專利名稱：復(fù)合滑動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用作使?jié)櫥苑€(wěn)定、旋轉(zhuǎn)精度高的滑動(dòng)軸承，尤其是以燒結(jié)金屬為基材、形成有由芳香族聚醚酮類樹(shù)脂(PEK樹(shù)脂)構(gòu)成的樹(shù)脂層的復(fù)合滑動(dòng)軸承。
背景技術(shù)：
以往，作為旋轉(zhuǎn)精度高的滑動(dòng)軸承，已知的有使油浸潤(rùn)多孔燒結(jié)金屬而得的滑動(dòng)軸承。該滑動(dòng)軸承只要使油浸潤(rùn)到燒結(jié)金屬類的多孔材料中后使用，就可以連續(xù)地將油供給到滑動(dòng)界面上，因而可以穩(wěn)定地減少摩擦力。這種滑動(dòng)軸承所連接的對(duì)偶件通常多為與這種軸承相同的金屬材料，不存在由線膨脹不同引起的所謂的“夾緊、脫落”等擔(dān)心，可提高加工精度，適用于對(duì)旋轉(zhuǎn)精度有要求的用途。此外，作為上述以外的具有自潤(rùn)滑性的滑動(dòng)軸承，已知的有在樹(shù)脂中摻入四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)、石墨、二硫化鑰等固體潤(rùn)滑劑、或摻入潤(rùn)滑油或蠟而制成的滑動(dòng)軸承。但是，使油浸潤(rùn)到多孔燒結(jié)金屬上而使用的滑動(dòng)軸承在軸或被固定的對(duì)偶件為軟質(zhì)材料時(shí)，存在使對(duì)偶件磨損之虞，并有在潤(rùn)滑油供給中斷等情況下發(fā)生金屬接觸之虞。尤其是在滑動(dòng)軸承的材料使用滑動(dòng)特性更好的樹(shù)脂材料的情況下，若對(duì)偶件為軟質(zhì)材料，則即使不攻擊對(duì)偶件，也會(huì)因樹(shù)脂的收縮膨脹等而夾緊軸，而且，產(chǎn)生將軸承的間隙設(shè)大的必要，這樣，就存在旋轉(zhuǎn)精度變差的問(wèn)題。因此，已知有這樣一種高精度滑動(dòng)軸承(專利文獻(xiàn)I)，其使用金屬作為軸承外周部，在該軸承外周部的滑動(dòng)部上嵌入樹(shù)脂材料并使之成形，形成樹(shù)脂層，并在該軸承外周部的表面中的至少與上述樹(shù)脂層接觸的軸承外周部的表面部分設(shè)有細(xì)小的凹部，使上述樹(shù)脂層中的(樹(shù)脂材料的線膨脹系數(shù))X (樹(shù)脂層的壁厚)在0.15以下，使上述凹部所占表觀面積的合計(jì)為與上述樹(shù)脂層接觸的軸承外周部的表面部分的面積的25 95%。此外，這種高精度滑動(dòng)軸承存在射出成形時(shí)的澆口痕跡對(duì)軸承性能產(chǎn)生不良影響的情況，而且存在對(duì)澆口痕跡的處理會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)工序增加、生產(chǎn)效率差的情況。為了應(yīng)對(duì)這種問(wèn)題，已知有在燒結(jié)金屬上形成樹(shù)脂層時(shí)，經(jīng)過(guò)隧道式澆口進(jìn)行嵌入成形的高精度滑動(dòng)軸承(專利文獻(xiàn)2)。這種高精度滑動(dòng)軸承可以用于復(fù)印機(jī)或印刷機(jī)的感光鼓、顯影部、定影部的支承軸承或滑架軸承。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-239976號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2005-337381號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述以往的高精度軸承在樹(shù)脂層的耐磨損性方面未獲得充分的特性，因而存在難以用于高負(fù)荷、高旋轉(zhuǎn)部位的問(wèn)題。
例如，存在難以將上述以往的高精度軸承用作為了支承房間空氣調(diào)節(jié)器、汽車空調(diào)等的壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸或支承汽車、建設(shè)機(jī)械等的變速器的旋轉(zhuǎn)軸而要求精密的旋轉(zhuǎn)精度且會(huì)承受大的徑向負(fù)荷或軸向負(fù)荷的滑動(dòng)軸承的問(wèn)題。本發(fā)明提供這樣一種滑動(dòng)軸承，其能夠解決上述問(wèn)題，以燒結(jié)金屬為基材，具有合成樹(shù)脂的軸承層，能得到精密的、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)扭矩，是一種可用作例如房間空氣調(diào)節(jié)器用壓縮機(jī)或汽車空調(diào)用壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸、汽車或建設(shè)機(jī)械等的變速器等那樣的承受比較大的徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷的滑動(dòng)軸承的高精度的滑動(dòng)軸承。換言之，為了使上述使用成為可能，本發(fā)明提供一種提高了在以往的高精度軸承中不足的耐負(fù)荷性、耐熱性、低摩擦特性、耐磨損特性的高精度滑動(dòng)軸承。為了解決上述課題，在本發(fā)明中，重疊在滑動(dòng)軸承的燒結(jié)金屬制基材上一體地設(shè)置有樹(shù)脂層，該樹(shù)脂層由在芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中添加有纖維狀填料的樹(shù)脂組合物(PEK樹(shù)脂組合物)構(gòu)成，前述纖維狀填充劑被取向成使其纖維的長(zhǎng)度方向與軸承的旋轉(zhuǎn)方向以45 90度交叉，將前述樹(shù)脂層設(shè)置成層厚0.1 0.7mm，形成復(fù)合滑動(dòng)軸承。