CN103912584B - 滑动构件及使用该滑动构件的轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供抑制疲劳裂纹的进展、进而寿命长的滑动构件及使用该滑动构件的轴承装置。滑动构件(10)具备里衬金属层和由以Sn为主的合金形成且层叠于里衬金属层的轴承合金层(11)。轴承合金层(11)包括由Sn形成的Sn母相(21)、和异形金属间化合物相(22)。异形金属间化合物相(22)分散在Sn母相(21)中。异形金属间化合物相(22)中，当将截面中的作为周围的长度的周长记作Lc、将截面中的外接圆的直径记作D时，D为80μm以上、且Lc/D为350％以上。

Description

滑动构件及使用该滑动构件的轴承装置

技术领域

本发明涉及滑动构件及使用该滑动构件的轴承装置。

背景技术

以往，轴承装置中所用的滑动构件不使用有可能招致环境污染的Pb、As或Cd，且要求更长的使用寿命。专利文献1中，提出了在作为所谓的Sn基白合金的Sn-Sb-Cu中添加Co、Mn、Sc、Ge等金属元素及稀土类元素的方案。由此，专利文献1中，Sn基白合金的Sn母相中析出的Cu-Sn及Sn-Sb等金属间化合物相的微细化和倒角得到促进。其结果是，专利文献1中实现了由Sn基白合金形成的合金层的强度的提高。

可是，如果对滑动构件施加反复的负荷，则由于疲劳而产生裂纹，该疲劳裂纹自相对于对象构件滑动的滑动面向里衬金属层侧进展到Sn基的Sn母相。此时，Sn母相和Sn-Sb化合物相的交界部分的强度低，所以会有疲劳裂纹容易经过该交界部分而进一步发展的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特表2011-513592号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

于是，本发明的目的在于提供抑制疲劳裂纹的进展、进而寿命长的滑动构件及使用该滑动构件的轴承装置。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，本实施方式的滑动构件具备里衬金属层和由以Sn为主的合金形成且层叠于上述里衬金属层的轴承合金层。所述轴承合金层包含由Sn形成的Sn母相和异形金属间化合物相，其中该异形金属间化合物相分散于上述Sn母相中，当将截面中的作为周围的长度的周长记作Lc、将截面中的外接圆的直径记作D时，D为80μm以上、Lc/D为350％以上。

滑动构件的轴承合金层在Sn母相中包含异形金属间化合物相。Sn母相可以是Sb、Bi等固溶于Sn而成的相。作为该异形金属间化合物相，在与自里衬金属层向滑动面的方向平行的观察截面中，外接圆的直径D为80μm以上，并且该异形金属间化合物相的周长Lc与外接圆的直径D的比例、即Lc/D为350％以上。换言之，异形金属间化合物相具有相对于其尺寸充分长的周长Lc。这意味着异形金属间化合物相与Sn母相的交界部分呈现比以往的金属间化合物相更复杂的凹凸形状。由此，异形金属间化合物相表示与圆形状、方形状或针形状等形状的通常的金属间化合物相相比，具有规定的尺寸且呈现歪斜形状的金属间化合物相。

如上所述，在轴承合金层的表面、即与对象构件的滑动面上产生的疲劳裂纹在里衬金属层侧向轴承合金层内进展。特别是Sn母相中析出有金属间化合物相时，Sn母相与金属间化合物相的交界部分的强度低，所以疲劳裂纹容易经过该交界部分而进展。相对于此，如本实施方式所述，通过将金属间化合物相达到规定的尺寸并制成歪斜的形状，使得Sn母相与异形金属间化合物相的交界部分的形状变得复杂并且形成足够的总长，可抑制疲劳裂纹的进展。即、这是因为本实施方式中，在轴承合金层中疲劳裂纹进展的路径与通常的金属间化合物相的情况相比变得复杂并且变长。若详细描述，则是因为本实施方式中Sn母相与异形金属间化合物相的交界部分中的疲劳裂纹不容易贯通。因此，疲劳裂纹自轴承合金层的滑动面到里衬金属层为止所需的时间被延长。因此，可抑制疲劳裂纹的进展，且可提供寿命长的滑动构件。不存在异形金属间化合物相而是存在金属间化合物相时也无妨。

此外，本实施方式中，所述异形金属间化合物相的上述外接圆的直径D的平均值是100μm以上300μm以下。

上述截面中，如果外接圆的直径D的平均值达到100μm以上，则因异形金属间化合物相而复杂化了的疲劳裂纹的路径相对于轴承合金层的厚度也整体形成更优选的长度。另一方面，异形金属间化合物相比Sn母相更硬。因此，如果考虑对对象构件的攻击性，则较好是外接圆的直径D的平均值为300μm以下。因此，通过使用外接圆的直径D来规定异形金属间化合物相的尺寸，可以抑制疲劳裂纹的进展，且使寿命延长。

