多層滑動部件，以及用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中的使用該多層滑動部件的齒條導(dǎo)承的制作方法
【專利說明】多層滑動部件，以及用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中 的使用該多層滑動部件的齒條導(dǎo)承
[0001] 分案申請說明
[0002] 本申請系申請日為2009年8月26日、國際申請?zhí)枮镻CT/JP2009/004149、進(jìn)入中 國國家階段后的國家申請?zhí)枮?00980134159. X、題為"多層滑動部件，以及用于汽車的齒 條-齒輪型操控設(shè)備中的使用該多層滑動部件的齒條導(dǎo)承"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及多層滑動部件，以及用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中的使用該多 層滑動部件的齒條導(dǎo)承。
【背景技術(shù)】
[0004] 多層滑動部件（參見專利文獻(xiàn)1、2和3)被廣泛用作支承裝置，用來以圓筒軸承襯 套的形式（即所謂的卷繞襯套，其通過卷繞成圓筒的形式而形成，將合成樹脂層置于內(nèi)側(cè) 之上）、或者滑動板的形式在各種機(jī)械設(shè)備中平滑地支承軸，或者作為齒條導(dǎo)承（參見專利 文獻(xiàn)4)，作為支承裝置，用來在用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中平滑地支承齒條，該多 層滑動部件由以下部分組成：鋼板形成的背襯板，整體化地形成在所述背襯板的表面上的 多孔金屬燒結(jié)層，填充在所述多孔金屬燒結(jié)層的孔內(nèi)以及涂覆在所述多孔金屬燒結(jié)層的 表面上的合成樹脂層。
[0005] 在專利文獻(xiàn)1-3中所述的多層滑動部件所用的聚四氟乙烯樹脂（下文縮寫為 PTFE)被廣泛用于軸承之類的滑動部件，這是因?yàn)榇朔N樹脂具有極佳的以下性質(zhì)：自動潤 滑性質(zhì)，具有低摩擦系數(shù)，具有耐化學(xué)性和耐熱性。但是，由于單單由PTFE組成的滑動部 件的耐磨性和承重能力很差，人們根據(jù)所述滑動部件的用途，通過添加各種填料來彌補(bǔ)其 缺點(diǎn)。
[0006] 在專利文獻(xiàn)1中，將鉛用作PTFE的填料，而在專利文獻(xiàn)2中，使用以下的組分： 選自含磷酸鹽和硫酸鋇的組分，選自硅酸鎂和云母的組分，以及選自鉛、錫和鉛-錫合金的 組分，以及它們的混合物。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn) I :JP-B-31-2452
[0010] 專利文獻(xiàn) 2 :JP-A-8-41484
[0011] 專利文獻(xiàn) 3 :JP-B-61-52322
[0012] 專利文獻(xiàn) 4 :JP-UM-B-1-27495
[0013] 發(fā)明概述
[0014] 本發(fā)明所要解決的問題
[0015] 在用于各種用途的多層滑動部件中，將鉛或鉛合金作為填料，廣泛用來改進(jìn)合成 樹脂層的耐磨性。但是，近年來，出于環(huán)境因素的考慮，人們開發(fā)材料的趨勢是不要將鉛或 鉛合金用作填料。因?yàn)殂U或鉛合金會對環(huán)境造成危害，從環(huán)境污染的角度出發(fā)人們不可避 免地不對其進(jìn)行使用。
[0016] 在專利文獻(xiàn)3中，人們使用四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物樹脂代替鉛或鉛 合金，作為PTFE的填料，但是只有對于特定的用途才可以這樣做，由于其承重能力以及耐 磨性方面的原因，很難應(yīng)用于上述用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中的齒條導(dǎo)承。
[0017] 鑒于以上描述，提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種多層滑動部件，該滑動 部件不采用鉛或鉛合金之類的會污染環(huán)境的物質(zhì)作為填料，其耐磨性和承重能力優(yōu)于包 含鉛或鉛合金的多層滑動部件，以及用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中的使用所述多層 滑動部件的齒條導(dǎo)承。
[0018] 用來解決問題的方法
[0019] 本發(fā)明人通過反復(fù)地進(jìn)行深入的研究，發(fā)現(xiàn)通過在PTFE中配混特定量的硫酸鋇、 硅酸鎂、含磷酸鹽和氧化鈦，能夠提供一種多層滑動部件，其耐磨性和承重能力優(yōu)于包含鉛 或鉛合金的多層滑動部件，使用該多層滑動部件的用于汽車的齒條-齒輪型操控設(shè)備中的 齒條導(dǎo)承具有極佳的耐磨性和承重能力，因此可以使得齒條平滑地滑動。
