滑动部件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及滑动部件，其中由烧结体形成的基材中的滑动部分含有氟聚合物。该 滑动部件具有高耐磨性，并且可以适用于无润滑轴承、油泵转子、凸轮环等中。
【背景技术】
[0002] 氟树脂在化学上非常稳定，并且具有低粘附性和低摩擦性（低摩擦系数）。由于这 些特性，氟聚合物被广泛用于诸如密封件和包装（seals and packing)等各种工业产品、以 及炊具等消费品中。
[0003] 无润滑轴承等滑动部件要求低的摩擦系数，并且往往要求耐热性和化学稳定性。 因此，据预测，在不久的将来，滑动部件将由氟聚合物形成。然而，滑动部件要求高耐磨性， 而氟聚合物存在磨损方面的问题。因此，除非氟聚合物的耐磨性得到改善，否则难以将氟聚 合物应用于滑动部件中。
[0004] 已知的是，可通过向氟聚合物添加填料从而提高氟聚合物的耐磨性。然而，填料可 能损害氟聚合物所固有的优异特性，如低摩擦性。在这种情况中，专利文献1描述了一种通 过电离辐射来改善氟聚合物的耐磨性的方法，并且其披露了由经过电离辐射的氟聚合物形 成的滑动部件。
[0005] 据认为，辐射会损害氟聚合物的机械性能。然而，在特定条件下的辐射可改善机械 性能。例如，专利文献2披露了 ：在结晶熔点以上的温度下以及不存在氧的条件下，剂量在 约lkGy至lOMGy范围内的电离辐射（如电子束辐射）能够抑制由辐射导致的聚四氟乙烯 (PTFE)的断裂伸长率或断裂强度的降低，相反，使得低结晶性的橡胶表现出弹性、并提高屈 服强度。
[0006] 滑动部件有这样的问题：由滑动造成的发热会导致滑动部件表面温度升高，从而 使滑动部件更易于磨损。为了解决该问题，已知这样的方法，其中通过将氟聚合物紧密地粘 附至充当基材的金属材料制散热器，从而制造滑动部件的方法（专利文献3)。在该滑动部 件中，散热器能够散热并防止氟聚合物温度升高（该温度升高是由于因滑动造成的发热而 导致的）。然而，在这种情况中，除了氟聚合物的高耐磨性外，还要求氟聚合物膜和基材之间 的良好的粘附性。
[0007] 引用列表
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本专利No. 3566805
[0010] 专利文献2 :日本专利No. 3317452
[0011] 专利文献3 :日本未审查专利申请公开No. 2011-208802
【发明内容】
[0012] 技术问题
[0013] 在专利文献3中，用氟聚合物包覆金属材料基材。然而，考虑到更有效的散热，可 由烧结体形成基材。专利文献3并未描述由烧结体形成的基材。此外，与金属材料不同的 是，烧结体具有粗糙的表面。因此，即使在相同条件下形成氟聚合物膜，氟聚合物膜对烧结 体的粘附性也将不同于氟聚合物对金属材料的粘附性。
[0014]因此，本发明的目的是提供这样一种滑动部件，该滑动部件具有足够的耐磨性，并 且对于由烧结体形成的基材具有良好的粘附性。
[0015] 解决问题的手段
[0016] 本发明人为了解决上述问题进行了深入研宄，由此发现：通过将基材烧结体的真 密度比（fulldensity ratio)调节在预定范围内，可实现足够的耐磨性和低磨损性，以及 对由烧结体形成的基材的改善的粘附性。
[0017] 本发明的主旨包含在如下[1]至[4]之中：
[0018] [1] -种滑动部件，包括：由交联的氟聚合物形成的表层；以及基材，其紧密地粘 附至所述表层，其中所述基材为真密度比在〇. 75至0. 96范围内的烧结体，所述基材由热传 导率高于氟聚合物的材料形成，并且所述表层的厚度在lym至300 ym范围内。
[0019] [2]根据[1]所述的滑动部件，其中所述基材为铁系烧结体。
[0020] [3]根据[1]或[2]所述的滑动部件，其中所述表层的厚度在10 ym至100 ym范 围内。
[0021] [4]根据[1]至[3]中任意一项所述的滑动部件，其中所述氟聚合物为选自由聚四 氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物构成的组中的 至少一者。
[0022] 发明的有益效果
[0023] 本发明能够提供这样一种滑动部件，该滑动部件具有足够的耐磨性，并且对由烧 结体形成的基材具有改善的粘附性。
[0024] 附图简要说明