还有，本实施方式中，上述异形金属间化合物相的总数中的50％以上是两种以上的金属间化合物相的集合体；当将构成上述异形金属间化合物相的n(n≥2)种金属间化合物相分别记作第一金属间化合物相～第n金属间化合物相时，构成作为集合体的上述异形金属间化合物相的上述金属间化合物相中，第k金属间化合物相(2≤k≤n)比第k-1金属间化合物相小，且上述第k金属间化合物相比上述第k-1金属间化合物相硬，第二金属间化合物相与第一金属间化合物相邻接。

由此，本实施方式中的异形金属间化合物相的总数的50％以上是n种金属间化合物相的集合体。作为该金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相由两种以上的金属间化合物相构成，形成一体的形态。上述截面中的测定中，将构成异形金属间化合物相的第k金属间化合物相(2≤k≤n)设定成比第k-1金属间化合物相小且硬。而且，由n种金属间化合物相构成的异形金属间化合物相的第一金属间化合物相与第二金属间化合物相彼此邻接。金属间化合物相根据所组合的金属元素不同而晶粒的形状和硬度不同。因此，通过由多个金属间化合物相的集合体构成异形金属间化合物相，使得异形金属间化合物相的形状更加复杂化，将Sn母相与异形金属间化合物相的交界部分的总长进一步延长。因此，通过将这样的异形金属间化合物相控制在其总数的50％以上，可容易地抑制疲劳裂纹的进展，使寿命进一步延长。此外，通过组合硬度和尺寸不同的n种金属间化合物相来构成异形金属间化合物相，可容易地控制异形金属间化合物相的形状及与Sn母相的交界部分的总长。因此，能容易地满足轴承合金层所要求的性能。其余的异形金属间化合物相即使由一种金属间化合物相形成也无妨。

本实施方式中是具有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相的滑动构件，其特征是，当将构成该异形金属间化合物相的n(n≥2)种金属间化合物相分别记作第一金属间化合物相～第n金属间化合物相时，构成作为集合体的上述异形金属间化合物相的上述金属间化合物相中，第k金属间化合物相(2≤k≤n)比第k-1金属间化合物相小，且上述第k金属间化合物相比上述第k-1金属间化合物相硬，上述异形金属间化合物相的总数的75％以上具有第二金属间化合物相，该第二金属间化合物相的周围的总长的50％以上形成与上述Sn母相的交界。

由此，本实施方式中的滑动构件具有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相。作为该集合体的异形金属间化合物相由两种以上的金属间化合物相构成，形成一体的形态。将构成这样的异形金属间化合物相的第k金属间化合物相(2≤k≤n)设定成比第k-1金属间化合物相小且硬。该异形金属间化合物相的总数的75％以上具有如下所述的第二金属间化合物相。该第二金属间化合物相在上述截面中的测定中，周围的总长的50％以上形成与Sn母相的交界，其余部分形成与构成异形金属间化合物相的其他金属间化合物相的交界。因此，该第二金属间化合物相的一部分处于陷于构成异形金属间化合物相的其他金属间化合物相的状态，作为一半以上的长度的余部处于朝Sn母相侧突出的状态。其结果是，具有该第二金属间化合物相的异形金属间化合物相的周长很长且呈复杂的外形。因此，通过具有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相，且进行控制以使其75％以上具有一个以上的上述的第二金属间化合物相，可以更可靠地抑制疲劳裂纹的进展，使寿命进一步延长。异形金属间化合物相较好是具有三个以上的第二金属间化合物相，更好是具有六个以上。

本实施方式中，上述轴承合金层包含8.0～14.0质量％的Sb、1.0～10.0质量％的Ag，有时也包含不可避免的杂质，余部由Sn形成，上述异形金属间化合物相在上述轴承合金层的上述截面中所占的面积率是5～20％。

由此，通过规定构成轴承合金层的成分，可促进异形金属间化合物相的形成。更好是添加9.5～12.0质量％的Sb。更好是添加4.0～7.5质量％的Ag。更好是添加2.0～10.0质量％的Cu。更好是添加0.5～3.0质量的Ni。此外，轴承合金层中的异形金属间化合物相的总面积率对轴承合金层的疲劳寿命有贡献。如果使异形金属间化合物相所占的面积率为5％以上，则由异形金属间化合物相产生的疲劳裂纹的进展阻碍效果增大。另一方面，通过使异形金属间化合物相的面积率为20％以下，在轴承合金层的韧性方面是有利的，可期待长寿命。因此，采用上述组成的情况下，将异形金属间化合物相的面积率设定为轴承合金层的5～20％。

