JP4430999B2 - 摺動部品及びその部品の製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、鉄合金で形成される摺動部品、特に、優れた摺動特性が長期にわたって発揮される摺動部品とその摺動部品の製造方法に関する。
例えば、自動車のシートベルトの留め金に係止させて留め金をロック点に保持するラッチは、常時は勿論、非常時にも留め金のロックをスムーズに解除可能となすために、優れた摺動特性を持ち、給油無しで使用できることが要求される。
その給油無しでの使用の要求に応える方法として、部品の表面に化成処理被膜を形成し、その化成処理被膜上に固体潤滑剤粒子とバインダと防錆剤とを含有する潤滑被膜を設ける方法がある（例えば、下記特許文献１参照）。
また、粉末冶金法で製造される焼結部品は、機械加工品に比べて生産性やコストに優れることから、前述のシートベルト用ラッチもこの焼結部品で形成することが望まれている。
ところが、シートベルト用ラッチなどを安価な鉄系焼結合金で形成すると、特許文献１などが開示している潤滑被膜だけではそのラッチに要求される優れた摺動特性を長期にわたって維持することができない。
固体潤滑剤粒子とバインダと防錆剤とを含有する潤滑被膜は、特許文献１が述べているように、バインダを溶剤に溶解した中に固体潤滑剤粒子と防錆剤を分散させて得られる塗料を、スプレー塗装法や、ディップ法、タンブリング法などの方法で下地面に塗布し、これを乾燥、焼成処理して形成する。
この方法で形成される潤滑被膜は材料の微細な塊をランダムに積み重ねたような構造（以下これを積層構造と言う）になり、水分の浸透を許容する微細な空隙が層間にできる。水分の浸透が許容されると潤滑被膜に防錆剤を含ませていても高い防錆効果を期待できず、特に鉄系焼結合金で形成された摺動部品であると錆が発生しやすい。その錆によって部品の摩擦係数が変化し、摺動抵抗が増加して部品の滑り性が悪くなり易い。
このことが、シートベルト用ラッチを、焼結合金で形成する場合の課題となっていた。
特開２００３−１５６５７５号公報
この発明は、鉄合金で形成されて表面に積層構造の摺動被膜が形成された摺動部品の防錆性能を向上させてこの摺動部品の優れた摺動特性を長期にわたって維持できるようにすることを課題としている。
上記の課題を解決するため、この発明においては、鉄系焼結合金で形成された部品を焼結後に封孔処理し、しかる後、この部品の表面に化成処理被膜と潤滑被膜を順に積層して設け、前記潤滑被膜は、固体潤滑剤と防錆剤とバインダとを含有する、油に対して化学的に安定した材料で形成され、外部に通じる微細な空隙ができており、その潤滑被膜の空隙を０．０５μｍ〜２μｍとし、
この潤滑被膜を形成した後、部品を油漬処理して前記空隙に毛管現象で油をしみ込ませることを特徴とする摺動部品の製造方法を提供する。
この潤滑被膜を形成した後、部品を油漬処理して前記空隙に毛管現象で油をしみ込ませることを特徴とする摺動部品の製造方法を提供する。
なお、この方法で得られる摺動部品は、表面に化成処理被膜とその化成処理被膜上に形成された潤滑被膜とを有し、前記潤滑被膜は固体潤滑剤と防錆剤とバインダとを含有する、油に対して化学的に安定した材料で形成され、外部に通じる微細な空隙ができており、この潤滑被膜の前記空隙に油がしみ込んだものになる。この発明では、その焼結摺動部品も併せて提供する。
固体潤滑剤と防錆剤とバインダとを含有する潤滑被膜は、微細な塊となった材料が層状に積み重なり、層間に空隙を有したものになっている。また、この潤滑被膜は油に対して化学的に安定した材料で形成されている。この発明ではその潤滑被膜を形成した後に摺動部品を油に漬けて層間の空隙に油をしみ込ませており、空隙に保持された油が外部からの水分及び酸素の進入を抑制する。このために、部品の防錆力が向上し、錆による摺動抵抗の増加が抑制されて良好な摺動特性が長期にわたって維持される。