[0020] 我們基于上述發(fā)現(xiàn)考慮了本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的多層滑動部件包括：由鋼板形 成的背襯板；整體化地形成于背襯板的表面上的多孔金屬燒結(jié)層；由合成樹脂組合物組成 的滑動層，該滑動層填充所述多孔金屬燒結(jié)層的孔并且涂覆該多孔金屬燒結(jié)層的表面，所 述合成樹脂組合物由以下組分組成：5-30重量％的硫酸鋇，1-15重量％的硅酸鎂，1-25重 量％的含磷酸鹽，〇. 5-3重量％的氧化鈦，以及余量的聚四氟乙烯樹脂。
[0021 ] 在這些組分中，硫酸鋇（BaSO4)能夠改進(jìn)耐磨性和承重能力，而這是以PTFE簡單 物質(zhì)作為主要組分的缺點(diǎn)。因此，所述硫酸鋇能夠用來顯著改進(jìn)耐磨性和承重能力。對于 硫酸鋇，可以使用沉降的或過篩的硫酸鋇。這些硫酸鋇可以商業(yè)購得，例如購自堺化工有限 公司（Sakai Chemical Industry Co. ,Ltd.)，很容易獲得。所用的硫酸鋇的平均粒度不大 于10微米，優(yōu)選為1-5微米。配混的硫酸鋇的量為5-30重量％，優(yōu)選為5-20重量％，更 優(yōu)選為10-15重量％。如果配混量小于5重量％，則難以實(shí)現(xiàn)提高PTFE的耐磨性和承重能 力的效果，如果配混量超過30重量％，則耐磨性會變差。
[0022] 因?yàn)楣杷徭V的晶體結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，因此很容易發(fā)生剪切，其具有以下的效果： 能夠充分地表現(xiàn)出PTFE特有的低磨擦性以及改進(jìn)耐磨性。對于硅酸鎂，優(yōu)選包含通常不小 于40. 0重量％的二氧化硅（SiO2)以及通常不小于10. 0重量％的氧化鎂（MgO),其中二氧 化硅與氧化鎂的重量比通常為2.1至5.0,其松密度較小，具有低的比表面積。具體來說， 可以使用例如2Mg0 · 3Si02 · nH20, 2Mg0 · 6Si02 · ηΗ20等。如果二氧化硅與氧化鎂的重量比 小于2. 1或超過5. 0,則PTFE的低磨擦性和耐磨性會變差。
[0023] 所述硅酸鎂的配混量為1-15重量％，優(yōu)選3-13重量％，更優(yōu)選3-10重量％。如 果配混量小于1重量％，則無法充分體現(xiàn)出上述效果，而如果配混量超過15重量％，則 會降低由于上述配混硫酸鋇而改進(jìn)PTFE的耐磨性和承重能力的效果。
[0024] 所述含磷酸鹽本身不是像石墨和二硫化鉬那樣具有潤滑性的物質(zhì)，但是當(dāng)含磷 酸鹽與PTFE配混的時(shí)候，在配合部件滑動的時(shí)候，所述含磷酸鹽（phosphate)能夠促進(jìn)在 配合部件的表面（滑動摩擦表面）上形成PTFE的潤滑膜的效果。
[0025] 所述含磷酸鹽的例子可以包括以下的酸的金屬鹽：例如正磷酸，焦磷酸，亞磷酸 和偏磷酸以及它們的混合物。其中，優(yōu)選的是焦磷酸和偏磷酸的金屬鹽。對于金屬，優(yōu)選 堿金屬和堿土金屬，更優(yōu)選鋰（Li)、鈣（Ca)和鎂（Mg)。具體來說，可以包括例如磷酸三鋰 (Li3PO4)，焦磷酸鋰（Li4P2O 7)，焦磷酸鈣（Ca2P2O7)，焦磷酸鎂（Mg 2P2O7)，偏磷酸鋰（LiPO3)， 偏磷酸鈣（Ca(PO3)2),偏磷酸鎂（[Mg(PO3)2] n)等。其中優(yōu)選偏磷酸鎂。
[0026] 對于含磷酸鹽，通過將少量（例如1重量％ )含磷酸鹽與PTFE配混，開始出現(xiàn)促 進(jìn)配合部件表面上形成PTFE潤滑膜的效果，直到高達(dá)25重量％的范圍保持該效果。但 是，如果含磷酸鹽配混量超過25重量％，則在配合部件的表面上形成的潤滑膜的量過多， 造成相反的耐磨性下降效果。因此，配混的含磷酸鹽的量為1-25重量％，優(yōu)選為5-20重 量％，更優(yōu)選為10-15重量％。
[0027] 氧化鈦（TiO2)具有進(jìn)一步改進(jìn)PTFE的耐磨性的效果。根據(jù)晶型，氧化鈦包括三 種，即金紅石型和銳鈦礦型（此二種均為四方晶系）以及板鈦礦型（為斜方晶系），本發(fā)明 優(yōu)選使用四方晶系的銳鈦礦型。對于所述銳鈦礦型氧化鈦，優(yōu)選其莫氏硬度為5. 5-6. 0,平 均粒度不大于10 μ m,優(yōu)選不大于5 μ m。配混的氧化鈦的量為0. 5-3重量％，優(yōu)選為0. 5-2 重量％，更優(yōu)選為1-1. 5重量％。如果氧化鈦的配混量小于0.5重量％，則無法體現(xiàn)出改 進(jìn)PTFE的耐磨性的效果，而如果配混量超過3重量％，則有可能在配合部件滑動的時(shí)候 破壞配合部件的表面。
[0028] 對于構(gòu)成所述多層滑動部件的樹脂層的主要組分的PTFE，使用主要以模塑粉 末或細(xì)粉末的形式用于模塑的PTFE。模塑粉末可以包括杜邦三井氟化學(xué)有限公司（Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co. ,Ltd.)生產(chǎn)的"特氟?。ㄗ陨虡?biāo)）7_J(商品名），'*'特 氟?。ㄗ陨虡?biāo)）70-J(商品名），"等，大金工業(yè)有限公司（Daikin Industries, Ltd.)生 產(chǎn)的"P0LYFL0N (注冊商標(biāo)）M-12 (商品名）"等，以及旭硝子玻璃有限公司（Asahi Glass C