠防止油膜斷裂(摩擦系數(shù)的上升)的(流體潤滑)。
[0113]基材的滑動面與摩擦系數(shù)的通常的關系如下表所示。
[0114][表1]
【權利要求】
1.一種滑動構件，其包含基材和形成在該基材的表面的通過混合熱固化性樹脂和熱塑性樹脂形成的混合樹脂的涂層，其特征在于， 所述混合樹脂是將混合前呈液體狀的熱固化性樹脂和混合前呈固體顆粒狀的熱塑性樹脂進行混和形成的混合樹脂， 形成在所述基材表面的覆膜通過將所述液體狀的混合樹脂涂在所述基材表面并對其進行熱處理而形成，并且所述覆膜由樹脂涂層和樹脂表面的凹陷構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的滑動構件，其中，所述混合樹脂是在聚酰胺酰亞胺樹脂制熱固化性樹脂的內(nèi)部混合尼龍12樹脂制熱塑性樹脂的固形顆粒、使其均勻混合而成的混合物。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的滑動構件，其中，涂于所述基材表面的混合樹脂在熱塑性樹脂的熔點以上且熱固化性樹脂的固化溫度以上被熱處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的滑動構件，其中，所述樹脂涂層的表面形成的凹陷的形狀由所述熱塑性樹脂的固形顆粒的大小和形狀所規(guī)定或決定。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的滑動構件，其中，所述樹脂涂層的表面形成的凹陷的分布狀態(tài)由所述熱塑性樹脂的固形顆粒的添加量所規(guī)定或決定。
6.根據(jù)權利要求1、2或4所述的滑動構件，其中，所述熱塑性樹脂的固形顆粒為球狀。
7.一種滑動構件的制造方法，其特征在于， 準備基材，在該基材的表面涂敷混合液體狀的熱固化性樹脂和固形顆粒狀的熱塑性樹脂的混合樹脂， 對所涂的混合樹脂進行熱處·理，在所述基材上形成樹脂涂層， 對所述樹脂涂層進行冷卻，在樹脂涂層的表面形成凹陷， 由形成有所述凹陷的樹脂涂層構成所述滑動構件的滑動面。
8.根據(jù)權利要求7所述的滑動構件的制造方法，其中，所述混合樹脂是在聚酰胺酰亞胺樹脂制熱固化性樹脂的內(nèi)部均勻混合尼龍樹脂制熱塑性樹脂的固形顆粒、并使之分散而成的混合物， 將該均勻混合的混合樹脂加熱到熱塑性樹脂的熔點T1以上且熱固化性樹脂的固化溫度！^以上來進行熱處理。
9.根據(jù)權利要求8所述的滑動構件的制造方法，其中，所述混合樹脂的熱處理溫度在熱固化性樹脂的固化溫度以上并且與熱塑性樹脂的熔點的溫度差小于50°C。
10.根據(jù)權利要求7所述的滑動構件的制造方法，其中，通過熱塑性樹脂的固形顆粒的形狀和大小來規(guī)定或決定所述基材上的樹脂涂層表面形成的凹陷的形狀和大小。
11.根據(jù)權利要求7所述的滑動構件的制造方法，其中，通過熱塑性樹脂的固形顆粒的添加量的調(diào)節(jié)來規(guī)定或決定所述基材的樹脂涂層表面形成的凹陷的分布狀態(tài)。
12.一種樹脂覆膜的生成方法，其特征在于，將均勻混合液體狀的熱固化性樹脂和固形顆粒狀的熱塑性樹脂的液體狀的混合樹脂涂到基材的表面， 對所涂的液體狀的混合樹脂進行熱處理，在所述樹脂涂層的表面形成凹陷， 由具備所述樹脂涂層和凹陷的覆膜構成所述基材的滑動面。
【文檔編號】B32B27/34GK103857934SQ201280049040
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月3日 優(yōu)先權日:2011年10月5日
【發(fā)明者】鈴木伸行, 日笠曉生 申請人:鈴木株式會社