なお、潤滑被膜の層間の空隙の大きさを０．０５μｍ〜１０μｍにすると、毛管現象が起こり、部品を単に油に漬けるだけの簡単な方法で空隙に油を確実にしみ込ませることができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１及び図２に基づいて説明する。図１に、この発明を適用したシートベルト用ラッチの外観を示す。このシートベルト用ラッチ１は、例えば、Ｆｅ−Ｃｕ系合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｃ系合金などの鉄系焼結合金で形成されている。
この鉄系焼結合金からなるシートベルト用ラッチ１の表面に、図２に示すように化成処理被膜２を設け、その化成処理被膜２上にさらに潤滑被膜３を設けている。ラッチ１は、焼結後に焼結空孔の封孔処理を実施し、その後に化成処理被膜２と潤滑被膜３を施すのがよい。封孔処理は、樹脂を含浸させるなどの一般的な方法で実施できる。
化成処理被膜２は、ラッチ１に対する潤滑被膜３の密着性を高めるためのアンカー層として設ける膜であり、リン酸亜鉛被膜、リン酸マンガン被膜などのリン酸塩被膜、クロメート処理被膜、ケイ酸塩被膜などを採用することができる。
潤滑被膜３は、固体潤滑剤と防錆剤とバインダとを含有する。この潤滑被膜３に含ませる固体潤滑剤としては、二硫化モリブデンなどの硫化物粒子、フッ化黒鉛の粒子、フッ素系高分子の粒子などを使用することができる。
また、防錆剤としては、クロム酸塩系顔料、金属粉末系顔料、無公害顔料などの防錆顔料を使用することができる。無公害顔料の具体例としては、リン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、リン酸亜鉛などが挙げられる。
バインダは、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂、アルキド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂などの一般的な樹脂でよい。
このバインダを溶剤に溶かし、その中に固体潤滑剤と防錆剤を分散させて塗料を得る。そして、この塗料を好ましくはスプレー塗装や重ね塗りなどの方法で化成処理被膜２上に塗布し、乾燥、焼成処理を行う。この方法で得られる潤滑被膜３は、材料が微細な塊になって積層され、層間（塊と塊の間）に外部に通じる微細な空隙４ができる。
その空隙４は、サイズが０．０５μｍ〜１０μｍの範囲にあると、潤滑被膜３の厚みが一般的な厚み、例えば２０μｍ未満である場合、油を毛管現象で空隙４に吸い込むことができる。
油の分子の大きさは０．０５μｍ程度と考えられるので、空隙４の大きさが０．０５μｍ以下では空隙への油の吸い込みを期待し難い。この空隙４の大きさが０．０５μｍ以上、１０μｍ以下であれば毛管現象による油の吸い込みがなされ、潤滑被膜３形成後の摺動部品を単に油に漬ける方法で空隙４に油をしみ込ませて防錆効果を高めることができる。なお、空隙４のサイズは２μｍ以下が特に好ましい。
潤滑被膜３形成後の摺動部品を油に漬けて潤滑被膜３の層間に生じている空隙に油をしみ込ませる。このときの浸漬時間は５分以下でよい。
空隙４にしみ込ませる油は、合成エステル３〜９ｗｔ％、残石油系炭化水素の成分の油（例えば商品名：ダイラスト Ｄ−３５Ｋ 大同化学工業（株）製 ）、石油系炭化水素が主成分の工業用原料油（商品名：コスモピュアセイフティー１０ コスモ石油（株）製）、あるいは濃縮防錆油（商品名Ｎｏｘ−Ｒｕｓｔ パーカー興産株式会社製）などが挙げられるが、これに限定されるものではない。防錆効果が得られるものであればよく、その種類は特に問わない。
この発明は、例示のシートベルト用ラッチに限らず、分散した材料が積層された構造の潤滑被膜が表面に形成される鉄合金製摺動部品の全てに有効に適用できる。ラッチ以外の摺動部品としては、例えば、シートベルト用プレートロックなどがあり、このような部品に対してもこの発明の有効性が発揮される。
