多层滑动部件及其制造方法
阅读：619发布：2020-05-25
专利汇可以提供多层滑动部件及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且多层滑动部件旨在应用于高温领域，曾经提出了一种具有例如为 金属板网 或金属纱网的金属网状构件和与之一体的膨胀 石墨 的滑动板件，但是若将这种滑动板件用在例如 轴承 等滑动部件上，则在强度方面会存在问题，这使得该滑动板件只能在有限范围内使用。因此本 发明 的目的是提供一种在 润滑油 和 合成 树脂 均无法使用的高温环境下也适用的多层滑动部件，以及该多层滑动部件的制造方法。本发明提供一种多层滑动部件(1)，具有：金属网状构件(5)，例如金属板网(50)，其以中间设有多孔 青 铜 烧结 层(4)的方式一体接合在里衬金属(3)的表面上，所述多孔青铜烧结层(4)一体接合在所述里衬金属(3)的表面上；和膨胀石墨(8)，其用于填充所述金属网状构件(5)上的开口和 覆盖 所述金属网状构件(5)的表面。，下面是多层滑动部件及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种多层滑动部件，具有：金属网状构件，其以中间设有多 孔青铜烧结层的方式一体接合在里衬金属上，所述多孔青铜烧结层 一体接合在所述里衬金属的表面上；和膨胀石墨，其用于填充所述 金属网状构件上的开口和覆盖所述金属网状构件的表面。
2.根据权利要求1所述的多层滑动部件，其特征在于，所述里 衬金属为铜板或铜合金板。
3.根据权利要求1所述的多层滑动部件，其特征在于，所述里 衬金属由钢板和形成在该钢板表面的铜镀层构成。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的多层滑动部件，其特 征在于，所述金属网状构件是由铜或铜合金构成的金属板网。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的多层滑动部件，其特 征在于，所述金属网状构件是由铜或铜合金制成的经丝(线)和纬 丝(线)形成的平纹织物，并且所述经丝(线)和纬丝(线)在其 交叉点处接合在一起。
6.一种多层滑动部件的制造方法，包括：
将青铜粉均匀地喷撒在里衬金属表面，形成青铜粉层；
将金属网状构件放在所述青铜粉层的表面上，以使所述金属网状 构件的一侧表面与所述青铜粉层紧密接触；
以700-800℃温度对其进行烧结，形成具有里衬金属、多孔青铜 烧结层和与该多孔青铜烧结层一体接合的金属网状构件的多层板；
将密度为至少0.05gf/cm3的膨胀石墨板放在所述多层板的所述金 属网状构件的表面上，然后进行压制，以便使膨胀石墨填充所述金 属网状构件上的开口并覆盖所述金属网状构件的表面。
7.根据权利要求6所述的多层滑动部件的制造方法，其特征在 于，所述里衬金属为铜板或铜合金板。
8.根据权利要求6所述的多层滑动部件的制造方法，其特征在 于，所述里衬金属由钢板和形成在所述钢板上的铜镀层组成。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的多层滑动部件的制造 方法，其特征在于，所述金属网状构件是由铜或铜合金构成的金属 板网。
10.根据权利要求6至8中任意一项所述的多层滑动部件的制造 方法，其特征在于，所述金属网状构件是由铜或铜合金制成的经丝 (线)和纬丝(线)形成的平纹织物，并且所述经丝(线)和纬丝 (线)在其交叉点处接合在一起。
技术领域
本发明涉及一种多层滑动部件，尤其是指一种适用于无法使用润 滑油或合成树脂的高温环境的多层滑动部件。本发明还涉及该多层 滑动部件的制造方法。
背景技术
现有技术中已存在许多关于多层滑动部件的提案，每个提案中的 多层滑动部件均包括钢板、一体接合在钢板表面上的多孔金属烧结 层、以及由合成树脂制成的用于填充多孔金属烧结层上的孔和覆盖 多孔金属烧结层表面的滑动层(参见专利文献1和2)。
由于多层滑动部件旨在应用于高温领域，又提出了一种具有例如 为金属板网或金属纱网的金属网状构件和与之一体的膨胀石墨的滑 动板件(参见专利文献3)。
专利文献1：日本发明专利公报特公昭31-2452(PTFE)
专利文献2：日本发明专利公开公报特开平5-99230(聚缩醛)
专利文献3：日本发明专利公开公报特开平9-317772。
由于多层滑动部件旨在应用于高温领域，又提出了一种具有例如 为金属板网或金属纱网的金属网状构件和与之一体的膨胀石墨的滑 动板件(参见专利文献3)。
专利文献1：日本发明专利公报特公昭31-2452(PTFE)
