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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement und ein Gleitlager, in welchem ein Gegenstückelement an einer Gleitoberfläche gleitet.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Gleitlager, in welchen 0,3 bis 25 Vol.-% an anorganischen Teilchen in einem Plattierungsfilm dispergiert sind, sind bekannt (siehe Patentdokument 1: JP H04-331817 A). In JP H04-331817 A kann Verschleißbeständigkeit durch die in dem Plattierungsfilm enthaltenen anorganischen Teilchen verbessert werden.
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Dokumente des Stands der Technik
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Patentdokumente
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Patentdokument 1: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung Nr. H04-331817 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Jedoch gibt es ein Problem der technischen Schwierigkeit beim Dispergieren von anorganischen Teilchen in einem Plattierungsfilm wie in Patentdokument 1. Speziell gibt es ein Problem, dass Agglomeration der anorganischen Teilchen auftritt, und dass es schwierig ist, die Eutektoidrate während des Plattierens zu kontrollieren. Als ein Ergebnis ist es nicht möglich, den Dispersionszustand der anorganischen Teilchen in dem Plattierungsfilm stabil zu kontrollieren und gute Verschleißbeständigkeit zu realisieren.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht und eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Technik fähig des Realisierens von guter Verschleißbeständigkeit mit einer einfachen Struktur bereitzustellen.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, sind ein Gleitelement und ein Gleitlager gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gleitelement und ein Gleitlager jeweils aufweisend eine Basisschicht und eine an der Basisschicht gebildete Beschichtungsschicht, die Beschichtungsschicht mit einer Gleitoberfläche mit einem Gegenstückelement, in welchem die Basisschicht aus einem harten Material gebildet ist, das härter ist, als die Beschichtungsschicht, und in welchem die Durchschnittskonzentration einer Diffusionskomponente des von der Basisschicht diffundierten harten Materials in einem Evaluationsbereich in der Beschichtungsschicht, in welchem der Abstand von der Grenzfläche mit der Basisschicht 1 µm oder mehr und 2 µm oder weniger ist, ist 4 Gew.-% oder mehr.
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In der vorstehenden Struktur ist die Beschichtungsschicht aus einem Material, das weicher als das harte Material der Basisschicht ist, gebildet, jedoch diffundiert die Diffusionskomponente von der Basisschicht in die Beschichtungsschicht, wobei Verschleißbeständigkeit verbessert werden kann. Ferner ist es möglich, durch Diffundieren des harten Materials von der Basisschicht in die Beschichtungsschicht, die Verschleißbeständigkeit einfach zu verbessern. Durch Diffundieren des harten Materials von der Basisschicht in die Beschichtungsschicht ist es möglich, die von der Basisschicht abgewandte Oberflächenseite der Beschichtungsschicht in einem weichen Zustand aufrechtzuerhalten und gute anfängliche Anpassungsfähigkeit zu erhalten. Durch Festsetzen der Durchschnittskonzentration der Diffusionskomponente in dem Evaluationsbereich, in welchem der Abstand von der Grenzfläche mit der Basisschicht 1 µm oder mehr und 2 µm oder weniger ist, auf 4 Gew-% oder mehr, kann gute Verschleißbeständigkeit spätestens in dem Stadium, wo Verschleiß zu dem Evaluationsbereich fortgeschritten ist, aufgewiesen werden. Es ist wünschenswerter, dass die Durchschnittskonzentration der Diffusionskomponente in dem Evaluationsbereich 8,2 Gew-% oder mehr ist.
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Hier kann die Beschichtungsschicht aus Bi, Sn, Pb, In oder Sb gebildet sein. Bi, Sn, Pb, In und Sb haben alle eine niedrige Härte (z.B. Mohshärte) und sind als Materialien, die weicher als das harte Material der Basisschicht sind, geeignet. Andererseits kann das harte Material für die Basisschicht jedes Material sein, solange es härter als diese Materialien für die Beschichtungsschicht ist und in die Beschichtungsschicht diffundieren kann. Die Basisschicht kann aus einem einzelnen Elementmetall, einer Legierung oder einem Material, in welchem verschiedene Teilchen in der Matrix dispergiert sind, gebildet sein.
