JP2016108600A

JP2016108600A - 摺動部材

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Publication number: JP2016108600A
Application number: JP2014246202A
Authority: JP
Inventors: 岩田　英樹; Hideki Iwata; 英樹岩田; 良文伊藤; Yoshifumi Ito
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2034-12-04
Also published as: JP6347733B2

Abstract

【課題】荷重を加えた場合において、樹脂組成物を用いた摺動層の変形量を抑制することが可能な摺動部材を提供する。【解決手段】多孔質焼結層４は、断面視において裏金層２の表面に複数個積層された金属粒相６と、金属粒相６どうし及び金属粒相６と裏金層２とをつなぐバインダとして機能するロウ材相７と、からなり、ロウ材相７を構成するロウ材は、ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、金属粒相６を構成する金属粒は、ロウ材よりも高いヤング率を有するようにした。このように、金属粒相６どうしをつなぐロウ材相７を構成するロウ材のヤング率を１２０ＧＰａ以上とすることで、金属粒相６どうしの接合部が硬質で変形し難くなり、摺動部材１に負荷が加えられた場合に、多孔質焼結層４の変形を抑制し、摺動層３の変形量を少なくすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、荷重を加えた場合において、樹脂組成物を用いた摺動層の変形量を抑制することが可能な摺動部材に関する。

従来、裏金の表面に金属粉末を焼結することにより多孔質焼結層を形成し、その多孔質焼結層の孔隙に合成樹脂が含浸された摺動層を有する摺動部材が知られている。このような多孔質焼結層を形成するための金属粉末としては、特許文献１に示すように球形のＣｕ合金粉末を使用したり、特許文献２に示すように平均粒径を２５〜１００μｍとした球形のＣｕ合金粉末を使用したり、特許文献３に示すように球形及び異形（不規則形状）から構成されるＣｕ合金粉末を使用したりするものが提案されている。

また、特許文献４の図３には、多孔質焼結層を形成するためにＣｕ合金粉末を使用し、その多孔質焼結層を用いた摺動部材における青銅相露出率と焼付面圧との関係が開示されている。具体的には、青銅相露出率が５０％を変曲点として、青銅相露出率が高いほど、すなわち多孔質焼結層の空孔率が低いほど、摺動層の耐焼付性が低下していることが開示されている。このため、摺動部材の使用により摺動層の樹脂が摩耗した場合、摺動層の表面に多孔質焼結層を構成するＣｕ合金が露出するようになるが、予め、裏金の表面に空孔率が高い多孔質焼結層を形成することで、そのＣｕ合金が露出した摺動層の表面における樹脂の占める割合が大きくなり、摺動層の耐焼付性を高くすることができる。

特開２００３−２４７５４６号公報特開２００１−１４０８９３号公報特開２００２−１２９０３号公報特許第３８２３３２５号公報

ところで、近年、摺動部材を用いた装置の高速、高性能化に伴い、軸受にかかる負荷が増加している。特に、摺動部材を用いた装置の小型化により軸受サイズが小さくなり、軸受にかかる負荷が増加している。このような状況下で、特許文献１〜４に示すように、多孔質焼結層を形成するためにいずれの形状のＣｕ合金粉末を使用した場合であっても、Ｃｕ合金粉末どうしの接合部の径が細いため、その接合部での強度が低い。このため、摺動部材に高負荷が加えられた場合には、Ｃｕ合金粉末どうしの接合部を起点として多孔質焼結層が塑性変形し、摺動層の変形量が多くなってしまう。そして、特許文献１〜４に示す摺動部材を、装置内部で油の圧力を高めるためのポンプなどに使用した場合には、摺動層の変形量が多いことに起因して、使用時の負荷により軸と軸受間のクリアランスが増加し、油がリークしてしまい、装置内部での油の圧縮の効率が低下する。また、軸と軸受間のクリアランスを最適に保つことができず、軸が振動などを起こし、軸受にさらなる負荷を与えてしまう場合がある。