本实施方式中，所述异形金属间化合物相中，作为第一金属间化合物相包含Sn-Sb相，及作为第二金属间化合物相包含Sn-Ag相。

由此，可促进形成对阻碍疲劳裂纹的进展有效的形状的异形金属间化合物相。

本实施方式中，在上述轴承合金层的上述里衬金属层的相反侧的端面还可以具备覆盖上述轴承合金层的覆盖层。

此外，本实施方式的滑动构件优选用于作为对象构件的具备轴的轴承装置。

附图说明

图1是表示一个实施方式的滑动构件的观察截面的示意图。

图2是将图1的II部分放大后的示意图。

图3是表示一个实施方式的滑动构件中，由一种金属间化合物相的集合体构成的异形金属间化合物相的观察截面的示意图。

图4是表示一个实施方式的滑动构件中，由两种金属间化合物相的集合体构成的异形金属间化合物相的观察截面的示意图。

图5是表示一个实施方式的滑动构件中，由一种金属间化合物相的集合体构成的异形金属间化合物相的作用下的疲劳裂纹的进展路径的示意图。

图6是表示现有的滑动构件中的疲劳裂纹的进展路径的示意图。

图7是表示一个实施方式的滑动构件中，由两种金属间化合物相的集合体构成的异形金属间化合物相的作用下的疲劳裂纹的进展路径的示意图。

图8是表示疲劳试验的试验条件的简图。

图9是表示试验片的试验时间与背面温度的关系的简图。

图10是表示实施方式中的滑动构件的试验结果的简图。

图11是表示实施方式中的滑动构件的试验结果的简图。

符号的说明

附图中，10表示滑动构件，11表示轴承合金层，12表示里衬金属层，21表示Sn母相，22表示异形金属间化合物相，31、32、33表示金属间化合物相，41表示第一金属间化合物相，42表示第二金属间化合物相。

具体实施方式

以下，参照附图说明滑动构件的实施方式。

图1示出滑动构件10。滑动构件10具备轴承合金层11和里衬金属层12。在轴承合金层11和里衬金属层12之间可以设置中间层13。此外，在轴承合金层11的滑动面14、即里衬金属层12的相反侧的端面可以设置覆盖轴承合金层11的覆盖层(未图示)。里衬金属层12可利用例如钢等成形为平板状、半圆筒状或圆筒状。滑动构件10可被用作例如内燃机的轴承。

轴承合金层11由以Sn为主成分的Sn合金形成。轴承合金层11含有一种或两种以上的Sb、Cu、Ag、Ni等添加元素，余部为Sn。轴承合金层11可以含有不可避免的杂质。轴承合金层11中可添加Zr、Ti、Cr等。这些添加元素促进核生成。即、通过添加这些微量的添加元素，金属间化合物在相互接近的位置生成核并成长，容易形成集合体。此外，例如Ag、Zn、Bi等添加元素与Sn形成共晶组织。即、通过添加这些添加元素，形成共晶组织，由于其形成可抑制附近的金属间化合物仅在容易成长的方向上成长。这种情况下，金属间化合物相容易形成为歪斜的形状。该轴承合金层11如上所述在里衬金属层12的相反侧的端面形成滑动面14。具备轴承合金层11的滑动构件10在该滑动面14相对于未图示的对象构件、即例如由钢或铸铁形成的轴构件等滑动。

该轴承合金层11如图2所示包括Sn母相21和异形金属间化合物相22。Sn母相21是构成轴承合金层11的Sn基体。异形金属间化合物相22分散在该Sn母相21中。异形金属间化合物相22可在作为轴承合金层11的任意截面的观察截面中观察到。该观察截面是上述发明内容中记载的截面，是如图1及图2所示与自里衬金属层12向轴承合金层11的方向相平行的面。本说明书中，异形金属间化合物相22是指，金属间化合物相中，将观察截面中的作为周围的长度的周长记作Lc、将该观察截面中的外接圆的直径记作D时，D为80μm以上、且Lc/D为350％以上的金属间化合物相。由此，异形金属间化合物相22具有相对于其尺寸充分长的周长Lc，该周长Lc比外接圆的圆周长很多。因此，异形金属间化合物相22与Sn母相21的交界呈现出比以往更复杂的凹凸形状。即、异形金属间化合物相22是指与由通常的金属间化合物的晶粒形成的相的形状即圆形状、方形状或针形状等相比，呈歪斜的形状。此外，异形金属间化合物相22按照外接圆的直径D达到80μm以上的条件来设定尺寸。还有，异形金属间化合物相22以在轴承合金层11的上述观察截面中的面积率计，理想的是含有5～20％。

