FR3003616A1 - Element coulissant et procede de fabrication d'un element coulissant - Google Patents

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Abstract

Il est fourni un élément coulissant muni d'un revêtement constitué d'un matériau à base de Bi. L'élément coulissant comprend un substrat ; et un revêtement comprenant Bi ou un alliage de Bi fourni sur le substrat. Une portion de surface (portion la plus en surface) du revêtement comprend une couche d'oxyde dans laquelle un oxyde de bismuth est dispersé. La teneur de l'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde, représentée par la teneur en oxygène, est supérieure ou égale à 0,5 % en masse et inférieure ou égale à 8,0 % en masse. L'indice d'orientation du plan d'orientation principal des cristaux de Bi ou d'alliage de Bi dans le revêtement est de 50 % ou supérieur. Le plan d'orientation principal des cristaux d'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde est le plan (220) ou le plan (201).

Description

ELEMENT COULISSANT ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT COULISSANT DOMAINE La présente invention concerne un élément coulissant présentant un revêtement à base de bismuth (Bi) fourni sur un substrat et un procédé de fabrication d'un tel élément coulissant.
ARRIERE-PLAN Un élément coulissant, tel qu'un palier lisse, utilisé par exemple dans un moteur de véhicule automobile est muni d'un revêtement pour améliorer la résistance à la fatigue et la résistance au grippage. Le revêtement est fourni sur une couche d'alliage de palier constituée par exemple de matériaux, tels qu'un alliage de cuivre, qui est à son tour fournie sur un support de métal. Un alliage mou de plomb (Pb) a été classiquement utilisé comme revêtement. Cependant, en raison de sa charge environnementale importante, le remplacement de Pb par Bi ou un alliage de Bi a été récemment suggéré. Puisque Bi est relativement fragile, différentes contremesures ont été conçues pour supprimer une telle fragilité. JP H11-50296 A décrit par exemple l'amélioration des propriétés coulissantes en ajoutant un ou plusieurs types d'éléments parmi l'étain (Sn), l'indium (In), et l'argent (Ag) à un revêtement constitué de Bi. JP 2003-156046 A décrit l'amélioration de la résistance à l'usure par addition de particules dures, telles que des borures, des siliciures, des oxydes, des nitrures, etc. de métaux à un revêtement utilisant Bi ou un alliage de Bi. JP 2001-20955 A et JP 2004-2308883 A décrivent l'amélioration des propriétés coulissantes par contrôle de la phase cristalline de Bi constituant le revêtement dans une orientation spécifique. JP 2003156045 A décrit de plus l'amélioration de la résistance à la fatigue en contrôlant la densité des particules de précipité de Bi constituant le revêtement.
Comme décrit ci-dessus, différentes idées ont été trouvées pour améliorer les propriétés coulissantes d'éléments coulissants, dans lesquels Pb utilisé dans le revêtement est remplacé par des matériaux à base de Bi (Bi ou alliage de Bi). Des essais pour améliorer encore la performance des moteurs soumettent les éléments coulissants, assemblés à des constituants, tels que des bielles, à un environnement de travail plus rigoureux. Une amélioration supplémentaire de la performance de l'élément coulissant, particulièrement une amélioration de la résistance au grippage, est ainsi exigée. RESUME Ainsi, un objet de la présente invention est de fournir un élément coulissant présentant un revêtement à base de Bi avec une résistance au grippage encore améliorée. Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'un élément coulissant approprié pour fabriquer un élément coulissant présentant une excellente résistance au grippage. Les inventeurs de la présente invention ont mené des recherches assidues afin d'améliorer les propriétés coulissantes, la résistance au grippage en particulier, d'un élément coulissant présentant un revêtement constitué d'un matériau à base de Bi. Il en résulte que les inventeurs ont conçu la présente invention en trouvant que la résistance au grippage peut être améliorée en fournissant des oxydes, un oxyde de bismuth en particulier, dans une portion de surface d'un revêtement constitué de Bi dans une façon dispersée.