本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、荷重を加えた場合において、樹脂組成物を用いた摺動層の変形量を抑制することが可能な摺動部材を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、裏金層と摺動層とからなり、前記摺動層は、前記裏金層の表面に形成された多孔質焼結層と該多孔質焼結層の空孔部及び表面に含浸被覆された樹脂組成物とからなる摺動部材であって、前記多孔質焼結層の摺動面側である上層部は、前記多孔質焼結層の前記裏金層との界面側である下層部よりも空孔率が高い摺動部材において、前記多孔質焼結層は、断面視において前記裏金層の表面に複数個積層された金属粒相と、前記金属粒相どうし及び前記金属粒相と前記裏金層とをつなぐバインダとして機能するロウ材相と、からなり、前記ロウ材相を構成するロウ材は、ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、前記金属粒相を構成する金属粒は、前記ロウ材よりも高いヤング率を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明においては、請求項１記載の摺動部材において、前記多孔質焼結層は、前記上層部の空孔率が５０％以上であり、且つ、前記下層部の空孔率が４０％以下であることを特徴とする。

請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２記載の摺動部材において、前記金属粒相を構成する金属粒の平均粒径は、４５〜１８０μｍであることを特徴とする。

請求項４に係る発明においては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の摺動部材において、前記ロウ材相は、Ｎｉがベースであることを特徴とする。

請求項５に係る発明においては、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の摺動部材において、前記多孔質焼結層における前記ロウ材相の割合は、前記多孔質焼結層の１００質量部に対して前記ロウ材相が５〜４０質量部であることを特徴とする。

請求項１に係る発明においては、多孔質焼結層は、断面視において裏金層の表面に複数個積層された金属粒相と、金属粒相どうし及び金属粒相と裏金層とをつなぐバインダとして機能するロウ材相と、からなり、ロウ材相を構成するロウ材は、ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、金属粒相を構成する金属粒は、ロウ材よりも高いヤング率を有するようにした。このように、金属粒相どうしをつなぐロウ材相を構成するロウ材のヤング率を１２０ＧＰａ以上とすることで、金属粒相どうしの接合部が硬質で変形し難くなり、摺動部材に負荷が加えられた場合に、多孔質焼結層の変形を抑制し、摺動層の変形量を少なくすることができる。また、仮に、金属粒相を構成する金属粒とロウ材相を構成するロウ材とのいずれもが同一のヤング率である多孔質焼結層を形成すると、金属粒相どうしの接合部が硬くなり過ぎ、摺動部材に負荷が加えられた場合に、多孔質焼結層が全く変形しないため、樹脂組成物のみが変形してしまい、樹脂組成物が過度に変形すると、多孔質焼結層と樹脂組成物との界面での破断が起き易くなる。しかしながら、請求項１に係る発明では、金属粒相を構成する金属粒がロウ材よりも高いヤング率を有することで、摺動部材に負荷が加えられた場合に、多孔質焼結層は、主に金属粒相どうしの接合部が僅かに変形することで樹脂組成物の変形に追従し、且つ金属粒相の変形を回避することで、樹脂組成物との界面での破断が起きることを抑制することができる。そして、荷重が除荷された際には、多孔質焼結層の変形と樹脂組成物の変形とが元に戻る。一方、仮に、金属粒相を構成する金属粒のヤング率がロウ材相を構成するロウ材のヤング率よりも低いと、摺動部材に負荷が加えられた場合に、金属粒相の表面が塑性変形し、金属粒相の表面と樹脂組成物との界面に隙間が生じ易くなる。

裏金層の表面に摺動層を形成した摺動部材の断面を示す模式図である。

本実施形態に係る摺動部材１について、図１を参照して説明する。図１は、裏金層２の表面に、金属粒相６とロウ材相７とからなる多孔質焼結層４と、樹脂組成物５と、からなる摺動層３を形成した摺動部材１の断面を示す模式図である。

図１に示すように、摺動部材１は、裏金層２と摺動層３とからなり、摺動層３は、裏金層２上に形成された多孔質焼結層４と該多孔質焼結層４の空孔部および表面に含浸被覆された樹脂組成物５とからなる。また、多孔質焼結層４は、金属粒相６とロウ材相７とからなる。この金属粒相６は、摺動部材１の摺動面に対して垂直方向の断面視において、裏金層２の表面に複数個（図１では２個）積層されている。また、ロウ材相７は、金属粒相６の粒どうし、あるいは、金属粒相６の粒と裏金層２の表面とをつなぐバインダとして機能し、金属粒相６の粒どうし、あるいは、金属粒相６の粒と裏金層２の表面とは、ロウ材相７を介して接合している。なお、金属粒相６の粒どうし、あるいは、金属粒相６の粒と裏金層２の表面とは、直接、接触、あるいは、焼結により接合している部分が形成されていてもよい。また、金属粒相６の粒は、表面の一部がロウ材相７により覆われていない部分が形成されているが、金属粒相６の粒の表面の全てがロウ材相７により覆われていてもよい。

