CN105051226B - 滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能抑制因疲劳而导致的裂纹的滑动轴承。本发明的滑动轴承具备：轴套，含有：3～12.5wt％的Sn、1～8wt％的Si、0.05～3wt％的Cr、0.05～0.3wt％的Zr、0.01～0.5wt％的Ti、3wt％以下的Cu或Mg、以及0～9wt％的Bi，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且，Cr中的10～90wt％与Al形成金属间化合物，Cr中的剩余部分与Al形成固溶体；轴瓦；以及中间层，由Al合金在所述轴瓦和所述轴套之间形成为厚度为20μm以上、维氏硬度为30～80，其中，在该Al合金中，含有0.01wt％以上的选自Zn、Cu、Mg、Li、Mn、V、Zr、Fe、Mo、Co、Ni、Hf、Sc、Ti、W中的至少一种的固溶成分，所述固溶成分的总量与Al形成固溶体。

Description

滑动轴承

技术领域

本发明涉及滑动轴承。

背景技术

专利文献1记载了具备轴瓦、Al基中间层以及Al基轴承合金层的滑动轴承。专利文献1通过在Al基轴承合金层析出金属间化合物，提高滑动轴承的疲劳强度。专利文献1记载了以下事项：虽然形成了硬的Al基中间层，但当该Al基中间层的厚度为10～20μm时，由于Al基中间层的缓冲性，因此能使密合性良好(参照专利文献1的表2、0043段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-242854号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中，由于在Al基轴承合金层中形成金属间化合物的成分，在Al基中间层中也与Al基轴承合金层同等的程度(50～150％)地含有(参照专利文献1的权利要求6)，因此在Al基中间层也形成有金属间化合物。该金属间化合物与基质的亲和性差，并且构成韧性低的硬质相。因此，存在如下问题：在Al基轴承合金层和Al基中间层这两者中容易以金属间化合物、其界面为起点形成因疲劳而导致的裂纹。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能抑制因疲劳而导致的裂纹的滑动轴承。

用于解决问题的方案

为达成上述目的，本发明的滑动轴承具备轴套、轴瓦以及中间层。轴套含有：3wt％以上且12.5wt％以下的Sn、1wt％以上且8wt％以下的Si、0.05wt％以上且3wt％以下的Cr、0.05wt％以上且0.3wt％以下的Zr、0.01wt％以上且0.5wt％以下的Ti、3wt％以下的Cu或Mg、以及0wt％以上且9wt％以下的Bi，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且，Cr中的10wt％以上且90wt％以下与Al形成金属间化合物，Cr中的剩余部分与Al形成固溶体。通过由Cr中的10wt％以上且90wt％以下与Al形成硬质的金属间化合物，由此，能增大轴套的硬度，能提高耐疲劳性。进而，通过由Cr中未形成金属间化合物的剩余部分与Al形成固溶体，由此，能强化基质，能提高耐疲劳性。

中间层由Al合金在轴瓦和轴套之间形成为厚度为20μm以上、维氏硬度为30以上且80以下，其中，在该Al合金中，含有0.01wt％以上的选自Zn、Cu、Mg、Li、Mn、V、Zr、Fe、Mo、Co、Ni、Hf、Sc、Ti、W中的至少一种的固溶成分，固溶成分的总量与Al形成固溶体。通过由固溶成分与Al形成固溶体，由此能强化基质，能提高耐疲劳性。进而，由于固溶成分的总量与Al形成固溶体，因此不会形成固溶成分与Al的金属间化合物，从而能防止金属间化合物、其界面在疲劳时成为裂纹的起点、通过点。即，能防止在轴套中产生的裂纹在中间层传播。另外，由于通过将中间层的维氏硬度抑制在80以下，能确保中间层的延展性、韧性，因此能防止在轴套中产生的裂纹在中间层传播。进而，由于中间层的厚度为20μm以上，因此能防止在轴套中产生的裂纹传播至中间层与轴瓦的界面，能提高耐疲劳性。

轴套通过含有3wt％以上的Sn，从而能确保润滑性，能提高耐热粘性。轴套通过含有1wt％以上的Si，从而能够通过Si粒子以及含有Si的金属间化合物粒子使轴套的硬度增大，提高耐疲劳性。轴套通过含有9wt％以下的Bi，从而能使与铁的附着性低的Bi作为第二相析出，能提高耐热粘性。然而，也可以不含有Bi，Bi的含量也可以是0wt％。进而，轴套通过含有0.05wt％以上且3wt％以下的Cr、0.05wt％以上且0.3wt％以下的Zr、3wt％以下(比0wt％大)的Cu，从而能固溶强化轴套，并且，通过包含这些成分的金属间化合物能对轴套进行析出强化。另外，轴套通过含有3wt％以下(比0wt％大)的Mg，从而能对轴套进行固溶强化。进而，轴套通过含有0.01wt％以上且0.5wt％以下的Ti，从而能通过在凝固初期微细地分散金属间化合物(Al₃Ti)使其析出而成为Al的析出核心，从而将Al(α相)微细化。