L'élément coulissant de la présente invention comprend un substrat ; et un revêtement comprenant Bi ou un alliage de Bi fourni sur le substrat, dans lequel une portion de surface du revêtement comprend une couche d'oxyde incluant un oxyde de bismuth, et dans lequel la teneur de l'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde, représentée par la teneur en oxygène, est supérieure ou égale à 0,5 % en masse et inférieure ou égale à 8,0 % en masse. Il est possible de supprimer la chaleur provenant de la friction avec le contre-élément dans les premières étapes de l'utilisation de l'élément coulissant en fournissant une couche d'oxyde comprenant des oxydes non métalliques, de l'oxyde de bismuth en particulier, dans la portion de surface du revêtement qui sert de surface coulissante de l'élément coulissant. On pense que ceci permet l'amélioration de la résistance au grippage. Il est important que l'oxyde de bismuth existe uniquement dans la portion de surface (portion la plus en surface) du revêtement. La résistance à la fatigue de l'élément coulissant peut se détériorer par la présence d'un oxyde dur dans l'intérieur volumique en épaisseur du revêtement. Ceci est dû au fait que les fissures se propagent à partir de l'oxyde. Une telle possibilité de dégradation de la résistance à la fatigue peut être éliminée en disposant l'oxyde pour qu'il réside uniquement dans la portion de surface (couche la plus en surface) du revêtement 13. Les oxydes sont durs et une teneur excessive en oxyde peut désavantageusement affecter l'élément coulissant. Ainsi, la teneur en oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde doit être contrôlée dans une quantité appropriée. Une bonne résistance au grippage a été atteinte en contrôlant la teneur en oxyde dans un intervalle de 0,5 % en masse à 8,0 % en masse, représentée par la concentration en oxygène. La conformité est détériorée lorsque la teneur en oxyde de bismuth est supérieure à 8,0 % en masse et ainsi, la fatigue du revêtement ainsi appelée apparaît par exemple par un contact local avec le contre-élément.
Un bon film d'huile peut être formé dans de telles conditions et résulte par-là en une dégradation de la résistance au grippage. Il n'est pas possible de supprimer la chaleur de friction dans les premières étapes de l'utilisation de l'élément coulissant lorsque la teneur en oxyde de bismuth est inférieure à 0,5 % en masse. Une teneur en oxyde de bismuth que l'on préfère encore mieux est de 2,0 % en masse à 6,0 % en masse, représentée par la concentration en oxygène. Dans la présente invention, 95 % de surface ou plus de l'oxyde sont de préférence occupés par Bi203 dans le champ d'observation pris sur la surface du revêtement. L'oxyde de bismuth est enclin à être dispersé de manière granulaire dans la portion de surface du revêtement lorsque la teneur en bismuth devient plus faible. L'oxyde de bismuth est enclin à prendre une structure de film lorsque la teneur en bismuth devient supérieure. La concentration en oxygène peut être obtenue dans la présente invention en capturant la concentration en élément d'oxygène comme une image de la surface du revêtement avec l'utilisation d'EPMA (dispositif de micro-analyse à sonde électronique).
Un substrat est dans le présent mode de réalisation une structure pour fournir le revêtement. Un stratifié d'un support de métal et d'une couche d'alliage de palier peut par exemple être utilisé comme un substrat, dans lequel cas le revêtement est fourni sur la couche d'alliage de palier. Une couche intermédiaire servant de couche d'adhérence peut être fournie entre la couche d'alliage de palier et le revêtement. La couche intermédiaire est dans un tel cas également considérée comme un substrat avec le support de métal et la couche d'alliage de palier. Le revêtement peut de plus être directement fourni sur le substrat de support de métal. Des matériaux, tels que l'aluminium (Al un alliage d'AI, le cuivre (Cu), et un alliage de Cu, peuvent être utilisés comme la couche d'alliage de palier. Des matériaux, tels que Ag, un alliage d'Ag, le nickel (Ni), un alliage de Ni, le cobalt (Co), un alliage de Co, Cu, et un alliage de Cu, peuvent être utilisés pour la couche intermédiaire.
