特許 6297583 ベアリングおよび他の用途のための高強度低摩擦工学的材料、ならびにこれらを形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6297583

(24)【登録日】2018年3月2日

(45)【発行日】2018年3月20日

(54)【発明の名称】ベアリングおよび他の用途のための高強度低摩擦工学的材料、ならびにこれらを形成する方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 28/00 20060101AFI20180312BHJP

   F16C 33/10 20060101ALI20180312BHJP

   F16C 33/20 20060101ALI20180312BHJP

【ＦＩ】

   C23C28/00 B

   F16C33/10 Z

   F16C33/20 A

【請求項の数】20

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-543127(P2015-543127)

(86)(22)【出願日】2013年11月20日

(65)【公表番号】特表2015-537173(P2015-537173A)

(43)【公表日】2015年12月24日

(86)【国際出願番号】US2013070870

(87)【国際公開番号】WO2014081748

(87)【国際公開日】20140530

【審査請求日】2016年8月23日

(31)【優先権主張番号】61/728,315

(32)【優先日】2012年11月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/815,480

(32)【優先日】2013年4月24日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】599058372

【氏名又は名称】フェデラル−モーグル・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＤＥＲＡＬ−ＭＯＧＵＬ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サクストン，デイビッド

【審査官】 尾形 元

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０５７６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２３７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７３８２９５９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１００１８３２８（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ２８／００

Ｆ１６Ｃ ３３／１０

Ｆ１６Ｃ ３３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工学的材料であって、
金属からなるマイクロ格子を備え、前記金属マイクロ格子は複数の隙間を設け、前記工学的材料はさらに、
前記金属マイクロ格子の前記隙間に配置される低摩擦材料を備え、
前記低摩擦材料は、前記金属マイクロ格子の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、工学的材料。

【請求項2】

前記金属マイクロ格子と前記低摩擦材料との全体積に基づいて、前記金属マイクロ格子は１０から５０体積％の量で存在し、前記低摩擦材料は５０から９０体積％の量で存在する、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項3】

前記低摩擦材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、スズ、およびビスマスの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項4】

前記低摩擦材料はさらに、セラミック、グラファイト、二硫化モリブデン、銅、および銀の少なくとも１つを含む添加粒子を含む、請求項３に記載の工学的材料。

【請求項5】

前記金属マイクロ格子はニッケルからなり、前記低摩擦材料は架橋結合ポリマーを含む、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項6】

前記金属マイクロ格子は、互いに合金化される複数の異なる金属層を含む、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項7】

前記金属マイクロ格子は三次元構造を含み、１００μｍから５ｃｍの厚みを呈する、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項8】

前記金属マイクロ格子は、互いに相互接続されて前記隙間を設ける複数の支柱を含み、前記支柱の各々は中空開口部を含む、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項9】

前記金属マイクロ格子と前記隙間との全体積に基づいて、前記金属マイクロ格子は１５体積％の量で存在し、前記隙間は８５体積％の量で存在し、
前記金属マイクロ格子はニッケルからなり、
前記金属マイクロ格子は、互いに相互接続されて前記隙間を設ける複数の支柱を含み、
前記支柱の各々は中空開口部を含み、
前記支柱の各々は、水平に対して５０°から９０°の角度で配置され、５０マイクロメートルの径と、前記中空開口部を囲む１５マイクロメートルの壁の厚みとを有し、
前記低摩擦材料は前記隙間を充填し、
前記低摩擦材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、スズ、およびビスマスの少なくとも１つを含み、
前記低摩擦材料は、セラミック、グラファイト、二硫化モリブデン、銅、および銀からなるグループから選択される粒子を含む、請求項１に記載の工学的材料。

【請求項10】

ベアリングであって、
金属からなるマイクロ格子を含む工学的材料を備え、前記金属マイクロ格子は複数の隙間を設け、
前記工学的材料はさらに、前記金属マイクロ格子の前記隙間に配置される低摩擦材料を含み、
前記低摩擦材料は、前記金属マイクロ格子の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、ベアリング。

【請求項11】

前記工学的材料に取付けられるバッキングを含み、前記工学的材料は、前記工学的材料に塗布されるポリマー材料のコーティングを有しない摺動面を設ける、請求項１０に記載のベアリング。