本发明的滑动轴承具备轴套、轴瓦以及中间层。轴套含有：3wt％以上且7wt％以下的Sn、1wt％以上且8wt％以下的Si、0.05wt％以上且3wt％以下的Cr、0.05wt％以上且0.3wt％以下的Zr、0.01wt％以上且0.5wt％以下的Ti、3wt％以下的Cu或Mg、以及0wt％以上且9wt％以下的Bi，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且，Zr中的10wt％以上且90wt％以下与Al形成金属间化合物，Zr中的剩余部分与Al形成固溶体。通过由Zr中的10wt％以上且90wt％以下与Al形成硬质的金属间化合物，能增大轴套的硬度，能提高耐疲劳性。进而，通过由Zr中未形成金属间化合物的剩余部分与Al形成固溶体，能强化基质(matrix)，能提高耐疲劳性。

轴套通过含有3wt％以上的Sn，从而能确保润滑性，能提高耐热粘性。另外，通过将轴套含有的Sn设为7wt％以下，从而能确保高温下的耐疲劳性。轴套通过含有1wt％以上的Si，从而能通过Si粒子以及含有Si的金属间化合物粒子使轴套的硬度增大，提高耐疲劳性。轴套通过含有9wt％以下的Bi，从而能使与铁的附着性低的Bi作为第二相析出，能提高耐热粘性。然而，也可以不含有Bi，Bi的含量也可以是0wt％。进而，轴套通过含有0.05wt％以上且3wt％以下的Cr、0.05wt％以上且0.3wt％以下的Zr、3wt％以下(比0wt％大)的Cu，从而能对轴套进行固溶强化，并且，能够通过包含这些成分的金属间化合物对轴套进行析出强化。另外，轴套通过含有3wt％以下(比0wt％大)的Mg，从而能对轴套进行固溶强化。进而，轴套通过含有0.01wt％以上且0.5wt％以下的Ti，从而能通过在凝固初期微细地分散金属间化合物(Al₃Ti)使其析出而成为Al的析出核心，从而将Al(α相)微细化。

附图说明

图1是连杆用的滑动轴承的立体图。

图2的(2A)是对疲劳试验进行说明的示意图，图2的(2B)是对热粘试验进行说明的示意图。

具体实施方式

此处，按照下述的顺序对本发明的实施方式进行说明。

A.第一实施方式：

(A1)滑动轴承的结构：

(A2)滑动轴承的制造方法：

(A3)实验结果：

B.第二实施方式：

(B1)滑动轴承的结构：

(B2)滑动轴承的制造方法：

(B3)实验结果：

C.其他实施方式：

A.第一实施方式：

(A1)滑动轴承的结构：

图1是本发明的一个实施方式的滑动轴承1的立体图。滑动轴承1包含轴瓦10、中间层11以及轴套12。滑动轴承1为将圆筒径向二等分后的半切形状的金属部件，截面为半圆弧形。在两个滑动轴承1组合成圆筒形的状态下，安装在汽车发动机的连杆上。由通过组合两个滑动轴承1而形成的圆柱形的中空部分，轴支承作为对象轴2(点阴影)的曲轴。对象轴2的外径形成为比滑动轴承1的内径稍小。在形成于对象轴2的外周面和滑动轴承1的内周面之间的间隙提供有润滑油(发动机油(engine oil))。对象轴2以与滑动轴承1的曲率中心一致的旋转轴为中心进行旋转。此时，对象轴2的外周面在滑动轴承1的内周面上滑动。

