特開 2017-95668 摺動部材および摺動機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-95668(P2017-95668A)

(43)【公開日】2017年6月1日

(54)【発明の名称】摺動部材および摺動機構

(51)【国際特許分類】

   C10M 103/02 20060101AFI20170428BHJP

   F16C 33/10 20060101ALI20170428BHJP

   C10M 159/12 20060101ALI20170428BHJP

   C10M 135/10 20060101ALI20170428BHJP

   C10M 133/02 20060101ALI20170428BHJP

   C10M 133/04 20060101ALI20170428BHJP

   C10M 133/46 20060101ALI20170428BHJP

   C10N 30/06 20060101ALN20170428BHJP

   C10N 30/12 20060101ALN20170428BHJP

   C10N 40/02 20060101ALN20170428BHJP

【ＦＩ】

   C10M103/02 Z

   F16C33/10 D

   C10M159/12

   C10M135/10

   C10M133/02

   C10M133/04

   C10M133/46

   C10N30:06

   C10N30:12

   C10N40:02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-232458(P2015-232458)

(22)【出願日】2015年11月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000103644

【氏名又は名称】オイレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104570

【弁理士】

【氏名又は名称】大関 光弘

(72)【発明者】

【氏名】冨田 博嗣

【テーマコード（参考）】

3J011

4H104

【Ｆターム（参考）】

3J011AA06

3J011CA05

3J011DA01

3J011DA02

3J011JA01

3J011KA01

3J011LA04

3J011MA02

3J011MA22

3J011PA10

3J011QA20

3J011RA01

3J011RA10

3J011SE05

3J011SE10

4H104AA04A

4H104BE01R

4H104BE02R

4H104BE30R

4H104BG06C

4H104BG06R

4H104DB01C

4H104LA03

4H104LA06

4H104PA01

(57)【要約】

【課題】コスト増加を抑制でき、低摩擦特性、耐摩耗性に優れ、且つイオン液体による腐食作用を抑制し摺動面での錆の発生を防止できる摺動部材及び摺動機構を提供する。
【解決手段】摺動機構１は、摺動面２０を有する摺動部材２と、摺動部材２の摺動面２０と摺動する対向面３０を有する相手部材３を備える。摺動部材２は、金属で形成されたベース材４と、ベース材４に埋め込まれた固体潤滑剤５を備える。摺動面２０を構成するベース材４の表面４０には、固体潤滑剤５の配置のため複数の挿入孔４１が対向面３０との摺接位置に等間隔で形成される。固体潤滑剤５は、黒鉛の多孔質体を含み、潤滑油及びビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系又はアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体が含浸される。相手部材３は金属で形成され、軸心回りに回転可能に取り付けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製の相手部材と摺動する摺動部材であって、
黒鉛を含む多孔質状の固体潤滑剤を有し、
前記固体潤滑剤には、
潤滑油と、
ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系またはアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体と、が含浸されている
ことを特徴とする摺動部材。

【請求項2】

請求項１に記載の摺動部材であって、
前記イオン液体は、
［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］、および［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］のいずれかである
ことを特徴とする摺動部材。

【請求項3】

請求項１または２に記載の摺動部材であって、
前記相手部材の対向面との摺動面を有する金属製のベース材をさらに有し、
前記固体潤滑剤は、
前記ベース材に埋め込まれ、一部を前記摺動面に露出させている
ことを特徴とする摺動部材。

【請求項4】

請求項１または２に記載の摺動部材であって、
前記相手部材の対向面との摺動面を有する焼結金属層をさらに有し、
前記固体潤滑剤は、
前記焼結金属層に含有され、前記摺動面上に分散している
ことを特徴とする摺動部材。