【請求項12】

前記金属マイクロ格子の１つの領域は、前記金属マイクロ格子の他の領域に対してより大量の前記金属を含む、請求項１０に記載のベアリング。

【請求項13】

工学的材料を形成する方法であって、
金属製のマイクロ格子を形成するステップを備え、前記金属マイクロ格子は複数の隙間を設け、前記方法はさらに、
前記金属マイクロ格子の前記隙間に低摩擦材料を配置するステップを備え、前記低摩擦材料は、前記金属マイクロ格子の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、方法。

【請求項14】

前記金属マイクロ格子の前記隙間に低摩擦材料を配置するステップは、前記低摩擦材料を圧延することおよび前記隙間の内部に浸透させることの少なくとも一方を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記金属マイクロ格子を形成するステップは、テンプレートポリマーマイクロ格子に前記金属を塗布するステップを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記金属を塗布するステップは、異なる金属からなる複数の層を塗布することと、前記層を加熱して前記異なる金属を互いに合金化することとを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

光を予め定められた経路に沿って液状のＵＶ硬化性樹脂を貯留槽内に伝達し、前記ＵＶ硬化性樹脂を前記予め定められた光路に沿って複数の互いに接続された固体ポリマー繊維に変換することによって、前記テンプレートポリマーマイクロ格子を準備することを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記金属マイクロ格子を形成するステップは、
予め定められた構造を有するテンプレートポリマーマイクロ格子を準備するステップを含み、
前記テンプレートポリマーマイクロ格子を準備するステップは、液状の紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂の貯留槽の上に穴開きマスクを配置することと、光の複数のビームを予め定められた経路に沿って前記穴開きマスクを介して前記貯留槽に入れることと、液体の前記ＵＶ硬化性樹脂を前記予め定められた光路に沿って複数の相互接続された固体ポリマー繊維に変換して前記テンプレートポリマーマイクロ格子を形成することとを含み、
前記テンプレートポリマーマイクロ格子の前記固体ポリマー繊維の各々は、水平に対して５０°から９０°の角度で延在し、
前記テンプレートポリマーマイクロ格子を準備するステップは連続工程であり、１ｍｍ²／分よりも速い速度で起こり、前記金属マイクロ格子を形成するステップはさらに、
前記金属で前記テンプレートポリマーマイクロ格子をコーティングして前記金属マイクロ格子を形成するステップを含み、
前記テンプレートポリマーマイクロ格子をコーティングするステップは、前記テンプレートポリマーマイクロ格子上に前記金属をめっきするか電着させることと、前記テンプレートポリマーマイクロ格子の他の領域に対して前記テンプレートポリマーマイクロ格子の１つの領域により大量の前記金属を塗布することとを含み、
前記テンプレートポリマーマイクロ格子をコーティングするステップは、各々が前記固体ポリマー繊維の１つを囲む複数の支柱を形成することを含み、前記支柱は互いに相互接続され、自身同士の間に前記複数の隙間を設けて前記金属マイクロ格子を形成し、
前記金属マイクロ格子の前記支柱の各々は、５０マイクロメートルの径、１５マイクロメートルの壁の厚みを有し、水平に対して５０°から９０°の角度で延在し、
前記金属マイクロ格子と前記隙間との全体積に基づいて、前記金属マイクロ格子は１５体積パーセントの量で存在し、前記隙間は８５体積パーセントの量で存在し、前記金属マイクロ格子を形成するステップはさらに、
前記テンプレートポリマーマイクロ格子を加熱することによって前記テンプレートポリマーマイクロ格子を前記金属マイクロ格子から除去することを含み、
前記金属マイクロ格子の前記隙間に低摩擦材料を配置するステップは、
前記低摩擦材料を圧延することおよび前記隙間の内部に浸透させることの少なくとも一方を含み、
前記低摩擦材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、およびポリオキシメチレン（ＰＯＭ）の少なくとも１つを含み、
前記低摩擦材料は、セラミック、グラファイト、二硫化モリブデン、銅、および銀からなるグループから選択される粒子を含み、
前記金属マイクロ格子の前記隙間に低摩擦材料を配置するステップは、前記隙間を充填することを含み、
前記方法はさらに、前記金属マイクロ格子の前記隙間に配置された前記低摩擦材料を焼結するステップを備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項19】

ベアリングを形成する方法であって、
金属製のマイクロ格子を提供することによって工学的材料を形成するステップを備え、前記金属マイクロ格子は複数の隙間を設け、前記方法はさらに、
前記マイクロ格子の前記隙間に低摩擦材料を配置するステップを備え、前記低摩擦材料は、前記金属マイクロ格子の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する、方法。