轴承合金层11含有一种以上的金属间化合物相。接着，异形金属间化合物相22在轴承合金层11中含有金属间化合物相时，异形金属间化合物相22作为这些金属间化合物相的集合体而构成在制造上是理想的。例如，由一种金属间化合物相构成异形金属间化合物相22的情况下，如图3所示，异形金属间化合物相22由同一种类的金属间化合物相31构成，形成一体的集合体。图3中，异形金属间化合物相22可设定假想的外接圆35。该外接圆35的直径是上述的直径D。此外，由两种金属间化合物相构成异形金属间化合物相的情况下，如图4所示，异形金属间化合物相22由两种金属间化合物相32、33构成，形成一体的集合体。图4中，异形金属间化合物相22可设定假想的外接圆35。该外接圆35的直径是上述的直径D。

由三种以上的金属间化合物相构成的情况下，异形金属间化合物相22也与一种或两种一样，形成金属间化合物相的一体的集合体。关于轴承合金层11，根据添加元素的种类不同，构成异形金属间化合物相22的金属间化合物相也不同。此外，轴承合金层11中包含由两种金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22的情况下，轴承合金层11中也可以混合存在由两种金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22和由一种金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22。同样地，轴承合金层11中包含由三种以上的金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22的情况下，轴承合金层11中也可以混合存在由三种以上的金属间化合物相构成的异形金属间化合物相和由少于三种的金属间化合物相构成的异形金属间化合物相。

由两种以上的金属间化合物相构成异形金属间化合物相22时，将观察截面中的截面积大的金属间化合物相设置得比观察截面中的截面积小的金属间化合物相柔软。具体而言，异形金属间化合物相22是两种以上的金属间化合物相的集合体的情况下，构成该异形金属间化合物相22的金属间化合物相成为第一金属间化合物相～第n金属间化合物相(n≥2)。此时，第一金属间化合物相在构成作为集合体的异形金属间化合物相22的金属间化合物相中，观察截面中的面积最大、且最柔软。而且，该第一金属间化合物相的下一个大且柔软的金属间化合物相是第二金属间化合物相。即、n种金属间化合物相中，第k金属间化合物相(2≤k≤n)比第k-1金属间化合物相小、且比第k-1金属间化合物相硬。而且，该情况下，理想的是第二金属间化合物相与第一金属间化合物相邻接。

此外，在具有由两种以上的金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22的滑动构件中，可使异形金属间化合物相22的总数中的50％以上为两种以上的金属间化合物相的集合体。即、例如异形金属间化合物相22的总数中的55％是两种以上的金属间化合物相的集合体的情况下，余部45％由一种金属间化合物相的集合体或一个金属间化合物相构成。更好是异形金属间化合物相的总数中的60％以上是两种以上的金属间化合物相的集合体。

此外，如图4所示，当着眼于异形金属间化合物相22是由两种的第一金属间化合物相41和第二金属间化合物相42构成时，作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的总数中的75％以上、且第二金属间化合物相42的周围的总长的50％以上与Sn母相接触。该情况下，上述第二金属间化合物相42在观察截面中的周围的总长的50％以上形成与Sn母相21的交界，余部形成与第一金属间化合物相41的交界。即、观察截面中，当将上述第二金属间化合物相42的周围的总长记作Ct、将第二金属间化合物相42与Sn母相的交界部分的总长记作Bt时，Bt/Ct为50％以上。由此，第二金属间化合物相42的一部分与第一金属间化合物相41接触并陷入其中，并且作为50％以上的长度的余部与Sn母相邻接。由此，由第一金属间化合物相41和第二金属间化合物相42构成的异形金属间化合物相22呈周长长且复杂的外形。

同样地，当着眼于具有由三种以上的金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22的滑动构件时，作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的总数的75％以上具有第二金属间化合物相，该第二金属间化合物相的周围的总长的50％以上形成与Sn母相的交界。由此，当具有由两种或三种以上的金属间化合物相构成的异形金属间化合物相22时，作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的总数的75％以上具有第二金属间化合物相，该第二金属间化合物相的周围的总长的50％以上形成与Sn母相的交界。即、观察截面中，当将轴承合金层11中所含的、作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的总数记作Mt，将包含第二金属间化合物相的异形金属间化合物相22的数量记作m，其中该第二金属间化合物相的周围的总长的50％以上形成与Sn母相的交界时，m/Mt≥75％。

接着，对本实施方式的滑动构件10的阻碍疲劳裂纹的进展的作用进行说明。

首先，如图5所示，对由一种金属间化合物相的集合体形成的异形金属间化合物相阻碍疲劳裂纹的进展的作用进行说明。另外，图4至图6中示出的例子的情况下，图的上方是滑动面14，图的下方是里衬金属层12。