滑动轴承1具有按照距离曲率中心从远到近的顺序，按顺序层叠有轴瓦10、中间层11以及轴套12的构造。因此，轴瓦10构成滑动轴承1的最外层，轴套12构成滑动轴承1的最内层。轴瓦10、中间层11以及轴套12分别在圆周方向上具有一定的厚度。轴瓦10的厚度为1.3mm，中间层11的厚度为50μm，轴套12的厚度为0.35mm。轴套12的曲率中心侧的表面半径为(滑动轴承1的内径)45mm。需要说明的是，只要根据连杆、对象轴2的形状来决定滑动轴承1的形状即可，滑动轴承1的宽度可以是10～300mm之间的任意值，滑动轴承1的外径可以是25～1000mm之间的任意值，滑动轴承1的整体厚度可以是1～20mm之间的任意值。另外，轴套12的厚度可以是0.05～10mm之间的任意值，中间层11的厚度可以是0.02～2mm之间的任意值。以下，内侧指滑动轴承1的曲率中心侧，外侧指滑动轴承1的曲率中心的相反侧。轴套12的内侧表面构成对象轴2的滑动面。

轴瓦10由低碳钢形成，所述低碳钢含有0.15wt％的C、0.06wt％的Mn，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。此外，轴瓦10只要由能通过轴套12支承来自对象轴2的负载的材料形成即可，并非一定要由钢来形成。

中间层11是形成于轴瓦10与轴套12之间的层。换言之，中间层11是层叠在轴瓦10的内侧并且层叠在轴套12的外侧的层。中间层11由铝合金形成。具体地，中间层11含有0.05wt％的Cu、含有0.05wt％的Zr、含有0.02wt％的Ti、以及含有0.1wt％的Cr，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。需要说明的是，构成滑动轴承1的各层的元素的质量由ICP发光分光分析装置(岛津制作所制ICPS-8100)测量而得。

测量中间层11的维氏硬度(硬度)可知，室温(20℃)下的维氏硬度为30。制作与轴套12以及轴瓦10接合之前的中间层11的试料，并测量了该试料的维氏硬度。维氏硬度是通过微型维氏硬度计(明石制作所制MVK-EII)，以在50～400g的负载下于试验片上的测量点上形成的压痕的大小(两个对角线的长度的平均值)为测量点的维氏硬度测量而得。采用在试验片上的3～7个测量点进行测量而得的维氏硬度的平均值作为中间层11的维氏硬度。

另外，观察中间层11的任意截面，确认了不存在由中间层11所含有的Al以外的成分(Cu、Zr、Ti、Cr)与Al形成的金属间化合物。即，确认到中间层11所含有的Al以外的成分(以下称为“含有成分”)的总量在Al的基质中形成了固溶体。

对含有成分的量如下进行解析。使用电子探针显微分析仪(EPMA)(日本电子制JXA8100)，通过波长分散型X射线光谱法，按点分析的方式测量10点以上的中间层11的基质(matrix)上(析出物以外)的含有成分的量，测量其平均值作为含有成分的固溶量。进而以500倍以上的倍率，测量出4视场以上的视场整体中的含有成分的量作为含有成分的总量。进而，测量出将含有成分的总量减去固溶量所得的值再除以含有成分的总量而得的百分比作为含有成分中与Al形成金属间化合物的成分的比例即固溶比例。而且，我们认为在固溶比例实际上为100％(例如98％以上)的情况下，含有成分以总量在Al基质中形成了固溶体。需要说明的是，分析时的电子探针显微分析仪的电子探针的加速电压设为10kV。

轴套12为层叠在中间层11的内侧的层。含有1.3wt％的Cu、0.5wt％的Cr、0.2wt％的Zr、4.5wt％的Sn、1.5wt％的Si、2wt％的Bi以及0.01wt％的Ti，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。Cr中的85wt％(轴套12整体中的17wt％)与Al形成金属间化合物，Cr中的剩余部分与Al形成固溶体。即，通过使用电子探针显微分析仪解析轴套12，测量出作为轴套12的含有成分的Cr的固溶比例，该Cr的固溶比例为85wt％。

测量滑动轴承1的耐疲劳性能值的结果为105MPa。耐疲劳性能值是指通过后述的往复运动载荷试验机进行了疲劳试验时不产生疲劳破坏的表面压力的上限值。另外，产生了疲劳破坏是指在疲劳试验中在轴套12上产生的裂纹贯穿中间层11传播至轴瓦10，由此由中间层11和轴套12构成的Al合金层从轴瓦10脱离。

