JP2011163381A - 摺動部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基部上にオーバレイ層13が設けられる摺動部材において、オーバレイ層13をBiまたはBi合金にSnまたはSn合金を添加して形成する。オーバレイ層13中に分布するSn系粒子15の平均粒径を、オーバレイ層13中に分布するBi系粒子14の平均粒径の5%以下にする。
【選択図】図1
Description
特許文献1では、オーバレイ層1中のSn系粒子3の大きさについて検討されていないため、昨今の厳しい使用条件の下では、通常のSn系粒子3が融解により流動して焼付が生じてしまうことが考えられる。
本発明者は、上記の解明を基にして、下記の発明をした。
本発明で言う「基部」とは、オーバレイ層13が設けられる側の構成物のことである。例えば、図2に示すように、裏金層12a上に軸受合金層12bが設けられ、軸受合金層12bとオーバレイ層13間に接着層としての中間層12cが設けられている場合は、裏金層12aと軸受合金層12bと中間層12cとが基部12である。その他、裏金層12a上に軸受合金層12bが設けられ、軸受合金層12b上にオーバレイ層13が設けられている場合は、裏金層12aおよび軸受合金層12bが基部12である。また、裏金層12a上にオーバレイ層13が設けられている場合は、裏金層12aが基部12である。
中間層12cは、軸受合金層12bの成分およびオーバレイ層13の成分の両方に結合しやすい材料、例えば、Ag、Ag合金、Co、Co合金、Cu、Cu合金で形成されている。
基部12及びオーバレイ層13の成分には、上記以外の成分が含まれていてもよく、また、不可避的な不純物が含まれていてもよい。
本発明で言う「粒径」とは、図3に示すように、結晶粒子の外縁に接する最小の外接円の直径Rである。また本発明で言う「平均粒径」とは、オーバレイ層13の断面における所定面積、例えば25μm2中に分布する粒子の粒径の平均値のことである。「粒径」および「平均粒子径」は、Bi系粒子14およびSn系粒子15のそれぞれに対して求められる。
例えば、本発明では、オーバレイ層13中に、平均粒径が1μmのBi系粒子14と、平均粒径が0.01μmのSn系粒子15が分布している。この場合、Sn系粒子15の平均粒径は、Bi系粒子14の平均粒径の1%となる。
本発明では、Sn系粒子15の粒径がBi系粒子14の平均粒径の5%以下であるため、凹部16の形状も、融解前のSn系粒子15の外形と同じであり、微細である。したがって、オーバレイ層13の摺動面に供給される潤滑油等の潤滑剤は、凹部16内を容易に満たしやすく、オーバレイ層13上に形成された潤滑剤の膜(以下、潤滑膜と称する)が維持されやすくなる。その結果、相手部材が潤滑剤を介さずに摺動部材11に当たってしまうことは低減され、摺動部材11は優れた非焼付性を発揮する。
Sn系粒子15の平均粒径は、Bi系粒子14の平均粒径の0.2%以上4.3%以下が好ましい。
本発明では、オーバレイ層13中にSnが含まれていることが必須である。また、オーバレイ層13中に含まれるSnが10質量%以下である場合、オーバレイ層13中のSn系粒子15が分散して分布しやすくなる。すなわち、本発明では、オーバレイ層13中で粒径の大きなSn系粒子となることを低減でき、オーバレイ層13中に平均粒径が5%以下のSn系粒子15を確実に得ることができる。
0.1≦X≦7であることがより好ましい。
CuはSnと化合して比較的硬質なSn−Cu化合物を形成する。Sn−Cu化合物は、相手部材に付着している凝着物を掻き落とす効果を有するため、摺動部材11の非焼付性はより一層向上する。
オーバレイ層13中にCuが含まれることにより、上記効果が得られる。また、オーバレイ層13中に含まれるCuが5質量%以下であると、オーバレイ層13は硬くなり過ぎず、良好な非焼付性が得られる。
0.1≦Y≦2であることがより好ましい。
オーバレイ層中に分布するSn系粒子の含有量が同じである場合、オーバレイ層中に分布するSn系粒子の数を多くするほど、Sn系粒子の1粒子あたりの体積を小さくすることができる。本発明は、オーバレイ層13中に分布するSn系粒子15の数をオーバレイ層13中に分布するBi系粒子14の数の5倍以上にしている。これにより、オーバレイ層13中に分布するSn系粒子15の平均粒径は、より一層確実にBi系粒子14の平均粒径の5%以下となり、且つ、Sn系粒子15は、オーバレイ層13中に均一に分散して分布する。
Sn系粒子15の数は、Bi系粒子の数の7倍以上がより好ましい。
マイクロ・ナノバブルの発生方法としては、エジェクタタイプ、キャビテーションタイプ、旋回タイプ、加圧溶解タイプ、超音波使用タイプ、微細孔タイプなどが挙げられる。
なお、Sn系粒子15を微細にする方法は上記に限定されない。
一般に、摺動部材であるすべり軸受は、鋼で形成される裏金層にCu合金又はAl合金で形成される軸受合金層を設け、この軸受合金層上に必要に応じて中間層を設けて構成される基部上に、オーバレイ層を設けることにより得られる。
本発明の摺動部材であるすべり軸受は、次のようにして得られる。また、本発明のすべり軸受の効果を確認するために、表1中に示す試料(表1中の実施例品1〜12、比較例品1〜3)を得た。
ここで、本発明である実施例品1〜12は、Bi電気めっきにおいて、マイクロ・ナノバブル装置(図示省略)によってめっき液中にマイクロ・ナノバブルを発生させ、このマイクロ・ナノバブルを成形品(中間層)の表面に供給した。
上記製造方法によって、実施例品1〜12を得た。実施例品1〜12において、Sn系粒子の大きさの違いは、電流密度の粗密の大きさ、すなわちマイクロ・ナノバブルの供給量および大きさに起因している。
比較例品1〜3は、成形品の表面に電流密度の微小粗密を生じさせない以外、実施例品と同様の製造方法によって得た。
上記の各試料について次の表3に示す条件で焼付試験を行った。
実施例品1〜12と、比較例品1〜3との対比から、実施例品1〜12は、Sn系粒子の平均粒径の大きさがBi系粒子の平均粒径の5%以下であるため、比較例品1〜3よりも、非焼付性に優れていることが理解できる。
実施例品5,6,9,11と、実施例品3,7,8,10との対比から、オーバレイ層中に5質量%以下のCuが含まれると、非焼付性がより一層向上することが理解できる。
Claims (4)
- 基部と、
前記基部上に設けられ、BiまたはBi合金にSnまたはSn合金を添加して形成されるオーバレイ層とを有する摺動部材において、
前記オーバレイ層中には、BiまたはBi合金で形成されるBi系粒子と、SnまたはSn合金で形成されるSn系粒子とが分布し、
前記オーバレイ層中に分布する前記Sn系粒子の平均粒径は、前記オーバレイ層中に分布する前記Bi系粒子の平均粒径の5%以下であることを特徴とする摺動部材。 - 前記オーバレイ層に含まれるSnの割合X質量%は、0<X≦10であることを特徴とする請求項1記載の摺動部材。
- 前記オーバレイ層には、Cuが含まれ、
前記オーバレイ層に含まれるCuの割合Y質量%は、0<Y≦5であることを特徴とする請求項1又は2記載の摺動部材。 - 前記オーバレイ層中に分布する前記Sn系粒子の数は、前記オーバレイ層中に分布する前記Bi系粒子の数の5倍以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の摺動部材。
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