专利文献2：日本发明专利公开公报特开平5-99230(聚缩醛)
专利文献3：日本发明专利公开公报特开平9-317772。
发明内容
[本发明要解决的问题]
第一种多层滑动部件，因其能够适用的工作温度环境取决于构成 滑动层的合成树脂的熔点，所以其应用范围不可避免地受到了限制， 而极少可能在例如250℃或更高温度环境下使用。而上述第二种滑动 板件也许更适宜用在密封件或垫圈上，若将其用在例如轴承等滑动 部件上，则在强度方面会存在问题，这使得该滑动板件只能在有限 范围内使用。
本发明是在考虑了上述情况之后构想出的，其目的是提供一种在 润滑油和合成树脂均无法使用的高温环境下也适用的多层滑动部 件，以及该多层滑动部件的制造方法。
[解决问题的技术方案]
根据本发明，提供一种多层滑动部件，具有：金属网状构件，其 以中间设有多孔青铜烧结层的方式一体接合在里衬金属上，所述多 孔青铜烧结层一体接合在所述里衬金属的表面上；膨胀石墨，其用 于填充所述金属网状构件上的开口和覆盖所述金属网状构件的表 面。
在根据这种多层滑动部件中，金属网状构件以中间设有多孔青铜 烧结层的方式与里衬金属紧密接合，而且设有用于填充所述金属网 状构件上的开口和覆盖所述金属网状构件表面的膨胀石墨，该构成 滑动面的膨胀石墨在滑动方向上与金属网状构件的表面紧密结合。 所以，该多层滑动部件的承载能力得到了提高，并且也显示出了在 高温环境下优异的摩擦磨损特性，同时还结合了膨胀石墨本身固有 的耐热性。
在根据本发明的多层滑动部件中，所述里衬金属优选铜板或铜合 金板，或者优选表面形成有铜镀层的钢板。
在根据本发明的多层滑动部件中，所述金属网状构件优选由铜或 铜合金构成的金属板网，或者优选由铜或铜合金制成的经纱(线) 和纬纱(线)形成的平纹织物，所述经纱(线)和纬纱(线)在其 交叉点处接合在一起。因为所述金属网状构件与接合在里衬金属表 面上的多孔青铜烧结层的表面紧密接合，所以不用担心发生例如金 属网状构件从里衬金属表面脱开的非正常情况。
根据本发明，还提供一种多层滑动部件的制造方法，包括：将青 铜粉均匀地喷撒在里衬金属的表面上，形成青铜粉层；将金属网状 构件放在所述青铜粉层的表面上，并使所述金属网状构件一侧表面 与所述青铜粉层紧密接触；以700-800℃温度对其进行烧结，形成具 有里衬金属、多孔青铜烧结层和与该多孔青铜烧结层一体接合的金 属网状构件的多层板；将密度为至少0.05gf/cm3的膨胀石墨放在所述 多层板的所述金属网状构件的表面上，然后进行压制，以便使膨胀 石墨填充所述金属网状构件上的开口并覆盖所述金属网状构件的表 面。
根据本发明的多层滑动部件的制造方法，因为设在金属网状构件 表面上的膨胀石墨板的密度为至少0.05gf/cm3，所以可以通过压制 来提高膨胀石墨板的密度，同时膨胀石墨板也可以密实地将金属网 状构件和多孔青铜烧结层上的开口填满。其结果是，构成滑动层的 膨胀石墨能够在滑动方向上与金属网状构件和多孔青铜烧结层紧紧 地接合在一起。
在根据本发明的多层滑动部件的制造方法中，作为以中间设有多 孔青铜烧结层的方式一体接合在里衬金属的表面上的金属网状构 件，既可以采用由铜或铜合金构成的金属板网，也可以采用由铜或 铜合金制成的经纱(线)和纬纱(线)形成的平纹织物，所述经纱 (线)和纬纱(线)在其交叉点处接合在一起。
根据本发明的多层滑动部件由里衬金属、一体接合在里衬金属表 面上的多孔青铜烧结层、一体接合在该多孔青铜烧结层表面上的金 属网状构件、和用于填充该金属网状构件上的开口和覆盖该金属网 状构件的膨胀石墨组成，该多层滑动部件既可以保持平板形状不变 地用作滑动件，也可以以圆柱形卷起地将膨胀石墨包围在里面的所 谓卷式轴瓦的形式使用。
[本发明的有益效果]
根据本发明，金属网状构件以中间设有多孔青铜烧结层的方式与 里衬金属紧密接合，而且设有用于填充所述金属网状构件上的开口 和覆盖所述金属网状构件表面的膨胀石墨，该构成滑动面的膨胀石 墨在滑动方向上与金属网状构件的表面紧密结合。因此，根据本发 明的多层滑动部件，其承载能力得到了提高，特别是在无法采用润 滑油和合成树脂的高温环境下，因为膨胀石墨本身固有的耐热性， 使之仍旧显示出了优异的摩擦磨损特性。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的剖视图。
图2是表示本发明另一实施方式的剖视图。
图3是图1中金属板网的立体图。
图4是图3所示金属板网的平面图。
图5是沿图3中I-I线的剖视图。
图6是图2中平纹织物的剖视图。
图7是图6所示平纹织物的平面图。
<附图标记说明>
1：多层滑动部件