图2A是通过往复运动载荷试验机进行的疲劳试验的示意图。如图2A所示，先准备在长度方向的两端形成有圆柱形的贯穿孔的连杆R，由一端的贯穿孔轴支承对象轴2(点阴影)。需要说明的是，在将两个滑动轴承1组合成圆筒形的状态下(斜阴影线)在轴支承对象轴2的连杆R的贯穿孔的内周面进行安装。在对象轴2的轴向上的连杆R的两外侧轴支承对象轴2，并以使每单位时间的转速为3000转/分钟的方式使对象轴2旋转。将对象轴2的相反侧的连杆R的端部连结到在连杆R的长度方向上往复运动的移动体F，使该移动体F的往复载荷按照每次进行疲劳试验而变化。另外，以使每单位时间的移动体F的往复次数为3000次/分钟的方式使移动体F往复移动。另外，往连杆R与对象轴2之间供给发动机油(CF-4 10W-30)。另外，调整发动机油的温度以使试验时的滑动轴承1的温度为180℃。需要说明的是，对象轴2采用进行了高频淬火的碳素钢(S55C)。然后，继续进行滑动轴承1的疲劳试验，直到对象轴2的转速(移动体F的往复次数)达到10⁷次。确定在疲劳试验后滑动面不产生龟裂的上限的移动体F往复载荷，测量出该往复载荷除以对象轴2与滑动轴承1的接触面积得出的表面压力作为耐疲劳性能值。

另外，测量滑动轴承1的耐热粘性能值的结果为105MPa。耐热粘性能值是指通过后述的静载荷试验机进行了热粘试验时不产生热粘的表面压力的上限值。

图2B是通过静载荷试验机进行的热粘试验的示意图。如图2B所示，先准备轴支承圆柱形的对象轴2(点阴影)的滑动轴承1(斜阴影线)，从对象轴2的径向外侧通过一对保持体S支承滑动轴承1。以使每单位时间的转速为1300～8000转/分钟的方式使对象轴2旋转。另外，在与对象轴2的中心轴垂直交叉的轴上作用使一对保持体S相互朝着对象轴2的中心轴接近的静载荷，并使该静载荷的大小渐次增加5MPa。另外，以使滑动轴承1整体至少浸渍到发动机油O(SN 0W—20)的方式在油浴中进行热粘试验。在旋转对象轴2所需的力矩为规定值以上的情况下，当滑动轴承1的温度达到规定温度以上时，停止静载荷试验机，并且测量出在静载荷试验机停止前的瞬间作用在一对保持体S上的表面压力(每单位接触面积的静载荷)作为耐热粘性能。规定温度是指目标温度加上允许上升温度后的温度。目标温度为20～40℃(室温)。调整油浴的发动机油O的温度使滑动轴承1的温度为目标温度。允许上升温度是指在不发生热粘的正常的摩擦状态下可上升的滑动轴承1的温度，在从目标温度开始上升的上升温度达到允许上升温度以上的情况下，能认为发生了热粘。确定在热粘试验中不发生热粘的上限静载荷，测量出该静载荷除以对象轴2与滑动轴承1的接触面积得出的表面压力作为耐热粘性能值。

如以上所说明的那样，已知滑动轴承1的耐疲劳性能值为105MPa，具有良好的耐疲劳性。另外，已知滑动轴承1的耐热粘性能值为105MPa，具有良好的耐热粘性能。可以认为对于轴套12而言，通过Cr中的85wt％与Al形成硬质的金属间化合物，从而能增大轴套12的硬度，能提高耐疲劳性。进而，可以认对于轴套12而言，通过Cr中不形成金属间化合物的剩余部分与Al形成固溶体，从而能强化轴套12的基质，能提高耐疲劳性能。

可以认为对于中间层11而言，通过Al以外的成分(Cu、Zr、Ti、Cr)与Al形成固溶体，从而能强化基质，能提高耐疲劳性。进而，可以认为对于中间层11而言，由于Al以外的成分总体与Al形成固溶体，因此不会形成Al以外的成分与Al的金属间化合物，能防止金属间化合物、其界面在疲劳时成为裂纹的起点、通过点。即，可以认为能防止在轴套12上产生的裂纹传播至中间层11。另外，可以认为由于通过将中间层11的维氏硬度抑制为80以下，从而能确保中间层11的延展性、韧性，因此能够防止在轴套12上产生的裂纹传播到中间层11。进而，可以认为由于中间层11的厚度为50μm，因此能防止在轴套12中产生的裂纹传播至中间层11与轴瓦10的界面，能提高耐疲劳性。可以认为由于能防止在轴套12中产生的裂纹传播至中间层11与轴瓦10的界面，因此能防止由中间层11与轴套12构成的Al合金层从轴瓦10脱离。因此，可以认为也能防止在Al合金层从轴瓦10上脱离的部分集中产生摩擦热，结果是能获得良好的耐热粘性。