将图5所示的上侧作为滑动面14时，以粗实线表示的疲劳裂纹50由于疲劳自滑动面14向里衬金属层12侧、沿板厚方向在轴承合金层11中进展。可认为自滑动面14在Sn母相21中进展的疲劳裂纹50如果到达异形金属间化合物相22，则会沿着Sn母相21与异形金属间化合物相22的交界而进展。如图6所示的以往的滑动构件的情况下，金属间化合物相51具有单纯的截面形状，所以在Sn母相21中进展的疲劳裂纹50沿着Sn母相21与金属间化合物相51的交界而进展，容易到达里衬金属层12侧。相对于此，如图5所示的本实施方式的情况下，自滑动面14在Sn母相21中进展的疲劳裂纹50沿着形状复杂且具有足够的总长的异形金属间化合物相22与Sn母相21的交界艰难地前进。因此，疲劳裂纹50进展的路径不仅变得复杂，总长也变长。其结果是，在Sn母相21中进展的疲劳裂纹50由于轴承合金层11中所含的异形金属间化合物相22而进展被阻碍。由此，可认为疲劳裂纹50自轴承合金层11的滑动面14到里衬金属层12为止所需的时间被延长。

接着，以图7示出的由两种金属间化合物相的集合体形成的异形金属间化合物相22为例，对异形金属间化合物相22阻碍疲劳裂纹的进展的作用进行说明。

通过由两种金属间化合物相32、33的集合体形成异形金属间化合物相22，使异形金属间化合物相22与Sn母相21的交界部分的形状比一种的情况更容易复杂化。这是因为可以选择形状及容易成长的方向不同的多种金属间化合物，并将它们组合。因此，自滑动面14在Sn母相21中进展的疲劳裂纹50如果到达异形金属间化合物相22，则沿着更复杂的路径艰难地前进，阻碍向里衬金属层12侧的进展。由此，可认为疲劳裂纹50自轴承合金层11的滑动面14到里衬金属层12为止所需的时间被进一步延长。

接着，对上述构成的滑动构件10的制造步骤进行说明。

轴承合金层11形成于里衬金属层12的表面。此时，在里衬金属层12和轴承合金层11之间可形成中间层13。轴承合金层11通过使用离心铸造法、在里衬金属层12的表面通过铸造而形成。对于轴承合金层11，通过从背面对里衬金属层12进行水冷，来控制铸造时的冷却温度。具体而言，将经预热的里衬金属层12设置于未图示的铸造机，一边使铸造机和里衬金属层12旋转一边铸造轴承合金层11。此时，通过调整里衬金属层12的预热温度、熔融的轴承合金层11的温度、铸造时的温度、铸造时的轴承合金层11的供给量及冷却水的水量等，控制铸造时的轴承合金层11的冷却速度。

例如，使轴承合金层11中析出一种金属间化合物相31的情况下，较好是微量添加Zr、Ti、Cr这样的促进金属间化合物相的核的生成的添加元素。通过如上所述加入添加元素，金属间化合物相在相互接近的位置生成核而成长，所以呈容易形成由金属间化合物相31的集合体形成的异形金属间化合物相22的成分状态。通过在添加了添加元素的状态下急冷至金属间化合物相31结晶的温度范围，Sn母相21中生成大量的核。接着，通过在核生成的温度范围内缓慢冷却，促进由金属间化合物相31的集合体构成的异形金属间化合物相21的生成。此外，例如轴承合金层11中析出作为两种金属间化合物相的第一金属间化合物相41和第二金属间化合物相42时，较好是在第一金属间化合物相41和第二金属间化合物相42同时结晶及成长的温度范围内进行急冷。由此，在第一金属间化合物相41成长至所需的尺寸的同时，第二金属间化合物相42以与该第一金属间化合物相41接触的状态析出。对于铸造后的轴承合金层11，用所需的倍率的光学显微镜观察任意的观察截面的蚀刻组织，测定异形金属间化合物相22的外接圆35的直径D、周长Lc等。

接着，使用实施例1～实施例21、及比较例1～比较例2对滑动构件的作用及效果进行说明。

(轴承寿命评价试验)

对于实施例1～实施例21及比较例1～比较例2，检验在图8示出的试验条件下到烧结为止的寿命。该轴承寿命评价试验中，进行后述的疲劳试验和耐久试验。实施例1～实施例21及比较例1～比较例2的滑动构件10的试验片均具有轴承合金层11和里衬金属层12，且成形为半圆筒形状。这些试验片中，分别将内径设定为80mm、轴方向的长度设定为30mm、整体的壁厚设定为3mm、轴承合金层的厚度设定为1.0mm。