Le revêtement peut être constitué de Bi pur ou d'un alliage de Bi. La composition du revêtement, étant principalement constituée de Bi ou d'un alliage de Bi, est dans la présente invention pratiquement uniforme sur toute la surface du revêtement avec l'exception de la couche d'oxyde de surface. Des exemples de l'alliage de Bi comprennent un alliage de Bi-Cu, un alliage de Bi-Sn, et un alliage de Bi-Sn-Cu. L'indice d'orientation du plan d'orientation principal de cristaux de Bi ou d'un alliage de Bi dans le revêtement peut être dans la présente invention de 50 % ou supérieur. Les plans de cristaux de Bi ou d'alliage de Bi peuvent être représentés par les indices de Miller (h, k, I). Les "h", "k", et "I" représentent des nombres entiers. Par exemple, lorsque l'intensité de diffraction des rayons X d'un plan de cristal est identifiée par R(h, k, I), l'indice d'orientation peut être donné par "indice d'orientation (%) = {Rai, k, ER0-1, k, D} x 100 (%)". Dans l'équation, le numérateur R(h, k, I) indique l'intensité de diffraction des rayons X de la surface à partir de laquelle l'indice d'orientation est obtenu, et le dénominateur ER(h, k, I) indique la somme des intensités de diffraction des rayons X de chaque plan. Le plan d'orientation principal indique le plan présentant l'indice d'orientation le plus important.
Lorsque la couche d'oxyde de la présente invention est fournie dans la portion de surface du revêtement, les oxydes restent dans la portion de surface non seulement pendant les premières étapes de l'utilisation de l'élément coulissant mais également après que l'usure du revêtement progresse. Ceci est dû au fait que l'oxyde de bismuth résidant dans la portion de surface chute dans la direction de l'épaisseur du revêtement. L'amélioration de la résistance au grippage provenant des oxydes peut ainsi être obtenue en continu. Le phénomène décrit ci-dessus est enclin à apparaître lorsque l'indice d'orientation du plan d'orientation principal de Bi ou d'un alliage de Bi augmente. L'indice d'orientation de 50 % ou plus fournit une excellente continuité d'une bonne résistance au grippage. On pense que les cristaux présentent une meilleure continuité lorsque l'indice d'orientation du plan d'orientation principal des cristaux constituant le revêtement augmente. Il en résulte qu'il devient plus facile pour les oxydes résidant à la limite de grains de chuter le long de la limite de grains avec la progression de l'usure. Les oxydes ne sont ainsi pas facilement éliminés du revêtement. Les propriétés coulissantes peuvent de plus dans la présente invention être améliorées même de manière plus efficace lorsque le plan d'orientation principal des cristaux d'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde est soit le plan (220), soit le plan (201).
Selon les expériences et les recherches menées par les inventeurs, des cristaux d'oxyde de bismuth, dans lesquels le plan d'orientation principal était le plan (220) ou le plan (201), ont fourni de meilleures propriétés coulissantes en comparaison avec le cas dans lequel d'autres plans constituaient le plan d'orientation principal. Le mécanisme sous-jacent à l'amélioration des propriétés coulissantes n'est actuellement pas suffisamment révélé. La capacité de transformation fournie par des plans de glissement et des plans jumeaux et la continuité avec le revêtement sont certains des facteurs contribuant à l'amélioration des propriétés coulissantes. Une recherche supplémentaire est exigée pour expliquer complètement le mécanisme. Le procédé de fabrication de l'élément coulissant de la présente invention comprend le placage (ou « plating » sous sa dénomination anglo-saxonne) de Bi ou d'un alliage de Bi sur le substrat pour former le revêtement ; et l'oxydation du revêtement par : application d'une huile soluble dans l'eau sur une surface de revêtement et séchage de la surface du revêtement portant l'huile soluble dans l'eau, et traitement thermique du revêtement à une température de 90 à 130 degrés Celsius sur une durée de 30 minutes à 2 heures pour former un oxyde de bismuth dans (ou sur) une portion de surface du revêtement. Selon le procédé, l'oxyde de bismuth est produit dans l'étape d'oxydation dans laquelle la portion de surface du revêtement est oxydée. La teneur de l'oxyde produit dans la portion de surface peut être contrôlée par application d'une huile soluble dans l'eau à la surface du revêtement et par traitement thermique de la surface du revêtement. L'élément coulissant décrit ci-dessus de la présente invention présentant une excellente résistance au grippage peut ainsi être facilement formé. Il est difficile de former un élément coulissant présentant une excellente résistance au grippage lorsque le procédé thermique est réalisé sans l'application de l'huile soluble dans l'eau. Ceci est dû au fait que la vitesse de formation de l'oxyde est excessivement accélérée et que la teneur en oxyde ciblé est facilement dépassée. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS FIG. 1 illustre un mode de réalisation de la présente invention et 20 est une vue en section transversale illustrant schématiquement la structure d'un élément coulissant. FIG. 2 est un tableau indiquant la configuration des échantillons tests et les résultats du test de résistance au grippage. 25 DESCRIPTION La présente invention est décrite ci-après en faisant référence aux dessins par l'intermédiaire d'un mode de réalisation d'une application de palier lisse utilisé par exemple dans un arbre-manivelle d'un moteur de 30 véhicule automobile. Les EXEMPLES 1 à 8 indiqués dans la FIG. 2 annexée sont des éléments coulissants (paliers lisses) selon le présent mode de réalisation comprenant les éléments cités dans les revendications. Les éléments coulissants des EXEMPLES 1 à 8 sont de plus fabriqués par le procédé de fabrication du présent mode de réalisation cité dans les 35 revendications.