上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的復(fù)合滑動(dòng)軸承通過(guò)向形成樹(shù)脂層的芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中添加纖維狀填充劑，并使纖維狀填充劑取向成使纖維的長(zhǎng)度方向與軸承的旋轉(zhuǎn)方向以45 90度交叉，且分散在芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中的狀態(tài)，由此，纖維的兩端在邊緣，對(duì)偶件發(fā)生磨耗損傷的機(jī)會(huì)減小，軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦系數(shù)減少，軸承的扭矩變動(dòng)小，穩(wěn)定。由此，形成以燒結(jié)金屬為基材、具有合成樹(shù)脂的軸承層和精密的、穩(wěn)定的軸承扭矩的復(fù)合滑動(dòng)軸承。此外，為了將上述那樣地切實(shí)取向的纖維狀填充劑分散到樹(shù)脂層中，優(yōu)選上述樹(shù)脂層為通過(guò)重疊在基材上射出成形而一體化的樹(shù)脂層。此外，為了使纖維狀填充劑分散成 穩(wěn)定的、取向的狀態(tài)，樹(shù)脂層的厚度優(yōu)選為基材的軸徑方向厚度的1/8 1/2，此外，為了通過(guò)射出成形等而進(jìn)行取向和分散，使其交叉角度為45 90度，纖維狀填充劑的平均纖維長(zhǎng)優(yōu)選為0.02 0.2mm。此外，為了提高基材與樹(shù)脂層的密著性和確保所需要的導(dǎo)熱性，基材的理論密度比優(yōu)選為0.7 0.9。由于使用這種燒結(jié)金屬基材，因而容易使熱從樹(shù)脂層到軸承基材、再?gòu)妮S承基材到外部放出。此外，由于表面為凹凸形狀，因而表面積大，與樹(shù)脂層的錨固效果高，能提高密
著強(qiáng)度。通過(guò)射出成形，尤其是通過(guò)嵌入成形而在基材上形成由芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物構(gòu)成的樹(shù)脂層，射出成形時(shí)樹(shù)脂層深陷到燒結(jié)金屬表面的凹凸，真正的結(jié)合面積增大，因此，樹(shù)脂層與軸承基材的密著強(qiáng)度提高。此外，由于樹(shù)脂層與軸承基材的真正的結(jié)合面積增加，樹(shù)脂層與燒結(jié)金屬間沒(méi)有間隙，因此，樹(shù)脂層的熱容易傳到軸承基材。此外，由于在高尺寸精度的燒結(jié)合金的表面上通過(guò)嵌入成形形成薄的樹(shù)脂層，因而能制成尺寸精度高的軸承。通過(guò)使芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物中的碳纖維的平均纖維長(zhǎng)在0.02
0.2mm,即使在0.1 0.7mm的薄的嵌入成形中，也能確保穩(wěn)定的熔融流動(dòng)性。此外，通過(guò)使芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物在樹(shù)脂溫度380°C、剪切速度IOOOs^1條件下的熔融粘度在50 200Pa-s,能順利地在燒結(jié)金屬基材的表面上進(jìn)行0.1
0.7mm的薄的嵌入成形。
成形時(shí)，由于未將油浸潤(rùn)到作為基材的燒結(jié)金屬上，因而不會(huì)妨礙樹(shù)脂層與軸承基材的密著強(qiáng)度。通過(guò)使軸承基材的材質(zhì)為以鐵為主要成分的燒結(jié)金屬，尤其是銅的含量在10%以下的鐵系燒結(jié)金屬，能提高樹(shù)脂層與軸承基材的密著性。此外，通過(guò)使軸承基材與樹(shù)脂層的剪切強(qiáng)度在2MPa以上，即使在高PV條件下作為滑動(dòng)軸承使用，也不會(huì)出現(xiàn)樹(shù)脂層從軸承基材上剝離的現(xiàn)象。在本發(fā)明的復(fù)合滑動(dòng)軸承中，由于在樹(shù)脂層中采用芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物，因而摩擦磨損特性、耐咬粘性、各種耐化學(xué)藥品性、耐油性優(yōu)異。通過(guò)對(duì)鐵系燒結(jié)金屬基材實(shí)施蒸汽處理，能除去燒結(jié)成形工序(成形、再壓)時(shí)的附著物(油等)，因此，樹(shù)脂層與軸承基材的密著強(qiáng)度穩(wěn)定。上述樹(shù)脂組合物中，優(yōu)選以碳纖維5 30體積％、四氟乙烯樹(shù)脂I 30體積％為必須成分，剩余部分為芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物，上述碳纖維優(yōu)選為PAN類碳纖維。此外，上述復(fù)合滑動(dòng)軸承優(yōu)選在選自圓筒狀或帶凸緣的的圓筒狀的軸承基材的內(nèi)徑側(cè)、外徑側(cè)及端面?zhèn)戎械囊粋€(gè)以上的側(cè)面上設(shè)有前述樹(shù)脂層。本發(fā)明的復(fù)合滑動(dòng)軸承為在燒結(jié)金屬基材上形成有由PEK樹(shù)脂組合物構(gòu)成的厚