【請求項5】

請求項３または４に記載の摺動部材と、
前記摺動部材の前記摺動面と摺動する対向面を有する金属製の相手部材と、を備える
ことを特徴とする摺動機構。

【請求項6】

請求項３に記載の摺動部材と、
前記摺動部材の前記ベース材の前記摺動面と摺動する対向面を有する金属製の相手部材と、を備え、
前記相手部材および前記ベース材の一方が高炭素クロム鋼からなり、他方が炭素鋼からなる
ことを特徴とする摺動機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、滑り軸受等の摺動部材に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、新たな材料としてイオン液体が注目されている。イオン液体は、有機カチオンとアニオンとがイオン結合して形成された化合物であり、ＮａＣｌ等のイオン結晶に比べてイオン分子構造が大きく、イオン間距離が長く、かつ電荷密度が小さいため、イオン同士の結合力が弱い。このため、融点が低く、常温下（１００度以下）において、液体状態で存在する。イオン液体は、熱的、化学的、および電気化学的に安定性に優れ、低揮発性、難燃性、高熱伝導性、高通電性等の特徴を備えており、電気二重層キャパシタ、燃料電池等の電解質、リチウムイオン電池等の添加剤、有機および無機合成の反応溶媒、潤滑剤等の様々な用途への適用が期待されている。例えば、特許文献１には、イオン液体を含む潤滑油が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００５／０３５７０２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

イオン液体は、潤滑油に比べて非常に高価である。このため、イオン液体を潤滑剤として単体で使用したり、あるいは潤滑油にイオン液体を多量に含ませたりすると、その分コストが高くなる。また、イオン液体は、その多くがハロゲンを含むため、摺動面である金属表面に多量のイオン液体を含んだ潤滑油を塗布すると、イオン液体中のハロゲンを含むイオンが摩擦によって分解され、その影響により金属表面が短期間で腐食してしまう。したがって、イオン液体は、潤滑油に少量含ませることが好ましい。しかし、イオン液体は、油との親和性が低く、潤滑油に溶解（混合）しない。このため、摺動面に少量のイオン液体を含んだ潤滑油を塗布した場合、潤滑油から分離したイオン液体が摺動面上に一様に分布しないか、あるいは存在しない場合が生じ、イオン液体の効果を十分に発揮させることができない。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コスト増加を抑制でき、低摩擦特性および耐摩耗性に優れ、かつイオン液体による摺動面での腐食作用を抑制して摺動面での錆の発生を防ぐことができる防錆効果を有する摺動部材および摺動機構を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、黒鉛を含む多孔質状の固体潤滑剤に潤滑油およびイオン液体を含浸させることにより、イオン液体を保持した多孔質状の黒鉛を固体潤滑剤から摺動部材の摺動面上に滲み出た潤滑油中に一様に分散させて、潤滑油が広がった摺動部材の摺動面にイオン液体を良好に作用させることができることを見出した。また、イオン液体として、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系またはアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体を用いることにより、摺動部材の低摩擦化を実現できることを見出した。これにより、潤滑油の使用量に比べて少量のイオン液体であっても、摺動部材の低摩擦化を実現できた。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、黒鉛を含む多孔質状の固体潤滑剤に潤滑油およびイオン液体を含浸させるとともに、イオン液体として、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系またはアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体を用いることにより、潤滑油の量に比べて少量のイオン液体であっても、低摩擦特性を実現できるため、イオン液体の使用量を抑えることにより、コスト増加を抑制でき、低摩擦特性および耐摩耗性に優れ、かつイオン液体による摺動面での腐食作用を抑制して摺動面での錆の発生を防ぐことができる防錆効果を有する摺動部材および摺動機構を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の一実施の形態に係る摺動機構１の概略構成図である。

【図2】図２は、表１に示す条件にて、化１〜化１１に示すイオン液体をそれぞれ固体潤滑剤５に含浸させた試験体における摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摩擦係数の測定結果を示す図である。

【図3】図３は、図２に示す各試験体の摩擦係数の平均値を示す図である。

【図4】図４は、図２に摩擦係数の測定結果を示した各試験体における摺動部材２の摺動面２０の比摩耗量を示す図である。

【図5】図５は、表１に示す条件にて、表２に示すベース材４および相手部材３の材料の組合せＡ、Ｂ各々における摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摩擦係数の測定結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、本実施の形態に係る摺動機構１の概略構成図である。