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Ferner kann die Diffusionskomponente von der Basisschicht in die Beschichtungsschicht zumindest durch Korngrenzendiffusion an den Kristallkorngrenzen der Beschichtungsschicht diffundieren. Dies stärkt einen Abschnitt der Gleitoberfläche, wo die Korngrenzen der Kristallkörner der Beschichtungsschicht ausgesetzt sind, während die Flexibilität an einem Abschnitt davon aufrechterhalten werden kann, wo der unterschiedliche von den Korngrenzen der Kristallkörner Abschnitt (intragranular) der Beschichtungsschicht ausgesetzt ist. Daher ist es möglich, beides, Verschleißbeständigkeit und Anpassungsfähigkeit, zu erreichen. Im Übrigen ist es ausreichend, dass die Diffusionskomponente zumindest eine durch Korngrenzendiffusion diffundierte Komponente beinhaltet und die Diffusionskomponente kann eine intragranulare Diffusionskomponente und eine Korngrenzendiffusionskomponente beinhalten.
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Darüber hinaus kann in dem Evaluationsbereich die Standardabweichung der Konzentration der Diffusionskomponente in einer Richtung parallel zu der Grenzfläche 3 Gew.-% oder mehr sein. Wenn die Standardabweichung der Konzentration der Diffusionskomponente in der Richtung parallel zu der Grenzfläche zwischen der Basisschicht und der Beschichtungsschicht 3 Gew.-% oder mehr in dieser Weise ist, kann festgestellt werden, dass die Diffusion der Diffusionskomponente in Richtung der Korngrenze unausgewogen ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitelements entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Gleitelements;
- 3 ist ein Graph der Konzentration einer Diffusionskomponente; und
- 4 ist eine Querschnittsaufnahme des Gleitelements.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Reihenfolge beschrieben.
- (1) Erstes Ausführungsbeispiel:
- (1-1) Struktur des Gleitelements:
- (1-2) Messmethode:
- (1-3) Methode zum Herstellen des Gleitelements:
- (2) Andere Ausführungsbeispiele:
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Struktur des Gleitelements:
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleitelements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Gleitelement 1 beinhaltet ein hinteres Metall 10, eine Auskleidung 11 und eine Auflage 12. Das Gleitelement 1 ist ein als Hälfte gebildetes metallisches Element erhalten durch Teilen eines Hohlzylinders in zwei gleiche Teile in einer diametrischen Richtung und weist eine halbkreisförmige Bogenform im Querschnitt auf. Durch Kombinieren der zwei Gleitelemente 1, um eine zylindrische Form zu bilden, wird ein Gleitlager gebildet. Das Gleitelement A trägt eine säulenförmige Vorlegewelle 2 (Kurbelwelle einer Maschine) in einem darin gebildeten hohlen Abschnitt. Der äußere Durchmesser der Vorlegewelle 2 ist geringfügig kleiner als der innere Durchmesser des Gleitlagers A. Ein Schmieröl (Maschinenöl) wird zu einem zwischen der äußeren peripheren Oberfläche der Vorlegewelle 2 und der inneren peripheren Oberfläche des Gleitelements A gebildeten Spalt geliefert. Zu dieser Zeit gleitet die äußere periphere Oberfläche der Vorlegewelle 2 auf der inneren peripheren Oberfläche des Gleitelements A.
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Das Gleitelement 1 weist eine Struktur auf, in welcher das hintere Metall 10, die Auskleidung 11 und die Auflage 12 in einer Reihenfolge ihrer Entfernung von dem Zentrum der Krümmung lageweise versehen sind. Daher bildet das hintere Metall 10 die am weitesten außenliegende Schicht des Gleitelements 1 und die Auflage 12 bildet die am weitesten innenliegende Schicht des Gleitelements 1. Das hintere Metall 10, die Auskleidung 11 und die Auflage 12 weisen jeweils eine konstante Dicke in der Umfangsrichtung auf. Die Dicke des hinteren Metalls 10 ist 1,8 mm, die Dicke der Auskleidung 11 ist 0,2 mm und die Dicke der Auflage 12 ist 10 µm. Der Durchmesser der Oberfläche an der dem Zentrum der Krümmung zugewandten Seite der Auflage 12 (der innere Durchmesser des Gleitelements 1) ist 73 mm. Nachfolgend bedeutet der Ausdruck „innere Seite“ die dem Zentrum der Krümmung zugewandten Seite des Gleitelements 1 und der Ausdruck „äußere Seite“ bedeutet vom Zentrum der Krümmung abgewandten Seite des Gleitelements 1. Die innere Oberfläche der Auflage 12 bildet die Gleitoberfläche der Vorlegewelle 2.