0.1 0.7mm的樹(shù)脂層的軸承，因此，即使在用作支承徑向負(fù)荷的圓筒狀軸承、支承徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷的軸承、支承軸向負(fù)荷的止推墊圈的情況下，仍為放熱性高、變形/磨損小、低摩擦系數(shù)的軸承。此外，該復(fù)合滑動(dòng)軸承可用作有液壓油、冷凍機(jī)油、潤(rùn)滑油、變速器油、發(fā)動(dòng)機(jī)油、制動(dòng)油等油或潤(rùn)滑脂存在的軸承。本發(fā)明的復(fù)合滑動(dòng)軸承在燒結(jié)金屬基材上以規(guī)定的厚度設(shè)有由在芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中使纖維狀填料以規(guī)定方向取向的樹(shù)脂組合物構(gòu)成的樹(shù)脂層，因此，耐負(fù)荷性、耐熱性、低摩擦特性、耐磨損特性優(yōu)異，由于能通過(guò)取向纖維減輕磨耗損傷，穩(wěn)定摩擦系數(shù)，因而具有可形成以燒結(jié)金屬為基材、具有合成樹(shù)脂的軸承層、能得到精密、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)扭矩的滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)。此外，樹(shù)脂層的層厚為前述燒結(jié)金屬基材的厚度的1/8 1/2或?yàn)?.1 0.7mm的薄層，由此，摩擦發(fā)熱產(chǎn)生的熱容易從摩擦面逃到軸承基材側(cè)，不易蓄熱，耐負(fù)荷性高，即使在高面壓下變化量仍小。由此，存在摩擦面中的真實(shí)接觸面積也小，摩擦力、摩擦發(fā)熱減小，磨損減輕，摩擦面溫度上升被抑制的優(yōu)點(diǎn)。此外，樹(shù)脂層中使用由連續(xù)使用溫度為250°C的高耐熱性的芳香族聚醚酮類樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂組合物，這樣，就能夠形成摩擦磨損特性、耐蠕變特性優(yōu)異的復(fù)合滑動(dòng)軸承。通過(guò)使燒結(jié)金屬的密度與材質(zhì)的理論密度之比為0.7 0.9，在確保用于得到密著性的表面凹凸的同時(shí)，還具有所需要的致密性，因而能確保基材的導(dǎo)熱性。此外，由于芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物以碳纖維5 30體積％、PTFE樹(shù)脂I 30體積％為必須成分，剩余部分為芳香族聚醚酮類樹(shù)脂，因此，即使在高PV條件下，樹(shù)脂層的變形及磨損、對(duì)偶件的損傷仍小，對(duì)油等的耐受性也高。通過(guò)使芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物在樹(shù)脂溫度380°C、剪切速度lOOOs—1條件下的熔融粘度為50 200Pa-s,能順利地在燒結(jié)金屬基材的表面上進(jìn)行0.1 0.7mm薄的嵌入成形。由于所用的碳纖維為PAN類碳纖維，因此，樹(shù)脂層的彈性率高，樹(shù)脂層的變形、磨損小。此外，摩擦面的真實(shí)接觸面積小，摩擦發(fā)熱也減輕。該復(fù)合滑動(dòng)軸承通過(guò)在規(guī)定的面上設(shè)置樹(shù)脂層而具有耐受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷中的一種以上的通用性，此外，作為用油或脂潤(rùn)滑的液體潤(rùn)滑用滑動(dòng)軸承，具有在耐高負(fù)荷的同時(shí)能確保高精度的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是第I實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承的一部分被切去的斜視圖。圖2是第I實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承的截面圖。圖3是第2實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承的截面圖。圖4是第3實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承的截面圖。圖5是第4實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承的截面圖。符號(hào)說(shuō)明1、4、6、8燒結(jié)金屬制基材2、5、7、9 樹(shù)脂層3纖維狀填充劑
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。如圖1、圖2所示，第I實(shí)施方式為這樣的復(fù)合滑動(dòng)軸承:重疊在圓筒狀的滑動(dòng)軸承的燒結(jié)金屬基材I的內(nèi)徑面?zhèn)壬弦惑w地設(shè)置樹(shù)脂層2，該樹(shù)脂層2由向芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中添加有纖維狀填充劑的樹(shù)脂組合物構(gòu)成，纖維狀填充劑3以其纖維的長(zhǎng)度方向與軸承的旋轉(zhuǎn)方向以平均交叉角度為90度即正交的狀態(tài)取向，并分散在樹(shù)脂層中，該樹(shù)脂層2的層厚設(shè)為0.1 0.7mm。此外，如圖3所示，第2實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承在軸承的燒結(jié)金屬基材4的外徑側(cè)上形成樹(shù)脂層5，可用作支承徑向負(fù)荷的圓筒狀軸承。此外，如圖4所示，第3實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承在軸承的帶凸緣的圓筒狀的燒結(jié)金屬基材6的內(nèi)徑側(cè)設(shè)有樹(shù)脂層7，能同時(shí)支承徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。此外，如圖5所示，第4實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承在支承軸承負(fù)荷的止推墊圈型的燒結(jié)金屬基材8的單面上設(shè)有樹(shù)脂層9。重疊在這些軸承的燒結(jié)金屬基材1、4、6、8的規(guī)定的面上使樹(shù)脂層2、5、7、9成形時(shí)，為使樹(shù)脂的熔融流動(dòng)方向與滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向呈直角，有一種設(shè)置使熔融樹(shù)脂從圖1 4的軸承端面向另一端面單向流動(dòng)的針點(diǎn)澆口、盤(pán)形澆口、薄膜澆口等、使樹(shù)脂成形的方法并。此外，在圖5的止推墊圈中，可在內(nèi)徑側(cè)設(shè)置盤(pán)形澆口。將上述軸承用作有液壓油、冷凍機(jī)油、潤(rùn)滑油、變速器油、發(fā)動(dòng)機(jī)油、制動(dòng)油等油或潤(rùn)滑脂存在的滑動(dòng)部軸承時(shí)，可通過(guò)在樹(shù)脂層的摩擦面上形成潤(rùn)滑溝而得到更穩(wěn)定的低摩擦、低磨損特性。