【0011】

図示するように、本実施の形態に係る摺動機構１は、摺動面２０を有する板状の摺動部材２と、摺動部材２の摺動面２０と摺動する対向面３０を有する筒状の相手部材３と、を備えている。

【0012】

摺動部材２は、金属で形成されたベース材４と、ベース材４に埋め込まれた円柱形状の固体潤滑剤５と、を備えている。摺動部材２の摺動面２０を構成するベース材４の表面４０には、円柱形状の固体潤滑剤５を配置するための複数の挿入孔４１が相手部材３の対向面３０との摺接位置に等間隔で形成されている。

【0013】

固体潤滑剤５は、一方の端面５０がベース材４の表面４０に露出するように、ベース材４の表面４０に形成された挿入孔４１に挿入されている。また、固体潤滑剤５は、円柱状に形成された黒鉛の多孔質体であり、潤滑油およびイオン液体が含浸されている。

【0014】

相手部材３の対向面３０は、相手部材３の一方の端面３１に形成される。また、相手部材３は、金属で形成され、軸心Ｏ回りに回転可能に取り付けられている。これにより、相手部材３は、対向面３０を摺動部材２の摺動面２０に接触させながら、摺動部材２に対して相対的に回転可能に配置される。

【0015】

本発明者は、固体潤滑剤５に含浸させるイオン液体毎に、以下の表１に示す条件において、軸心Ｏ方向の荷重Ｎを相手部材３の他方の端面３２に加えて、相手部材３の対向面３０を摺動部材２の摺動面２０に押し当てながら、軸心Ｏ回りの回転方向Ｒに相手部材３を回転させ、そのときの摺動部材２の回転方向Ｒにおけるトルクを、図示していないロードセルで検出し、この検出トルクから、摺動面２０および対向面３０間の摩擦係数を測定する試験を行った。また、試験後に、摺動面２０の矢印Ａにおける摩耗痕深さ（摩耗痕断面曲線）を測定した。

【0016】

【表1】

【0017】

なお、摺動部材２の摺動面２０は、フライス加工後、ハンドラッピングによる研磨仕上げとし、相手部材３の対向面３０は、研削加工仕上げとした。また、ベース材４に炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を用い、相手部材３に高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）を用いるとともに、固体潤滑剤５に含浸させる潤滑油として、工業用潤滑油を用い、固体潤滑剤５に含浸させるイオン液体として、［Ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］、［Ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］、［Ｈｍｉｍ］［ＰＦ６］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＢＦ４］、［Ｍｐｉｍ］［Ｉ］、［Ｅｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］、［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］の１１種類を用いた。

【0018】

ここで、［Ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、テトラフルオロボラートをアニオンとするイオン液体であり、以下の化１に示す構造を有する。

【0019】

【化1】

【0020】

［Ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ヘキサフルオロホスフェートをアニオンとするイオン液体であり、以下の化２に示す構造を有する。

【0021】

【化2】

【0022】

［Ｈｍｉｍ］［ＰＦ６］は、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ヘキサフルオロホスフェートをアニオンとするイオン液体であり、以下の化３に示す構造を有する。

【0023】

【化3】

【0024】

［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＢＦ４］は、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、テトラフルオロボラートをアニオンとするイオン液体であり、以下の化４に示す構造を有する。

【0025】

【化4】

【0026】

［Ｍｐｉｍ］［Ｉ］は、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ヨードをアニオンとするイオン液体であり、以下の化５に示す構造を有する。

【0027】

【化5】

【0028】

［Ｅｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとするイオン液体であり、以下の化６に示す構造を有する。

【0029】

【化6】

【0030】

［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとするイオン液体であり、以下の化７に示す構造を有する。

【0031】

【化7】

【0032】

［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］は、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとするイオン液体であり、以下の化８に示す構造を有する。