疲劳试验和耐久试验中，作为对象构件的轴构件的材质是S55C，将转速设定为3000rpm。将润滑油的给油压力设定为0.5MPa，将润滑油的温度设定为80℃。在耐久试验之前，进行探索发生疲劳裂纹的面压的疲劳试验。该探索面压的疲劳试验采用20小时的动态负荷试验。将探索到的发生疲劳裂纹的面压作为耐久试验中的设定面压。该设定面压与材料硬度的比几乎没有变化。因此，可制成设定面压对寿命实质上没有影响的试验片。探索到设定面压后，对各试验片在设定面压下实施耐久试验。

耐久试验中，试验片的背面温度、即里衬金属层12的温度如示意地表示的图9所示，由于疲劳裂纹的发生而产生了较小的峰。横轴t表示时间，纵轴T表示背面温度。图9中，参照符号52表示由疲劳裂纹的发生引起的峰。此外，图9中，参照符号54表示自疲劳裂纹发生到烧结为止的时间。疲劳裂纹产生后，试验片的背面温度慢慢升高。本实施方式的耐久试验中，若试验片的背面温度超过200℃则判定为烧结。由此，本试验中将自疲劳裂纹的发生到烧结为止的试验时间作为轴承寿命进行评价。

(异形金属间化合物相的影响)

首先，检验轴承合金层11中的异形金属间化合物相22的有无的影响。如图10所示，实施例1及实施例2均包含外接圆的直径D为80μm以上的异形金属间化合物相22，该异形金属间化合物相22的外接圆35的直径D与周长Lc的比为350％以上。与此相对，比较例1中虽含有外接圆的直径D为80μm以上的金属间化合物相，但外接圆35的直径D与周长Lc的比小于350％。因此，比较例1中不包含本实施方式中定义的异形金属间化合物相22。此外，比较例2不包含80μm以上的金属间化合物相。

将这些实施例1和实施例2与比较例1和比较例2进行比较可知，发生疲劳裂纹的面压虽没有显著的差别，但自疲劳裂纹发生到烧结为止的时间、即轴承寿命产生了较大的差别。认为其理由是，由于异形金属间化合物相22分散在轴承合金层11中，所以如上所述疲劳裂纹的进展在异形金属间化合物相22中受到阻碍。由此可知，在具备里衬金属层、和层叠在该里衬金属层上的由以Sn为主要成分的合金形成的轴承合金层的滑动构件中，异形金属间化合物相22的外接圆的直径D为80μm以上、且Lc/D为350％以上对于使滑动构件的寿命变长而言是必需的。

将实施例1和实施例2比较时可知在以下方面不同：实施例1中作为轴承合金层11的组成包含Sb，而实施例2中作为轴承合金层11的组成包含Cu。即、实施例1中构成异形金属间化合物相22的金属间化合物是Sn-Sb，而实施例2中构成异形金属间化合物相22的金属间化合物是Sn-Cu。

(异形金属间化合物相的详细的影响)

接着，如图11所示，对异形金属间化合物相22的详细的影响进行了检验。具体而言，检验了下述参数的影响：构成异形金属间化合物相22的金属间化合物相的种类；作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的个数比例；作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22中，第二金属间化合物相42与Sn母相的交界长相对于第二金属间化合物相42的总长的比例为50％以上的异形金属间化合物相22的个数比例；轴承合金层中异形金属间化合物相22所占的面积率。

实施例1～实施例7的任一个中，作为异形金属间化合物相22含有Sn-Sb、或Sn-Cu中的任一种。与此相对，实施例8～实施例10及实施例14中，作为构成异形金属间化合物相22的第一金属间化合物相41含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相42含有Sn-Ag。同样地，实施例11中，作为第一金属间化合物相41含有Sn-Cu，作为第二金属间化合物相42含有Sn-Ni。实施例12中，作为第一金属间化合物相41含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相42含有Sn-Cu。实施例13中，作为第一金属间化合物相41含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相42含有Sn-Ni。

此外，实施例15～实施例17的任一个中含有后述的三种金属间化合物相作为异形金属间化合物相22，实施例18～实施例21中含有后述的四种金属间化合物相作为异形金属间化合物相22。具体而言，实施例15中，作为第一金属间化合物相含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相含有Sn-Ag，作为第三金属间化合物相含有Sn-Cu。实施例16中，作为第一金属间化合物相含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相含有Sn-Cu，作为第三金属间化合物相含有Sn-Ni。实施例17中，作为第一金属间化合物相含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相含有Sn-Ag，作为第三金属间化合物相含有Sn-Ni。实施例18～实施例21的任一个中，作为第一金属间化合物相含有Sn-Sb，作为第二金属间化合物相含有Sn-Ag，作为第三金属间化合物相含有Sn-Cu，作为第四金属间化合物相含有Sn-Ni。另外，Sn-Sb、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ni的代表性的硬度依次约为100HV、200HV、300HV、500HV。