【請求項20】

前記工学的材料にバッキングを取付けることを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互参照
本願は２０１２年１１月２０日に出願された米国仮特許出願連続番号第６１／７２８，３１５号、および２０１３年４月２４日に出願された米国仮特許出願連続番号第６１／８１５，４８０号の利益を主張し、これらの仮特許出願はその全体が引用により本明細書に援用される。

【0002】

発明の背景
１．発明の分野
本発明は概して工学的材料に関し、より特定的には高強度、低摩擦の材料、およびその形成方法に関する。

【背景技術】

【0003】

２．関連技術
ポリマー材料は、ベアリング、ガスケット、シール、ワイパー、および同様の用途などの、２つの面が接して一致する必要がある多くの用途に有用である。ポリマー材料は、いずれの摩耗、欠陥、または予定外の状況にもかかわらず良好な適合性を提供し、かつ低摩擦を提供するため、２つの面同士が小さな力およびごく僅かな熱で互いに摺動することができる。ポリマー材料によって提供される別の利点は、耐腐食性である。しかし、ポリマー材料の強度は金属と比較して低いため、プラスチック材料の使用は、自動車用ベアリングの用途などの、印加される負荷が過剰になる用途に制限されている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

発明の概要
本発明の一局面は、金属からなるマイクロ格子と、金属マイクロ格子の隙間に配置される低摩擦材料とを含む工学的材料を提供する。低摩擦材料は、金属マイクロ格子の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する。

【0005】

本発明の別の局面は、工学的材料を形成する方法を提供する。当該方法は、金属製のマイクロ格子を形成することと、金属マイクロ格子の隙間に低摩擦材料を配置することとを含む。

【0006】

工学的材料は、金属およびプラスチックの両方の利点を同時に提供する。金属マイクロ格子は、同じ用途に使用される従来の製品と比較して、必要な金属量が比較的少なくて済みながら、印加される負荷に耐えるのに十分な強度を提供する。したがって、工学的材料は、従来の製品と比較して製造するのがより経済的である。同時に、低摩擦材料は適合性および低摩擦を提供する。低摩擦材料は、ポリマーを含む場合、耐腐食性も提供し、小さな力および低熱での別の表面に対する摺動を可能にする。

【0007】

本発明の別の局面は、工学的材料からなるベアリングと、工学的材料を含むベアリングを形成する方法とを提供する。工学的材料は、たとえばベアリングの青銅または鋼バッキングなどの別の固体構造に取付けられるか接合されてもよい。しかし、工学的材料は単独で立つのに十分丈夫でもある。したがって、工学的材料からなるベアリングは、従来のベアリングと比較して少ない金属およびしたがって低コストで、印加される負荷を支持することができる。また、大量の低摩擦材料は高速およびストップ・スタート用途で良好に機能し、１００％ポリマーコーティングの必要性をなくし、さらに、性能の損失なしでベアリングを機械加工することを可能にする。

【0008】

本発明の他の利点は、添付の図面と関連して考慮されると以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されることから容易に認識されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の例示的な実施形態に係る金属マイクロ格子および低摩擦材料を含む工学的材料の拡大図である。

【図1A】図１の工学的材料の一部の拡大断面図である。

【図2】本発明の例示的な実施形態に係る工学的材料を含むベアリングの図である。

【図3】例示的な実施形態に係る工学的材料を形成する方法を示す図である。

【図4】テンプレートポリマーマイクロ格子を形成するステップを示す図である。

【図5】図４のステップによって形成される３つの例示的なテンプレートポリマーマイクロ格子を示す図である。

【図6】図４のステップによって形成されるテンプレートポリマーマイクロ格子の拡大図である。

【図7】例示的な実施形態に係る低摩擦材料を塗布する前の金属マイクロ格子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

可能な実施形態の詳細な説明
いくつかの図全体にわたって同様の番号は対応する部分を示す図面を参照して、高強度および低摩擦を提供する工学的材料２０が図１に全体的に示されている。工学的材料２０は、自動車および非自動車用途を含む、高強度および／または低摩擦を必要とするさまざまな用途に使用可能である。工学的材料２０は、印加される負荷に耐える強度を提供する金属マイクロ格子２２と、金属マイクロ格子２２の隙間２６に配置されて適合性、低摩擦、および耐腐食性を提供する低摩擦材料２４とを含む。