La FIG. 1 illustre schématiquement la structure d'un élément coulissant (palier lisse) 11 du présent mode de réalisation. L'élément coulissant 11 est muni d'un revêtement 13 constitué de Bi ou d'un alliage de Bi sur le substrat 12. Le substrat 12 comprend un support de métal 14 constitué par exemple d'acier et une couche d'alliage de palier 15 fournie sur la surface supérieure (côté de surface coulissante) du support de métal 14. Une couche d'alliage de support 15 est constituée par exemple de Al, d'un alliage d'AI, de Cu, d'un alliage de Cu ou semblables. Une couche intermédiaire peut être fournie entre la couche d'alliage de palier 15 et le revêtement 13 pour améliorer la liaison de la couche d'alliage de palier 15 et du revêtement 13 et/ou pour éviter plus efficacement la diffusion des atomes entre les couches. On peut utiliser Ag ou Cu-5 % en masse de Zn comme la couche intermédiaire. Dans la portion de surface (portion la plus en surface) du revêtement 13, une couche d'oxyde 16 est fournie, laquelle comprend de l'oxyde de bismuth dispersé. La teneur en oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde 16, représentée par la teneur en oxygène, est de 0,5 % en masse à 8,0 % en masse. La couche d'oxyde 16 du revêtement 13 sert de surface coulissante avec laquelle le contre-élément, tel que l'arbre- manivelle, coulisse. L'oxyde de bismuth est dispersé dans la surface coulissante afin de ne pas se concentrer sur des portions spécifiques de la surface coulissante, particulièrement sur des portions recevant une charge élevée. La concentration en oxyde peut être mesurée par EPMA. La concentration en oxygène de la couche d'oxyde 16 peut être plus spécifiquement obtenue en lisant la concentration de l'élément d'oxygène comme une image à partir de la surface du revêtement 13 en utilisant un EPMA. L'EMPA est dans le présent mode de réalisation mis en oeuvre avec : une tension d'accélération de 15,0 kV, un courant d'irradiation de 3 x 10-8 A, un cristallite de LEDI, et une disposition du pic de 110,083 mm et en utilisant le modèle JEOL-M8530F. A l'exception de l'EXEMPLE 5 décrit dans la suite, le plan d'orientation principal des cristaux de Bi ou d'alliage de Bi constituant le revêtement 13 du présent mode de réalisation présente un indice d'orientation de 50 % ou supérieur. Le plan (202) et le plan (012) sont dans le présent mode de réalisation les plans d'orientation principaux.
De plus, à l'exception de l'EXEMPLE 8 décrit dans la suite, le plan d'orientation principal des cristaux d'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde 16 du présent mode de réalisation est soit le plan (220), soit le plan (201). Le plan d'orientation principal et l'indice d'orientation peuvent être obtenus en mesurant l'intensité de diffraction des rayons X à partir de la surface du revêtement 13 en utilisant un XRD (appareil de diffraction de rayons X). L'élément coulissant 11 décrit ci-dessus est fabriqué par le schéma de procédé suivant. Un substrat 12 constitué du bimétal ainsi appelé est dans un premier temps formé en garnissant une couche d'alliage de palier à base de Cu ou à base d'Al 15 sur un support de métal 14 constitué d'acier. Le substrat 12 constitué d'un support de métal 14 et d'une couche d'alliage de palier 15 est moulé dans une forme semicylindrique ou cylindrique. Le substrat moulé 12 est fini en surface par exemple en perçant ou en brochant la surface de la couche d'alliage de palier 15. Le substrat fini en surface 12 est nettoyé en surface par un dégraissage électrolytique et un décapage à l'acide. Un procédé de placage est ensuite réalisé, dans lequel un revêtement 13 est formé sur le substrat 12 (couche d'alliage de palier 15) par placage de Bi ou d'un alliage de Bi dans l'épaisseur de 5 pm par exemple. Un procédé d'oxydation est ensuite réalisé, dans lequel de l'oxyde de bismuth est produit dans la portion de surface du revêtement 13. Le procédé d'oxydation commence en immergeant le revête- ment 13 dans une huile soluble dans l'eau pour fixer l'huile soluble dans l'eau sur la surface de revêtement 13. Le revêtement 13 est après cela séché. Une huile de coupe soluble dans l'eau "UNISOLUBLE EM" de JX Nippon Oil & Energy Corporation est utilisée dans le présent mode de réalisation comme huile soluble dans l'eau.