如上所述，根据实施例1～实施例21，可知如果构成异形金属间化合物相22的金属间化合物相的种类增加，则有寿命延长的倾向。可认为其原因是，如果构成异形金属间化合物相22的金属间化合物相的种类增加，则如由图5和图7的对比可知，与其种类少时相比，异形金属间化合物相22的形状更复杂。如果异形金属间化合物相22的形状复杂化，则疲劳裂纹进展的路径复杂化，其路径被延长。因此，可认为基于异形金属间化合物相22的疲劳裂纹的进展被有效地阻碍。此外，如果构成异形金属间化合物相22的金属间化合物相的种类增加，则存在轴承合金层11的硬度也变大的倾向。

此外，异形金属间化合物相22的外接圆35的直径D如图11的实施例1～实施例21所示。具体来讲，实施例1中，观察视野中的异形金属间化合物相22的Lc/D是3.7～4.2(以百分率计370～420％)且平均值为4.0，D的平均值是95(μm)。此外，实施例21中，Lc/D是3.6～4.1(以百分率计360～410％)且平均值为3.9，D的平均值是240(μm)，Mt/M是0.76(以百分率计76％)，m/Mt是0.80(以百分率计80％)，S是20(％)。另外，对于M、Mt、m、S在后文中说明。

由图11可知，外接圆35的直径D越大，则寿命倾向于越长。由此可认为，异形金属间化合物相22的外接圆的直径D为80μm以上对寿命的延长而言是必需的。可认为其原因是，如果外接圆35的直径D小于80μm，即使基于异形金属间化合物相22而使疲劳裂纹的路径复杂化，也因为该路径整体较短而难以阻碍疲劳裂纹的进展。特别是，基于实施例3～实施例21可知，为了提高寿命，较好是Lc/D为350％以上、且外接圆35的直径D的平均值为100μm～300μm。因此，较好是将异形金属间化合物相22的外接圆35的直径D设定为100μm以上300μm以下。

轴承合金层11中含有两种以上的金属间化合物相时，可制成含有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相的轴承合金层。这里，通过实施例8～实施例21，对于具有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22时，作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的个数Mt与异形金属间化合物相22的总数M的比例对寿命的影响进行了检验。由此可知，观察截面中，作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的个数与轴承合金层11中所含的异形金属间化合物相22的总数的比例越大，则寿命越长。例如，将实施例8与实施例9比较，外接圆35的直径D等不存在大的差异，相对于此，轴承寿命产生了差异。由此可知，作为两种以上的属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相22的个数与异形金属间化合物相22的总数的比例(Mt/M)较好是0.5以上(以百分率计50％以上)。认为其理由是，虽然同样地具有两种以上的金属间化合物相的集合体、即异形金属间化合物相22，但是其个数比例高的一方的疲劳裂纹进展的路径变长的概率高。

基于实施例8～实施例21，对后述的含第二金属间化合物相42的异形金属间化合物相22的个数与作为两种以上的金属间化合物的集合体的异形金属间化合物相22的总数的比例进行了检验。即、观察截面中，当将轴承合金层11中所含的、作为两种以上的金属间化合物的集合体的异形金属间化合物相22的总数记作Mt，将包含后述的第二金属间化合物42的异形金属间化合物相22的数量记作m时，对于m/Mt对寿命的影响进行了检验。异形金属间化合物相22如图4所示由两种金属间化合物相构成时，异形金属间化合物相22具有第二金属间化合物相42。关于该第二金属间化合物相42，可使其与Sn母相的交界长Bt相对于其总长Ct的比例Bt/Ct的百分率为50％以上。根据这些实施例可知，异形金属间化合物相22含有这样的第二金属间化合物相42的比例越高、即在作为两种以上的金属间化合物的集合体的异形金属间化合物相22中，具有Bt/Ct为50％以上的第二金属间化合物相42的异形金属间化合物相的比例越高，则滑动构件10的寿命越有提高的倾向。特别好是以百分率计m/Mt在0.75以上(以百分率计75％以上)。可认为其原因是，Bt/Ct为50％以上的第二金属间化合物相42如图4所示自第一金属间化合物相41向Sn母相21侧大幅突出。由于像这样第二金属间化合物相42向Sn母相21侧大幅突出，所以异形金属间化合物相22的形状更加复杂化，与Sn母相21的交界部分的总长增大。其结果是，不仅疲劳裂纹的路径向滑动面14侧折返而复杂化，并且其路径也被延长。可认为通过增多这样的异形金属间化合物相22，疲劳裂纹进展时的路径容易变长，可进一步提高轴承寿命。由三种以上的金属间化合物相构成异形金属间化合物相22的情况也同样。因此，可认为疲劳裂纹的进展被高效地阻碍。