S卩，這些實(shí)施方式的復(fù)合滑動(dòng)軸承通過(guò)在燒結(jié)金屬基材上形成成形時(shí)的樹(shù)脂的熔融流動(dòng)方向與滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向成45 90度的樹(shù)脂層，作為摩擦面，并使軸承基材為燒結(jié)金屬而使基材具有與樹(shù)脂層的高密著性并得到摩擦發(fā)熱的放熱效果。由于在樹(shù)脂層中使用PEK樹(shù)脂組合物，從而能夠得到連續(xù)使用溫度為250°C，耐熱性、耐油耐化學(xué)藥品性、耐蠕變特性、耐摩擦磨損特性優(yōu)異的復(fù)合滑動(dòng)軸承。此外，PEK樹(shù)脂的韌性、高溫時(shí)的機(jī)械物性高，耐疲勞特性、耐沖擊性也優(yōu)異，因而不用擔(dān)心因使用時(shí)的摩擦力、沖擊、振動(dòng)等而導(dǎo)致從燒結(jié)金屬基材上剝離。通過(guò)向PEK樹(shù)脂中添加纖維狀填充劑(玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、晶須等)、固體潤(rùn)滑劑(PTFE、石墨、二硫化鑰等)、無(wú)機(jī)填充劑(碳酸鈣、硫酸鈣、云母、滑石等)，能提高耐蠕變特性以及無(wú)潤(rùn)滑、油潤(rùn)滑條件下的摩擦磨損特性。纖維狀填充劑、無(wú)機(jī)類的固體潤(rùn)滑劑(石墨、二硫化鑰等)、無(wú)機(jī)填充劑具有減小PEK樹(shù)脂組合物的成形收縮率的效果。因此，在與軸承基材進(jìn)行嵌入成形時(shí)，還具有抑制樹(shù)脂層內(nèi)部應(yīng)力的效果。此外，固體潤(rùn)滑劑(PTFE、石墨、二硫化鑰)即使在無(wú)潤(rùn)滑、潤(rùn)滑油稀薄的條件下也是低摩擦的，能夠提高咬粘性。形成樹(shù)脂層時(shí)，由于對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行成形時(shí)的樹(shù)脂的熔融流動(dòng)方向相對(duì)于滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?5 90度，因此，在添加有針狀或纖維狀填充劑(玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、晶須等)的情況下，這些填充劑相對(duì)于滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向以45 90度取向。針狀或纖維狀填充劑的端部邊緣為90°以下的尖的形狀，因此，填充劑的邊緣朝向滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，容易使滑動(dòng)連接的對(duì)偶件受到物理性磨耗損傷，摩擦系數(shù)也不易穩(wěn)定。但是，在本發(fā)明中，由于這些填充劑相對(duì)于滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?5 90度，因此不易使滑動(dòng)連接的對(duì)偶件磨耗損傷，摩擦系數(shù)也穩(wěn)定。纖維狀填充劑的取向越接近90度，填充劑邊緣引起的磨耗損傷就越少，摩擦系數(shù)也越穩(wěn)定，因而優(yōu)選。若為80 90度則更佳。復(fù)合滑動(dòng)軸承的樹(shù)脂層的厚度、即沿承受負(fù)荷的方向的徑向或軸向厚度為0.1
0.7mm。此外，樹(shù)脂層的層厚為前述燒結(jié)金屬基材厚度的1/8 1/2。若樹(shù)脂層的厚度超過(guò)0.7mm或超過(guò)燒結(jié)金屬基材厚度的1/2，則摩擦產(chǎn)生的熱難以從摩擦面逃到軸承基材側(cè)，摩擦面溫度高。此外，隨著負(fù)荷引起的變形量變大，摩擦面中的真實(shí)接觸面積也大，摩擦力、摩擦發(fā)熱高，咬粘性也降低。而在樹(shù)脂厚度不足0.1mm或樹(shù)脂層的層厚不足前述燒結(jié)金屬基材厚度的1/8的情況下，長(zhǎng)期使用時(shí)的耐久性即壽命短。要在燒結(jié)金屬基材上形成樹(shù)脂層，有如下方法:將通過(guò)射出成形、擠出成形等成形的PEK樹(shù)脂成形物素材通過(guò)熱熔融粘合、粘合、壓入等固定在燒結(jié)金屬基材上的方法；將燒結(jié)金屬基材嵌入成形在金屬模具內(nèi)，對(duì)PEK樹(shù)脂組合物進(jìn)行射出成形的方法。還可通過(guò)機(jī)械加工將樹(shù)脂層形成為所需的樹(shù)脂厚度。用嵌入成形形成樹(shù)脂層的方法最廉價(jià)，尺寸精度較高，因而優(yōu)選。嵌入成形時(shí)，考慮到射出成形等的成形性，優(yōu)選樹(shù)脂厚度為0.1 0.7mm。若樹(shù)脂厚度不足0.1mm，不易進(jìn)行嵌入成形，而若超過(guò)0.7mm，則會(huì)產(chǎn)生縮孔，尺寸精度下降。此外，若考慮到摩擦發(fā)熱向軸承基材的放熱，則樹(shù)脂厚度優(yōu)選為0.2 0.5mm.