2：铜镀层
3：钢板
4：多孔青铜烧结层
5：金属网状构件
6：开口
7：表面
8：膨胀石墨
50：金属板网
60：平纹织物
第一种多层滑动部件，因其能够适用的工作温度环境取决于构成 滑动层的合成树脂的熔点，所以其应用范围不可避免地受到了限制， 而极少可能在例如250℃或更高温度环境下使用。而上述第二种滑动 板件也许更适宜用在密封件或垫圈上，若将其用在例如轴承等滑动 部件上，则在强度方面会存在问题，这使得该滑动板件只能在有限 范围内使用。
本发明是在考虑了上述情况之后构想出的，其目的是提供一种在 润滑油和合成树脂均无法使用的高温环境下也适用的多层滑动部 件，以及该多层滑动部件的制造方法。
[解决问题的技术方案]
根据本发明，提供一种多层滑动部件，具有：金属网状构件，其 以中间设有多孔青铜烧结层的方式一体接合在里衬金属上，所述多 孔青铜烧结层一体接合在所述里衬金属的表面上；膨胀石墨，其用 于填充所述金属网状构件上的开口和覆盖所述金属网状构件的表 面。
在根据这种多层滑动部件中，金属网状构件以中间设有多孔青铜 烧结层的方式与里衬金属紧密接合，而且设有用于填充所述金属网 状构件上的开口和覆盖所述金属网状构件表面的膨胀石墨，该构成 滑动面的膨胀石墨在滑动方向上与金属网状构件的表面紧密结合。 所以，该多层滑动部件的承载能力得到了提高，并且也显示出了在 高温环境下优异的摩擦磨损特性，同时还结合了膨胀石墨本身固有 的耐热性。
在根据本发明的多层滑动部件中，所述里衬金属优选铜板或铜合 金板，或者优选表面形成有铜镀层的钢板。
在根据本发明的多层滑动部件中，所述金属网状构件优选由铜或 铜合金构成的金属板网，或者优选由铜或铜合金制成的经纱(线) 和纬纱(线)形成的平纹织物，所述经纱(线)和纬纱(线)在其 交叉点处接合在一起。因为所述金属网状构件与接合在里衬金属表 面上的多孔青铜烧结层的表面紧密接合，所以不用担心发生例如金 属网状构件从里衬金属表面脱开的非正常情况。
根据本发明，还提供一种多层滑动部件的制造方法，包括：将青 铜粉均匀地喷撒在里衬金属的表面上，形成青铜粉层；将金属网状 构件放在所述青铜粉层的表面上，并使所述金属网状构件一侧表面 与所述青铜粉层紧密接触；以700-800℃温度对其进行烧结，形成具 有里衬金属、多孔青铜烧结层和与该多孔青铜烧结层一体接合的金 属网状构件的多层板；将密度为至少0.05gf/cm3的膨胀石墨放在所述 多层板的所述金属网状构件的表面上，然后进行压制，以便使膨胀 石墨填充所述金属网状构件上的开口并覆盖所述金属网状构件的表 面。
根据本发明的多层滑动部件的制造方法，因为设在金属网状构件 表面上的膨胀石墨板的密度为至少0.05gf/cm3，所以可以通过压制 来提高膨胀石墨板的密度，同时膨胀石墨板也可以密实地将金属网 状构件和多孔青铜烧结层上的开口填满。其结果是，构成滑动层的 膨胀石墨能够在滑动方向上与金属网状构件和多孔青铜烧结层紧紧 地接合在一起。
在根据本发明的多层滑动部件的制造方法中，作为以中间设有多 孔青铜烧结层的方式一体接合在里衬金属的表面上的金属网状构 件，既可以采用由铜或铜合金构成的金属板网，也可以采用由铜或 铜合金制成的经纱(线)和纬纱(线)形成的平纹织物，所述经纱 (线)和纬纱(线)在其交叉点处接合在一起。
根据本发明的多层滑动部件由里衬金属、一体接合在里衬金属表 面上的多孔青铜烧结层、一体接合在该多孔青铜烧结层表面上的金 属网状构件、和用于填充该金属网状构件上的开口和覆盖该金属网 状构件的膨胀石墨组成，该多层滑动部件既可以保持平板形状不变 地用作滑动件，也可以以圆柱形卷起地将膨胀石墨包围在里面的所 谓卷式轴瓦的形式使用。
[本发明的有益效果]
根据本发明，金属网状构件以中间设有多孔青铜烧结层的方式与 里衬金属紧密接合，而且设有用于填充所述金属网状构件上的开口 和覆盖所述金属网状构件表面的膨胀石墨，该构成滑动面的膨胀石 墨在滑动方向上与金属网状构件的表面紧密结合。因此，根据本发 明的多层滑动部件，其承载能力得到了提高，特别是在无法采用润 滑油和合成树脂的高温环境下，因为膨胀石墨本身固有的耐热性， 使之仍旧显示出了优异的摩擦磨损特性。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的剖视图。
图2是表示本发明另一实施方式的剖视图。
图3是图1中金属板网的立体图。
图4是图3所示金属板网的平面图。
图5是沿图3中I-I线的剖视图。
图6是图2中平纹织物的剖视图。
图7是图6所示平纹织物的平面图。
<附图标记说明>
1：多层滑动部件
2：铜镀层
3：钢板