(A2)滑动轴承的制造方法：

在本实施方式中滑动轴承1通过按顺序进行以下各工序制造而得：a.轴套板的形成、b.中间层板的形成、c.压接、d.切断、e.机械加工。以下，对各工序进行说明。

a.轴套板的形成

首先，以能形成含有1.3wt％的Cu、0.5wt％的Cr、0.2wt％的Zr、4.5wt％的Sn、1.5wt％的Si、2wt％的Bi以及0.01wt％的Ti的Al合金的方式，计量并准备各成分的材料(由Sn锭、Bi锭、其他含有成分以及Al构成的母合金(Al-Cu(Cu：30wt％)、Al-Cr(Cr：1wt％)、Al-Zr(Zr:1wt％)、Al-Ti(Ti：5wt％))。接着，通过高频感应炉加热各成分的材料至850℃，保持15分钟。由此，形成轴套12的熔融材料。之后，通过多孔质气泡管、吹氧管以2L/min的流量分散喷出Ar气的气泡20秒以上，进行氢气、夹杂物的去除，静置5分钟以上。

接着，将轴套12的熔融材料注入铸模，通过从该铸模的开口将轴套12的熔融材料向铸造方向抽出，从而形成作为轴套12的原型的轴套板。

进而，对轴套板进行扎制的同时进行退火。该退火工序中，以使低温退火与高温退火相互的温度差为10℃以上的方式进行305℃～400℃的低温退火和400℃～475℃的高温退火。将低温退火和高温退火的退火时间分别设为40～180分钟，通过调整低温退火和高温退火的退火时间，从而调整Cr中的与Al形成金属间化合物的成分的固溶比例。要增大Cr中的与Al形成金属间化合物的成分的固溶比例只要延长退火时间即可，要减小形成金属间化合物的成分的固溶比例只要缩短退火时间即可。例如也可以通过以高温退火温度(400℃～460℃)在60分钟以上140分钟以下的时长内进行退火，从而增大Cr的固溶比例。也可以通过以高温退火温度在40分钟以上不足60分钟的时长内进行退火，从而缩小Cr的固溶比例。

b.中间层板的形成

首先，以能形成含有0.05wt％的Cu、0.05wt％的Zr、0.02wt％的Ti、以及0.1wt％的Cr的Al合金的方式，计量并准备各成分的材料(由Sn锭、其他含有成分以及Al构成的母合金(Al-Cu(Cu：30wt％)、Al-Cr(Cr：1wt％)、Al-Zr(Zr:1wt％)、Al-Ti(Ti：5wt％))。接着，通过高频感应炉加热各成分的材料至850℃，保持15分钟。由此，形成中间层11的熔融材料。之后，通过多孔质气泡管、吹氧管以2L/min的流量分散喷出Ar气泡20秒以上，进行氢气、夹杂物的去除，静置5分钟以上。接着，将中间层11的熔融材料注入铸模，通过从该铸模的开口将中间层11的熔融材料往铸造方向抽出，从而形成作为中间层11的原型的中间层板。需要说明的是，中间层板也可以通过挤出成型而形成。另外，通过在形成中间层板后进行扎制，从而调整中间层板的厚度。

c.压接

接着，通过在使轴套板和中间层板于厚度方向上重叠的状态下进行扎制，从而形成压接了轴套板和中间层板的Al压接板。然后，通过对Al压接板进行规定的热处理，完成Al压接板的压接。

进而，准备作为轴瓦12的原型的低碳钢板，通过在使低碳钢板与Al压接板于厚度方向上重叠的状态下进行扎制，从而形成压接了Al压接板和低碳钢板的滑动轴承1的扎制板。之后，通过对滑动轴承1的扎制板进行规定的热处理，从而完成滑动轴承1的扎制板的压接。

在轴套板、中间层板以及低碳钢板的压接中，既可以进行冷轧，也可以进行热轧。另外，考虑到压接中的各板厚度的减少量(扎制率)，只要预先调整压接前的轴套板、中间层板以及低碳钢板的厚度使得滑动轴承1的扎制板在压接后达到目标厚度即可。

d.切断

接着，将滑动轴承1的扎制板按每规定的大小进行切断。规定的大小是指通过进行后述的机械加工，能形成滑动轴承1的大小，是根据安装有滑动轴承1的连杆的形状而确定的大小。

e.机械加工

最后，通过对切断后的滑动轴承1的扎制板进行冲压加工，从而形成半切形状的滑动轴承1。进而，通过切削加工修饰形状、表面状态，由此完成滑动轴承1。

(A3)实验结果：

表1表示对滑动轴承1的各试验片(本发明的实施例1～4、比较例1～3)的机械特性(耐疲劳性能值、耐热粘性能值)进行测量的结果。所述实施方式具有与实施例4相同的结构。各试验片通过与上述的滑动轴承1的制造方法相同的方法制造而得。各机械特性以与上述实施方式相同的方法进行测量。