【0033】

【化8】

【0034】

［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］は、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムを有機カチオンとし、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとするイオン液体であり、以下の化９に示す構造を有する。

【0035】

【化9】

【0036】

［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］は、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムを有機カチオンとし、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとするイオン液体であり、以下の化１０に示す構造を有する。

【0037】

【化10】

【0038】

［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］は、メチルトリオクチルアンモニウムを有機カチオンとし、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとするイオン液体であり、以下の化１１に示す構造を有する。

【0039】

【化11】

【0040】

図２は、ベース材４に炭素鋼を用い、相手部材３に高炭素クロム鋼を用いて、上述の表１に示す条件にて、上述の１１種類のイオン液体および潤滑油をそれぞれ固体潤滑剤５に含浸させた試験体における摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摩擦係数の測定結果を示している。なお、比較対象として、固体潤滑剤５に潤滑油のみ（イオン液体なし）を含浸させた試験体における摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摩擦係数の測定結果も示している。

【0041】

ここで、グラフ６００は、イオン液体なし（潤滑油のみ）の試験体の測定結果を示している。また、グラフ６０１は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０２は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０３は、イオン液体に［Ｈｍｉｍ］［ＰＦ６］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０４は、イオン液体に［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＢＦ４］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０５は、イオン液体に［Ｍｐｉｍ］［Ｉ］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０６は、イオン液体に［Ｅｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０７は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０８は、イオン液体に［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６０９は、イオン液体に［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の測定結果を示しており、グラフ６１０は、イオン液体に［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の測定結果を示しており、そして、グラフ６１１は、イオン液体に［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の測定結果を示している。

【0042】

また、図３は、図２に示す各試験体の摩擦係数の平均値を示す図である。

【0043】

ここで、グラフ６２０は、イオン液体なし（潤滑油のみ）の試験体の平均値を示している。また、グラフ６２１は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２２は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２３は、イオン液体に［Ｈｍｉｍ］［ＰＦ６］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２４は、イオン液体に［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＢＦ４］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２５は、イオン液体に［Ｍｐｉｍ］［Ｉ］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２６は、イオン液体に［Ｅｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２７は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２８は、イオン液体に［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６２９は、イオン液体に［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の平均値を示しており、グラフ６３０は、イオン液体に［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の平均値を示しており、そして、グラフ６３１は、イオン液体に［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の平均値を示している。

【0044】

図２および図３に示すように、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］、［Ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］、［Ｈｍｉｍ］［ＰＦ６］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＢＦ４］、［Ｍｐｉｍ］［Ｉ］、［Ｅｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体では、イオン液体なし（潤滑油のみ）の試験体（グラフ６００、６２０）に比べて、摩擦係数に有意な差は見られなかった（グラフ６０１〜６０６、６２１〜６２６）。しかしながら、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］、［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体では、固体潤滑剤５のイオン液体含浸量が潤滑油含浸量に比べて極めて少量にもかかわらず（潤滑油約０．０２３〜０．０３０ｇに対してイオン液体０．００４〜０．００６ｇ程度）、摩擦係数の平均値がいずれも０．０２以下であり、イオン液体なし（潤滑油のみ）の試験体の摩擦係数の平均値０．０７１に比べて極めて良好な低摩擦特性を得られた（グラフ６２７〜６３１）。また、滑り距離１０００ｍ以降においては、試験終了となる滑り距離５７００ｍに到達するまで、摩擦係数が急激に変化することもなく、長期間に亘り良好な低摩擦特性を得ることができた（グラフ６０７〜６１１）。

【0045】

［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］、［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］は、いずれも、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系またはアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体である。このことから、潤滑油とともに固体潤滑剤５に含浸させるイオン液体として、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系またはアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体を用いることが好ましいことが分かった。