4：多孔青铜烧结层
5：金属网状构件
6：开口
7：表面
8：膨胀石墨
50：金属板网
60：平纹织物
具体实施方式
下面参照附图中所表示的优选实施方式，对本发明作进一步详细 说明。此外，本发明绝不限于这些实施方式。
图1是说明本发明一种实施方式的剖视图，图2是说明本发明另 一实施方式的剖视图。
如图1、图2所示，两实施方式中的多层滑动部件1包括：表面 设有铜镀层2且用作里衬金属的钢板3、与该钢板3的铜镀层2的表 面一体结合的多孔青铜烧结层4、与该多孔青铜烧结层4的表面一体 接合的金属网状构件5、和用于填充金属网状构件5上的开口6并覆 盖该金属网状构件5的表面7的膨胀石墨8。
设置在用作里衬金属的钢板3的表面上的铜镀层2用于增加钢板 3和多孔青铜烧结层4之间的附着力。若采用铜或铜合金作为里衬金 属，则铜镀层2可以省略。该铜镀层2可采用电镀的方法形成。
用于构成多孔青铜烧结层4的青铜可采用例如铜锡合金、磷青铜 合金、铅青铜合金和铝青铜合金等，其中优选采用晶粒度调节在32 -200μm范围内的青铜合金。在钢板3表面的铜镀层2上形成多孔青 铜烧结层4的一个示例性方法是，先在铜镀层2上均匀地喷撒例如 0.2-0.5mm厚的青铜粉，然后在具有还原性氛围的加热炉内将该产品 与下述的金属网状构件5一起在0.1-0.5MPa的压强下、以760-780 ℃的温度烧结60-90分钟。注：本发明中“多孔”意思是指孔隙率表 现为典型的40-50％的状态。
可以采用由铜或铜合金构成的金属板网(图1)，也可以采用由 铜或铜合金制成的经纱(线)和纬纱(线)形成的、并且在交叉点 一体接合的平纹织物(图2)作为金属网状构件5，该金属网状构件 5与多孔青铜烧结层4一体接合，多孔青铜烧结层4与钢板3的表面 一体接合，而铜镀层2置于其间。因为可将这些金属网状构件5的 一侧表面和多孔青铜烧结层4紧密接触并且与其接合成一体，所以 可以确保金属网状构件5与多孔青铜烧结层4之间具有较大的附着 力，从而不用担心会发生例如金属网状构件5从用作里衬金属的钢 板3的表面脱离等异常情况。
用作金属网状构件5的金属板网可以用下述方法制成，即，在具 有直刃口的固定下模和典型地具有波浪形、梯形或三角形刃口的活 动上模之间、以与固定下模的刃口垂直(法向)或倾斜的方向插入 铜或铜合金板，并且允许活动上模在竖直方向上往复移动，从而使 铜或铜合金板裂开，同时扩大该裂缝以便形成规则形状的开口。图3 至图5举例说明了一种金属板网50，其中图3是图1所示金属板网 的透视图，图4是图3所示金属板网的平面图，图5是沿图4中I-I 线的剖视图。
图中附图标记51表示开口，附图标记52表示构成开口51的单 边(单纱)，附图标记53表示单纱52间的交叉点(接合部)，符 号t表示金属板网50的厚度。虽然图3至图5中所示的金属板网50 具有例如六边形的开口51，但是也可通过改变上述可移动的上模刃 口的形状，而将该开口形成为菱形、正方形或其他多边形等形状。
可用于构成金属板网50的铜金属包括青铜、磷青铜、黄铜、铍 铜、镍黄铜和铝青铜。在此金属板网50可采用的厚度(金属板网加 工前的厚度)优选为0.1-1.5mm，单边52(单纱)长度优选为 0.1-1.5mm。
图6为表示图2中所示平纹织物的剖视图，图7是图6所示平纹 织物的平面图。如图6、图7所示，该用作金属网状构件5的平纹织 物60是通过平纹编织由铜或铜合金制成的构成丝构件61的经丝 (线)62和纬丝(线)63而形成的，其中经丝62和纬丝62在交叉 点64处通过热焊接彼此接合。用于构成丝构件61的铜合金包括青 铜、磷青铜、黄铜、铍铜、镍黄铜、铝青铜等制成的合金，其中丝 构件61的直径优选为0.1-1.5mm，开口65优选为各边长为0.5-1.5mm 的正四边形。
膨胀石墨8可以采用下述方法制成，即，先用浓硫酸、浓硝酸、 浓硫酸与氯酸钾的混合物、浓硫酸与硝酸钾的混合物、过氧化氢等 强氧化剂，与溴或诸如氯化铝等卤化物对天然石墨、凝析石墨、热 解石墨等石墨进行处理，形成石墨层间化合物；然后，以950℃或更 高的温度对形成为层间化合物的石墨颗粒(经酸化处理的石墨)迅 速加热1-10秒，由此产生一种分解气体，通过该气体的压力使石墨 层间平面距离得以膨胀。尽管形成的膨胀石墨(颗粒)不用加工即 可使用，但是由于其体积密度较大、不易操作，所以通常会用粘合 剂或不用粘合剂而将该膨胀石墨进行压缩或轧制以形成板材之后再 使用。