【0011】

金属マイクロ格子２２は金属からなり、当該金属は、工学的材料２０が設計される用途で直面する負荷に耐えるのに十分な強度を提供する任意の種類の金属または金属合金であり得る。例示的な一実施形態では、工学的材料２０は、図２に示されるように、自動車用ベアリング３０の摺動面２８を提供するように設計され、金属マイクロ格子２２はニッケルまたはニッケル合金からなる。金属マイクロ格子２２は、軽負荷の場所と比較して、より高負荷の場所では高い割合の金属を有して設計されてもよい。金属マイクロ格子２２は、金属製の１つの層３２、またはたとえばニッケル、銅、およびスズからなる層３２などの金属製の複数の層３２を含んでもよい。層３２同士は、互いに同じ組成または異なる組成を有してもよい。一実施形態では、層３２同士が異なる金属組成を有する場合、金属層３２は、たとえば熱処理工程によって互いに合金化される。

【0012】

図１に示されるように、工学的材料２０の金属マイクロ格子２２は、互いに相互接続されて複数の隙間２６を設ける複数の支柱３４を含む。金属マイクロ格子２２および隙間２６の全体積に基づいて、金属マイクロ格子２２は典型的に約５から２５体積％の量で存在し、隙間２６は約７５から９５体積％の量で存在する。例示的な実施形態では、金属マイクロ格子２２および隙間２６の全体積に基づいて、金属マイクロ格子２２は８５体積％の量で存在し、隙間２６は１５体積％の量で存在する。低摩擦材料２４を塗布する前に、隙間２６は空気で充填されるため、金属マイクロ格子２２は非常に軽量であり、エラストマーと同様に挙動する。たとえば、圧縮されると、金属マイクロ格子２２は元の形状にほぼ完全に回復する。

【0013】

金属マイクロ格子２２の各支柱３４は典型的に、水平に対して５０°から９０°の角度αで配置され、マイクロメートル範囲内の径Ｄを有する。例示的な実施形態では、各支柱３４の径Ｄは約５０マイクロメートルである。図１Ａに示されるように、支柱３４の各々は、中心軸を囲む壁を含み、中空であるかまたは代替的にテンプレートポリマーで充填され得る開口部３８を設ける。中空開口部３８を囲む壁の厚みｔはマイクロメートル範囲内の任意の厚みｔであり、たとえば５から２０マイクロメートルであってもよい。例示的な実施形態では、壁の厚みｔは約１５マイクロメートルである。金属マイクロ格子２２は、二次元または三次元構造を含み得る。一実施形態では、金属マイクロ格子２２は三次元構造を含み、約１００μｍから５ｃｍの全厚みを呈する。

【0014】

低摩擦材料２４は好ましくは、隙間２６の１００体積％を充填する。低摩擦材料２４は、金属マイクロ格子２２の摩擦係数よりも低い摩擦係数を有し、さまざまな異なる材料を含んでもよい。例示的な実施形態では、低摩擦材料２４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、およびポリオキシメチレン（ＰＯＭ）の少なくとも１つを含むポリマー系材料である。低摩擦材料２４は代替的に、スズ、鉛、ビスマス、またはそれらの合金からなってもよい。一実施形態では、低摩擦材料２４は、酸化物、窒化物、リン化物、および炭化物などのセラミック、グラファイト、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、銅、ならびに銀からなるグループから選択される粒子を含む。たとえば、耐摩耗性のために硬質粒子が添加されてもよく、摩擦をさらに減少させるために潤滑粒子が添加されてもよい。粒子はさらに、Ｃｕおよび／またはＡｇなどの抗菌添加剤を含んでもよい。市販の低摩擦材料２４の例には、ＧＬＹＣＯＤＵＲ（登録商標）、Ｇ−９２、およびＩＲＯＸ（登録商標）がある。

【0015】

工学的材料２０は、金属マイクロ格子２２と低摩擦材料２４とを合わせた全体積に基づいて、０．５体積％から９０体積％の量の金属マイクロ格子２２と、１０体積％から９９．５体積％の量の低摩擦材料２４とを含む。しかし、金属マイクロ格子２２に対する低摩擦材料２４の量は、所望の用途および性能に依存して変化し得る。例示的な実施形態では、工学的材料２０は、金属マイクロ格子２２および低摩擦材料２４の全体積に基づいて、１０体積％から５０体積％の量の金属マイクロ格子２２と、５０体積％から９０体積％の量の低摩擦材料２４とを含む。

【0016】

工学的材料２０は、金属およびプラスチックの両方の利点を同時に提供する。金属マイクロ格子２２は、同じ用途に使用される従来の製品と比較して、必要な金属量が比較的少なくて済みながら、印加される負荷に耐えるのに十分な強度を提供する。したがって、工学的材料２０は、比較の従来の製品と比較して製造するのがより経済的である。同時に、低摩擦材料２４は適合性および低摩擦を提供する。低摩擦材料２４は、ポリマーを含む場合、耐腐食性も提供し、小さな力および低熱での別の表面に対する摺動を可能にする。