La surface de revêtement 13 est ensuite traitée thermiquement par exemple à 110 degrés Celsius pendant 1 heure. La température du procédé thermique peut être de 90 à 130 degrés Celsius et la durée du procédé thermique peut être de 30 minutes à 2 heures. Il en résulte que de l'oxyde de bismuth est formé dans la surface du revêtement 13 pour produire une couche d'oxyde 16. La température et les conditions appliquées au procédé thermique doivent varier selon le matériau, la concentration, ou semblables de l'huile soluble dans l'eau. La quantité d'oxyde (concentration en oxyde) augmente lorsque la température du procédé thermique augmente et la durée du procédé thermique s'allonge. L'élément coulissant 11 des EXEMPLES décrits ci-dessus 5 présente un revêtement 13 fourni avec la couche d'oxyde 16 dans sa portion de surface. La couche d'oxyde 16 comprend un oxyde de bismuth qui est un matériau non métallique. Il en résulte qu'il est possible de supprimer la chaleur provenant de la friction avec le contre-élément dans les premières étapes d'utilisation de l'élément coulissant, ce qui permet à 10 son tour l'amélioration de la résistance au grippage. Une bonne résistance au grippage peut être particulièrement obtenue en contrôlant la teneur en oxyde de bismuth dans une couche d'oxyde 16 à de 0,5 % en masse ou supérieure et à 8,0 % en masse ou inférieure pour la concentration en oxygène. La résistance à la fatigue de l'élément coulissant peut se 15 détériorer par la présence de l'oxyde de bismuth dans l'intérieur volumique en épaisseur du revêtement 13. Ceci est dû au fait que les fissures se propagent à partir de l'oxyde de bismuth. Une telle possibilité de dégradation de la résistance à la fatigue peut être éliminée en disposant l'oxyde de bismuth pour qu'il réside uniquement dans la couche 20 d'oxyde 16 disposée dans la couche la plus en surface du revêtement 13. Les inventeurs ont réalisé un test de grippage pour vérifier la résistance au grippage de l'élément coulissant 11 du présent mode de réalisation. Comme représenté dans la FIG. 2, 10 types d'échantillons comprenant les EXEMPLES 1 à 8 et les EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10 25 ont été préparés pour le test de grippage. Les EXEMPLES 1 à 8 sont des exemples de réalisation de la présente invention et les EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10 ont été préparés pour comparaison. Les échantillons ont été calibrés à un diamètre interne de 48 mm et une largeur de 18 mm. La FIG. 2 montre, avec les résultats du test, la 30 configuration des EXEMPLES 1 à 8 et des EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10, telle que la concentration en oxygène et le plan d'orientation principal du cristal d'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde ; et la composition, le plan d'orientation principal, et l'indice d'orientation du plan d'orientation principal du revêtement. 35 Dans les EXEMPLES 1 à 8, la concentration en oxygène de la couche d'oxyde est de 0,5 % en masse à 8,0 % en masse. La durée du procédé thermique pour les EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10 est raccourcie ou allongée de sorte que leur concentration en oxygène ne se trouve pas dans l'intervalle décrit ci-dessus. La concentration en oxygène de l'EXEMPLE COMPARATIF 9 indique plus spécifiquement 0,3 % en masse, valeur inférieure à l'intervalle décrit ci-dessus et la concentration en oxygène de l'EXEMPLE COMPARATIF 10 indique 8,5 °A) en masse, valeur supérieure à l'intervalle décrit ci-dessus. La concentration en oxygène des échantillons qui n'ont pas été soumis à un procédé thermique indiquait 0,2 % en masse. Dans les EXEMPLES 1 à 6 (et les EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10), le plan d'orientation principal de cristal d'oxyde de bismuth était le plan (220). Dans les EXEMPLES 7 et 8, les plans d'orientation principaux de l'oxyde de