基于实施例1～实施例21，检验了异形金属间化合物相22的面积率对寿命的影响。根据这些实施例可知，观察截面中，如果轴承合金层11中所含的异形金属间化合物相22的面积率增大，则存在寿命提高的倾向。这是因为，如果异形金属间化合物相22的面积率增大，则在疲劳裂纹进展的延长线上异形金属间化合物相22存在的概率增加。其结果是，可认为轴承合金层11中的疲劳裂纹的进展容易被异形金属间化合物相22阻碍。如果将异形金属间化合物相22所占的面积率S(％)控制在5％以上，则滑动构件10的寿命显著地提高。

此外，本申请发明人发现，进行轴承合金层的组织控制以使“(Lc/D)的平均值×D的平均值”达到400以上，对轴承寿命的提高而言是理想的。接着，特别是在具有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相的情况下，发现进行轴承合金层的组织控制以使“(Lc/D)的平均值×D的平均值×(Mt/M)×(m/Mt)×S”达到800以上对轴承寿命的提高而言是理想的，更理想的是达到2500以上。例如，实施例14中是5.4×210×0.54×0.77×6≒2830，与实施例13的2020相比轴承寿命更优异。

轴承合金层11上具备覆盖层时，也表现出与上述同样的倾向。

同时具备上述的滑动构件10和作为对象构件的轴构件的轴承装置适于长期的使用。

以上说明的本发明不局限于上述实施方式，在不脱离其技术思想的范围内可以用于各种实施方式。

Claims (8)

1.一种滑动构件，具备里衬金属层和由以Sn为主的合金形成且层叠于所述里衬金属层的轴承合金层，其特征在于，

所述轴承合金层包括由Sn形成的Sn母相和异形金属间化合物相，所述异形金属间化合物相为具有规定的尺寸且呈现歪斜形状的金属间化合物相，

所述异形金属间化合物相分散于所述Sn母相中，当将截面中的作为周围的长度的周长记作Lc、将截面中的外接圆的直径记作D时，D为80μm以上、且Lc/D为350％以上。

2.如权利要求1所述的滑动构件，其特征在于，所述异形金属间化合物相的所述外接圆的直径D的平均值是100μm以上300μm以下。

3.如权利要求1或2所述的滑动构件，其特征在于，所述异形金属间化合物相的总数中的50％以上是两种以上的金属间化合物相的集合体；

当将构成所述异形金属间化合物相的n种金属间化合物相分别记作第一金属间化合物相～第n金属间化合物相时，其中n≥2，

构成作为集合体的所述异形金属间化合物相的所述金属间化合物相中，第k金属间化合物相比第k-1金属间化合物相小，其中2≤k≤n，且所述第k金属间化合物相比所述第k-1金属间化合物相硬，第二金属间化合物相与第一金属间化合物相邻接。

4.如权利要求1或2所述的滑动构件，其为具有作为两种以上的金属间化合物相的集合体的异形金属间化合物相的滑动构件，其特征在于，当将构成该异形金属间化合物相的n种金属间化合物相分别记作第一金属间化合物相～第n金属间化合物相时，其中n≥2，

构成作为集合体的所述异形金属间化合物相的所述金属间化合物相中，第k金属间化合物相比第k-1金属间化合物相小，其中2≤k≤n，且所述第k金属间化合物相比所述第k-1金属间化合物相硬，所述异形金属间化合物相的总数的75％以上具有第二金属间化合物相，该第二金属间化合物相的周围的总长的50％以上形成与所述Sn母相的交界。

5.如权利要求1或2所述的滑动构件，其特征在于，所述轴承合金层包含8.0～14.0质量％的Sb、1.0～10.0质量％的Ag，余部由Sn形成，所述异形金属间化合物相在所述轴承合金层的所述截面中所占的面积率是5～20％。

6.如权利要求1或2所述的滑动构件，其特征在于，所述异形金属间化合物相中，作为第一金属间化合物相含有Sn-Sb相、及作为第二金属间化合物相含有Sn-Ag相。

7.如权利要求1或2所述的滑动构件，其特征在于，在所述轴承合金层的所述里衬金属层的相反侧的端面，还具备覆盖所述轴承合金层的覆盖层。

8.一种轴承装置，其特征在于，具备权利要求1～7中任一项所述的滑动构件。