【0046】

図４は、図２に摩擦係数の測定結果を示した各試験体における摺動部材２の摺動面２０の比摩耗量を示している。各試験体の比摩耗量は、試験終了後に、摺動面２０の矢印Ａにおける摩耗痕深さを測定し、その平均値に摩耗痕面積（ベース材４の表面４０と相手部材３の対向面３０との接触面積）を掛けて摩耗体積を求め、さらにこの摩耗体積を荷重Ｎおよび試験終了時における滑り距離で割ることにより求めた。

【0047】

ここで、グラフ６４０は、イオン液体なし（潤滑油のみ）の試験体の比摩耗量を示している。また、グラフ６４１は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４２は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４３は、イオン液体に［Ｈｍｉｍ］［ＰＦ６］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４４は、イオン液体に［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＢＦ４］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４５は、イオン液体に［Ｍｐｉｍ］［Ｉ］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４６は、イオン液体に［Ｅｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４７は、イオン液体に［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４８は、イオン液体に［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６４９は、イオン液体に［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、グラフ６５０は、イオン液体に［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の比摩耗量を示しており、そして、グラフ６５１は、イオン液体に［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］を用いた試験体の比摩耗量を示している。

【0048】

図示するように、上述の摩擦係数の測定試験において良好な低摩擦特性を示した［Ｂｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｏｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［Ｃ_１０ｍｉｍ］［ＴＦＳＡ］、［ＢＭＰＹ］［ＴＦＳＡ］、［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］の各イオン液体は、イオン液体なしの試験体（グラフ６４０）に比べて、比摩耗量が小さくなっており、耐摩耗特性においても良好な結果を得られた（グラフ６４７〜６５１）。

【0049】

また、本発明者は、上述の化１〜化１１に示すイオン液体および潤滑油をそれぞれ固体潤滑剤５に含浸させた試験体について、表１に示す条件にて試験を行った後、３〜４か月放置して観察したところ、いずれの試験体においても、摺動部材２の摺動面２０および相手部材３の対向面３０ともに腐食による錆びの発生は見られなかった。

【0050】

つぎに、本発明者は、ベース材４および相手部材３の材料を変えて、上述の表１に示す条件で上述の摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摩擦係数を測定する試験を行った。なお、固体潤滑剤５に含浸させる潤滑油として、工業用潤滑油を用い、固体潤滑剤５に含浸させるイオン液体として［ＭＴＯＡ］［ＴＦＳＡ］を用いた。また、ベース材４の材料および相手部材３の材料の組合せは、以下の表２に示すとおりである。

【0051】

【表2】

【0052】

図５は、表１に示す条件にて、表２に示すベース材４および相手部材３の材料の組合せＡ、Ｂ各々における摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摩擦係数の測定結果を示している。

【0053】

ここで、グラフ６１１は、ベース材４に炭素鋼を用い、相手部材３に高炭素クロム鋼を用いた組合せＡの測定結果を示しており、図２のグラフ６１１と同じである。またグラフ６１２は、ベース材４に高力黄銅系合金を用い、相手部材３に炭素鋼を用いた組合せＢの測定結果を示している。

【0054】

図示するように、ベース材４に高力黄銅系合金を用い、相手部材３に炭素鋼を用いた場合、長期間に亘り（滑り距離１０００ｍ付近から試験終了まで）、摩擦係数が０．０１程度となり、優れた低摩擦特性を示している。さらに、ベース材４に炭素鋼を用い、相手部材３に高炭素クロム鋼を用いた場合は、長期間に亘り（滑り距離１０００ｍ付近から試験終了まで）、摩擦係数が０．００２以下となり、ベース材４に高力黄銅系合金を用い、相手部材３に炭素鋼を用いた場合に比べて、極めて優れた低摩擦特性を得ることができた。このことから、低摩擦特性を得るためには、摺動部材２のベース材４に炭素鋼を用い、相手部材３に高炭素クロム鋼を用いることがより好ましいことが分かった。

【0055】

以上説明したように、本実施の形態によれば、黒鉛を含む固体潤滑剤５に、潤滑油およびビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドをアニオンとし、炭素数４以上のアルキル基を有するイミダゾリウム系またはアンモニウム系を有機カチオンとするイオン液体を含浸させることにより、潤滑油に比べて少量のイオン液体であっても、低摩擦特性および耐摩耗性を実現できた。