需要高尺寸精度時(shí)，在嵌入成形后通過(guò)機(jī)械加工形成所需的樹(shù)脂厚度，也能獲得比較廉價(jià)的軸承。
作為本發(fā)明中使用的燒結(jié)金屬基材的材質(zhì)，有鐵系、銅鐵系、銅系、不銹鋼系等。在金屬模具內(nèi)嵌入燒結(jié)金屬基材、對(duì)PEK樹(shù)脂組合物進(jìn)行射出成形時(shí)，金屬模具溫度為160 2000C，樹(shù)脂溫度為360 410°C。燒結(jié)金屬上附著、含有油等時(shí)，在射出成形時(shí)會(huì)發(fā)生分解、氣化，油的殘留成分會(huì)存在于界面上，因此，樹(shù)脂層與燒結(jié)金屬的密著性降低。因此，必須對(duì)這些燒結(jié)金屬基材使用不浸潤(rùn)油的燒結(jié)，此外，在燒結(jié)金屬的成形或再壓(sizing，即精壓加工)工序內(nèi)使用油時(shí)，必須制成通過(guò)溶劑清洗等除去油的非含油燒結(jié)軸承。本發(fā)明中使用的燒結(jié)金屬基材的燒結(jié)金屬的材質(zhì)理論密度比為0.7 0.9。材質(zhì)理論密度比為以材質(zhì)的理論密度(氣孔率0%時(shí)的密度)為I時(shí)的燒結(jié)金屬基材的密度的t匕。理論密度比不足0.7時(shí)，燒結(jié)金屬的強(qiáng)度低，由于嵌入成形時(shí)的射出成形壓力，燒結(jié)金屬會(huì)出現(xiàn)破裂。若理論密度比超過(guò)0.9，則凹凸小，因此，表面積、錨定效果降低，與PEK樹(shù)脂層的密著性降低。更優(yōu)選地，材質(zhì)的理論密度比為0.72 0.84。本發(fā)明中使用的燒結(jié)金屬基材是以鐵為主要成分的燒結(jié)金屬，因此，與PEK樹(shù)脂層的密著性高。與鐵相比，銅與樹(shù)脂的密著性(粘合性)差，因此，優(yōu)選銅的含量在10%以下。更優(yōu)選銅的含量在5%以下。以鐵為主要成分的燒結(jié)金屬通過(guò)實(shí)施蒸汽處理，在成形或再壓(精壓加工)工序時(shí)意外地具有除去附著在燒結(jié)表面或滲透到內(nèi)部的油分、附著物等的效果，因此，與PEK樹(shù)脂層的密著性的偏差小，穩(wěn)定。此外，也可賦予燒結(jié)金屬基材以防銹效果。對(duì)蒸汽處理的條件無(wú)特殊限制，常見(jiàn)的為吹入加熱至500°C左右的蒸汽的方法。在本發(fā)明中，復(fù)合滑動(dòng)軸承的燒結(jié)金屬基材與PEK樹(shù)脂層的剪切密著強(qiáng)度在2MPa以上(在面壓lOMPa、摩擦系數(shù)0.1條件下的安全率在2倍以上)。相對(duì)于使用中的摩擦力，為了得到充分的密著強(qiáng)度，優(yōu)選剪切密著強(qiáng)度在2MPa以上。為了進(jìn)一步提高安全率，優(yōu)選在3MPa以上。此外，要進(jìn)一步提高燒結(jié)金屬基材與PEK樹(shù)脂層的剪切密著強(qiáng)度，可在形成樹(shù)脂層的燒結(jié)金屬面上施加凹凸、溝槽等物理性的防脫落部件、抑制轉(zhuǎn)動(dòng)部件。 本發(fā)明中使用的PEK樹(shù)脂組合物優(yōu)選以碳纖維5 30體積％、PTFE樹(shù)脂I 30體積％為必須成分，其余部分為PEK樹(shù)脂。作為PEK樹(shù)脂，有PEEK(聚醚醚酮樹(shù)脂)、PEK(聚醚酮樹(shù)脂)、PEKEKK(聚醚酮醚酮酮樹(shù)脂)等。作為PEEK，可以是威格斯公司產(chǎn)品PEEK(90P、150P、380P、450P等)、蘇威高性能聚合物公司產(chǎn)品Ketaspire (KT-820P、KT-880P等)、大賽璐德固賽公司產(chǎn)品VESTAKEEP(1000G、2000G、3000G、4000G 等)等。作為PEK，可以是威格斯公司產(chǎn)品PEEK-HT等，作為PEKEKK，可以是威格斯公司產(chǎn)品 PEEK-HT 等。為了使PEK樹(shù)脂組合物在樹(shù)脂溫度380°C、剪切速度lOOOs—1條件下的熔融粘度為50 200Pa.s，優(yōu)選采用在上述條件下的熔融粘度在150Pa.s以下的PEK樹(shù)脂，可以列舉威格斯公司產(chǎn)品PEEK150P、90P、150G、90G、蘇威高性能聚合物公司產(chǎn)品Ketaspire KT-880P
坐寸ο此外，要通過(guò)嵌入成形得到0.2 0.5mm的樹(shù)脂厚度，優(yōu)選使PEK樹(shù)脂組合物在樹(shù)脂溫度380°C、剪切速度1000s—1條件下的熔融粘度為50 200Pa.s,這樣，能夠就進(jìn)行精密的成形和使纖維狀填充物以規(guī)定角度取向。因此，優(yōu)選在上述條件下的熔融粘度在130Pa.s以下的PEK樹(shù)脂，可列舉威格斯公司產(chǎn)品PEEK90P、90G等。即使熔融粘度為低于上述規(guī)定范圍的高粘度或超過(guò)上述規(guī)定范圍的低粘度，要在精密的成形性及纖維狀填充劑的取向性方面切實(shí)地得到所期望的效果就會(huì)變得不容易。作為本發(fā)明中使用的纖維狀填充物的代表例的碳纖維可以是按原材料進(jìn)行分類的浙青類或PAN類中的任一種，但優(yōu)選具有高彈性率的PAN類。