设置该膨胀石墨8的目的是为了填充与多孔青铜烧结层4一体接 合的金属网状构件5上的开口，同时为了覆盖该金属网状构件5的 表面7。该用于填充金属网状构件5上的开口并且用于覆盖金属网状 构件5表面7的膨胀石墨8作为滑动层使用，其不仅具有耐热性， 而且和与其接触的材料接合时也具有优异的接合性，冲击强度也明 显得到了提高，特别是在润滑油和合成树脂均无法使用的高温环境 下，该膨胀石墨也表现出了优异的摩擦磨损特性。
上述多层滑动部件1可以在保持其板形不变的情况下作为滑动 部件使用，还可以以所谓卷式轴瓦的形式使用，该卷式轴瓦卷绕为 圆筒状从而将膨胀石墨8包围在其内部。
下面将说明该多层滑动部件1的一个示例性制造方法。
<多层板的制造方法>
准备一张厚0.5-1.5mm且其上形成有20-50μm厚的铜镀层2的 钢板(冷轧钢板SPCC)3，将其作为里衬金属。将晶粒度为45μm 或更小的不规则形状的青铜粉(铜90wt％，锡10wt％)以均匀的厚 度撒在钢板3的铜镀层2的表面上。将0.1-1.5mm厚的铜板或铜合 金板拉伸，形成具有单边(单纱)52长为0.1-1.5mm的等边六边形 开口的金属板网50。将该金属板网50以中间设置有铜镀层2的方式 叠放在均匀撒在钢板3上的青铜粉层上。
然后，将其上形成有铜镀层2的钢板3、撒在铜镀层2表面上形 成均匀厚度的青铜粉层、和叠放在该青铜粉层上的金属板网50，一 起放在具有还原性氛围的加热炉内、在一定的压强下、以700-800℃ 的温度烧结60-90min。
通过烧结，形成由以中间设有铜镀层2的方式一体接合在钢板3 表面上的多孔青铜烧结层4和一体接合在多孔青铜烧结层4上的金 属板网50构成的多层板。
<膨胀石墨板的制造方法>
在保持持续搅拌的重量份为300、浓度为98％的浓硫酸中加入重 量份为5、浓度为60％、用作氧化剂的过氧化氢水溶液，以制成反应 溶液。将该反应溶液冷却并保持在10℃，加入晶粒度为30-80目数 (mesh)的片状天然石墨粉，并搅拌30分钟。反应过后，通过抽吸 过滤对经酸化处理的石墨进行分离，并且用重量份为300的水搅拌 冲洗10分钟，随后抽吸过滤，如此清洗处理两遍，以便将硫酸物质 从该经酸化处理的石墨中彻底除去。之后，将已彻底去除了硫酸物 质的经酸化处理的石墨放入烘干机内，保持110℃的温度烘干3小 时，从而得到经酸化处理的石墨原料。该经酸化处理的石墨原料在 1000℃温度下进行膨胀处理5秒，从而产生分解气体，并且通过该 气体的压力将石墨的层间距离扩大，形成膨胀石墨颗粒(膨胀率 240)。然后用双辊轧机辗轧该膨胀石墨颗粒，从而制成密度至少为 0.05gf/cm3(克力/立方米)，优选为0.5-1.0gf/cm3的膨胀石墨板。
<多层滑动部件的制造方法>
将膨胀石墨板放在上述多层板表面上的金属板网50的表面上， 然后用压力机或压辊在100-130MPa的压强下对其进行加压处理，从 而制成其上设有滑动层的多层滑动部件1，所述滑动层由用于填充金 属板网50上的开口51和覆盖金属板网50的表面的膨胀石墨8构成。 滑动层的厚度例如可以是0.03-0.1mm。
在上述多层滑动部件1的制作方法中，金属网状构件5采用的是 金属板网50，如果用平纹织物60代替金属板网50，那么可以采用 下述制造方法。
首先准备好由铜或铜合金制成的直径为0.1-1.5mm的丝构件61， 随后将其用作经丝(线)62和纬丝(线)63进行平纹编织，从而制 成具有各边长为0.5-1.5mm的正方形开口65的平纹织物60。然后， 在具有还原性氛围的加热炉内，在一定压强下对该平纹织物60上的 每个交叉点64进行热焊接。通过将平纹织物60上的每个交叉点64 焊接并接合在一起，经纱(线)62和纬纱(线)63不会在交叉点64 处脱开，因此可以提高由用于填充平纹织物60开口65和覆盖平纹 织物60表面的膨胀石墨8构成的滑动层的保持力。此后，可以采用 类似于上文曾经描述过的方法，来制造该多层滑动部件1。
<实施例>
下面参照实施例对本发明作进一步描述，但在本发明的范围和精 神内并不能对其形成限制。
实施例1
首先准备1.0mm厚的钢板(冷轧钢板SPCC)，其表面形成有 30μm厚的铜镀层。在该钢板的铜镀层的表面上，喷撒晶粒度调整 为45μm的青铜粉(铜90wt％，锡10wt％)并形成均匀的厚度 (0.3mm)，从而形成青铜粉层。
将0.3mm厚的磷青铜板拉伸制成厚0.43mm的金属板网，该金属 板网上具有单边(单纱)长0.6mm的规则排列的等边六边形开口。
将该金属板网放在形成于钢板表面上的青铜粉层的表面上，且其 间设有铜镀层，并将其在具有还原性氛围的加热炉内、在一定的压 强(0.1MPa)下以780℃的温度烧结1小时，从而形成由钢板、与 该钢板一体接合且其间设有铜镀层的多孔青铜烧结层、以及一体接 合在该多孔青铜烧结层上的金属板网构成的多层板。