この発明のより詳細な実施例を以下に挙げる。
４ｗｔ％Ｎｉ−１．５ｗｔ％Ｃｕ−０．５ｗｔ％Ｍｏ−０．６ｗｔ％Ｃ−０．６ｗｔ％固体潤滑剤−残Ｆｅの混合原料を成形して焼結し、テスト用の摺動部品を作った。次に、この摺動部品にアクリル樹脂を含浸させて焼結空孔の封孔処理を行い、その後、この部品の表面に化成処理被膜として厚さ約５μｍのリン酸マンガンの被膜を形成し、さらに、そのリン酸マンガンの被膜上に潤滑被膜を形成した。
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潤滑被膜は、バインダのエポキシ系樹脂と硬化剤をメチルエチルケトンに溶解して得られる溶液の中に固体潤滑剤としての二硫化モリブデンと防錆剤としてのクロム酸塩を分散したバインダ濃度１８ｗｔ％、二硫化モリブデン濃度１５ｗｔ％、クロム酸塩濃度５ｗｔ％の塗料を作成し、この塗料をスプレー塗装法で数回乾燥させながら重ね塗りし、塗装後に１８０℃で６０分間焼成して膜厚が化成処理被膜と合わせて約１０μｍの潤滑被膜を形成した。
次に、こうして得たテスト用の潤滑被膜付摺動部品に前述の３種類の防錆油（ダイラストＤ−３５Ｋ、コスモピュアセイフティー１０、及びＮｏｘ−Ｒｕｓｔ）をそれぞれ５分間の油漬を実施してしみ込ませた。Ｎｏｘ−Ｒｕｓｔは、水で５％の濃度になるように希釈して用いた。また、比較のために、防錆油をしみ込ませていないテスト用潤滑被膜付摺動部品も準備した。そして各テスト用潤滑被膜付摺動部品を５０時間の塩水噴霧試験（試験方法は、ＪＩＳ Ｚ２３７１による）に供し、錆の発生状況と摺動抵抗の増加状況を調べた。
その結果、防錆油をしみ込ませていない摺動部品は、サンプル１０個の全てに錆が発生したが、防錆油をしみ込ませたものは、いずれも錆の発生率が非常に低かった。
また、防錆油をしみ込ませていない摺動部品は、塩水噴霧試験後の摺動抵抗増加が非常に大きかったが、防錆油をしみ込ませたものはその摺動抵抗の増加がいずれも小さかった。なお、この試験において摺動部品に油がしみ込んだことは、油漬け前後の部品の重量差で判断した。
摺動抵抗の増加状況を調べた結果を表１に示す。この表１の比較品は、油漬けをしていないもの、発明品１はダイラストＤ−３５Ｋに５分間漬けたもの、発明品２はコスモピュアセイフティー１０に５分間漬けたもの、発明品３はＮｏｘ−Ｒｕｓｔの希釈液に５分間漬けたものである。また、摺動抵抗Ｉは、塩水噴霧前の抵抗値を、摺動抵抗IIは、油漬け後すぐに５０時間の塩水噴霧を実施した後の抵抗値を、摺動抵抗IIIは、油漬け後３ヶ月経過後に５０時間の塩水噴霧を実施した後の抵抗値をそれぞれ示している。摺動部品は同一ロットの中から各３個のサンプルを抽出して試験に供し、摺動抵抗の増加量は平均値で表した。
潤滑被膜形成後の摺動部品に油をしみ込ませることの有効性がこの試験結果によく現れている。
１ シートベルト用ラッチ
２ 化成処理被膜
３ 潤滑被膜
４ 空隙
２ 化成処理被膜
３ 潤滑被膜
４ 空隙
Claims (2)
- 鉄系焼結合金で形成された部品を焼結後に封孔処理し、しかる後、この部品の表面に化成処理被膜と厚みが２０μｍ未満の潤滑被膜を順に積層して設け、前記潤滑被膜は、固体潤滑剤と防錆剤とバインダとを含有する、油に対して化学的に安定した材料で形成され、外部に通じる微細な空隙が形成されており、その潤滑被膜の空隙を０．０５μｍ〜２μｍとし、
この潤滑被膜を形成した後、部品を油漬処理して前記空隙に毛管現象で油をしみ込ませることを特徴とする摺動部品の製造方法。 - 表面に化成処理被膜とその化成処理被膜上に形成された潤滑被膜とを有し、前記潤滑被
膜は固体潤滑剤と防錆剤とバインダとを含有する、油に対して化学的に安定した材料で形
成され、外部に通じる０．０５μｍ〜２μｍのサイズの微細な空隙ができており、この潤滑被膜の前記空隙に油がしみ込んでいる請求項１に記載の方法で製造された摺動部品。
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