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Das hintere Metall 10 ist aus Stahl enthaltend 0,15 Gew.-% an C, 0,06 Gew.-% an Mn und den Rest Fe gebildet. Es genügt, dass das hintere Metall 10 aus einem Material, das die Last von der Vorlegewelle 2 via der Auskleidung 11 und der Auflage 12 stützen kann, gebildet ist und das hintere Metall 10 muss nicht notwendigerweise aus Stahl gebildet sein.
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Die Auskleidung 11 ist eine an der inneren Seite des hinteren Metalls 10 laminierte Schicht und bildet die Basisschicht der vorliegenden Erfindung. Die Auskleidung 11 enthält 10 Gew.-% an Sn, 8 Gew.-% von Bi und der Rest besteht aus Cu und unvermeidbaren Verunreinigungen. Die unvermeidbaren Verunreinigungen der Auskleidunge 11 sind Mg, Ti, B, Pb, Cr und dergleichen und sind im Zuge von Veredelung oder Verschrottung gemischte Verunreinigungen. Der Gehalt der unvermeidbaren Verunreinigungen ist insgesamt 1,0 Gew.-% oder weniger.
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Die Auflage 12 ist eine an der inneren Oberfläche der Auskleidung 11 laminierte Schicht und bildet die Beschichtungsschicht der vorliegenden Erfindung. Die Auflage 12 besteht aus Bi, der Diffusionskomponente von der Auskleidung 11 und unvermeidbaren Verunreinigungen, und der Gehalt der unvermeidbaren Verunreinigungen ist 1,0 Gew.-% oder weniger.
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2 ist eine schematische Querschnittsansicht des Gleitelements 1. In dieser Figur ist ein vertikaler Querschnitt in der axialen Richtung des Gleitelements 1 gezeigt. Die Auflage 12 ist an der Auskleidung 11 gebildet und eine Grenzlinie X (gestrichelte Linie) zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12 ist linear. Strikt gesprochen weist die Grenzlinie X eine Bogenform auf, wobei eine Region ausreichend kleiner als die Krümmung des Gleitelements 1 gezeigt ist, und die Grenzlinie X wird als eine gerade Linie betrachtet. Die Grenzlinie X ist eine Linie an der Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12. In 2 ist der Bereich eingeklemmt zwischen einer durch Bewegen der Grenzlinie X in paralleler Richtung zu der Gleitoberfläche S-Seite um 1 µm erhaltenen Linie und einer durch Bewegen der Grenzlinie X in paralleler Richtung zu der Gleitoberfläche S-Seite um 2 µm in die Auflage 12 erhaltenen Linie als ein Evaluationsbereich E definiert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Länge in der Breiterichtung des Evaluationsbereichs E auf 9 µm gesetzt.
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Wie in 2 gezeigt, weisen Kristallkörner 12a der Auflage 12 eine säulenartige Form im Wesentlichen senkrecht zu der Grenzlinie X mit der Auflage 11 auf. Unter den die zwei Punkte an der Konturenlinie des einzelnen Kristallkorns 12a verbindenden Liniensegmenten ist ein Liniensegment mit der größten Länge als Langachse LA definiert und ein Liniensegment an dem Kristallkorn 12a orthogonal zu der Langachse LA an dem Mittelpunkt an der Langachse LA ist als eine Kurzachse SA definiert. Ferner ist der Durchschnittswert des durch Teilen der Länge der Langachse LA in jedem der Kristallkörner 12a durch die Kurzachse SA erhaltenen Verhältnisses als ein Durchschnittsseitenverhältnis definiert. Das Durchschnittsseitenverhältnis der Kristallkörner 12a betrug 3. Ferner ist die Richtung der Langachse LA (die sich der Gleitoberfläche S annähernde Richtung) in jedem der Kristallkörner 12a als eine Kristallwachstumsrichtung definiert und der arithmetische Durchschnittswert in der Kristallwachstumsrichtung in jedem der Kristallkörner 12a ist als eine Durchschnittskristallwachstumsrichtung definiert. Die Durchschnittskristallwachstumsrichtung in diesem Ausführungsbeispiel war im Wesentlichen senkrecht (85 Grad) zu der Gleitoberfläche S.