用双辊轧机对膨胀率为240的膨胀石墨颗粒进行辗轧处理，从而 制成密度至少为0.5gf/cm3、厚为1.0mm的膨胀石墨板。
将该膨胀石墨板放在多层板的金属板网表面上，在128MPa的压 强下对其进行辗轧，从而形成由用于填充金属板网上的开口和覆盖 金属板网表面的膨胀石墨构成的滑动层。将该产品加工成单边长 30mm的正方形小块，称之为多层滑动部件A。
实施例2
准备一块1.0mm厚的钢板(冷轧钢板SPCC)，其表面形成有 30μm厚的铜镀层。在该钢板的铜镀层的表面上，喷撒晶粒度调整 为45μm的青铜粉(90wt％铜，10wt％锡)并形成均匀厚度(0.3mm)， 从而形成青铜粉层。
准备由磷青铜制成的直径为0.5mm的丝构件，并将其用作经丝 (线)和纬丝(线)进行平纹编织，以制成具有单边长为0.6mm的 正方形开口的平纹织物。然后在具有还原性氛围的加热炉内、在一 定压强(0.1MPa)下将平纹织物上的每个交叉点进行热焊接。
之后，采用与上述实施例1中类似的方法，形成由用于填充金属 板网上的开口和覆盖金属板网表面的膨胀石墨构成的滑动层。将该 产品加工成单边长30mm的小方块，称之为多层滑动部件B。
比较实施例
准备一张由四级高强度铸造黄铜制成的厚5mm单边长30mm的 板材，在该板材上设置9个圆孔，在每个圆孔内插入由石墨制成的 圆柱形固体润滑剂，并将该固体润滑剂固定，称之为滑动部件C。 该固体润滑剂与滑动表面(滑动部件的表面)的面积比为28.3％。
为了研究摩擦系数和磨损量，在表1所示的试验条件下，对实施 例1和2中的多层滑动部件以及比较例中的滑动部件进行了推力试 验。其结果如表2所示。
[表1]
试验条件：
载荷：1.9MPa(20kgf/cm2千克力/平方厘米)
速度：0.03m/sec米/秒(2m/min米/分钟)
环境温度：300℃
配合件材料：SUS303
润滑剂：无
试验持续时间：8小时
试验模式：相对于旋转配合件的推力试验
[表2]
从该试验结果可以清楚地看出，在环境温度为300℃的高温环境 下，实施例1中的多层滑动部件A和实施例2中的多层滑动部件B 表现出了优异的摩擦磨损特性，而比较实施例中的滑动部件的摩擦 系数在整个试验持续时间内均不稳定，并且其磨损量值非常大。
[工业适用性]
本发明中的多层滑动部件特别适宜在润滑油和合成树脂均无法 使用的高温环境下使用。
图1是说明本发明一种实施方式的剖视图，图2是说明本发明另 一实施方式的剖视图。
如图1、图2所示，两实施方式中的多层滑动部件1包括：表面 设有铜镀层2且用作里衬金属的钢板3、与该钢板3的铜镀层2的表 面一体结合的多孔青铜烧结层4、与该多孔青铜烧结层4的表面一体 接合的金属网状构件5、和用于填充金属网状构件5上的开口6并覆 盖该金属网状构件5的表面7的膨胀石墨8。
设置在用作里衬金属的钢板3的表面上的铜镀层2用于增加钢板 3和多孔青铜烧结层4之间的附着力。若采用铜或铜合金作为里衬金 属，则铜镀层2可以省略。该铜镀层2可采用电镀的方法形成。
用于构成多孔青铜烧结层4的青铜可采用例如铜锡合金、磷青铜 合金、铅青铜合金和铝青铜合金等，其中优选采用晶粒度调节在32 -200μm范围内的青铜合金。在钢板3表面的铜镀层2上形成多孔青 铜烧结层4的一个示例性方法是，先在铜镀层2上均匀地喷撒例如 0.2-0.5mm厚的青铜粉，然后在具有还原性氛围的加热炉内将该产品 与下述的金属网状构件5一起在0.1-0.5MPa的压强下、以760-780 ℃的温度烧结60-90分钟。注：本发明中“多孔”意思是指孔隙率表 现为典型的40-50％的状态。
可以采用由铜或铜合金构成的金属板网(图1)，也可以采用由 铜或铜合金制成的经纱(线)和纬纱(线)形成的、并且在交叉点 一体接合的平纹织物(图2)作为金属网状构件5，该金属网状构件 5与多孔青铜烧结层4一体接合，多孔青铜烧结层4与钢板3的表面 一体接合，而铜镀层2置于其间。因为可将这些金属网状构件5的 一侧表面和多孔青铜烧结层4紧密接触并且与其接合成一体，所以 可以确保金属网状构件5与多孔青铜烧结层4之间具有较大的附着 力，从而不用担心会发生例如金属网状构件5从用作里衬金属的钢 板3的表面脱离等异常情况。
用作金属网状构件5的金属板网可以用下述方法制成，即，在具 有直刃口的固定下模和典型地具有波浪形、梯形或三角形刃口的活 动上模之间、以与固定下模的刃口垂直(法向)或倾斜的方向插入 铜或铜合金板，并且允许活动上模在竖直方向上往复移动，从而使 铜或铜合金板裂开，同时扩大该裂缝以便形成规则形状的开口。图3 至图5举例说明了一种金属板网50，其中图3是图1所示金属板网 的透视图，图4是图3所示金属板网的平面图，图5是沿图4中I-I 线的剖视图。