金属粒相６としては、一般市販される、亜共析鋼、共析鋼、過共析鋼、鋳鉄、高速度鋼、工具鋼、オーステナイト系ステンレス、フェライト系ステンレス等の金属粒や銅合金、タングステン合金等の金属粒を用いることができる。また、金属粒相６を構成する金属粒の組成は限定されない。なお、金属粒相６を構成する金属粒は、ロウ材相７を構成するロウ材よりも高いヤング率を有するが、ヤング率が１５０ＧＰａ以上の金属粒がより望ましい。

また、金属粒相６を構成する金属粒は、平均粒径が４５〜１８０μｍであればよい。このような平均粒径の金属粒相６の粒を用いることで、多孔質焼結層４には、樹脂組成物５を含浸させるために好適な空孔が形成される。金属粒相６の粒の平均粒径が４５μｍ未満であると、多孔質焼結層４に形成される各空孔部のサイズが小さくなり、樹脂組成物５を含浸させ難くなる。また、金属粒相６の粒の形状は、異形よりも球形がより望ましい。球形の金属粒相６の粒を用いた場合には、異形よりも金属粒相６の粒どうしの接合部の径が太くなるため、その接合部の強度を高くすることができる。なお、異形の粒の形状の詳細については、特許文献３の段落［００２０］に開示されている。

ロウ材相７としては、ヤング率が１２５ＧＰａ以上のロウ材を用いることができる。具体的には、Ｎｉロウであり、Ｎｉをベースとし、Ｃｕ、Ｂ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐなどの成分を１種以上含有させた組成であり、液相化する温度が８７０〜１１５０℃である。

なお、ロウ材相７としてＮｉ−Ｐ合金を用いる場合、そのＮｉ−Ｐ合金の組成は、９〜１３質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からなることが望ましい。このＮｉ−Ｐ合金の組成は、Ｎｉ−Ｐ合金の融点が低くなる組成範囲である。なお、Ｎｉ−Ｐ合金の組成は、１０〜１２質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からなることがより望ましい。裏金層２上に多孔質焼結層４を焼結するときの昇温過程では、ロウ材相７であるＮｉ−Ｐ合金成分の全てを液相化させ、金属粒相６の粒の表面にＮｉ−Ｐ合金が濡れ広がるようにする。このように、金属粒相６の粒の表面には、Ｎｉ−Ｐ合金が濡れ広がることで、摺動層３の樹脂組成物５あるいはＮｉ−Ｐ合金との接合を強くすることができる。また、Ｎｉ−Ｐ合金の組成において、Ｐの含有量が９質量％未満、あるいは１３質量％を超えると、Ｎｉ−Ｐ合金の融点が高くなる。これにより、焼結時、Ｎｉ−Ｐ合金の液相の発生量が減少し、金属粒相６の粒の表面にＮｉ−Ｐ合金が濡れ広がり難くなる。

また、ロウ材相７としてＮｉ−Ｐ合金を用いる場合、そのＮｉ−Ｐ合金は、前記組成に、さらに、選択成分として１〜４質量％のＢ、１〜１２質量％のＳｉ、１〜１２質量％のＣｒ、１〜３質量％のＦｅ、０．５〜５質量％のＳｎ、０．５〜５質量％のＣｕから選択される１種以上を含有させて、Ｎｉ−Ｐ合金のヤング率を調整してもよい。また、これら選択成分を含有するＮｉ−Ｐ合金は、Ｎｉ素地部が必須成分であるＰ及び選択成分であるＢ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｕを固溶した形態の組織が好ましいが、Ｎｉ素地部が含有成分による２次相（析出物、晶出物）を含んだ形態の組織であってもよい。

多孔質焼結層４におけるロウ材相７の割合は、多孔質焼結層４の１００質量部に対してロウ材相７が５〜４０質量部であり、より好ましくは、１５〜２５質量部である。このロウ材相７の割合は、金属粒相６の粒どうし、あるいは、金属粒相６の粒と裏金層２の表面とを結びつけるバインダとなる形態の多孔質焼結層４を形成するために好適な範囲である。ロウ材相７の割合が５質量部未満であると、多孔質焼結層４の強度や、多孔質焼結層４と裏金層２との接合が不十分となる。一方、ロウ材相７の割合が４０質量部を超えると、焼結時、空孔となるべき部分がロウ材相７で充填されてしまうので、多孔質焼結層４の空孔率が小さくなりすぎるようになる。