對(duì)碳纖維的燒結(jié)溫度無(wú)特殊限制，但與在2000°C或2000°C以上的溫度下燒結(jié)、石墨(graphite)化而成的碳化物相t匕，在1000 1500°C左右下燒結(jié)的碳化物即使在高PV下也不易使滑動(dòng)對(duì)偶件金屬受到磨耗損傷，因而優(yōu)選。碳纖維的平均纖維徑在20 μ m以下，優(yōu)選為5 15 μ m。超過(guò)前述范圍的粗的碳纖維會(huì)出現(xiàn)極壓，因此，缺乏提高耐負(fù)荷性的效果，滑動(dòng)連接的對(duì)偶件為鋁合金、未淬火的鋼材時(shí)，對(duì)偶件的磨耗損傷大，因而不可取。碳纖維可以是短切纖維、研磨纖維中的任一種，但為了得到穩(wěn)定的薄成形性，優(yōu)選纖維長(zhǎng)不足Imm的研磨纖維。碳纖維的平均纖維長(zhǎng)優(yōu)選為0.02 0.2mm。不足0.02mm時(shí)，不能得到充分的強(qiáng)化效果，因而耐蠕變性、耐摩擦性差。超過(guò)0.2mm時(shí)，纖維長(zhǎng)對(duì)樹(shù)脂層層厚的比率大，因而薄成形性差。尤其是在樹(shù)脂厚度為0.2 0.7mm的條件下進(jìn)行嵌入成形時(shí)，若纖維長(zhǎng)超過(guò)0.2mm,會(huì)阻礙薄成形性。為了進(jìn)一步提高薄成形的穩(wěn)定性，優(yōu)選平均纖維長(zhǎng)為0.02 0.1mm。碳纖維在成形樹(shù)脂層時(shí)對(duì)樹(shù)脂熔融流動(dòng)方向的取向性強(qiáng)，因而優(yōu)選。通過(guò)使纖維狀填充物以與滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向呈45度以上的盡可能接近直角的交叉角度取向，纖維兩端的邊緣與運(yùn)動(dòng)方向趨向直角。因此，能使纖維兩端的邊緣造成的對(duì)偶件的磨耗損傷減輕、摩擦系數(shù)穩(wěn)定。此時(shí)，優(yōu)選在樹(shù)脂層的任意截面中，纖維狀填充劑的單位面積的纖維的交叉角度在50%以上，或者平均的交叉角度在前述規(guī)定的交叉角度的范圍內(nèi)。尤其是，選擇直徑細(xì)、較短的碳纖維時(shí)，碳纖維兩端的邊緣會(huì)沿著滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向，例如，交叉角度不足45度，從而會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷對(duì)偶件。因此，在采用細(xì)、短的碳纖維的情況下，在對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行熔融成形時(shí)，使熔融樹(shù)脂的流動(dòng)方向與滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方向呈直角或接近直角的角度，使纖維取向，使其長(zhǎng)度方向與旋轉(zhuǎn)方向以45 90度交叉，這樣可以獲得良好的耐久性和減小軸承扭矩并使其穩(wěn)定，因而非常有利?？梢栽诒景l(fā)明中使用的市售的碳纖維中，作為浙青類碳纖維，有吳羽公司產(chǎn)品酷熱克(kreca)M-lOlS、M-107S、M-101F、M-201S、M-207S、M-2007S、C-103S、C-106S、C-203S等。此外，作為同樣的PAN類碳纖維，有東邦特耐科斯(Toho Tenax)公司產(chǎn)品BESFIGHTHTA-CMFO160-0H、HTA-CMF0040-0H、HTA-C6、HTA-C6-S 或者東麗公司產(chǎn)品 T0RAYCAMLD-30、MLD-300、T008、T010 等。本發(fā)明中使用的PTFE可以使用懸浮聚合法生成的壓塑粉、乳化聚合法生成的細(xì)粉、再生PTFE中的任一種，但為了穩(wěn)定PEK組合物的流動(dòng)性，優(yōu)選采用不易由于成形時(shí)的剪切而纖維化、不易使熔融粘度增加的再生PTFE。再生PTFE是指熱處理(有熱經(jīng)歷)粉末、照射過(guò)Y射線或電子射線等的粉末。例如有對(duì)壓塑粉或細(xì)粉進(jìn)行熱處理后而得的粉末、又進(jìn)一步對(duì)這些粉末照射Y射線或電子射線后而得的粉末、將壓塑粉或細(xì)粉的成形體粉碎后而得的粉末、然后再照射過(guò)Y射線或電子射線的粉末、對(duì)壓塑粉或細(xì)粉照射Y射線或電子射線后而得的粉末等類型。進(jìn)一步地，作為不凝集、在PEK樹(shù)脂的熔融溫度下完全不發(fā)生纖維化、有內(nèi)部潤(rùn)滑效果、能穩(wěn)定地提高PEK樹(shù)脂組合物的流動(dòng)性的PTFE，更優(yōu)選采用照射過(guò)Y射線或電子射線等的PTFE。作為PTFE的市售品，可以是喜多村公司產(chǎn)品KTL-610、KTL-450、KTL-350、KTL-8N、KTL-400H、三井杜邦氟化物公司產(chǎn)品Teflon7-J、TLP-10、旭硝子公司產(chǎn)品Fluon G163、L150J、L169J、L170J、L172J、L173J、大金工業(yè)公司產(chǎn)品 Polyflon M-15、LubronL-5、Hoechest公司產(chǎn)品Hostaflon TF9205、TF9207等。