bismuth étaient respectivement le plan (201) et le plan (222). En ce qui concerne le revêtement, l'EXEMPLE 4 est constitué d'un alliage de Bi-3 % en masse de Sn et l'EXEMPLE 7 est constitué d'un alliage de Bi-3 % en masse de In. Le reste des EXEMPLES et des EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10 sont constitués de Bi pur. L'épaisseur du revêtement est de 5 dam pour tous les échantillons. Le plan d'orientation principal du revêtement était de plus le plan (012) dans les EXEMPLES 1, 6 et dans l'EXEMPLE COMPARATIF 10. Le plan d'orientation principal du revêtement était le plan (202) dans le reste des EXEMPLES et de l'EXEMPLE COMPARATIF 9. L'indice d'orientation du plan d'orientation principal est de plus relativement faible à 38 % seulement dans l'EXEMPLE 5 alors que dans le reste des EXEMPLES et des EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10, l'indice d'orientation du plan d'orientation principal était de 50 % ou supérieur. On a réalisé un test de grippage en utilisant un dispositif de test de performance de palier par exemple. On a réalisé le test en utilisant S55C comme contre matériau à la vitesse de 20 m/s avec 150 cm3 de lubrifiant, et avec la charge spécifique incrémentée de 0,5 MPa toutes les 10 minutes. Les résultats du test sont représentés dans la FIG. 2. La charge spécifique à laquelle les températures de surface arrière des échantillons excédaient 200 degrés Celsius ou à laquelle la courroie de commande de l'arbre faisait l'expérience d'un patinage par une élévation soudaine de la force de torsion a été considérée comme la charge maximale sans grippage.
Les résultats du test montrent clairement que les éléments coulissants des EXEMPLES 1 à 8 présentent une excellente résistance au grippage. Les éléments coulissants des EXEMPLES 1 à 8 sont chacun munis d'une couche d'oxyde dans la portion de surface du revêtement et la concentration en oxygène de la couche d'oxyde est contrôlée pour être supérieure ou égale à 0,5 % en masse et inférieure ou égale à 8,0 % en masse. Les éléments coulissants des EXEMPLES 1 à 8 présentaient une différence importante de résistance au grippage en comparaison avec les EXEMPLES COMPARATIFS 9 et 10 dans lesquels la concentration en oxygène ne se trouve pas dans l'intervalle décrit ci-dessus. On pense que ceci provient d'un défaut de suppression du développement initial de chaleur lorsque la teneur en oxyde de bismuth est inférieure à 0,5 % en masse, représentée par la concentration en oxygène (EXEMPLE COMPARATIF 9). D'autre part, la conformité est détériorée lorsque la teneur en oxyde de bismuth est supérieure à 8,0 % en masse, représentée par la concentration en oxygène (EXEMPLE COMPARATIF 10) et ainsi, la fatigue du revêtement ainsi appelée apparaît par exemple lors d'un contact local avec le contre élément. Un bon film d'huile ne peut pas être formé dans de telles conditions et on pense par-là qu'il en résulte une détérioration de la résistance au grippage. Une autre étude des EXEMPLES montre que les EXEMPLES 4 et 7, dans lesquels le revêtement est constitué d'un alliage de Bi, présentent une résistance au grippage légèrement inférieure en comparaison avec les EXEMPLES 1, 2, 3, 5, 6, et 8 dans lesquels le revêtement est constitué de Bi pur. C'est pourquoi on préfère pour la résistance au grippage un revêtement constitué de Bi pur. On peut de plus voir que les EXEMPLES 2, 3, 4, 5, 7, et 8, dans lesquels le plan (202) était le plan d'orientation principal du cristal de revêtement, ont tendance à présenter une résistance au grippage plus importante en comparaison avec les EXEMPLES 1 et 6, dans lesquels le plan (012) était le plan d'orientation principal. L'indice d'orientation du plan principal des cristaux du revêtement est de préférence de 50 % ou supérieur. L'EXEMPLE 5, dans lequel l'indice d'orientation était de 38 %, réalisait cependant une bonne résistance au grippage.
