JP2003239977A - Sliding member and manufacturing method therefor - Google Patents

Sliding member and manufacturing method therefor

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JP2003239977A
JP2003239977A JP2002034585A JP2002034585A JP2003239977A JP 2003239977 A JP2003239977 A JP 2003239977A JP 2002034585 A JP2002034585 A JP 2002034585A JP 2002034585 A JP2002034585 A JP 2002034585A JP 2003239977 A JP2003239977 A JP 2003239977A
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JP
Japan
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surface layer
sliding member
precursor
carbon nanotubes
mandrel
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JP2002034585A
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Japanese (ja)
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Jiyunzou Hachina
純三 八名
Yoshiaki Konishi
義昭 小西
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Nikkiso Co Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co Ltd
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Publication date
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  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sliding member which endures high load, has reduced friction coefficient, hardly wears, radiates generated heat speedily because its thermal conductivity is excellent, and holds its performance for a long time, and also to provide a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: This sliding member is provided with a sliding member main body and a surface layer having a slide face in contact with a mate member. The sliding member main body is formed by a material guaranteeing mechanical strength of the whole sliding member and provided with heat resistance for heating temperature when forming the sliding member. The surface layer includes carbon nanotube substantially, and the material forming the sliding member main body is formed in a condition in which it enters between carbon nanotubes. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、摺動部材及びそ
の製造方法に関し、高荷重に耐え、摩擦係数が小さく、
磨耗しにくく、かつ熱伝導性が良好であるので、発生す
る熱を速やかに放出することができ、性能を長期間保持
することができる摺動部材及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding member and a method for manufacturing the sliding member, which can withstand a high load and have a small friction coefficient.
The present invention relates to a sliding member that is less likely to be worn and has good thermal conductivity, so that generated heat can be quickly released and performance can be maintained for a long time, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】軸受けのような摺動部材は、その使用状
態によって様々な性能が要求される。例えばキャンドモ
ーターポンプやマグネット駆動ポンプのように軸受けが
移送液に浸るすべり軸受けを用いるポンプでは、色々の
薬液に対して耐食性の大きい軸受け材料が必要とされ
る。
2. Description of the Related Art A sliding member such as a bearing is required to have various performances depending on its use condition. For example, a pump using a sliding bearing in which the bearing is immersed in the transfer liquid, such as a canned motor pump or a magnet drive pump, requires a bearing material having a high corrosion resistance against various chemical liquids.

【0003】このため軸受け材料としては、化学的に安
定で潤滑性のある黒鉛質カーボンやセラミックスが多く
用いられているが、これらの軸受け材料で、軸受けとし
て高荷重に耐えることのできるものは摩擦係数が大き
く、機械損失が大きい。また耐荷重部材にポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂のシート等
を貼り付ける方法で製造される軸受けは、その接合部分
の強度が小さく、低荷重用の用途のみに使用が限定され
ている。
For this reason, as the bearing material, graphite carbon and ceramics which are chemically stable and have lubricity are often used. Among these bearing materials, bearings that can withstand high loads are rubbed. Large coefficient and large mechanical loss. Further, a bearing manufactured by a method of sticking a sheet of fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) to a load bearing member has a small strength at its joint portion, and its use is limited only to low load applications. There is.

【0004】摺動材としては、気相成長炭素繊維(VG
CF)又はVGCFを熱処理によりグラファイト化させ
たものを合成樹脂に混合して得られる摺動材が特開平3
−38327号公報に開示されているが、これは耐磨耗
性のみを改善したものであり、上記摺動材に要求される
耐食性及び耐荷重性等に対しては充分とはいえない。
As a sliding material, vapor-grown carbon fiber (VG
CF) or VGCF graphitized by heat treatment is mixed with a synthetic resin to obtain a sliding material.
Although disclosed in Japanese Patent Publication No. 38327/1998, this is only an improvement in abrasion resistance and is not sufficient for the corrosion resistance and load resistance required of the above sliding material.

【0005】VGCF又はVGCFを熱処理によりグラ
ファイト化させたものを硫化モリブデン微粉末とともに
合成樹脂中に分散させて得られる摺動部材が特開平4−
11693号公報に提案されているが、これは、合成樹
脂を用いることから高温での使用や、腐食性流体の存在
下又は高荷重条件下での使用には適さず、しかも硫化モ
リブデンを含有することで、酸化リッチ条件下ではモリ
ブデンの酸化が起こり、摩擦係数の増大も起こり得る。
A sliding member obtained by dispersing VGCF or VGCF which has been graphitized by heat treatment in a synthetic resin together with fine powder of molybdenum sulfide is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 4-204.
Although proposed in Japanese Patent No. 11693, this is not suitable for use at high temperature because of the use of a synthetic resin, or in the presence of a corrosive fluid or under a high load condition, and further contains molybdenum sulfide. As a result, molybdenum is oxidized under the oxidation rich condition, and the friction coefficient may be increased.

【0006】特開平5−59387号公報には、VGC
F、二硫化モリブデン、グラファイト、PTFEなどを
主材であるポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂に混合し
て摺動材とし、摩擦係数を増大させず、磨耗を減少させ
るベアリング材が提案されているが、この場合において
も、上記の場合と同様に使用条件が限定される。
Japanese Patent Laid-Open No. 5-59387 discloses a VGC.
A bearing material has been proposed in which F, molybdenum disulfide, graphite, PTFE or the like is mixed with a main material such as polyamide resin or polyimide resin to form a sliding material, which does not increase friction coefficient and reduces wear. In this case as well, the use conditions are limited as in the above case.