此外，也可以是用全氟烷醚基、氟烷基或其他具有氟烷基的側(cè)鏈基團(tuán)改性過(guò)的PTFE。上述中，作為照射過(guò)Y射線或電子射線的PTFE，可以是喜多村公司產(chǎn)品KTL-610、KTL-450、KTL-350、KTL-8N、KTL-8F、旭硝子公司產(chǎn)品 Fluon L169J、L170J、L172J、L173J 等。如前所示，將添加比例設(shè)為:以碳纖維5 30體積％、PTFEl 30體積％為必須成分，剩余部分為PEK樹(shù)脂，其理由如下。原因在于，若碳纖維的添加比例超過(guò)30體積％，則熔融流動(dòng)性顯著降低，薄成形困難，同時(shí)，滑動(dòng)連接的對(duì)偶件為鋁合金、未淬火的鋼材時(shí)，會(huì)有磨耗損傷。而在碳纖維的添加比例不足5體積％的情況下，對(duì)組合物進(jìn)行強(qiáng)化的效果缺乏，不能得到充分的耐蠕變性、耐磨損性。若PTFE的添加比例超過(guò)30體積％，則耐磨損性、耐蠕變性較所需的程度降低。而在PTFE的添加比例不足I體積份的情況下，對(duì)組合物賦予所需的潤(rùn)滑性的效果不足，不能得到充分的滑動(dòng)特性。此外，在不妨礙本發(fā)明的效果的情況下，也可以添加如下所列舉的周知的樹(shù)脂用添加劑。(I)摩擦特性改進(jìn)劑:石墨、氮化硼、二硫化鑰、二硫化鎢等(2)著色劑:碳粉末、氧化鐵、氧化鈦等(3)導(dǎo)熱性改進(jìn)劑:石墨、金屬氧化物粉末對(duì)混合、混煉上述各原材料的手段無(wú)特殊限制，可以僅將粉末原料用亨舍爾混合器、球磨機(jī)、螺帶式混合機(jī)、羅迪格混合器、ultrahenschel混合器等進(jìn)行干式混合,進(jìn)一步用雙螺桿擠出機(jī)等熔融擠出機(jī)進(jìn)行熔融混煉，得到成型用小丸(顆粒)。此外，填料的投入也可以在通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)等進(jìn)行熔融混煉時(shí)采用側(cè)面給料。作為成形方法，可以采用擠出成形、射出成形、加熱壓縮成形等，但從制造效率等角度考慮，尤其優(yōu)選射出成形。此外，為了對(duì)成形品進(jìn)行物性改善，可以采用退火處理等處理。本發(fā)明的復(fù)合滑動(dòng)軸承由厚0.1 0.7mm的樹(shù)脂組合物和燒結(jié)金屬基材構(gòu)成。此夕卜，由PEK樹(shù)脂組合物構(gòu)成樹(shù)脂層。由于以PEK樹(shù)脂組合物作為摩擦面，因而摩擦磨損特性、耐蠕變性優(yōu)異，由于以燒結(jié)金屬作為軸承基材，因而摩擦發(fā)熱的放熱、耐負(fù)荷性優(yōu)異。因此，例如可以將本發(fā)明的復(fù)合滑動(dòng)軸承用作房間空調(diào)用/汽車空調(diào)用壓縮機(jī)、汽車、建設(shè)機(jī)械等的變速器等的滑動(dòng)軸承。本發(fā)明的滑動(dòng)軸承對(duì)形狀無(wú)特殊限制，能支承徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷中的任一方或兩方的負(fù)荷。此外，對(duì)形成在軸承基材上的樹(shù)脂層的位置也無(wú)特殊限制。實(shí)施例[實(shí)施例1 22、比較例I 13]將實(shí)施例及比較例中使用的軸承基材一并示于表1，實(shí)施例及比較例中使用的樹(shù)脂層的原材料歸納如下。芳香族聚醚酮類樹(shù)脂的熔融粘度為用東洋精機(jī)公司生產(chǎn)的流動(dòng)特性試驗(yàn)機(jī)在φ X IOmm的細(xì)管、樹(shù)脂溫度380°C、剪切速度lOOOs—1的條件下的測(cè)定值。(I)芳香族聚醚酮類樹(shù)脂[PEK-1]威格斯公司產(chǎn)品:PEEK90P (熔融粘度105Pa.s)(2)芳香族聚醚酮類樹(shù)脂[PEK-2]威格斯公司產(chǎn)品:PEEK150P (熔融粘度145Pa.s)(3)芳香族聚醚酮類樹(shù)脂[PEK-3]威格斯公司產(chǎn)品:PEEK450P (熔融粘度420Pa.s)(4) PAN 類碳纖維[CF-1]東麗公司產(chǎn) 品:T0RAYCA MLD-30 (平均纖維長(zhǎng)0.03mm、平均纖維徑7 μ m)(5) PAN 類碳纖維[CF-2]東邦特耐克絲公司產(chǎn)品:BESFIGHT HTA-CMFO160-0H(纖維長(zhǎng)0.16_、纖維徑7 μ m)(6)浙青類碳纖維[CF-3]吳羽公司產(chǎn)品:酷熱克(kreca)M-lOlS(平均纖維長(zhǎng)0.l/2mm、平均纖維徑14.5 μ m)(7)浙青類碳纖維[CF-4]吳羽公司產(chǎn)品:酷熱克(Kreca) M-107S(平均纖維長(zhǎng)0.7mm,平均纖維徑14.5 μ m)(8)碳酸鈣粉末[CaCO3]日窒工業(yè)公司產(chǎn)品:NA600 (平均粒徑3 μ m)(9)石墨[GRP]特密高日本公司產(chǎn)品:TIMREX KS6 (平均粒徑6 μ m)(10)四氟乙烯樹(shù)脂[PTFE]喜多村公司產(chǎn)品:KTL_610(再生PTFE)(11)青銅粉[BR0]福田金屬箔粉工業(yè)公司產(chǎn)品:AT-350 (銅錫合金粉末)表I