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3 ist ein die Durchschnittskonzentration an Cu in dem Evaluationsbereich E zeigender Graph. In der Auflage 12 enthaltenes Cu ist eine Diffusionskomponente von der Auskleidung 11. Wie in 3 gezeigt war die Durchschnittskonzentration an Cu in dem Evaluationsbereich E 3,0 Gew.-% vor der nachstehend zu beschreibenden Wärmebehandlung, wohingegen die Durchschnittskonzentration an Cu in dem Evaluationsbereich E nach der nachstehend zu beschreibenden Wärmebehandlung 8,2 Gew.-% war. In dem Evaluationsbereich E diffundiert Cu der Auskleidung 11 zunächst mit 3 Gew.-% aber die Wärmebehandlung erhöht die Konzentration an Cu auf 5,2 Gew.-%.
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In der Auflage 12 nimmt, wie der Abstand von der Innenoberfläche mit der Auskleidung 11 zunimmt, die Konzentration des Cu als die Diffusionskomponente von der Auskleidung 11 ab. Es ist zu beachten, dass in der Auskleidung 11 enthaltenes Sn auch in die Auflage 12, ähnlich wie Cu, diffundiert.
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In 2 wurde die Konzentration an Cu für jeden durch Teilen des Evaluationsbereichs E in der Richtung der Grenzlinie X erhaltenen geteilten Bereich e gemessen und die Standardabweichung der Konzentration an Cu für jeden geteilten Bereich e wurde berechnet. Als ein Ergebnis betrug die Standardabweichung der Konzentration an Cu pro geteiltem Bereich e 5,6 Gew.-%. Die Weite von jedem der geteilten Bereiche e in der Richtung der Grenzlinie X ist dieselbe wie die Durchschnittsweite von Bi-Kristallkörnern in der Richtung der Grenzlinie X. Die Durchschnittsweite von Bi-Kristallkörnern ist ein arithmetischer Durchschnittswert der Länge der Kurzachse SA von jedem der Kristallkörner 12a.
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4 ist eine Querschnittsaufnahme des Gleitelements 1. In der Figur, je dunkler die Farbe (grau) ist, desto höher ist die Konzentration an Cu. Wie in der Figur gezeigt, gibt es einen Vorsprungsteil P mit einer höheren Cu Konzentration an der Auflage 12 Seite relativ zu der Grenzlinie X. Der Vorsprungsteil P wird erachtet ein in dem Querschnitt von 4 in der Korngrenze der Kristallkörner 12a ausgesetzter Abschnitt zu sein. Das heißt, in der Auflage 12 ist Cu in einer höheren Konzentration an der Korngrenze der Kristallkörner 12a diffundiert als in dem Kristall 12a, und ein Abschnitt, wo die Korngrenze der Kristallkörner 12a in dem Querschnitt von 4 ausgesetzt ist, tritt als der Vorsprungsteil P auf. Dies ist auch durch die Tatsache gestützt, dass die Standardabweichung der Konzentration an Cu für jeden durch Teilen des Evaluationsbereichs D der Richtung der Grenzlinie X erhaltenen geteilten Bereich e groß ist, zum Beispiel 5,6 Gew.-%.
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In dem oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel diffundiert die Diffusionskomponente von der Auskleidung 11 in die Auflage 12, sodass die Verschleißbeständigkeit verbessert werden kann. Ferner, durch Diffundieren von Cu dienend als das harte Material in die Auflage 12 dienend als die Beschichtungsschicht von der Auskleidung 11 dienend als die Basisschicht, ist es möglich die Verschleißbeständigkeit einfach zu verbessern. Durch Diffundieren von Cu in die Auflage 12 ist es möglich, die Oberflächenseite der Auflage 12 weit von der Auskleidung 11 in einem weichen Zustand aufrechtzuerhalten und so gute anfängliche Anpassungsfähigkeit zu erhalten. Ferner, durch Setzen der Durchschnittskonzentration der Diffusionskomponente (Cu) in dem Evaluationsbereich E, wo der Abstand von der Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12 1 µm oder mehr und 2 µm oder weniger ist auf 8,2 Gew.-%, kann gute Verschleißbeständigkeit vorgewiesen werden spätestens in dem Zustand, wo Verschleiß zu dem Evaluationsbereich E fortgeschritten ist. Der derzeitige Erfinder hat bestätigt, dass durch steuern der Durchschnittskonzentration der Diffusionskomponente in dem Evaluationsbereich E, in welchem der Abstand von der Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12 1 µm oder mehr und 2 µm oder weniger ist, 4 Gew.-% oder mehr zu sein, die Verschleißbeständigkeit verglichen mit dem Fall, wo die Durchschnittskonzentration der Diffusionskomponente weniger als 4 Gew.-% ist, verbessert ist.