【0007】またシート状摺動材又は薄肉円筒状の摺動
材を耐圧シートとして取り付ける方法は、摺動材が少な
くてすむ反面、耐荷重性に劣る。逆に全体に摺動部材の
ブロック加工品を使用する方法は、耐荷重性には優れる
が、高価になり、また熱の放出性が悪く、使用時に温度
の上昇が起こり、高速高荷重時に油膜が消失し、潤滑性
が悪化し、焼き付けが起こるおそれがある。
Further, the method of attaching a sheet-shaped sliding material or a thin-walled cylindrical sliding material as a pressure resistant sheet requires less sliding material, but has poor load resistance. On the contrary, the method of using a block processed sliding member for the whole is excellent in load resistance, but it is expensive, the heat release is poor, the temperature rises during use, and the oil film at high speed and high load May disappear, lubricity may deteriorate, and baking may occur.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、高荷重に
耐え、摩擦係数が小さく、磨耗しにくく、かつ熱伝導性
が良好であるので、発生する熱を速やかに放出すること
ができ、性能を長期間保持することができる摺動部材及
びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention can withstand high loads, has a small coefficient of friction, is less likely to be worn, and has good thermal conductivity, so that the heat generated can be quickly released and the performance can be improved. It is an object of the present invention to provide a sliding member that can hold a long time and a method for manufacturing the sliding member.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段は、摺動部材本体と、相手材が接触する摺動面を
有する表面層とを備えた摺動部材であって、前記摺動部
材本体が、摺動部材全体の機械的強度を保障し、この摺
動部材を形成する際の加熱温度に対する耐熱性を備えた
素材で形成されてなり、前記表面層が、カーボンナノチ
ューブを実質的に含有し、前記摺動部材本体を形成する
素材が前記カーボンナノチューブ間に浸入した状態に形
成されてなることを特徴とする摺動部材であり、相手材
が接触する摺動面を有する表面層の前駆体であって、カ
ーボンナノチューブの集合体である表面層前駆体を形成
する表面層前駆体形成工程、前記カーボンナノチューブ
を黒鉛化する温度により分解しない粉体であって、カー
ボンナノチューブの集合体におけるカーボンナノチュー
ブ間に浸入することのできる粉体により摺動部材本体前
駆体を形成する摺動部材本体前駆体形成工程、及び前記
摺動部材本体前駆体の表面に前記表面層前駆体が存在す
る状態で、前記摺動部材本体前駆体及び前記表面層前駆
体を加圧加熱して一体化する工程を有することを特徴と
する前記摺動部材の製造方法であり、円筒形の第1弾力
性型の中心部に第1心棒を配置することによって、前記
第1弾力性型及び第1心棒により形成される環状の第1
空間内に、カーボンナノチューブを加熱する際の温度に
おける耐熱性を有する粉体を充填し、前記第1弾力性型
により型くずれしない程度にその粉体を加圧することに
より摺動部材本体前駆体を形成する摺動部材本体前駆体
形成工程と、前記第1心棒の代わりに、前記第1心棒よ
りも小さな直径を有する第2心棒を前記第1弾力性型の
中心部に配置することによって、前記第1弾力性型及び
第2心棒により形成される環状の第2空間内にカーボン
ナノチューブを充填し、前記第1弾力性型により型くず
れしない程度にそのカーボンナノチューブを加圧するこ
とにより表面層前駆体を形成する表面層前駆体形成工程
と、前記表面層前駆体と前記摺動部材本体前駆体とを加
熱加圧することにより一体化する工程とを有することを
特徴とする前記摺動部材の製造方法であり、円筒形の第
2弾力性型の中心部に心棒を挿通することによって、前
記第2弾力性型及び心棒により形成される環状の第2空
間内にカーボンナノチューブを充填し、前記第2弾力性
型により型くずれしない程度にそのカーボンナノチュー
ブを加圧することにより表面層前駆体を形成する表面層
前駆体形成工程と、前記第2弾力性型の代わりに、この
第2弾力性型よりも大きな直径を有する円筒形の第1弾
力性型の中心部に、前記心棒と共にこの心棒の周囲に形
成された表面層前駆体を配置し、前記表面層前駆体及び
前記第1弾力性型により形成される環状の第1空間内
に、カーボンナノチューブを加熱する際の温度における
耐熱性を有する粉体を充填し、前記第1弾力性型により
型くずれしない程度にその粉体を加圧することにより摺
動部材本体前駆体を形成する摺動部材本体前駆体形成工
程と、前記摺動部材本体前駆体と前記表面層前駆体とを
加圧加熱することにより一体化する工程とを有すること
を特徴とする前記摺動部材の製造方法であり、円筒形の
弾力性型の中心部に心棒を挿通することによって、前記
弾力性型及び心棒により形成される環状の第2空間内
に、カーボンナノチューブを充填して加圧した後、これ
を黒鉛化熱処理することにより表面層前駆体を形成する
表面層前駆体形成工程と、この弾力性型よりも大きな直
径を有する円筒形の焼結用型の中心部に前記表面層前駆
体を配置することによって、前記表面層前駆体及び前記
焼結用型により形成される環状の第1空間内に焼結可能
な粉体を充填し、この粉体を加熱してこの粉体の焼結体
を形成させて、前記表面層前駆体とその中に浸入した前
記粉体により形成された焼結体部分とから成る表面層、
及びその浸入した粉体の焼結体部分以外の焼結体部分か
ら成る摺動部材本体を作成する焼結工程とを有すること
を特徴とする前記摺動部材の製造方法である。
Means for achieving the above object is a sliding member provided with a sliding member main body and a surface layer having a sliding surface with which a mating member comes into contact. The moving member main body is made of a material that ensures the mechanical strength of the entire sliding member and has heat resistance to the heating temperature when forming the sliding member, and the surface layer is substantially made of carbon nanotubes. Is contained in the carbon nanotubes, and the material forming the sliding member main body is formed between the carbon nanotubes. A surface having a sliding surface with which a mating material comes into contact. A layer precursor, a surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor which is an aggregate of carbon nanotubes, and a powder which is not decomposed by a temperature for graphitizing the carbon nanotubes. A sliding member main body precursor forming step of forming a sliding member main body precursor by a powder capable of penetrating between carbon nanotubes in the aggregate, and the surface layer precursor on the surface of the sliding member main body precursor. A method for manufacturing a sliding member, comprising the step of pressurizing and heating the sliding member main body precursor and the surface layer precursor in an existing state to integrate the sliding member main body precursor and the surface layer precursor. By disposing the first mandrel at the center of the elastic mold, an annular first formed by the first elastic mold and the first mandrel.
The space is filled with a powder having heat resistance at the temperature when heating the carbon nanotubes, and the sliding member main body precursor is formed by pressing the powder to such an extent that the first elastic mold does not lose its shape. And a second mandrel having a diameter smaller than that of the first mandrel is disposed in the central portion of the first elastic mold instead of the first mandrel. A carbon nanotube is filled in an annular second space formed by the first elastic mold and the second mandrel, and the carbon nanotube is pressed to such an extent that the first elastic mold does not lose its shape to form a surface layer precursor. And a step of integrating the surface layer precursor and the sliding member body precursor by heating and pressing the surface layer precursor forming step. A method of manufacturing a member, comprising: inserting a mandrel into a central portion of a cylindrical second elastic mold to fill a carbon nanotube into an annular second space formed by the second elastic mold and the mandrel. A surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor by pressing the carbon nanotubes to such an extent that the carbon nanotubes are not deformed by the second elastic mold; and instead of the second elastic mold, the second elastic mold is used. A surface layer precursor formed around the mandrel is arranged at the center of a cylindrical first elastic mold having a diameter larger than that of the mold, and the surface layer precursor and the first resilience are disposed. A ring-shaped first space formed by a mold is filled with a powder having heat resistance at a temperature at which the carbon nanotube is heated, and the powder is pressed by the first elastic mold so that the mold is not deformed. A sliding member body precursor forming step of forming a sliding member body precursor by the above, and a step of integrating the sliding member body precursor and the surface layer precursor by heating under pressure. In the method for manufacturing the sliding member, characterized in that by inserting a mandrel into the central portion of the cylindrical elastic mold, in the annular second space formed by the elastic mold and the mandrel, For filling a carbon nanotube, pressurizing it, and then subjecting it to a graphitization heat treatment to form a surface layer precursor, a surface layer precursor forming step, and for sintering a cylindrical shape having a diameter larger than this elastic mold. By disposing the surface layer precursor in the center of the mold, sinterable powder is filled in the annular first space formed by the surface layer precursor and the sintering mold, Heat the body to form a sintered body of this powder A surface layer comprising the surface layer precursor and a sintered body portion formed of the powder infiltrated therein,
And a sintering step of forming a sliding member body made of a sintered body portion other than the infiltrated powder sintered body portion.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】1.摺動部材 図1に、この発明に係る摺動部材の一具体例である軸受
け部材1の縦断面説明図を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 1. Sliding Member FIG. 1 shows a longitudinal sectional explanatory view of a bearing member 1 which is a specific example of the sliding member according to the present invention.

【0011】軸受け部材1は、円筒状の部材であって、
相手材である軸が往復動することのできる摺動孔2を有
する。
The bearing member 1 is a cylindrical member,
It has a sliding hole 2 through which a shaft, which is a mating member, can reciprocate.

【0012】軸受け部材1は、その外周部を形成する軸
受け本体3と、軸受け本体3の内側に設けられた表面層
4(尚、この表面層は、他の表面に存在する層と区別す
るために内表面層と称しても良い。)とから形成され
る。表面層4における摺動孔2を形成する面が摺動面5
であり、軸が接触する面である。
The bearing member 1 includes a bearing body 3 forming an outer peripheral portion of the bearing member 1 and a surface layer 4 provided inside the bearing body 3 (this surface layer is distinguished from layers existing on other surfaces). May be referred to as an inner surface layer). The surface forming the sliding hole 2 in the surface layer 4 is the sliding surface 5.
And the surface that the shaft contacts.

【0013】摺動部材本体である軸受け本体3は、軸受
け部材1を形成する際の加熱温度に対する耐熱性を備え
た素材で形成される。すなわち軸受け本体3は、軸受け
部材1の形成時に行われる加熱等方圧成形及び黒鉛化処
理等においても、分解及び燃焼等をすることのない素材
で形成される。したがって軸受け本体3に使用される前
記素材は、軸受け部材1の製造方法に従って、前記条件
を満たす素材が適宜選択される。
The bearing body 3, which is a sliding member body, is formed of a material having heat resistance against the heating temperature when the bearing member 1 is formed. That is, the bearing body 3 is formed of a material that does not decompose or burn even in the heat isostatic pressing and the graphitization treatment that are performed when the bearing member 1 is formed. Therefore, the material used for the bearing main body 3 is appropriately selected according to the manufacturing method of the bearing member 1.

【0014】軸受け本体3は、軸受け部材1において、
その全体の機械的強度を保障する部分である。例えば軸
受け部材1において要求される耐荷重性は軸受け本体3
により実現される。したがって軸受け本体3に使用され
る前記素材としては、そのような軸受け本体3の機械的
強度を実現することのできる素材である必要がある。
The bearing main body 3 is the same as the bearing member 1 except that
This is the part that guarantees the mechanical strength of the whole. For example, the load resistance required for the bearing member 1 is the bearing body 3
It is realized by. Therefore, the material used for the bearing body 3 needs to be a material that can realize such mechanical strength of the bearing body 3.