權(quán)利要求
1.復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，重疊在滑動(dòng)軸承的燒結(jié)金屬基材上一體地設(shè)置有樹(shù)脂層，所述樹(shù)脂層由在芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中以分散狀態(tài)添加有纖維狀填料的樹(shù)脂組合物構(gòu)成，所述纖維狀填充劑被取向成使其纖維的長(zhǎng)度方向與軸承的旋轉(zhuǎn)方向以45 90度交叉，所述樹(shù)脂層厚0.1 0.7mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述樹(shù)脂層重疊在基材上，通過(guò)射出成形而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述樹(shù)脂層的厚度是基材軸徑方向的厚度的1/8 1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述纖維狀填充劑的平均纖維長(zhǎng)為 0.02 0.2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述基材的理論密度比為0.7 0.9 ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述樹(shù)脂組合物在樹(shù)脂溫度380°C、剪切速度1000s—1條件下的熔融粘度為50 200Pa.S。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述樹(shù)脂組合物以碳纖維5 30體積％、四氟乙烯樹(shù)脂I 30體積％為必須成分，剩余部分為芳香族聚醚酮類樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述碳纖維為PAN類碳纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述復(fù)合滑動(dòng)軸承在選自圓筒狀或帶凸緣的圓筒狀的軸承基材的內(nèi)徑側(cè)、外徑側(cè)及端面?zhèn)鹊囊粋€(gè)以上的側(cè)面上設(shè)有所述樹(shù)脂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述復(fù)合軸承為用油或脂潤(rùn)滑的液體潤(rùn)滑用滑動(dòng)軸承。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以燒結(jié)金屬為基材，具有合成樹(shù)脂的軸承層，能得到精密的、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)扭矩的滑動(dòng)軸承，是一種可用作例如房間空氣調(diào)節(jié)器用壓縮機(jī)或汽車空調(diào)用壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸、汽車、建設(shè)機(jī)械等的變速器等之類的承受較大的徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷的滑動(dòng)軸承的高精度的滑動(dòng)軸承。在該復(fù)合滑動(dòng)軸承中，重疊在圓筒狀的滑動(dòng)軸承的燒結(jié)金屬基材(1)的內(nèi)徑面一側(cè)上一體地設(shè)置有樹(shù)脂層(2)，該樹(shù)脂層(2)由在芳香族聚醚酮類樹(shù)脂中添加有纖維狀填料的樹(shù)脂組合物構(gòu)成，纖維狀填充劑(3)被取向并分散在樹(shù)脂層中，以使其纖維的長(zhǎng)度方向與軸承的旋轉(zhuǎn)方向以45～90度交叉，該樹(shù)脂層(2)的層厚設(shè)為0.1～0.7mm。纖維兩端的邊緣引起的對(duì)偶件的磨耗損傷得以減輕，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。由此，制成以燒結(jié)金屬為基材1，具有合成樹(shù)脂的軸承層2，能得到精密的、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)扭矩的復(fù)合滑動(dòng)軸承。
文檔編號(hào)F16C33/20GK103201531SQ201180046980
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者石井卓哉, 竹尾勝史, 安田健 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社