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Ferner ist die Diffusionskomponente von der Auskleidung 11 in die Auflage 12 durch Korngrößendiffusion diffundiert. Dies stärkt einen Abschnitt der Gleitoberfläche S, wo die Korngrenzen der Kristallkörner 12a der Auflage 12 ausgesetzt sind, während die Flexibilität an einem Abschnitt davon, wo der Abschnitt (intragranular) anders als die Korngrenzen der Kristallkörner 12a ausgesetzt ist, aufrechterhalten werden kann. Daher ist es möglich beides, Verschleißbeständigkeit und Anpassungsfähigkeit, zu erhalten. Des Weiteren ist, in dem Evaluationsbereich E, die Standardabweichung der Konzentration der Diffusionskomponente in der Richtung parallel zu der Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12 5,6. Gew-%, was 3 Gew.-% oder mehr ist. Wenn die Standardabweichung der Konzentration der Diffusionskomponente in der Richtung parallel zu der Grenzfläche 3 Gew.-% oder mehr in dieser Art ist, kann es bestimmt werden, dass die Diffusion der Diffusionskomponente unausgewogen zu der Korngrenze, der Korngrenzendiffusion und Intragranulardiffusion hin ist. Der derzeitige Erfinder hat bestätigt, dass durch Einstellen der Standardabweichung der Konzentration der Diffusionskomponente in die Richtung parallel zu der Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12 3 Gew.-% oder mehr zu sein, die Anpassungsfähigkeit verbessert werden kann, verglichen mit dem Fall, wo die Standardabweichung der Konzentration der Diffusionskomponente weniger als 3 Gew.-% ist.
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Messmethode:
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Jeder der in dem vorherigen Ausführungsbeispiel gezeigten Zahlenwerte wurde durch die folgende Methode gemessen. Die Masse des jede der Schichten des Gleitelements 1 bildenden Elements wurde durch einen ICP-Emissionsspektroskopieanalysator (ICPS-8100 hergestellt von Shimadzu Corporation) gemessen.
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Die Dicke von jeder der Schichten wurde durch die folgenden Vorgehensweisen gemessen. Zuerst wurde der vertikale Querschnitt in der axialen Richtung des Gleitelements 1 mit einem Querschnittspolierer (IB-09010CP hergestellt von JEOL Ltd.) poliert. Bilddaten eines Beobachtungsbilds (rückgestreutes Elektronenbild) wurden durch Aufnehmen des Querschnitts des Gleitelements 1 mit einem Elektronenmikroskop (JSM-6610A hergestellt von JEOL Ltd.) bei einer Vergrößerung von 7000 Mal erhalten. Dann wurde die Filmdicke durch Analysieren des Beobachtungsbilds mit einem Bildanalysator (Luzex AP hergestellt von NIRECO) gemessen.
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Ferner wurde ein Analysebild durch Aufnehmen des Querschnitts des Gleitelements 1 mit dem Elektronenmikroskop (JSM-6610A hergestellt von JEOL Ltd.) bei einer Vergrößerung von 1500 Mal erhalten. Dann wurde das Analysebild durch den Bildanalysator (Luzex AP hergestellt von NIRECO) analysiert. Speziell wurde die Durchschnittslinie der die Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12 bildenden wellenartigen Kurve (JIS B 0601) durch den Bildanalysator als die Grenzlinie X spezifiziert. Ferner wurden die Korngrenzen der entsprechenden Kristallkörner 12a in der Auflage 12 durch den Bildanalysator detektiert und die Langachse LA, die Kurzachse SA und die Kristallwachstumsrichtung von jedem der Kristallkörner 12a wurden spezifiziert. Die Korngrenzen der entsprechenden Kristallkörner 12a können durch zum Beispiel Kantendetektion detektiert werden. Ferner wurde der Durchschnittswert des durch Trennen der Länge der Langachse des LA in jedem der Kristallkörner 12a durch die Kurzachse SA erhaltenen Verhältnisses als das Durchschnittsseitenverhältnis berechnet. Es ist zu beachten, dass Kristallkörner 12a mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von weniger als 0,1 µm von der Zielvorgabe zur Berechnung des Seitenverhältnisses ausgeschlossen wurden.