【0015】以上のような条件を満たすことのできる軸
受け本体3の素材としては、例えば黒鉛質カーボン、セ
ラミック及び金属等を挙げることができる。
Examples of the material of the bearing body 3 which can satisfy the above conditions include graphite carbon, ceramics and metals.

【0016】表面層4は、カーボンナノチューブを実質
的に含有する。表面層4は、前記カーボンナノチューブ
の相互間に浸入したところの、軸受け本体3を形成する
前記素材を有する。すなわち表面層4においてカーボン
ナノチューブ間に前記素材が浸入した部分は、カーボン
ナノチューブと前記素材との混合層となる。
The surface layer 4 substantially contains carbon nanotubes. The surface layer 4 comprises the material forming the bearing body 3 where it has penetrated between the carbon nanotubes. That is, the portion of the surface layer 4 where the material is infiltrated between the carbon nanotubes is a mixed layer of the carbon nanotubes and the material.

【0017】表面層4と軸受け本体3とは隣接して設け
られているので、表面層4における前記カーボンナノチ
ューブ間に浸入した前記素材が占める部分は、軸受け本
体3と連続的に形成されている。つまり軸受け部材1に
おける軸受け本体3と表面層4とは、明確な界面を有す
ることなく隣接している。
Since the surface layer 4 and the bearing body 3 are provided adjacent to each other, the portion of the surface layer 4 occupied by the material infiltrated between the carbon nanotubes is formed continuously with the bearing body 3. . That is, the bearing body 3 and the surface layer 4 of the bearing member 1 are adjacent to each other without having a clear interface.

【0018】表面層4におけるカーボンナノチューブ間
に浸入した前記素材の分布状態については、この発明の
目的を達成することができる限り特に制限はなく、例え
ば表面層4全体に均一に前記素材が分布していてもよ
く、表面層4における軸受け本体3側から摺動孔2側に
向かって密度が漸次低下するように前記素材が分布して
いてもよい。
The distribution state of the material infiltrated between the carbon nanotubes in the surface layer 4 is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved. For example, the material is evenly distributed in the entire surface layer 4. The material may be distributed such that the density of the surface layer 4 gradually decreases from the bearing body 3 side toward the sliding hole 2 side.

【0019】また表面層4のカーボンナノチューブ間に
おける前記素材は、そのカーボンナノチューブ全体に分
布している必要はなく、軸受け本体3から連続して分布
していれば、摺動面5まで分布していなくてもよい。し
たがってその場合には、表面層4における摺動面5を形
成する部分は、カーボンナノチューブのみにより形成さ
れることになり、表面層4は、カーボンナノチューブと
前記素材との混合層及びカーボンナノチューブのみの層
から成る二層構造となる。この場合結果として軸受け部
材1は、その外周面から内周面つまり摺動面5に向かっ
て、前記素材のみの層、前記混合層及びカーボンナノチ
ューブのみの層から成る三層構造となる。
Further, the material between the carbon nanotubes of the surface layer 4 does not need to be distributed over the entire carbon nanotube, and if it is continuously distributed from the bearing body 3, it is distributed up to the sliding surface 5. You don't have to. Therefore, in that case, the portion forming the sliding surface 5 in the surface layer 4 is formed only by the carbon nanotubes, and the surface layer 4 is formed by the mixed layer of the carbon nanotubes and the material and only the carbon nanotubes. It has a two-layer structure composed of layers. In this case, as a result, the bearing member 1 has a three-layer structure from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface, that is, the sliding surface 5, including a layer containing only the material, the mixed layer, and a layer containing only carbon nanotubes.

【0020】表面層4に含有される前記カーボンナノチ
ューブとしては、この発明の目的を達成することができ
る限り特に制限はないが、その平均直径が1nm〜1μ
m、特に10〜200nmであることが好ましく、その
アスペクト比が小さくとも10、特に10〜200、さ
らには10〜100であることが好ましい。前記平均直
径及びアスペクト比が前記範囲内であると、軸受け部材
1において好ましい摺動特性が得られ、軸受け部材1の
電気伝導特性及び熱伝導特性も良好になるという利点が
ある。
The carbon nanotube contained in the surface layer 4 is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, but its average diameter is 1 nm to 1 μm.
m, particularly 10 to 200 nm, and even if the aspect ratio is small, it is preferably 10 and particularly 10 to 200, more preferably 10 to 100. When the average diameter and the aspect ratio are within the above ranges, there is an advantage that preferable sliding characteristics are obtained in the bearing member 1 and the electric conduction characteristics and the heat conduction characteristics of the bearing member 1 are improved.

【0021】表面層4に含有される前記カーボンナノチ
ューブは、その製法には特に制限はなく、例えば気相成
長法すなわち基板法又は流動気相成長法により製造する
ことができる。
The carbon nanotube contained in the surface layer 4 is not particularly limited in its production method, and can be produced by, for example, a vapor phase growth method, that is, a substrate method or a fluidized vapor phase growth method.

【0022】表面層4に含有される前記カーボンナノチ
ューブとしては、特に多層カーボンナノチューブ、つま
り中空年輪構造のカーボンナノチューブが好適に使用さ
れる。多層カーボンナノチューブは、機械的特性及び化
学安定性に優れているので、表面層4に含有される前記
カーボンナノチューブとして適している。
As the carbon nanotube contained in the surface layer 4, a multi-wall carbon nanotube, that is, a carbon nanotube having a hollow ring structure is preferably used. Since the multi-walled carbon nanotube has excellent mechanical properties and chemical stability, it is suitable as the carbon nanotube contained in the surface layer 4.

【0023】多層カーボンナノチューブは、例えば次の
ような公知の方法により製造される。遷移金属含有化合
物例えば鉄原子を含有する鉄原子含有化合物と、硫黄原
子を含有する硫黄化合物と、炭化水素等の炭素源となり
うる有機化合物と、キャリヤガスとを混合して得られる
原料混合物を、反応管内における900〜1,300℃
の温度に維持された反応領域に供給することにより、多
層カーボンナノチューブが製造されることができる。
The multi-walled carbon nanotube is manufactured, for example, by the following known method. A transition metal-containing compound such as an iron atom-containing compound containing an iron atom, a sulfur compound containing a sulfur atom, an organic compound that can serve as a carbon source such as hydrocarbon, and a raw material mixture obtained by mixing a carrier gas, 900-1,300 ℃ in the reaction tube
The multi-walled carbon nanotube can be manufactured by supplying to the reaction region maintained at the temperature of.

【0024】この多層カーボンナノチューブは中空で黒
鉛層が繊維長手方向に平行に配向した所謂年輪構造であ
るので、電気特性や機械特性(強度及び弾性率等)に優
れ、複合材料として使用されることが多い。カーボンナ
ノチューブは、強い剪断力を与えながら成形すること
で、ある程度繊維の配向を揃えることが可能である。カ
ーボンナノチューブは、このように配向をそろえること
で、長手方向に対する荷重特性が向上する可能性があ
る。
Since this multi-walled carbon nanotube has a so-called annual ring structure in which the graphite layer is hollow and the graphite layer is oriented parallel to the longitudinal direction of the fiber, it is excellent in electrical properties and mechanical properties (strength and elastic modulus, etc.) and is used as a composite material. There are many. The carbon nanotubes can be aligned to some extent in fiber orientation by molding while giving a strong shearing force. By aligning the orientation of the carbon nanotubes in this way, the load characteristics in the longitudinal direction may be improved.

【0025】この多層カーボンナノチューブ中の遷移金
属微粒子が悪影響を及ぼす場合は、多層カーボンナノチ
ューブを酸の液中に浸漬したり、高温の不活性気体中に
曝すことにより遷移金属粒子を蒸発させて、除去したり
することもできる。
When the transition metal fine particles in the multi-walled carbon nanotube have an adverse effect, the multi-walled carbon nanotube is immersed in an acid solution or exposed to a high temperature inert gas to evaporate the transition metal particles, It can also be removed.

【0026】軸受け本体3の厚み及び表面層4の厚み
は、軸受け部材1の使用目的等に応じて適宜決定するこ
とができる。表面層4の厚みは、軸受け部材1に加えら
れる荷重により、又は軸直径により適宜変更する必要が
ある。
The thickness of the bearing body 3 and the thickness of the surface layer 4 can be appropriately determined according to the purpose of use of the bearing member 1. The thickness of the surface layer 4 needs to be appropriately changed depending on the load applied to the bearing member 1 or the shaft diameter.