【0056】

これは以下の理由によると考えられる。すなわち、固体潤滑剤５中の黒鉛は、潤滑油と親和性が高く潤滑油中に分散する。また、この黒鉛は、多孔質体であるため、物理的にイオン液体を保持することができる。さらに、イオン液体は、有機カチオンが炭素数４以上の長鎖のアルキル基を含むため、分子構造的に黒鉛端部に付着しやすいと考えられる。このため、摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との摺動によって固体潤滑剤５から分離した多孔質状の黒鉛（摩耗粉）が、固体潤滑剤５から滲み出た潤滑油中に混入して、潤滑油中に一様に分散するとともに、この黒鉛の多孔質部分がイオン液体を物理的に保持し、さらにイオン液体がこの黒鉛の多孔質部分に付着することにより、この潤滑油が介在する摺動部材２の摺動面２０と相手部材３の対向面３０との間にイオン液体が一様に分布して、油性効果を発揮したためと考えられる。

【0057】

また、本実施の形態によれば、イオン液体の使用量を抑えることにより、コスト増加を抑制しつつ、イオン液体による摺動面での腐食作用を抑制して摺動面での錆の発生を防ぐことができる防錆効果を実現できた。

【0058】

これは以下の理由によると考えられる。すなわち、イオン液体は、アニオンがビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミドであるため、アニオンがテトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスフェート、ヨード等である場合に比べて、含まれるフッ素等のハロゲンの割合が少ない。このため、摺動部材２の摺動面２０に生成されるハロゲン化物を抑制できたと考えられる。さらに、イオン液体の使用量自体を低く抑えることにより、イオン液体中のハロゲンの影響を非常に小さくできたためと考えられる。

【0059】

また、本実施の形態では、摺動部材２のベース材４として炭素鋼を用い、この摺動部材２の摺動面２０と摺動する対向面３０を備えた相手部材３として高炭素クロム鋼を用いることにより、ベース材２として高力黄銅系合金を用い、相手部材３として炭素鋼を用いた場合に比べて、優れた低摩擦特性を実現できた。

【0060】

なお、上記の実施の形態では、摺動部材２のベース材４として炭素鋼を用い、この摺動部材２の摺動面２０と摺動する対向面３０を備えた相手部材３として高炭素クロム鋼を用いているが、ベース材４として高炭素クロム鋼を用い、相手部材３として炭素鋼を用いてもよい。この場合でも、ベース材２として高力黄銅系合金を用い、相手部材３として炭素鋼を用いた場合に比べて、優れた低摩擦特性を期待できる。

【0061】

また、上記の実施の形態では、摺動面２０を有する金属製のベース材４と、ベース材４に埋め込まれ、一部を摺動面２０に露出させた固体潤滑剤５とを備えた、いわゆる固体潤滑剤埋込タイプの摺動部材２を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、相手部材３の対向面３０との摺動面を有する焼結金属層を備え、固体潤滑剤が焼結金属層に含有されて摺動面上に分散した、いわゆる固体潤滑剤分散タイプの摺動部材にも、同様に適用可能である。

【0062】

また、上記の実施の形態では、筒状の相手部材３の対向面３０を、板状の摺動部材２の摺動面２０で支持する構造を採用しているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、滑り軸受等の摺動面を有する摺動部材と、この摺動面と摺動する対向面を有する相手部材と、を備える様々な摺動機構に適用可能である。

【符号の説明】

【0063】

１：摺動機構、 ２：摺動部材、３：相手部材、４：ベース材、５：固体潤滑剤、２０：摺動面、 ３０：対向面、 ３１：相手部材３の一方の端面、 ３２：相手部材３の他方の端面、 ４０：ベース材４の表面、 ４１：挿入孔、 ５０：固体潤滑剤５の端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】