【0017】

金属および低摩擦材料２４の組成、ならびに金属マイクロ格子２２の設計を調整することによって、多種多様な所望の性質が達成可能である。さらに、工学的材料２０は、たとえばベアリング３０の青銅または鋼バッキング４０などの別の固体構造に取付けられるか接合されてもよい。しかし、工学的材料２０は典型的に、単独で立つのに十分丈夫である。従来のベアリングと比較して、金属マイクロ格子２２は少ない金属およびしたがって低コストで印加される負荷を支持するため、工学的材料２０はベアリング用途に特に好適である。さらに、大量の低摩擦材料２４は、高速およびストップ・スタート用途で良好に機能し、１００％ポリマーコーティングの必要性をなくし、さらに、性能の損失なしでベアリング３０を機械加工することを可能にする。

【0018】

本発明の別の局面は、金属製のマイクロ格子を形成し、金属マイクロ格子２２の隙間２６に低摩擦材料２４を配置することによって工学的材料２０を形成する方法を提供する。図３は、例示的な一実施形態に係る当該方法のステップを示す。

【0019】

工学的材料２０を形成する方法は、まず、完成した金属マイクロ格子２２の構造を提供することになる予め定められた構造を有するテンプレートポリマーマイクロ格子４２を準備することを含む。テンプレートポリマーマイクロ格子４２は好ましくは、ネガレジストフォトモノマーとも称される紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂で形成される。例示的な実施形態では、図４に示されるように、液状のＵＶ硬化性樹脂の貯留槽４４が設けられ、貯留槽４４の上に穴開きマスク４６が配置される。当該方法は次に、ＵＶ光３６の複数のビームを穴開きマスク４６を介して貯留槽４４に入れることを含む。ＵＶ光３６は、形成されるテンプレートポリマーマイクロ格子４２の所望の構造に依存する予め定められた経路に沿って進む。そして、ＵＶ光３６は、液体ＵＶ硬化性樹脂を、予め定められた経路に沿って、ＵＶ不透過性からＵＶ透過性に、かつ液体モノマーから固体ポリマーに変換する。ＵＶ光ビーム３６は、固体ポリマーに沿って貯留槽４４により深く入り込むことができる。そして、光ビーム３６の下にある、かつ光ビーム３６と一直線にある残りの液体モノマーは固体ポリマーに変換され、したがって導波路形成を自己伝搬する。異なる交差角度のＵＶ光ビーム３６を一直線にすることによって、複数の相互接続された固体ポリマー繊維４８が形成され、固体ポリマー繊維４８はともにテンプレートポリマーマイクロ格子４２を形成する。テンプレートポリマーマイクロ格子４２を準備するステップは、１ｍｍ²／分よりも速い速度で起こり得る連続工程である。

【0020】

図５は、例示的な方法によって形成されるテンプレートポリマーマイクロ格子４２の例示的な設計を示し、図６は例示的な一実施形態に係る三次元テンプレートポリマーマイクロ格子４２の拡大図である。典型的に、テンプレートポリマーマイクロ格子４２の固体ポリマー繊維４８の各々は、水平に対して５０°から９０°の角度αで延在する。また、固体ポリマー繊維４８は互いに間隔を空けられており、したがって自身同士の間に複数の隙間２６を提供する。テンプレートポリマーマイクロ格子４２は、所望の用途または必要な性能に依存して二次元または三次元を含み得る。テンプレートポリマーマイクロ格子４２はさらに、所望の用途および性能に依存して、さまざまな異なる形状に形成されるか曲げられてもよい。