图中附图标记51表示开口，附图标记52表示构成开口51的单 边(单纱)，附图标记53表示单纱52间的交叉点(接合部)，符 号t表示金属板网50的厚度。虽然图3至图5中所示的金属板网50 具有例如六边形的开口51，但是也可通过改变上述可移动的上模刃 口的形状，而将该开口形成为菱形、正方形或其他多边形等形状。
可用于构成金属板网50的铜金属包括青铜、磷青铜、黄铜、铍 铜、镍黄铜和铝青铜。在此金属板网50可采用的厚度(金属板网加 工前的厚度)优选为0.1-1.5mm，单边52(单纱)长度优选为 0.1-1.5mm。
图6为表示图2中所示平纹织物的剖视图，图7是图6所示平纹 织物的平面图。如图6、图7所示，该用作金属网状构件5的平纹织 物60是通过平纹编织由铜或铜合金制成的构成丝构件61的经丝 (线)62和纬丝(线)63而形成的，其中经丝62和纬丝62在交叉 点64处通过热焊接彼此接合。用于构成丝构件61的铜合金包括青 铜、磷青铜、黄铜、铍铜、镍黄铜、铝青铜等制成的合金，其中丝 构件61的直径优选为0.1-1.5mm，开口65优选为各边长为0.5-1.5mm 的正四边形。
膨胀石墨8可以采用下述方法制成，即，先用浓硫酸、浓硝酸、 浓硫酸与氯酸钾的混合物、浓硫酸与硝酸钾的混合物、过氧化氢等 强氧化剂，与溴或诸如氯化铝等卤化物对天然石墨、凝析石墨、热 解石墨等石墨进行处理，形成石墨层间化合物；然后，以950℃或更 高的温度对形成为层间化合物的石墨颗粒(经酸化处理的石墨)迅 速加热1-10秒，由此产生一种分解气体，通过该气体的压力使石墨 层间平面距离得以膨胀。尽管形成的膨胀石墨(颗粒)不用加工即 可使用，但是由于其体积密度较大、不易操作，所以通常会用粘合 剂或不用粘合剂而将该膨胀石墨进行压缩或轧制以形成板材之后再 使用。
设置该膨胀石墨8的目的是为了填充与多孔青铜烧结层4一体接 合的金属网状构件5上的开口，同时为了覆盖该金属网状构件5的 表面7。该用于填充金属网状构件5上的开口并且用于覆盖金属网状 构件5表面7的膨胀石墨8作为滑动层使用，其不仅具有耐热性， 而且和与其接触的材料接合时也具有优异的接合性，冲击强度也明 显得到了提高，特别是在润滑油和合成树脂均无法使用的高温环境 下，该膨胀石墨也表现出了优异的摩擦磨损特性。
上述多层滑动部件1可以在保持其板形不变的情况下作为滑动 部件使用，还可以以所谓卷式轴瓦的形式使用，该卷式轴瓦卷绕为 圆筒状从而将膨胀石墨8包围在其内部。
下面将说明该多层滑动部件1的一个示例性制造方法。
<多层板的制造方法>
准备一张厚0.5-1.5mm且其上形成有20-50μm厚的铜镀层2的 钢板(冷轧钢板SPCC)3，将其作为里衬金属。将晶粒度为45μm 或更小的不规则形状的青铜粉(铜90wt％，锡10wt％)以均匀的厚 度撒在钢板3的铜镀层2的表面上。将0.1-1.5mm厚的铜板或铜合 金板拉伸，形成具有单边(单纱)52长为0.1-1.5mm的等边六边形 开口的金属板网50。将该金属板网50以中间设置有铜镀层2的方式 叠放在均匀撒在钢板3上的青铜粉层上。
然后，将其上形成有铜镀层2的钢板3、撒在铜镀层2表面上形 成均匀厚度的青铜粉层、和叠放在该青铜粉层上的金属板网50，一 起放在具有还原性氛围的加热炉内、在一定的压强下、以700-800℃ 的温度烧结60-90min。
通过烧结，形成由以中间设有铜镀层2的方式一体接合在钢板3 表面上的多孔青铜烧结层4和一体接合在多孔青铜烧结层4上的金 属板网50构成的多层板。
<膨胀石墨板的制造方法>
在保持持续搅拌的重量份为300、浓度为98％的浓硫酸中加入重 量份为5、浓度为60％、用作氧化剂的过氧化氢水溶液，以制成反应 溶液。将该反应溶液冷却并保持在10℃，加入晶粒度为30-80目数 (mesh)的片状天然石墨粉，并搅拌30分钟。反应过后，通过抽吸 过滤对经酸化处理的石墨进行分离，并且用重量份为300的水搅拌 冲洗10分钟，随后抽吸过滤，如此清洗处理两遍，以便将硫酸物质 从该经酸化处理的石墨中彻底除去。之后，将已彻底去除了硫酸物 质的经酸化处理的石墨放入烘干机内，保持110℃的温度烘干3小 时，从而得到经酸化处理的石墨原料。该经酸化处理的石墨原料在 1000℃温度下进行膨胀处理5秒，从而产生分解气体，并且通过该 气体的压力将石墨的层间距离扩大，形成膨胀石墨颗粒(膨胀率 240)。然后用双辊轧机辗轧该膨胀石墨颗粒，从而制成密度至少为 0.05gf/cm3(克力/立方米)，优选为0.5-1.0gf/cm3的膨胀石墨板。