表1

如表1所示，对于实施例1～4的轴套12而言，通过Cr中的45～85wt％形成金属间化合物，剩余部分形成固溶体，从而能提高实施例1～4的轴套12的硬度，能获得良好的耐疲劳性。此处，Al合金中的Cr是根据热处理金属间化合物容易析出的元素，不仅是金属间化合物的析出量，颗粒的大小也容易通过热处理的时间等进行调整。特别是，由于Al与Cr的金属间化合物容易析出到晶界，因此在含有很多同样容易析出到晶界的Sn(12.5wt％以下)的情况下能利用Sn高效地抑制耐疲劳性的降低。进而，Cr的金属间化合物的一个个颗粒的大小一致，能容易地解析Cr的金属间化合物的析出量。因此，通过集中精力在轴套12中的Cr的固溶比例上，用于实现期望的耐疲劳性的热处理时间的管理(设定条件)变得容易。

另外，在实施例1～4中，通过使中间层11的维氏硬度为25～75并使厚度为25～50μm，从而能通过中间层11防止裂纹的传播，能提高耐疲劳性以及耐热粘性。可以认为通过使中间层11具备适当的厚度、延展性以及韧性从而能发生塑性变形，能防止裂纹传播至轴瓦10。另外，由于中间层11中不包含硬质的金属间化合物，因此还能防止金属间化合物成为中间层11与轴瓦10的剥离起点，能防止中间层11从轴瓦10脱离的疲劳破坏。

比较例2可以认为由于中间层11的维氏硬度过大并且中间层11过薄，因此中间层11不能通过塑性变形而防止裂纹的传播，无法发挥良好的耐疲劳性和耐热粘性。比较例1可以认为由于尽管中间层11的维氏硬度适度，但中间层11过薄，因此中间层11无法通过塑性变形而防止裂纹的传播，无法发挥良好的耐疲劳性和耐热粘性。进而，比较例1可以认为由于尽管中间层11的厚度适度，但维氏硬度过小，因此中间层11的强度不足，在中间层11破坏了的部分容易发生热粘。

B.第二实施方式：

(B1)滑动轴承的结构：

本发明的第二实施方式的滑动轴承101也具有与图1所示的第一实施方式的滑动轴承1相同的外观，与第一实施方式的滑动轴承1同样包含轴瓦110、中间层111以及轴套112。滑动轴承101的轴瓦110的结构与第一实施方式的滑动轴承1的轴瓦10相同。

中间层111含有3wt％的Cu、0.15wt％的Zr、0.02wt％的Ti、以及0.08wt％的Cr，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。通过与第一实施方式相同的测量方法，对中间层111的维氏硬度(硬度)进行了测量，结果室温(20℃)下的维氏硬度为70。

通过与第一实施方式相同的解析方法，对中间层111的任意截面进行了解析，确认不存在由中间层111所包含的Al以外的成分(Cu、Zr、Ti、Cr)和Al形成的金属间化合物。即，确认了中间层111所包含的Al以外的成分总量在Al的基质中形成了固溶体。

轴套112含有1.2wt％的Cu、0.15wt％的Cr、0.2wt％的Zr、6wt％的Sn、5wt％的Si以及0.03wt％的Ti，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。Zr中的80wt％的成分(轴套112整体的16wt％)与Al形成金属间化合物，Zr中的剩余部分与Al形成固溶体。即，通过使用电子探针显微分析仪解析轴套112，测量作为轴套112的含有成分的Zr的固溶比例的结果是，该Zr的固溶比例为80wt％。

通过与第一实施方式相同的测量方法，对滑动轴承101的耐疲劳性能值进行测量的结果为110MPa。通过与第一实施方式相同的测量方法，对滑动轴承101的耐热粘性能值进行了测量，结果为95MPa。

(B2)滑动轴承的制造方法：

本实施方式的滑动轴承101也通过按顺序进行以下各工序制造而得：a.轴套板的形成、b.中间层板的形成、c.压接、d.切断、e.机械加工。以下，就各工序进行说明。以上的工序中，c.压接、d.切断、e.机械加工与上述实施方式相同。

a.轴套板的形成

首先，以能形成含有1.2wt％的Cu、0.15wt％的Cr、0.2wt％的Zr、6wt％的Sn、5wt％的Si以及0.03wt％的Ti的Al合金的方式，计量并准备各成分的材料(由Sn锭、其他含有成分以及Al构成的母合金(Al-Cu(Cu：30wt％)、Al-Cr(Cr：1wt％)、Al-Zr(Zr:1wt％)、Al-Ti(Ti：5wt％))。接着，通过高频感应炉加热各成分的材料至850℃，保持15分钟。由此，形成轴套112的熔融材料。之后，通过多孔质气泡管、吹氧管以2L/min的流量分散喷出Ar气的气泡20秒以上，进行氢气、夹杂物的去除，静置5分钟以上。