樹脂組成物５は、多孔質焼結層４の空孔部および表面に含浸被覆される。図１に示すように、樹脂組成物５は、多孔質焼結層４における金属粒相６の表面、あるいは、ロウ材相７の表面と接している。樹脂組成物５としては、一般的な摺動用の樹脂組成物を用いることができる。具体的には、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、エポキシ、フェノール、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイドのいずれか一種以上の樹脂に、さらに、固体潤滑剤としてグラファイト、グラフェン、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリオレフィン、窒化ホウ素、二硫化錫のいずれか一種以上を含む樹脂組成物を用いることができる。また、樹脂組成物５には、さらに充填剤として、粒状、あるいは、繊維状の金属、金属化合物、セラミック、無機化合物、有機化合物のいずれか一種以上を含有させることができる。なお、樹脂組成物５を構成する樹脂、固体潤滑剤、充填剤は、ここで例示したものに限定されない。

図１に示すように、多孔質焼結層４の摺動面側である上層部の空孔率は、多孔質焼結層４の裏金層２との界面側である下層部の空孔率よりも高くなっており、また、多孔質焼結層４の上層部の空孔率が５０％以上、且つ、下層部の空孔率が４０％以下となっている。多孔質焼結層４の上層部の空孔率が５０％以上であることが望ましいのは、段落［０００３］で前述した通りであり、下層部の空孔率が４０％以下であることが望ましいのは、多孔質焼結層４と裏金層２との接合を確保するためである。なお、摺動部材１の摺動面に対して垂直方向の断面視において、多孔質焼結層４の表面側（摺動部材１の摺動面側の多孔質焼結層４の表面であって、図１において上側）に配置された複数の金属粒相６のうち、金属粒相６の粒の表面が、最も上側に位置している金属粒相６の粒の表面（摺動面に最も近い表面の頂部）を基準点Ｐとし、この基準点Ｐを通り摺動面に対して平行な仮想線（図１の破線で示す線）を多孔質焼結層４の高さとする。上記した多孔質焼結層４の上層部は、多孔質焼結層４の高さのうち、摺動面側となる半分の高さの範囲内に属する多孔質焼結層４の領域であり、一方、上記した多孔質焼結層４の下層部は、多孔質焼結層４の高さのうち、裏金層２との界面側となる半分の高さの範囲内に属する多孔質焼結層４の領域である。

次に、本実施形態に係る摺動部材１の作製方法について説明する。まず、金属粒相６の粉末とロウ材の粉末との混合粉を準備する。また、ロウ材の粉末は、金属粒相６の粉末の平均粒径に対して１０〜３０％の平均粒径であるものを用いる必要がある。なお、混合粉におけるロウ材の粉末の割合は、混合粉の１００質量部に対してロウ材の粉末を５〜４０質量部とすることが好ましい。

そして、室温で、準備した混合粉を裏金上に散布し、粉末散布層を形成する。粉末散布層中では、金属粒相６の粉末は、裏金層２の表面に複数個（図１では２個）積層されている。なお、金属粒相６の粉末は、裏金層２の表面に３個以上積層されてもよい。また、ロウ材の粉末は、金属粒相６の粉末の平均粒径に対して１０〜３０％の平均粒径であるものを用いると、金属粒相６の粉末どうしの間の隙間や金属粒相６の粉末と裏金層２の表面の間の隙間に多く存在するようになり、多孔質焼結層４の表面となる粉末散布層の表面側（多孔質焼結層４の上層部側）では、裏金層２の表面との界面側（多孔質焼結層４の下層部側）に比べてロウ材の粉末が少なくなる。これは、混合粉を裏金層２の表面に散布している際に、粉末散布層の表面側（多孔質焼結層４の上層部側）に散布されたロウ材の粉末が、重力や散布時の振動の影響を受けて金属粒相６の粉末どうしの間の隙間を通り、裏金層２の表面との界面側（多孔質焼結層４の下層部側）へ向かって流動しやいように、金属粒相６の粉末の平均粒径とロウ材の粉末の平均粒径とを選択しているからである。