<多层滑动部件的制造方法>
将膨胀石墨板放在上述多层板表面上的金属板网50的表面上， 然后用压力机或压辊在100-130MPa的压强下对其进行加压处理，从 而制成其上设有滑动层的多层滑动部件1，所述滑动层由用于填充金 属板网50上的开口51和覆盖金属板网50的表面的膨胀石墨8构成。 滑动层的厚度例如可以是0.03-0.1mm。
在上述多层滑动部件1的制作方法中，金属网状构件5采用的是 金属板网50，如果用平纹织物60代替金属板网50，那么可以采用 下述制造方法。
首先准备好由铜或铜合金制成的直径为0.1-1.5mm的丝构件61， 随后将其用作经丝(线)62和纬丝(线)63进行平纹编织，从而制 成具有各边长为0.5-1.5mm的正方形开口65的平纹织物60。然后， 在具有还原性氛围的加热炉内，在一定压强下对该平纹织物60上的 每个交叉点64进行热焊接。通过将平纹织物60上的每个交叉点64 焊接并接合在一起，经纱(线)62和纬纱(线)63不会在交叉点64 处脱开，因此可以提高由用于填充平纹织物60开口65和覆盖平纹 织物60表面的膨胀石墨8构成的滑动层的保持力。此后，可以采用 类似于上文曾经描述过的方法，来制造该多层滑动部件1。
<实施例>
下面参照实施例对本发明作进一步描述，但在本发明的范围和精 神内并不能对其形成限制。
实施例1
首先准备1.0mm厚的钢板(冷轧钢板SPCC)，其表面形成有 30μm厚的铜镀层。在该钢板的铜镀层的表面上，喷撒晶粒度调整 为45μm的青铜粉(铜90wt％，锡10wt％)并形成均匀的厚度 (0.3mm)，从而形成青铜粉层。
将0.3mm厚的磷青铜板拉伸制成厚0.43mm的金属板网，该金属 板网上具有单边(单纱)长0.6mm的规则排列的等边六边形开口。
将该金属板网放在形成于钢板表面上的青铜粉层的表面上，且其 间设有铜镀层，并将其在具有还原性氛围的加热炉内、在一定的压 强(0.1MPa)下以780℃的温度烧结1小时，从而形成由钢板、与 该钢板一体接合且其间设有铜镀层的多孔青铜烧结层、以及一体接 合在该多孔青铜烧结层上的金属板网构成的多层板。
用双辊轧机对膨胀率为240的膨胀石墨颗粒进行辗轧处理，从而 制成密度至少为0.5gf/cm3、厚为1.0mm的膨胀石墨板。
将该膨胀石墨板放在多层板的金属板网表面上，在128MPa的压 强下对其进行辗轧，从而形成由用于填充金属板网上的开口和覆盖 金属板网表面的膨胀石墨构成的滑动层。将该产品加工成单边长 30mm的正方形小块，称之为多层滑动部件A。
实施例2
准备一块1.0mm厚的钢板(冷轧钢板SPCC)，其表面形成有 30μm厚的铜镀层。在该钢板的铜镀层的表面上，喷撒晶粒度调整 为45μm的青铜粉(90wt％铜，10wt％锡)并形成均匀厚度(0.3mm)， 从而形成青铜粉层。
准备由磷青铜制成的直径为0.5mm的丝构件，并将其用作经丝 (线)和纬丝(线)进行平纹编织，以制成具有单边长为0.6mm的 正方形开口的平纹织物。然后在具有还原性氛围的加热炉内、在一 定压强(0.1MPa)下将平纹织物上的每个交叉点进行热焊接。
之后，采用与上述实施例1中类似的方法，形成由用于填充金属 板网上的开口和覆盖金属板网表面的膨胀石墨构成的滑动层。将该 产品加工成单边长30mm的小方块，称之为多层滑动部件B。
比较实施例
准备一张由四级高强度铸造黄铜制成的厚5mm单边长30mm的 板材，在该板材上设置9个圆孔，在每个圆孔内插入由石墨制成的 圆柱形固体润滑剂，并将该固体润滑剂固定，称之为滑动部件C。 该固体润滑剂与滑动表面(滑动部件的表面)的面积比为28.3％。
为了研究摩擦系数和磨损量，在表1所示的试验条件下，对实施 例1和2中的多层滑动部件以及比较例中的滑动部件进行了推力试 验。其结果如表2所示。
[表1]
试验条件：
载荷：1.9MPa(20kgf/cm2千克力/平方厘米)
速度：0.03m/sec米/秒(2m/min米/分钟)
环境温度：300℃
配合件材料：SUS303
润滑剂：无
试验持续时间：8小时
试验模式：相对于旋转配合件的推力试验
[表2]
从该试验结果可以清楚地看出，在环境温度为300℃的高温环境 下，实施例1中的多层滑动部件A和实施例2中的多层滑动部件B 表现出了优异的摩擦磨损特性，而比较实施例中的滑动部件的摩擦 系数在整个试验持续时间内均不稳定，并且其磨损量值非常大。
[工业适用性]
本发明中的多层滑动部件特别适宜在润滑油和合成树脂均无法 使用的高温环境下使用。
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