【0021】

当該方法は次に、テンプレートポリマーマイクロ格子４２を金属でコーティングして金属マイクロ格子２２を形成することを含む。上述のように、任意の種類の金属または金属合金を使用して金属マイクロ格子２２を形成することができる。例示的な実施形態では、工学的材料２０は、図２に示されるように、自動車用ベアリング３０の摺動面２８を提供するように設計され、したがってニッケルまたはニッケル合金からなる。テンプレートポリマーマイクロ格子４２をコーティングするステップは、テンプレートポリマーマイクロ格子４２上に金属をめっきするか電着させることを含んでもよいし、または代替的に無電解処理を含んでもよい。コーティングするステップは、固体ポリマー繊維４８を囲む複数の金属支柱３４を形成することを含む。金属支柱３４は互いに相互接続され、自身同士の間に複数の隙間２６を設ける。したがって、相互接続された支柱３４は、テンプレートポリマーマイクロ格子４２の設計に一致する設計を有する金属マイクロ格子２２を形成する。一実施形態では、当該方法は、テンプレートポリマーマイクロ格子４２の他の領域に対してテンプレートポリマーマイクロ格子４２の１つの領域において付加的な支柱３４またはより密集した支柱３４を有する設計を形成し、したがって、テンプレートポリマーマイクロ格子４２の他の領域に対してテンプレートポリマーマイクロ格子４２の１つの領域により大量の金属を塗布することを含む。別の実施形態によると、当該方法は、金属製の複数の層３２をテンプレートポリマーマイクロ格子４２に塗布することを含む。たとえば、図３の方法は、図１Ａに示されるように、ニッケル製の層３２を無電解めっきすることと、それに続いて銅製の層３２に、およびその後にスズ製の層３２に電気めっきすることとを含む。

【0022】

当該方法は随意に、テンプレートポリマーマイクロ格子４２を加熱することによってテンプレートポリマーマイクロ格子４２を金属マイクロ格子２２から除去することを含む。さまざまな異なる方法を用いてテンプレートポリマーマイクロ格子４２を除去することができる。たとえば、金属マイクロ格子２２をコーティングした後、２つのマイクロ格子２２，４２を熱処理してテンプレートポリマーマイクロ格子４２を溶融してもよい。テンプレートポリマーマイクロ格子４２はその後、金属マイクロ格子２２のみが残るように除去される。金属マイクロ格子２２が異なる金属からなる複数の層３２を含む場合、テンプレートポリマーマイクロ格子４２を除去するために用いる加熱ステップは、同時に異なる金属層３２を互いに合金化することができる。代替的に、異なる金属層３２を互いに合金化するステップは、テンプレートポリマーマイクロ格子４２を除去した後に行なわれてもよい。図７は、例示的な一実施形態に係る、テンプレートポリマーマイクロ格子４２が除去された後の金属マイクロ格子２２を示す。別の実施形態では、テンプレートポリマーマイクロ格子４２の少なくとも一部が、金属支柱３４の開口部内に、したがって完成した工学的材料２０内に残る。

【0023】

金属マイクロ格子２２に低摩擦材料２４を塗布する前に、当該方法は、金属マイクロ格子２２を別の構造に取付けることを含んでもよい。たとえば、当該方法は、工学的材料２２をバッキング４０に取付けて図２のベアリング３０を形成することを含んでもよい。代替的に、金属マイクロ格子２２は単独で使用されてもよい。

【0024】

当該方法は次に、金属マイクロ格子２２に低摩擦材料２４を塗布すること、および金属マイクロ格子２２の隙間２６に低摩擦材料２４を配置して工学的材料２０を形成することを含む。金属マイクロ格子２２は骨格として作用し、支持および強度を提供する一方で、低摩擦材料２４は、適合する低摩擦面を提供する。低摩擦材料２４を塗布するステップは、低摩擦材料２４を金属マイクロ格子２２上に圧延すること、または低摩擦材料２４を金属マイクロ格子２２の隙間２６の内部ｓに浸透させることを含んでもよい。低摩擦材料２４は好ましくは、隙間２６の全体積の１００体積％を充填するように塗布される。

【0025】

テンプレートポリマーマイクロ格子４２を塗布した後、当該方法は、工学的材料２０を所望の寸法に機械加工することを含んでもよい。当該方法はさらに、工学的材料２０を、ベアリング３０のバッキング４０などの別の部品に付けることを含んでもよい。低摩擦材料２４がポリマーを含む場合は、当該方法は、工学的材料２０を焼結してポリマーの架橋結合を促進することを含んでもよい。典型的に、大量の低摩擦材料２４のため、工学的材料２０をベアリング３０の摺動面２８として使用する場合などに、付加的なポリマーコーティングは不要である。

【0026】

完成した工学的材料２０は、ガスケット、シール、およびワイパーなど、ベアリングに加えてさまざまな自動車用途に使用可能である。代替的に、工学的材料２０は、高強度および低摩擦を必要とする非自動車用途に使用可能である。

【0027】

明らかに、本発明の多くの修正および変形が上記の教示に鑑みて可能であり、添付の請求項の範囲に収まりつつ、具体的に説明したのとは別の方法で実践され得る。

【図1】

【図1A】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】