【0027】軸受け部材1の使用方法は、従来の軸受け
部材と同様にすることができる。
The bearing member 1 can be used in the same manner as a conventional bearing member.

【0028】軸受け部材1は、以下のように作用する。
軸受け部材1は、黒鉛質カーボン、セラミック及び金属
などを素材とし、軸受け部材全体の機械的強度を保障す
る軸受け本体3を有するので、耐荷重性に優れる。
The bearing member 1 operates as follows.
The bearing member 1 is made of graphite carbon, ceramics, metal, or the like, and has the bearing main body 3 that ensures the mechanical strength of the entire bearing member, and thus has excellent load resistance.

【0029】軸受け部材1は、摺動面5を形成する表面
層4を有し、表面層4は、カーボンナノチューブを含有
する。カーボンナノチューブは、摩擦係数が小さい。し
たがって軸受け部材1において軸が摺動孔2内を摺動し
ても、軸等の磨耗が少なく、また発生する熱量が小さい
ので、潤滑剤の過熱に基づく油膜切れ又は焼き付け等の
発生が抑制される。またカーボンナノチューブは、熱伝
導性に優れる。したがって軸受け部材1においては、軸
の摺動により発生した熱は、速やかに摺動面5から外周
面方向に移動するので、さらに前記油膜切れ又は焼き付
け等の発生の防止効果が大きい。
The bearing member 1 has a surface layer 4 forming a sliding surface 5, and the surface layer 4 contains carbon nanotubes. Carbon nanotubes have a low coefficient of friction. Therefore, even if the shaft of the bearing member 1 slides in the sliding hole 2, wear of the shaft and the like is small and the amount of heat generated is small, so that the occurrence of oil film breakage or burning due to overheating of the lubricant is suppressed. It In addition, carbon nanotubes have excellent thermal conductivity. Therefore, in the bearing member 1, the heat generated by the sliding of the shaft quickly moves from the sliding surface 5 toward the outer peripheral surface, so that the effect of preventing the occurrence of oil film breakage or burning is great.

【0030】表面層4は、前記カーボンナノチューブ間
に浸入した、軸受け本体3を形成する前記素材を有し、
軸受け本体3と、表面層4における前記素材が占める部
分とは連続的に形成されている。本体部にシール部材を
単に装着して成る軸受け部材では、本体部とシール部材
との界面部における強度が小さいので、高荷重に耐える
ことができないが、軸受け部材1においては、前記のよ
うに軸受け本体3と表面層4とは明確な界面を有するこ
となく一体に形成されているので、前記界面部における
低強度化が実質的に生じない。またカーボンナノチュー
ブは、グラファイトシートをまるめた円筒構造であり、
グラフライト層の層間剥離が起こりにくい構造である。
したがって軸受け部材1は、高荷重付加時においても表
面層が破損することがないので、高荷重付加時における
使用も可能である。
The surface layer 4 comprises the material forming the bearing body 3 which has penetrated between the carbon nanotubes,
The bearing body 3 and the portion of the surface layer 4 occupied by the material are formed continuously. A bearing member formed by simply mounting a seal member on the main body cannot withstand a high load because the strength at the interface between the main body and the seal member is small. However, in the bearing member 1, as described above, Since the main body 3 and the surface layer 4 are integrally formed without having a clear interface, the reduction in strength at the interface does not substantially occur. Carbon nanotubes have a cylindrical structure in which a graphite sheet is rolled up,
The structure is such that delamination of the graphrite layer does not easily occur.
Therefore, since the bearing member 1 does not damage the surface layer even when a high load is applied, it can be used even when a high load is applied.

【0031】また2つの部材が明確な界面をもって接し
ている場合には、その界面において熱伝導が抑制され
る。軸受け部材1においては、前記のように軸受け本体
3と表面層4とは明確な界面を有することなく一体に形
成されているので、そのような界面における熱伝導の抑
制がなく、熱伝導性が良い。したがって軸受け部材1に
おいては、軸の摺動により発生した熱は、表面層4から
軸受け本体3にスムースに移動するので、なお一層前述
の油膜切れ又は焼き付け等の発生の防止効果が大きい。
When the two members are in contact with each other with a clear interface, heat conduction is suppressed at the interface. In the bearing member 1, as described above, the bearing main body 3 and the surface layer 4 are integrally formed without having a clear interface, so that there is no suppression of heat conduction at such an interface and the heat conductivity is high. good. Therefore, in the bearing member 1, the heat generated by the sliding of the shaft smoothly moves from the surface layer 4 to the bearing main body 3, so that the effect of preventing the occurrence of oil film breakage or seizure or the like is further enhanced.

【0032】この発明に係る摺動部材は、その形状及び
大きさ等については、軸受け部材1の形状及び大きさ等
には制限されることはなく、この発明の目的を達成する
ことができる範囲内で適宜決定することができる。
The shape and size of the sliding member according to the present invention are not limited to the shape and size of the bearing member 1, and the range in which the object of the present invention can be achieved. Can be appropriately determined within.

【0033】上記においてはこの発明に係る摺動部材
を、軸受けを例にして説明しているが、この発明に係る
摺動部材は、軸受けに制限されることはない。また上記
においては、摺動部材に対して相手材である軸が摺動す
る場合を例にして説明しているが、この発明において
は、摺動部材が相手材に対して摺動し、相手材が静止し
ている場合、又は摺動部材と相手材との両方がそれぞれ
他方に対して摺動する場合であってもよい。例えばこの
発明に係る摺動部材は、レール若しくはその上を摺動す
る部材であってもよく、円軌道、楕円軌道若しくは不規
則な軌道等を描いて平面上を摺動する部材若しくはその
部材が接する平面部材であってもよい。
In the above description, the sliding member according to the present invention has been described by taking the bearing as an example, but the sliding member according to the present invention is not limited to the bearing. In the above description, the case where the shaft, which is the mating material, slides on the sliding member has been described as an example. However, in the present invention, the sliding member slides on the mating material and The material may be stationary, or both the sliding member and the mating material may slide relative to the other. For example, the sliding member according to the present invention may be a rail or a member that slides on the rail, and a member that slides on a plane by drawing a circular orbit, an elliptical orbit, an irregular orbit, or the like may be used. It may be a flat member in contact.

【0034】2.摺動部材の製造方法 この発明に係る摺動部材の製造方法を、軸受け部材1の
製造方法を例にして、以下に説明する。
2. Method of Manufacturing Sliding Member A method of manufacturing the sliding member according to the present invention will be described below by taking the method of manufacturing the bearing member 1 as an example.

【0035】まずこの発明に係る摺動部材の製造方法の
第一の具体例(以下「第一製造方法」という)について
説明する。
First, a first specific example of the method for manufacturing a sliding member according to the present invention (hereinafter referred to as "first manufacturing method") will be described.

【0036】図2に示すような弾力性型6を用意する。
弾力性型6は、円筒状部7と、円筒状部7の一端部に設
けられた円板部8とを有する。円板部8は、その中心部
に円孔9を有する。
An elastic mold 6 as shown in FIG. 2 is prepared.
The elastic mold 6 has a cylindrical portion 7 and a disc portion 8 provided at one end of the cylindrical portion 7. The disc portion 8 has a circular hole 9 in the center thereof.

【0037】円板部8の円孔9内に嵌挿可能な円柱状の
第1心棒10を、円板部8の円孔9内に挿入し、弾力性
型6の内部空間内に第1心棒10を突出させる。その結
果、弾力性型6内には円筒状の第1空間11が形成され
る。
A columnar first mandrel 10 which can be inserted into the circular hole 9 of the disk portion 8 is inserted into the circular hole 9 of the disk portion 8 and the first mandrel 10 is inserted into the internal space of the elastic die 6. The mandrel 10 is projected. As a result, the cylindrical first space 11 is formed in the elastic mold 6.

【0038】図3に示すように、第1空間11内に軸受
け本体3の原料となる粉体12を充填する。粉体12
は、カーボンナノチューブを加熱する際の温度における
耐熱性を有する粉体であり、またこれにより軸受け本体
が形成されたときに軸受け本体3に要求される機械的強
度を確保することのできる粉体である。このような粉体
としては、例えば黒鉛質カーボン粉末、セラミック粉末
及び金属粉末を挙げることができる。
As shown in FIG. 3, the first space 11 is filled with the powder 12 which is the raw material of the bearing body 3. Powder 12
Is a powder that has heat resistance at the temperature when heating the carbon nanotubes, and is a powder that can ensure the mechanical strength required for the bearing body 3 when the bearing body is formed. is there. Examples of such powder include graphite carbon powder, ceramic powder, and metal powder.