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Ferner wurde die Konzentration an Cu in dem Evaluationsbereich E in 2 wie folgt gemessen. Speziell wurde der Querschnitt des mit dem vorherigen Querschnittspolierer polierten Gleitelements 1 durch einen Elementanalysator (EDS (energiedispersives Röntgenstrahlspektrometer) von JSM-6610A hergestellt von JEOL Ltd.) analysiert, um die Konzentration an Cu in dem Evaluationsbereich E zu messen.
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Methode zum Herstellen des Gleitelements:
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Zuerst wurde eine Flachplatte aus Niedrigkohlenstoffstahl mit derselben Dicke wie das hintere Metall 10 hergestellt.
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Danach wurde Pulver eines die Auskleidung 11 bildenden Materials an der aus Niedrigkohlenstoffstahl gebildeten Flachplatte gestreut. Speziell wurden Cu-Pulver, Bi-Pulver und Sn-Pulver an der Flachplatte aus Niedrigkohlenstoffstahl verstreut, um das Massenverhältnis unter den entsprechenden Komponenten in der oben beschriebenen Auskleidung 11 zu erreichen. Es reicht aus, dass das Massenverhältnis unter der entsprechenden Komponente in der Auskleidung 11 erfüllt werden kann, und Legierungspulver wie zum Beispiel Cu-Bi oder Cu-Sn an der Flachplatte aus Niedrigkohlenstoffstahl verstreut werden. Die Teilchengröße des Pulvers wurde durch ein Testsieb (JIS Z 8801) auf 150 µm oder weniger angepasst.
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Danach wurde die Flachplatte aus Niedrigkohlenstoffstahl und die auf die Flachplatte gesprayten Pulver gesintert. Die Sintertemperatur wurde auf 700 bis 1000°C eingestellt und das Sintern wurde in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt. Nach dem Sintern wurde die gesinterte Flachplatte gekühlt. Die Auskleidung 11 ist nicht notwendigerweise durch Sintern gebildet und kann durch Gießen oder dergleichen gebildet werden.
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Nach Beendigung des Kühlens wird eine Cu-Legierungsschicht an der Flachplatte des Niedrigkohlenstoffstahls gebildet. Die Cu-Legierungsschicht enthält während des Kühlens ausgefällte weiche Bi-Teilchen.
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Dann wurde der Niedrigkohlenstoffstahl mit einer darauf gepressten Cu-Legierungsschicht gebildet, um eine durch Teilen eines hohlen Zylinders in zwei gleiche Teile im Durchmesser erhaltene Form aufzuweisen. Zu dieser Zeit wurde der Pressprozess so durchgeführt, dass der äußere Durchmesser des Niedrigkohlenstoffstahls mit dem äußeren Durchmesser des Gleitelements 1 übereinstimmte.
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Danach wurde die Oberfläche der an dem hinteren Metall 10 gebildeten Cu-Legierungsschicht geschnitten. Zu dieser Zeit wurde die Schnittmenge so kontrolliert, dass die Dicke der an dem hinteren Metall 10 gebildeten Cu-Legierungsschicht dieselbe war wie die der Auskleidung 11. Dabei kann die Auskleidung 11 durch die Cu-Legierungsschicht nach dem Schneideprozess geformt werden. Der Schneidprozess wurde durch eine Drehmaschine mit einem Schneidewerkzeugmaterial, zum Beispiel aus gesinterten Diamantenset, durchgeführt. Die Oberfläche der Auskleidung 11 nach dem Schneideprozess bildet die Grenzfläche zwischen der Auskleidung 11 und der Auflage 12.