接着，将轴套112的熔融材料注入铸模，通过从该铸模的开口将轴套112的熔融材料向铸造方向抽出，从而形成作为轴套112的原型的轴套板。

进而，对轴套板进行扎制的同时进行退火。该退火工序中，以使低温退火与高温退火相互的温度差为10℃以上的方式进行305℃～400℃的低温退火和400℃～475℃的高温退火。将低温退火和高温退火的退火时间分别设为40～180分钟，通过调整低温退火和高温退火的退火时间，从而调整Zr中的与Al形成金属间化合物的成分的比例。要增大Zr中的与Al形成金属间化合物的成分的比例只要延长退火时间即可，要减小形成金属间化合物的成分的比例只要缩短退火时间即可。例如也可以通过以高温退火温度(440℃～475℃)在80分钟以上160分钟以下的时长内进行退火，从而增大Zr的固溶比例。也可以通过以高温退火温度在40分钟以上不足80分钟的时长内进行退火，从而缩小Zr的固溶比例。

b.中间层板的形成

首先，以能形成含有3wt％的Cu、0.15wt％的Zr、0.02wt％的Ti以及0.08wt％的Cr的Al合金的方式，计量并准备各成分的材料(由Sn锭、其他含有成分以及Al构成的母合金(Al-Cu(Cu：30wt％)、Al-Cr(Cr：1wt％)、Al-Zr(Zr:1wt％)、Al-Ti(Ti：5wt％))。接着，通过高频感应炉加热各成分的材料至850℃，保持15分钟。由此，形成中间层111的熔融材料。之后，通过多孔质气泡管、吹氧管以2L/min的流量分散喷出Ar气的气泡20秒以上，进行氢气、夹杂物的去除，静置5分钟以上。接着，将中间层111的熔融材料注入铸模，通过从该铸模的开口将中间层111的熔融材料向铸造方向抽出，从而形成作为中间层111的原型的中间层板。需要说明的是，中间层板也可以通过挤出成型而形成。另外，通过在形成中间层板后进行扎制，从而调整中间层板的厚度。

(B3)实验结果：

表2示出对滑动轴承101的各试验片(本发明的实施例11～14、比较例11～13)的机械特性(耐疲劳性能值、耐热粘性能值)进行测量的结果。第二实施方式具有与实施例14相同的结构。各试验片通过与上述的滑动轴承101的制造方法相同的方法制造而得。各机械特性以与上述实施方式相同的方法进行测量。

表2

如表2所示，对于实施例11～14的轴套板112而言，通过Zr中的45～85wt％形成金属间化合物，剩余部分形成固溶体，从而能提高实施例11～14的轴套112的硬度，能获得良好的耐疲劳性。此处，Al合金中的Zr是容易根据热处理的时间等调整金属间化合物的析出量与形成固溶体的量之间的平衡的成分。另外，在不含有很多容易析出到晶界的Sn(7wt％以下)的情况下，与由Sn引起的晶界的破坏相比，基质颗粒内的破坏为更主要的破坏。因此，通过调整Zr中在轴套112形成固溶体的量，由此能高效地提高轴套112的耐疲劳性。因此，通过集中精力在轴套112中的Zr的固溶比例上，用于实现期望的耐疲劳性的热处理时间的管理(设定条件)变得容易。

另外，在实施例11～14中，通过使中间层111的维氏硬度为30～70并使厚度为35～40μm，从而能通过中间层111防止裂纹的传播，能提高耐疲劳性以及耐热粘性。可以认为通过使中间层111具备适当的厚度、延展性以及韧性从而能发生塑性变形，能防止裂纹传播至轴瓦110。另外，由于中间层111中不包含硬质的金属间化合物，因此还能防止金属间化合物成为中间层111与轴瓦110的剥离起点，能防止中间层111从轴瓦110脱离的疲劳破坏。