【0039】図3に示すように、粉体12を収容した弾
力性型6に圧力を加え、第1空間11内の粉体12を加
圧圧縮し、型くずれしない程度に粉体12を凝集させ
る。このことによって、この発明における摺動部材本体
前駆耐である軸受け本体前駆体13が、図4に示される
ように形成される。
As shown in FIG. 3, pressure is applied to the elastic mold 6 containing the powder 12, and the powder 12 in the first space 11 is pressure-compressed to agglomerate the powder 12 to such an extent that it does not lose its shape. . As a result, the bearing body precursor 13 that is the sliding member body precursor resistance of the present invention is formed as shown in FIG.

【0040】第1心棒10を弾力性型6から引き抜く。
これに代えて図4に示すような、円孔9に嵌挿可能な太
径部14と、太径部14と同一軸線を有し、第1心棒1
0よりも小さい直径を有する小径部15とを備えた第2
心棒16を用意する。図4に示すように、小径部15が
弾力性型6内に位置し、第2心棒16おける小径部15
が設けられた端面が弾力性型6の円板部8の内面と同一
平面を形成するように、円孔9に挿入する。その結果、
軸受け本体前駆体13と第2心棒16とにより、第2空
間17が形成される。
The first mandrel 10 is pulled out from the elastic mold 6.
Instead of this, as shown in FIG. 4, it has a large diameter portion 14 that can be inserted into the circular hole 9 and the same axis line as the large diameter portion 14, and the first mandrel 1
A small diameter portion 15 having a diameter smaller than 0
Prepare the mandrel 16. As shown in FIG. 4, the small-diameter portion 15 is located in the elastic mold 6, and the small-diameter portion 15 in the second mandrel 16 is provided.
It is inserted into the circular hole 9 so that the end surface provided with is flush with the inner surface of the disk portion 8 of the elastic mold 6. as a result,
A second space 17 is formed by the bearing body precursor 13 and the second mandrel 16.

【0041】図5に示すように、第2空間17にカーボ
ンナノチューブ18又はカーボンナノチューブ18を含
んだ摺動材料を充填する。カーボンナノチューブについ
ては、軸受け部材1についての説明において示した通り
である。
As shown in FIG. 5, the second space 17 is filled with carbon nanotubes 18 or a sliding material containing the carbon nanotubes 18. The carbon nanotubes are as described in the explanation of the bearing member 1.

【0042】弾力性型6内に液体が入らないように弾力
性型6を密封し、室温下で、軸受け本体前駆体13及び
カーボンナノチューブ18等を収容した弾力性型6に等
方加圧成形圧力を加え、弾力性型6内の軸受け本体前駆
体13及びカーボンナノチューブ18等を加圧圧縮す
る。このとき軸受け本体前駆体13は弾力性型6により
圧縮され、カーボンナノチューブ18等は軸受け本体前
駆体13により圧縮される。さらにこのとき軸受け本体
前駆体13がカーボンナノチューブ18等に押し付けら
れることにより、軸受け本体前駆体13の一部の粒子が
カーボンナノチューブ18等の間に浸入する。この加圧
圧縮により、カーボンナノチューブ18等及びカーボン
ナノチューブ18等の間に浸入した軸受け本体前駆体1
3の一部から成る部分は表面層4になり、軸受け本体前
駆体13の、カーボンナノチューブ18等の間に浸入し
た部分以外の部分は軸受け本体3になる。このようにし
て図6に示すように、弾力性型6内に軸受け部材1が形
成される。
The elastic mold 6 is hermetically sealed so that liquid does not enter the elastic mold 6, and isotropically pressure-molded at room temperature into the elastic mold 6 containing the bearing main body precursor 13, the carbon nanotubes 18 and the like. Pressure is applied to compress the bearing body precursor 13 and the carbon nanotubes 18 in the elastic mold 6 under pressure. At this time, the bearing main body precursor 13 is compressed by the elastic mold 6, and the carbon nanotubes 18 and the like are compressed by the bearing main body precursor 13. Further, at this time, the bearing body precursor 13 is pressed against the carbon nanotubes 18 and the like, so that some particles of the bearing body precursor 13 penetrate between the carbon nanotubes 18 and the like. By this pressure compression, the carbon nanotubes 18 and the like and the bearing body precursor 1 that has penetrated between the carbon nanotubes 18 and the like
A part of the bearing body precursor 13 is a surface layer 4, and a part of the bearing body precursor 13 other than the portion that has penetrated between the carbon nanotubes 18 and the like serves as the bearing body 3. In this way, as shown in FIG. 6, the bearing member 1 is formed in the elastic mold 6.

【0043】加圧圧縮終了後、軸受け部材1を弾力性型
6から取り出す。
After the pressure and compression are completed, the bearing member 1 is taken out of the elastic mold 6.

【0044】第一製造方法においては、弾力性型6内で
軸受け本体前駆体13及びカーボンナノチューブ18等
を加圧するとき、カーボンナノチューブ18等が加圧さ
れることにより型くずれしない表面層前駆体が一旦形成
され、その後軸受け本体前駆体13と前記表面層前駆体
とが加圧により一体化されて、軸受け部材1が形成され
ると考えることもできる。またこれらの加圧成形された
軸受け部材1は、最終的に適切な温度で焼結することが
できる。焼結前のこの軸受け部材はこの発明に係る摺動
部材であるが、このようにして焼結して得られる焼結体
もこの発明に係る摺動部材である。焼結前の摺動部材は
特に「グリーン」と呼ばれることがある。例えば前記粉
体としてグラファイトを使用した場合には、このグリー
ンは、Ar雰囲気で3000℃で焼結することができ
る。
In the first manufacturing method, when the bearing main body precursor 13, the carbon nanotubes 18, etc. are pressed in the elastic mold 6, the surface layer precursor which does not lose its shape due to the pressurization of the carbon nanotubes 18 etc. It can be considered that the bearing body 1 is formed by forming the bearing body precursor 13 and then the bearing body precursor 13 and the surface layer precursor by pressure. Further, these pressure-molded bearing members 1 can be finally sintered at an appropriate temperature. This bearing member before sintering is the sliding member according to the present invention, but the sintered body obtained by sintering in this manner is also the sliding member according to the present invention. The sliding member before sintering is sometimes called “green”. For example, when graphite is used as the powder, this green can be sintered at 3000 ° C. in an Ar atmosphere.

【0045】次にこの発明に係る摺動部材の製造方法の
第二の具体例(以下「第二製造方法」という)について
説明する。
Next, a second specific example of the method for manufacturing the sliding member according to the present invention (hereinafter referred to as "second manufacturing method") will be described.

【0046】図7に示すような第2弾力性型19を用意
する。第2弾力性型19は、円筒状部20と、円筒状部
20の一端部に設けられた円板部21とを有する。円板
部21は、その中心部に円孔22を有する。
A second elastic mold 19 as shown in FIG. 7 is prepared. The second elastic mold 19 has a cylindrical portion 20 and a disc portion 21 provided at one end of the cylindrical portion 20. The disc portion 21 has a circular hole 22 at the center thereof.

【0047】図7に示すように、円板部21の円孔22
に嵌挿可能な円柱状の心棒23を、円板部21の円孔2
2内に挿入し、第2弾力性型19の内部空間内に心棒2
3を突出させる。その結果、第2弾力性型19内には円
筒状の第2空間24が形成される。
As shown in FIG. 7, the circular hole 22 of the disk portion 21
A cylindrical mandrel 23 that can be inserted into the circular hole 2 of the disk portion 21
2 and insert the mandrel 2 into the inner space of the second elastic mold 19.
3 is projected. As a result, a cylindrical second space 24 is formed in the second elastic mold 19.

【0048】図8に示すように、第2空間24内にカー
ボンナノチューブ18又はカーボンナノチューブ18を
含んだ摺動材料を充填する。カーボンナノチューブは前
述の通りである。
As shown in FIG. 8, the carbon nanotube 18 or the sliding material containing the carbon nanotube 18 is filled in the second space 24. The carbon nanotube is as described above.