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Danach wurde Bi auf eine Dicke von 10 µm an der Oberfläche der Auskleidung 11 durch Galvanisierung laminiert, wobei die Auflage 12 gebildet wurde. Die Galvanisierungsvorgänge waren wie folgt. Zuerst wurde die Oberfläche der Auskleidung 11 mit Wasser gewaschen. Ferner wurden unnötige Oxide von der Oberfläche der Auskleidung 11 durch Abbeizen der Oberfläche der Auskleidung 11 entfernt. Danach wurde die Oberfläche der Auskleidung 11 wieder mit Wasser gewaschen.
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Nach der Beendigung der obigen Vorbehandlung wurde Galvanisierung durch Bereitstellen eines Stroms an die in ein Plattierungsbad eingetauchte Auskleidung 11 durchgeführt. Eine Badzusammensetzung des Plattierungsbads enthaltend Methansulfonsäure: 40 bis 250 g/l, Methansulfonsäure Bi: 5 bis 40 g/l (Bi-Konzentration) und Tensid: 0,5 bis 50 g/l. Die Badtemperatur des Plattierungsbads wurde auf 20 bis 50°C gesetzt. Ferner war der an die Auskleidung 11 bereitgestellte Strom ein Gleichstrom und die Stromdichte wurde auf 0,5 bis 7,5 A/dm2 gesetzt. In der Galvanisierung wurde das/die Gitterbad (Flüssigkeit) in einen stationären Zustand ohne Flüssigstrom gebracht. Als ein Ergebnis können die Kristallkörner 12a kristallwachsen von der Oberfläche der Auskleidung 11 in Richtung des Zentrums der Krümmung. Nach Beendigung der Galvanisierung wurden Waschen mit Wasser und Trocknen durchgeführt.
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Danach wurden die Komponenten (hauptsächlich Cu) der Auskleidung 11 in die Auflage 12 durch Wärmebehandlung für 50 Stunden in einem Zustand, wo die Temperatur bei 150°C aufrechterhalten wurde, diffundiert. Als ein Ergebnis konnte, wie in dem Graph der 4 gezeigt, die Konzentration der Diffusionskomponente von der Auskleidung 11 in den Evaluationsbereich E nach der Wärmebehandlung erhöht werden. Die Temperatur der Wärmebehandlung ist wünschenswerterweise 65% oder weniger des Schmelzpunkts des zu diffundierenden Elements, und ist wünschenswerterweise 175°C oder weniger, wenn das zu diffundierende Element Bi ist. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass die Komponenten der Auskleidung 11 in die Bi-Kristallkörner 12a diffundieren und die Komponenten der Auskleidung 11 an den Korngrenzen der Bi-Kristallkörner 12a zu diffundieren.
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Wenn das Gleitelement 1 wie oben beschrieben vervollständigt war, wurde das Gleitlager A durch Kombinieren der zwei Gleitelemente 1 in einer zylindrischen Form gebildet.
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Andere Ausführungsbeispiele:
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde das das Gleitlager A zum Tragen der Vorlegewelle der Maschine bildende Gleitelement 1 veranschaulicht, aber Gleitlager A für andere Zwecke können durch das Gleitelement 1 der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Zum Beispiel können ein Radiallager, wie zum Beispiel eine Getriebebuchse oder eine Kolbbolzenbuchse/Lochplattenbuchse, durch das Gleitelement 1 der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Darüber hinaus kann das Gleitelement der vorliegenden Erfindung ein Axiallager, verschiedene Scheiben oder eine Taumelscheibe für einen Fahrzeugklimaanlagenkompressor sein. Ferner ist die Matrix der Auskleidung 11 nicht auf die Cu-Legierung begrenzt und es reicht aus, dass das Material der Matrix entsprechend der Härte der Vorlegewelle 2 ausgewählt ist. Es ist ausreichend, dass das Material für die Beschichtungsschicht weicher als die Auskleidung 11 ist, und das Material für die Beschichtungsschicht kann, zum Beispiel, irgendeines von Pb, Sn, In und Sb sein.
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Bezugszeichenliste
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1: Gleitelement; 2: Vorlegewelle; 10: hinteres Metall; 11: Auskleidung; 12: Auflage; 12a: Kristallkorn; A: Gleitlager; E: Evaluationsbereich; LA: Langachse; P: Vorsprungsteil; S: Gleitoberfläche; SA: Kurzachse; X: Grenzlinie; e: geteilter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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