JP2003239977A - 摺動部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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ことを特徴とする摺動部材
及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００５３】図１１に示すように、例えば約２００℃、
Ｈ_２又はＮ_２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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００６３】軸受け部材４１を第１弾力性型２６から取
り出す。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。