【0049】図8に示すように、カーボンナノチューブ
18等を収容した第2弾力性型19に圧力を加え、第2
空間24内のカーボンナノチューブ18等を等方加圧成
形し、型くずれしない程度にカーボンナノチューブ18
等を凝集させて、図9に示す表面層前駆体25を形成さ
せる。心棒23と心棒23に圧着した表面層前駆体25
とを第2弾力性型19から引き抜く。
As shown in FIG. 8, the second elastic mold 19 accommodating the carbon nanotubes 18 and the like is pressurized to generate the second
The carbon nanotubes 18 and the like in the space 24 are isotropically pressure-molded, so that the carbon nanotubes 18 are not deformed.
Etc. are aggregated to form the surface layer precursor 25 shown in FIG. Mandrel 23 and surface layer precursor 25 pressed onto the mandrel 23
And are pulled out from the second elastic mold 19.

【0050】図10に示すような、第1弾力性型26を
用意する。第1弾力性型26は、円筒状部20(図7参
照)より大きい直径を有する円筒状部27と、円筒状部
27の一端部に設けられた円板部28とを有する。円板
部28は、その中心部に心棒23を嵌挿可能な円孔29
を有する。
A first elastic mold 26 as shown in FIG. 10 is prepared. The first elastic mold 26 has a cylindrical portion 27 having a diameter larger than that of the cylindrical portion 20 (see FIG. 7), and a disc portion 28 provided at one end of the cylindrical portion 27. The disc portion 28 has a circular hole 29 into which the mandrel 23 can be inserted and inserted into the central portion thereof.
Have.

【0051】図10に示すように、表面層前駆体25が
第1弾力性型26内に位置するように、表面層前駆体2
5が圧着した心棒23を円孔29に挿入する。その結
果、表面層前駆体25と第1弾力性型26とにより、第
1空間30が形成される。
As shown in FIG. 10, the surface layer precursor 2 is positioned so that the surface layer precursor 25 is located in the first elastic mold 26.
The mandrel 23 to which 5 is crimped is inserted into the circular hole 29. As a result, the surface layer precursor 25 and the first elastic mold 26 form the first space 30.

【0052】図11に示すように、第1空間30に、第
一製造方法において説明した粉体12を充填する。
As shown in FIG. 11, the first space 30 is filled with the powder 12 described in the first manufacturing method.

【0053】図11に示すように、例えば約200℃、
又はN雰囲気中で、表面層前駆体25及び粉体1
2を収容した第1弾力性型26に圧力を加え、第1弾力
性型26内の表面層前駆体25及び粉体12を加圧圧縮
する。このとき粉体12は第1弾力性型26により圧縮
され、表面層前駆体25は粉体12により圧縮される。
さらにこのとき粉体12が表面層前駆体25に押し付け
られることにより、粉体12が表面層前駆体25を形成
するカーボンナノチューブ18等の間に浸入する。図1
8に示されるように、この加圧圧縮により、カーボンナ
ノチューブ18等及びカーボンナノチューブ18等の間
に浸入した粉体12から成る部分は軸受け本体3にな
り、カーボンナノチューブ18等の間に浸入した粉体1
2以外の粉体12からなる部分は表面層4になり、第1
弾力性型26内で軸受け部材1が形成される。
As shown in FIG. 11, for example, about 200.degree.
Surface layer precursor 25 and powder 1 in H 2 or N 2 atmosphere
Pressure is applied to the first elastic mold 26 containing 2 to compress the surface layer precursor 25 and the powder 12 in the first elastic mold 26 under pressure. At this time, the powder 12 is compressed by the first elastic mold 26, and the surface layer precursor 25 is compressed by the powder 12.
Further, at this time, the powder 12 is pressed against the surface layer precursor 25, so that the powder 12 penetrates into the carbon nanotubes 18 forming the surface layer precursor 25. Figure 1
As shown in FIG. 8, the portion of the carbon nanotubes 18 or the like and the powder 12 infiltrated between the carbon nanotubes 18 or the like becomes the bearing body 3 by this pressure compression, and the powder infiltrated between the carbon nanotubes 18 or the like. Body 1
The portion of the powder 12 other than 2 becomes the surface layer 4,
The bearing member 1 is formed in the elastic mold 26.

【0054】加圧圧縮終了後、軸受け部材1を第1弾力
性型26から取り出す。
After the pressure and compression are completed, the bearing member 1 is taken out from the first elastic mold 26.

【0055】第二製造方法においては、第1弾力性型2
6内で表面層前駆体25及び粉体12を加圧するとき、
粉体12が加圧されることにより型くずれしない軸受け
本体前駆体が一旦形成され、その後前記軸受け本体前駆
体と表面層前駆体25とが加圧により一体化されて、軸
受け部材1が形成されると考えることもできる。
In the second manufacturing method, the first elastic mold 2 is used.
When pressurizing the surface layer precursor 25 and the powder 12 in 6,
When the powder 12 is pressurized, a bearing body precursor that does not lose its shape is once formed, and then the bearing body precursor and the surface layer precursor 25 are integrated by pressure to form the bearing member 1. You can also think of it.

【0056】第一製造方法及び第二製造方法において得
られた軸受け部材1は、さらにその中に含まれるカーボ
ンナノチューブを黒鉛化するために、他の黒鉛材と共に
黒鉛化熱処理を行うことも可能である。
The bearing member 1 obtained in the first manufacturing method and the second manufacturing method can be subjected to a graphitization heat treatment together with another graphite material in order to graphitize the carbon nanotubes contained therein. is there.

【0057】次にこの発明に係る摺動部材の他の製造方
法として、第三の具体例について説明する。
Next, a third specific example will be described as another method of manufacturing the sliding member according to the present invention.

【0058】第二製造方法において図7〜図9で示した
ようにして、カーボンナノチューブを加圧圧縮した後、
黒鉛化熱処理を行い、図13に示す表面層前駆体32を
作成する。
In the second manufacturing method, as shown in FIGS. 7 to 9, after the carbon nanotubes are compressed under pressure,
Graphitization heat treatment is performed to form the surface layer precursor 32 shown in FIG.

【0059】図13に示すように、表面層前駆体32
を、表面層前駆体32よりも大きい内径を有する円筒状
の金型33の中央部に配置する。
As shown in FIG. 13, the surface layer precursor 32
Is placed in the center of a cylindrical mold 33 having an inner diameter larger than that of the surface layer precursor 32.

【0060】図14に示すように、表面層前駆体32と
金型33とにより形成される第1空間34に焼結可能な
粉体、例えば金属の粉体35を充填する。
As shown in FIG. 14, the first space 34 formed by the surface layer precursor 32 and the mold 33 is filled with a sinterable powder, for example, a metal powder 35.

【0061】金型33を、粉体35が焼結する温度に加
熱する。粉体35は焼結し、一体化する。さらに粉体3
5の一部が溶融し、表面層前駆体32を形成する黒鉛化
カーボンナノチューブ間に浸入する。
The die 33 is heated to a temperature at which the powder 35 is sintered. The powder 35 is sintered and integrated. Further powder 3
Part of 5 melts and penetrates between the graphitized carbon nanotubes forming the surface layer precursor 32.

【0062】金型33を冷却すると、金型33内の金属
は固化する。以上により図15に示すように、表面層前
駆体32を形成する黒鉛化カーボンナノチューブ及びそ
の黒鉛化カーボンナノチューブ間に浸入した金属から成
る部分は表面層37になり、黒鉛化カーボンナノチュー
ブ間に浸入した金属以外の金属からなる部分は軸受け本
体36になる。このようにして、金型33内に軸受け部
材41が形成される。
When the mold 33 is cooled, the metal in the mold 33 solidifies. As described above, as shown in FIG. 15, the graphitized carbon nanotubes forming the surface layer precursor 32 and the portion of the metal infiltrated between the graphitized carbon nanotubes became the surface layer 37 and penetrated between the graphitized carbon nanotubes. A portion made of a metal other than the metal becomes the bearing main body 36. In this way, the bearing member 41 is formed in the mold 33.

【0063】軸受け部材41を第1弾力性型26から取
り出す。
The bearing member 41 is taken out from the first elastic mold 26.