可以认为比较例13由于中间层111的维氏硬度过大并且中间层111过薄，因此中间层111不能通过塑性变形而防止裂纹的传播，无法发挥良好的耐疲劳性和耐热粘性。可以认为比较例11由于中间层111的维氏硬度和厚度过小，因此无法发挥良好的耐疲劳性和耐热粘性。可以认为比较例11、13由于在轴套112中作为硬质相的金属化合物的量过大，因此无法发挥良好的耐疲劳性和耐热粘性。进而，可以认为比较例12由于在轴套112中作为硬质相的金属化合物的量不足，因此无法发挥良好的耐疲劳性和耐热粘性。

C.其他实施方式：

在上述实施方式中，将本发明的滑动轴承1、101用于连杆中，但滑动轴承1、101的用途不限于此。例如，也可以将本发明的滑动轴承1应用在止推轴承中。另外，滑动轴承1可以在轴套12、112上形成覆盖层，该覆盖层既可以是金属层也可以是树脂层。

在本发明中，固溶强化成分的总量只要固溶于轴套12、112的基质中即可，也可以含有0.3wt％以上且5.0wt％以下的Mg作为固溶强化成分。通过在轴套12、112中将Mg含量设为0.3wt％以上，从而能通过固溶强化使耐疲劳性良好，通过在轴套12、112中将Mg含量设为5.0wt％以下，从而能使Mg总量固溶于基质中。同样，也可以含有0.3wt％以上且5.0wt％以下的Ag作为固溶强化成分。进而，也可以含有0.3wt％以上且2.0wt％以下的Cu作为固溶强化成分。另外，也可以通过在轴套12、112中都含有Cu以及Ag双方，通过使Cu以及Ag的合计含量为6.0wt％以下，从而能使Cu以及Ag的总量固溶于基质中。由于Cu和Ag即使同时包含在Al中也不会形成金属间化合物，因此双方都能固溶于轴套12、112。

中间层11、111中的固溶成分的含量只要为固溶成分总量能在基质中形成固溶体的固溶限以下的量即可，只要在固溶限以下的范围内调整固溶成分的含量使得中间层11、111的维氏硬度适度即可。中间层11、111的厚度只要为20μm以上即可，可以使轴套12、112所包含的Cr或Zr中形成金属间化合物的比例越大，中间层11、111的厚度也越大。另外，在中间层11、111中，选自Zn、Cu、Mg、Li、Mn、V、Zr、Fe、Mo、Co、Ni、Hf、Sc、Ti、W中的至少一种的固溶成分总量形成固溶体即可，固溶成分以外的成分也可以不在中间层11、111形成固溶体。

附图标记说明

1、101：滑动轴承；2：对象轴；10、110：轴瓦；11、111：中间层；12、112：轴套；F：移动体；R：连杆；S：保持体。

Claims (2)

1.一种滑动轴承，其特征在于，具备：

轴套，含有：3wt％以上且12.5wt％以下的Sn、1wt％以上且8wt％以下的Si、0.05wt％以上且3wt％以下的Cr、0.05wt％以上且0.3wt％以下的Zr、0.01wt％以上且0.5wt％以下的Ti、3wt％以下的Cu或Mg、以及0wt％以上且9wt％以下的Bi，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且，Cr中的10wt％以上且90wt％以下与Al形成金属间化合物，Cr中的剩余部分与Al形成固溶体；

轴瓦；以及

中间层，由Al合金在所述轴瓦和所述轴套之间形成为厚度为20μm以上、维氏硬度为30以上且80以下，其中，在该Al合金中，含有0.01wt％以上的选自Zn、Cu、Mg、Li、Mn、V、Zr、Fe、Mo、Co、Ni、Hf、Sc、Ti、W中的至少一种的固溶成分，所述固溶成分的总量与Al形成固溶体。

2.一种滑动轴承，其特征在于，具备：

轴套，含有：3wt％以上且7wt％以下的Sn、1wt％以上且8wt％以下的Si、0.05wt％以上且3wt％以下的Cr、0.05wt％以上且0.3wt％以下的Zr、0.01wt％以上且0.5wt％以下的Ti、3wt％以下的Cu或Mg、以及0wt％以上且9wt％以下的Bi，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且，Zr中的10wt％以上且90wt％以下与Al形成金属间化合物，Zr中的剩余部分与Al形成固溶体；

轴瓦；以及

中间层，由Al合金在所述轴瓦和所述轴套之间形成为厚度为20μm以上、维氏硬度为30以上且80以下，其中，在该Al合金中，含有0.01wt％以上的选自Zn、Cu、Mg、Li、Mn、V、Zr、Fe、Mo、Co、Ni、Hf、Sc、Ti、W中的至少一种的固溶成分，所述固溶成分的总量与Al形成固溶体。