[0025] [图1]图1为实施例和比较例中推力（thrust)磨损试验（环-盘（ring-on-disk) 磨损评价）的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0026] 下面将对本发明的实施方案进行说明。本发明并不局限于这些实施方案和实施 例。可在不损害本发明主旨的前提下，对这些实施方案和实施例进行变型。
[0027] 根据本发明的滑动部件包括由交联的氟聚合物形成的表层、以及紧密粘附至该表 层的基材。
[0028] 氟聚合物指含氟的树脂。从机械强度和耐化学品性的角度来看，形成表层的氟聚 合物优选为聚四氟乙烯（PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP)、或者四氟乙烯-全氟烷 基乙烯基醚共聚物（PFA)。其中，由于PTFE具有尤其高的机械强度、耐化学品性和耐热性， 因此更加优选。在不损害本发明主旨的前提下，氟聚合物可含有其他成分。例如，PTFE可 含有基于共聚性单体的微量聚合单元，所述共聚性单体为（例如）全氟（烷基乙烯基醚）、 六氟丙烯、（全氟烷基）乙烯、或者三氟氯乙烯。氟聚合物可为两种或多种氟聚合物的混合 物。
[0029] 由氟聚合物形成的表层必须粘附至基材。当表层剥落、基材裸露出来时，滑动部件 无法发挥其功能。
[0030] 由此，为了改善对基材的粘附性，将氟聚合物和基材同时暴露于电离辐射。未发生 交联或者交联不充分会导致氟聚合物的低耐磨性和低机械强度。电离辐射的剂量通常在约 lkGy至1500kGy的范围内。
[0031] 由氟聚合物形成的表层的厚度优选为1 um以上，更优选为10 ym以上。表层厚度 过小是不利的，这是因为基材的凸部会呈现于表层上。表层厚度的上限优选为300 y m，更优 选为100 ym。当表层厚度过大时，因滑动而在部件表面上产生的热量不易于传导至基材， 且难以抑制部件的表面温度的升高。这趋向于造成耐磨性不足。当表层厚度在优选范围内 时，因滑动而在滑动面上产生的热量能被有效地导向基材，并且易于消散。这样能够抑制滑 动部件的表面温度的升高并改善耐磨性。
[0032] 通常通过推力磨损试验（环-盘磨损评价），在压力下使圆筒在样品上旋转来测量 磨损，从而评价耐磨性。具体而言，通常利用该试验方法中发生急剧磨损时的压力（P)与转 速（V)的乘积（临界PV)来评价耐磨性和动态摩擦系数（i〇。本发明的滑动部件的临界 PV非常高，并且具有良好的滑动性（lubricity)、高耐磨性和低动态摩擦系数。
[0033] 基材由热传导率高于氟聚合物的烧结体形成。通过在低于原料粉末的熔点的温度 下加热该原料粉末的聚集体，从而形成该烧结体。更具体而言，通过用原料粉末填充具有 产品形状的金属模具、在预定压力下压缩原料粉末、并且将所得成形体烧结，从而形成烧结 体。
[0034] 原料粉末可为金属粉末或非金属粉末。金属粉末可为铁粉或非铁金属粉末。铁粉 可为纯铁粉、诸如碳钢粉末的铁合金粉末、或者部分烧结的铁粉。非铁金属粉末可为铜、镍、 锰、铬或铝等金属或者不含铁的合金的粉末。非金属粉末可为非金属的粉末，如石墨粉末或 陶瓷粉末。
[0035] 基材的真密度比（即，形成基材的烧结体的密度与构成该基材的金属的密度之 比）优选为0. 75以上，更优选为0. 80以上。真密度比小于0. 75可导致滑动部件的强度不 足。真密度比的上限优选为0.96,更优选为0.89。真密度比大于0.96趋向于导致低的表 面孔隙率，以及导致对由氟聚合物形成的表层的粘附性不足。
[0036] 基材的体积大于由氟聚合物形成的表层的体积。基材具有高耐热性，从而能够经 受由滑动产生的热量。当形成基材的烧结体的热传导率低于表层的氟聚合物的热传导率 时，则因滑动而产生于部件表面的热量难以消散，并且难以抑制部件表面温度的升高。当基 材的体积小并且因此热容量小时，则很难使通过相同方式产生的热量消散，并难以抑制部 件表面温度的升高。
[0037] 基材的热传导率优选为0. 001cal/°C ? cm ? s以上，更优选为0. 01cal/°C ? cm ? s 以上，还更优选为0. lcal/°C ? cm ? s以上。
[0038] 基材由热传导率高于氟聚合物的材料形成。不含填料的氟聚合物的热传导率为 约0. 0005cal/°C ? cm ? s(PTFE为0. 0005cal/°C ? cm ? s)。由此，当基材的热传导率小于 0. 001cal/°C ? cm ? s时，这可能造成热量从由氟聚合物形成的表层向基材的转移不充分。 基材优选具有尽可能高的