【0064】その摺動部材が軸受け以外である場合に
は、その摺動部材は、上記第一製造方法、第二製造方法
又は第三製造方法を基本として、これに適宜変更を加え
て製造することができる。すなわちそのような摺動部材
は、カーボンナノチューブの集合体で、相手材が接触す
る摺動面を有する表面層を形成するための表面層前駆体
を形成する表面層前駆体形成工程、前記カーボンナノチ
ューブを黒鉛化する温度により分解せず、カーボンナノ
チューブの集合体におけるカーボンナノチューブ間に浸
入可能な粉体で摺動部材本体前駆体を形成する摺動部材
本体前駆体形成工程、及び摺動部材本体前駆体の表面に
前記表面層前駆体が存在する状態で加圧加熱して一体化
する工程を有する製造方法に、それら摺動部材の形状及
び大きさ等に応じた変更を適宜加えた方法により製造す
ることができる。
When the sliding member is other than the bearing, the sliding member is manufactured based on the above-mentioned first manufacturing method, second manufacturing method or third manufacturing method, with appropriate modifications. be able to. That is, such a sliding member is an aggregate of carbon nanotubes, a surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor for forming a surface layer having a sliding surface with which a mating material contacts, the carbon nanotubes. And a sliding member body precursor forming step of forming a sliding member body precursor with powder that can be infiltrated between carbon nanotubes in an aggregate of carbon nanotubes without decomposing at a temperature for graphitizing Manufactured by a method in which the surface layer precursor is present on the surface of the body in a state of being pressurized and heated to be integrated, and a change is appropriately added depending on the shape and size of the sliding member. can do.

【0065】[0065]

【発明の効果】この発明に係る摺動部材は、摺動部材全
体の機械的強度を保障する摺動部材本体を有するので、
耐荷重性に優れる。
Since the sliding member according to the present invention has the sliding member main body that ensures the mechanical strength of the entire sliding member,
Excellent load resistance.

【0066】この発明に係る摺動部材は、摩擦係数が小
さく、熱伝導性に優れるカーボンナノチューブにより摺
動面が形成されるので、摩擦係数が小さく、軸等の磨耗
が少なく、また油膜切れ又は焼き付け等の発生を防止す
ることができる。
In the sliding member according to the present invention, since the sliding surface is formed of carbon nanotubes having a small coefficient of friction and excellent thermal conductivity, the coefficient of friction is small, wear of the shaft and the like is small, and oil film breakage or It is possible to prevent the occurrence of burning or the like.

【0067】この発明に係る摺動部材は、摺動部材本体
と表面層とが明確な界面を有することなく一体に形成さ
れているので、耐荷重性に優れ、また熱伝導性が良く、
前述の油膜切れ又は焼き付け等の発生の防止効果が大き
い。
In the sliding member according to the present invention, since the sliding member main body and the surface layer are integrally formed without having a clear interface, they have excellent load resistance and good thermal conductivity.
The effect of preventing the occurrence of the oil film breakage or baking as described above is great.

【0068】この発明に係る摺動部材の製造方法によれ
ば、前記摺動部材を効率良く、簡易に、低コストで製造
することができる。
According to the method of manufacturing the sliding member of the present invention, the sliding member can be manufactured efficiently, simply and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、この発明に係る摺動部材の一具体例で
ある軸受け部材1の縦断面説明図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional explanatory view of a bearing member 1 which is a specific example of a sliding member according to the present invention.

【図2】図2は、弾力性型6に第1心棒10を装着した
状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a state where the first mandrel 10 is attached to the elastic mold 6.

【図3】図3は、第1空間11内に粉体12を充填した
状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a state where the powder 12 is filled in the first space 11.

【図4】図4は、軸受け本体前駆体13を収容した弾力
性型6に第2心棒16を装着した状態を示す縦断面説明
図である。
FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a state in which a second mandrel 16 is attached to the elastic mold 6 containing the bearing body precursor 13.

【図5】図5は、第2空間17にカーボンナノチューブ
18を充填した状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing a state where the carbon nanotubes 18 are filled in the second space 17.

【図6】図6は、弾力性型6内に形成された軸受け部材
1を示す縦断面説明図である。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional explanatory view showing the bearing member 1 formed in the elastic mold 6.

【図7】図7は、心棒23を第2弾力性型19に装着し
た状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state in which the mandrel 23 is mounted on the second elastic mold 19.

【図8】図8は、第2空間24内にカーボンナノチュー
ブ18を充填した状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a state where the carbon nanotubes 18 are filled in the second space 24.

【図9】図9は、第2弾力性型19内に形成された表面
層前駆体25を示す縦断面説明図である。
9 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a surface layer precursor 25 formed in the second elastic mold 19. FIG.

【図10】図10は、表面層前駆体25が圧着した心棒
23を第1弾力性型26に装着した状態を示す縦断面説
明図である。
FIG. 10 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state in which the mandrel 23 to which the surface layer precursor 25 is pressure bonded is mounted on the first elastic mold 26.

【図11】図11は、第1空間30に粉体12を充填し
た状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 11 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state where the powder 12 is filled in the first space 30.

【図12】図12は、第1弾力性型26内に形成された
軸受け部材1を示す縦断面説明図である。
12 is a vertical cross-sectional explanatory view showing the bearing member 1 formed in the first elastic mold 26. FIG.

【図13】図13は、表面層前駆体32を金型33の中
央部に配置した状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 13 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a state in which the surface layer precursor 32 is arranged in the center of the mold 33.

【図14】図14は、第1空間34に粉体35を充填し
た状態を示す縦断面説明図である。
FIG. 14 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state in which the powder 35 is filled in the first space 34.

【図15】図15は、金型33内に形成された軸受け部
材41を示す縦断面説明図である。
FIG. 15 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a bearing member 41 formed in the mold 33.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・軸受け部材、2・・摺動孔、3・・軸受け本体、
4・・表面層、5・・摺動面、6・・弾力性型、7・・
円筒状部、8・・円板部、9・・円孔、10・・第1心
棒、11・・第1空間、12・・粉体、13・・軸受け
本体前駆体、14・・太径部、15・・小径部、16・
・第2心棒、17・・第2空間、18・・カーボンナノ
チューブ、19・・第2弾力性型、20・・円筒状部、
21・・円板部、22・・円孔、23・・心棒、24・
・第2空間、25・・表面層前駆体、26・・第1弾力
性型、27・・円筒状部、28・・円板部、29・・円
孔、30・・第1空間、32・・表面層前駆体、33・
・金型、34・・第1空間、35・・粉体、36・・軸
受け本体、37・・表面層、41・・軸受け部材
1 ... Bearing member, 2 ... Sliding hole, 3 ... Bearing body,
4 ・ ・ Surface layer, 5 ・ ・ Sliding surface, 6 ・ ・ Resilient type, 7 ・ ・
Cylindrical part, 8 ... Disc part, 9 ... Circular hole, 10 ... First mandrel, 11 ... First space, 12 ... Powder, 13 ... Bearing main body precursor, 14 ... Large diameter Part, 15 ... small diameter part, 16 ...
・ Second mandrel, 17 ・ ・ Second space, 18 ・ ・ Carbon nanotube, 19 ・ ・ Second elastic type, 20 ・ ・ Cylindrical part,
21 ·· Disc part, 22 · · Circular hole, 23 · · Mandrel, 24 ·
・ Second space, 25 ・ ・ Surface layer precursor, 26 ・ ・ First elastic type, 27 ・ ・ Cylindrical part, 28 ・ ・ Disc part, 29 ・ ・ Circular hole, 30 ・ ・ First space, 32 ..Surface layer precursor, 33 ..
・ Mould, 34 ・ ・ First space, 35 ・ ・ Powder, 36 ・ ・ Bearing body, 37 ・ ・ Surface layer, 41 ・ ・ Bearing member