Le plan d'orientation principal du cristal d'oxyde de bismuth de la couche d'oxyde est de préférence le plan (220) ou le plan (201) comme ceci était le cas dans les EXEMPLES 1 à 7. L'EXEMPLE 8, dans lequel le plan d'orientation principal était le plan (222), réalisait cependant également une bonne résistance au grippage. La composition de l'EXEMPLE 3 parmi les EXEMPLES 1 à 8 présentait les meilleurs résultats.
5 Comme représenté, la concentration en oxygène de la couche d'oxyde dans l'EXEMPLE 3 était de 2,0 % en masse et le plan d'orientation principal du cristal d'oxyde de bismuth était le plan (220). Le revêtement de l'EXEMPLE 3 était constitué de Bi pur et le plan d'orientation principal du cristal de Bi pur était le plan (202). L'indice d'orientation du plan (202) 10 était de 59 %. Bien que non représenté dans la FIG. 2, les inventeurs de la présente invention ont réalisé un test similaire sur la base de deux types supplémentaires d'échantillons en plus des EXEMPLES 1 à 8. Les échantillons supplémentaires ont été préparés sur la base de la structure 15 de l'EXEMPLE 3 et chacun était muni d'une couche intermédiaire entre la couche d'alliage de palier et le revêtement. On a préparé deux types différents de couches intermédiaires, dont un est constitué d'Ag et l'autre est constitué de Cu-5 % en masse de Zn. Les deux couches intermédiaires étaient formées dans l'épaisseur de 5 pm. Les deux échantillons 20 supplémentaires munis de la couche intermédiaire réalisaient également de bons résultats de tests similaires à l'EXEMPLE 3. Les inventeurs ont de plus réalisé un test similaire sur la base de deux types supplémentaires d'échantillons. Les échantillons supplémentaires ont été préparés sur la base de la structure de l'EXEMPLE 3 et sont chacun munis d'un 25 revêtement plus épais en comparaison avec l'EXEMPLE 3, les épaisseurs étant respectivement de 10 pm et de 20 pm. Les deux échantillons supplémentaires ont également réalisé de bons résultats de tests similaires à l'EXEMPLE 3. En résumé, la résistance au grippage varie difficilement selon la présence/l'absence de la couche intermédiaire et 30 selon la différence de l'épaisseur du revêtement. Différents aspects de la présente invention peuvent être modifiés, tels que le matériau et/ou l'épaisseur du support de métal et/ou de la couche d'alliage de palier, le procédé de formation de la couche d'oxyde, ou semblables. Chacun des constituants de l'élément coulissant 35 peut comprendre des impuretés inévitables. L'élément coulissant n'est pas limité à une application de palier lisse pour des moteurs de véhicules automobiles mais peut être utilisé dans différentes autres applications. [DESCRIPTION DES SYMBOLES DE REFERENCE] Dans les dessins, 11 représente un élément coulissant ; 12, un substrat ; 13, un revêtement ; et 16, une couche d'oxyde.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1. Elément coulissant (11) comprenant : un substrat (12) ; et un revêtement (13) comprenant Bi ou un alliage de Bi fourni sur le substrat, dans lequel une portion de surface du revêtement (13) comprend une couche d'oxyde (16) incluant un oxyde de bismuth, et dans lequel la teneur de l'oxyde de bismuth dans la couche 10 d'oxyde, représentée par la teneur en oxygène, est supérieure ou égale à 0,5 % en masse et inférieure ou égale à 8,0 % en masse.
  2. 2. Elément coulissant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un indice d'orientation d'un plan d'orientation principal de cristaux de Bi ou d'alliage de Bi dans le revêtement est de 50 % ou supérieur. 15
  3. 3. Elément coulissant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un plan d'orientation principal des cristaux d'oxyde de bismuth dans la couche d'oxyde est soit un plan (220), soit un plan (201).
  4. 4. Procédé de fabrication de l'élément coulissant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant : 20 le placage de Bi ou d'un alliage de Bi sur le substrat pour former le revêtement ; et l'oxydation du revêtement par : application d'une huile soluble dans l'eau sur une surface du revêtement et séchage de la surface du revêtement portant l'huile soluble 25 dans l'eau, et traitement thermique du revêtement à une température de 90 à 130 degrés Celsius sur une durée de 30 minutes à 2 heures pour former un oxyde de bismuth dans une portion de surface du revêtement.
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