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 摺動部材本体と、相手材が接触する摺動
面を有する表面層とを備えた摺動部材であって、前記摺
動部材本体が、摺動部材全体の機械的強度を保障し、こ
の摺動部材を形成する際の加熱温度に対する耐熱性を備
えた素材で形成されてなり、前記表面層が、カーボンナ
ノチューブを実質的に含有し、前記摺動部材本体を形成
する素材が前記カーボンナノチューブ間に浸入した状態
に形成されてなることを特徴とする摺動部材。
1. A sliding member comprising a sliding member main body and a surface layer having a sliding surface with which a mating member comes into contact, wherein the sliding member main body is provided with mechanical strength of the entire sliding member. A material that is formed of a material that ensures heat resistance to the heating temperature when forming this sliding member, and that the surface layer substantially contains carbon nanotubes and that forms the sliding member main body. Is formed so as to penetrate between the carbon nanotubes.
【請求項2】 相手材が接触する摺動面を有する表面層
の前駆体であって、カーボンナノチューブの集合体であ
る表面層前駆体を形成する表面層前駆体形成工程、 前記カーボンナノチューブを黒鉛化する温度により分解
しない粉体であって、カーボンナノチューブの集合体に
おけるカーボンナノチューブ間に浸入することのできる
粉体により摺動部材本体前駆体を形成する摺動部材本体
前駆体形成工程、及び前記摺動部材本体前駆体の表面に
前記表面層前駆体が存在する状態で、前記摺動部材本体
前駆体及び前記表面層前駆体を加圧加熱して一体化する
工程を有することを特徴とする請求項1に記載の摺動部
材の製造方法。
2. A surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor which is a precursor of a surface layer having a sliding surface in contact with a mating member, the surface layer precursor being an aggregate of carbon nanotubes; A sliding member body precursor forming step of forming a sliding member body precursor from a powder that does not decompose due to a temperature that changes and that can penetrate between carbon nanotubes in an aggregate of carbon nanotubes, and In the state where the surface layer precursor is present on the surface of the sliding member main body precursor, the method further comprises a step of pressurizing and heating the sliding member main body precursor and the surface layer precursor to integrate them. The method for manufacturing the sliding member according to claim 1.
【請求項3】 円筒形の第1弾力性型の中心部に第1心
棒を配置することによって、前記第1弾力性型及び第1
心棒により形成される環状の第1空間内に、カーボンナ
ノチューブを加熱する際の温度における耐熱性を有する
粉体を充填し、前記第1弾力性型により型くずれしない
程度にその粉体を加圧することにより摺動部材本体前駆
体を形成する摺動部材本体前駆体形成工程と、 前記第1心棒の代わりに、前記第1心棒よりも小さな直
径を有する第2心棒を前記第1弾力性型の中心部に配置
することによって、前記第1弾力性型及び第2心棒によ
り形成される環状の第2空間内にカーボンナノチューブ
を充填し、前記第1弾力性型により型くずれしない程度
にそのカーボンナノチューブを加圧することにより表面
層前駆体を形成する表面層前駆体形成工程と、 前記表面層前駆体と前記摺動部材本体前駆体とを加熱加
圧することにより一体化する工程とを有することを特徴
とする前記請求項1に記載の摺動部材の製造方法。
3. The first elastic die and the first elastic die are arranged by disposing a first mandrel in a central portion of the cylindrical first elastic die.
Filling the annular first space formed by the mandrel with powder having heat resistance at the temperature when heating the carbon nanotubes, and pressing the powder to such an extent that the first elastic mold does not lose its shape. And a second mandrel having a diameter smaller than that of the first mandrel, in place of the first mandrel, at the center of the first elastic mold. By arranging the carbon nanotubes in the space, the annular second space formed by the first elastic mold and the second mandrel is filled with carbon nanotubes, and the carbon nanotubes are added to the extent that the first elastic mold does not lose its shape. A surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor by pressing, and a step of integrating the surface layer precursor and the sliding member body precursor by heating and pressing Method for producing a sliding member according to claim 1, characterized in that it comprises a.
【請求項4】 円筒形の第2弾力性型の中心部に心棒を
挿通することによって、前記第2弾力性型及び心棒によ
り形成される環状の第2空間内にカーボンナノチューブ
を充填し、前記第2弾力性型により型くずれしない程度
にそのカーボンナノチューブを加圧することにより表面
層前駆体を形成する表面層前駆体形成工程と、 前記第2弾力性型の代わりに、この第2弾力性型よりも
大きな直径を有する円筒形の第1弾力性型の中心部に、
前記心棒と共にこの心棒の周囲に形成された表面層前駆
体を配置し、前記表面層前駆体及び前記第1弾力性型に
より形成される環状の第1空間内に、カーボンナノチュ
ーブを加熱する際の温度における耐熱性を有する粉体を
充填し、前記第1弾力性型により型くずれしない程度に
その粉体を加圧することにより摺動部材本体前駆体を形
成する摺動部材本体前駆体形成工程と、 前記摺動部材本体前駆体と前記表面層前駆体とを加圧加
熱することにより一体化する工程とを有することを特徴
とする前記請求項1に記載の摺動部材の製造方法。
4. A carbon nanotube is filled in the annular second space formed by the second elastic mold and the mandrel by inserting the mandrel into the central portion of the cylindrical second elastic mold, A surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor by pressing the carbon nanotubes to such an extent that the second elastic mold does not lose its shape; and instead of the second elastic mold, the second elastic mold is used. At the center of the first elastic mold with a large diameter,
When the surface layer precursor formed around the mandrel is arranged together with the mandrel, the carbon nanotube is heated in the annular first space formed by the surface layer precursor and the first elastic mold. A sliding member main body precursor forming step of forming a sliding member main body precursor by filling a powder having heat resistance at a temperature and pressing the powder to such an extent that the first elastic mold does not lose its shape; 2. The method for producing a sliding member according to claim 1, further comprising the step of integrating the sliding member main body precursor and the surface layer precursor by heating under pressure.
【請求項5】 円筒形の弾力性型の中心部に心棒を挿通
することによって、前記弾力性型及び心棒により形成さ
れる環状の第2空間内に、カーボンナノチューブを充填
して加圧した後、これを黒鉛化熱処理することにより表
面層前駆体を形成する表面層前駆体形成工程と、 この弾力性型よりも大きな直径を有する円筒形の焼結用
型の中心部に前記表面層前駆体を配置することによっ
て、前記表面層前駆体及び前記焼結用型により形成され
る環状の第1空間内に焼結可能な粉体を充填し、この粉
体を加熱してこの粉体の焼結体を形成させて、前記表面
層前駆体とその中に浸入した前記粉体により形成された
焼結体部分とから成る表面層、及びその浸入した粉体の
焼結体部分以外の焼結体部分から成る摺動部材本体を作
成する焼結工程とを有することを特徴とする前記請求項
1に記載の摺動部材の製造方法。
5. A carbon nanotube is filled into the annular second space formed by the elastic mold and the mandrel by inserting the mandrel into the central part of the cylindrical elastic mold, and the carbon nanotube is pressurized. , A surface layer precursor forming step of forming a surface layer precursor by subjecting this to a graphitization heat treatment, and the surface layer precursor at the center of a cylindrical sintering die having a diameter larger than that of the elastic die. By arranging, the sinterable powder is filled in the annular first space formed by the surface layer precursor and the sintering die, and the powder is heated to burn the powder. A surface layer comprising a surface layer precursor and a sintered body portion formed by the powder infiltrated into the surface layer precursor, and sintering of the infiltrated powder other than the sintered body portion. And a sintering step for producing a sliding member body composed of a body part Method for producing a sliding member according to claim 1, wherein the door.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005220952A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Pivot bearing
WO2005100465A1 (en) 2004-04-15 2005-10-27 Showa Denko K. K. Carbon-based electrically conducting filler, composition and use thereof
JP2007170493A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Tsubakimoto Chain Co Solid lubrication oil-free chain
DE102006003908A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Schaeffler Kg Sliding bearing body comprises a metallic base body and a metal-containing sliding layer arranged on the predetermined surfaces of the base body and having a nano-material
JP2008190547A (en) * 2007-01-31 2008-08-21 Tsubakimoto Chain Co Solid lubrication oil-free chain
JP2012166969A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Katsuyoshi Kondo Substrate with film and method for manufacturing the same
US20140348450A1 (en) * 2011-12-08 2014-11-27 Mahle International Gmbh Sliding bearing

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005220952A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Pivot bearing
WO2005100465A1 (en) 2004-04-15 2005-10-27 Showa Denko K. K. Carbon-based electrically conducting filler, composition and use thereof
JP2007170493A (en) * 2005-12-20 2007-07-05 Tsubakimoto Chain Co Solid lubrication oil-free chain
JP4550732B2 (en) * 2005-12-20 2010-09-22 株式会社椿本チエイン Solid lubrication oil-free chain
DE102006003908A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Schaeffler Kg Sliding bearing body comprises a metallic base body and a metal-containing sliding layer arranged on the predetermined surfaces of the base body and having a nano-material
JP2008190547A (en) * 2007-01-31 2008-08-21 Tsubakimoto Chain Co Solid lubrication oil-free chain
JP2012166969A (en) * 2011-02-10 2012-09-06 Katsuyoshi Kondo Substrate with film and method for manufacturing the same
US20140348450A1 (en) * 2011-12-08 2014-11-27 Mahle International Gmbh Sliding bearing
US9453532B2 (en) * 2011-12-08 2016-09-27 Mahle International Gmbh Sliding bearing

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