次いで、粉末散布層を加圧することなく焼結炉を用いて、ロウ材の液相温度以上（例えば、Ｎｉ−Ｐ合金からなるロウ材の場合、９３０〜１０００℃）の還元雰囲気中で焼結する。なお、裏金層２は、従来から一般的な炭素鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、Ｎｉ合金等の板や条を用いることができるが、これらに限定されないで他の組成の金属の裏金を用いてもよい。焼結時において、昇温途中のロウ材の液相温度になると、ロウ材の粒が溶融を始める。その液相は、金属粒相６の粉末どうしや、金属粒相６の粉末と裏金層２の表面との間で流動し、裏金層２の表面上に多孔質焼結層４の形成が開始される。例えば、９〜１３質量％のＰと残部Ｎｉの組成からなるＮｉ−Ｐ合金のロウ材の粒は、９５０℃で完全に液相となり、Ｐの含有量範囲を少なくした１０〜１２質量％のＰと残部Ｎｉの組成からなるＮｉ−Ｐ合金のロウ材の粒は、９３０℃で完全に液相となる。そして、ロウ材の液相温度以上で焼結すると、ロウ材が全て液相化し、一部の液相化したロウ材は金属粒相６の粒の表面を覆い、一部の液相化したロウ材は金属粒相６の粒の表面を伝って裏金層２まで流れ落ちる。これにより、焼結前に多孔質焼結層４の上層部に固体として存在していたロウ材の部位は、焼結後に空孔となり、多孔質焼結層４の上層部の空孔率を確保することができる。なお、多孔質焼結層４の上層部の空孔率は、金属粒相６の粉末とロウ材の粉末との混合割合や、焼結時におけるロウ材の液相の発生量を変えることで制御することができる。

次に、本実施形態に係る摺動部材１を用いた実施例１〜４及び比較例１〜５の作製方法について説明する。まず、実施例１〜３は、球形の過共析鋼の粉末と、Ｎｉ−１１ｍａｓｓ％Ｐ合金のロウ材の粉末とを使用し、実施例４は、異形の過共析鋼の粉末と、Ｎｉ−１１ｍａｓｓ％Ｐ合金のロウ材の粉末とを所定量混合した混合粉を使用した。また、比較例１，２は、球形のリン青銅粉末（Ｃｕ−１０ｍａｓｓ％Ｓｎ−０．２ｍａｓｓ％Ｐ）を使用し、比較例３は、球形のリン青銅粉末と、異形のリン青銅粉末とを５０ｍａｓｓ％ずつ混合した混合粉を使用した。また、比較例４は、球形の過共析鋼の粉末を使用した。また、比較例５は、球形の純銅の粉末と、Ｎｉ−１１ｍａｓｓ％Ｐ合金のロウ材の粉末とを使用した。ヤング率の測定方法は、ステンレス鋼を母材とした円柱状の丸棒を２本用意し、円柱状の丸棒の上面と円柱状の丸棒の下面とを所定のロウ材にてロウ付けを行い、ロウ材で接合したステンレス鋼を引っ張ることで応力−ひずみ曲線を求め、その曲線の直線部の傾きをヤング率として算出した。なお、引張弾性係数は、圧縮弾性係数として代用されることが知られている。この測定方法において、Ｎｉ−１１ｍａｓｓ％Ｐ合金のヤング率は１２５ＧＰａ、リン青銅（Ｃｕ−１０ｍａｓｓ％Ｓｎ−０．２ｍａｓｓ％Ｐ）のヤング率は９０ＧＰａ、過共析鋼のヤング率は１８０ＧＰａ、純銅のヤング率は１１０ＧＰａであった。そして、実施例１〜４及び比較例５は、混合粉を裏金上に散布し、ロウ材の液相温度以上（９３０〜１０００℃）の還元雰囲気中で焼結し、裏金層２の表面に多孔質焼結層４を形成した。また、比較例１〜３は、粉末および混合粉を裏金上に散布し、焼結温度以上（８００〜９００℃）の還元雰囲気中で焼結し、裏金層２の表面に多孔質焼結層４を形成した。また、比較例４は、粉末を裏金上に散布し、焼結温度以上（１２００〜１３００℃）の還元雰囲気中で焼結し、裏金層２の表面に多孔質焼結層４を形成した。

また、裏金層２の表面に多孔質焼結層４が形成された部材には、樹脂組成物５（有機溶剤にて希釈してもよい）が、多孔質焼結層４の空孔部を充填し、多孔質焼結層４の表面を被覆するように含浸され、裏金層２の表面に多孔質焼結層４と樹脂組成物５とからなる摺動層３を形成した。なお、実施例１〜４及び比較例１〜５では、樹脂組成物５としてポリエーテルエーテルケトンを使用しているが、その他の樹脂組成物５を用いる場合には、下記の方法を用いてもよい。すなわち、樹脂組成物５を有機溶剤にて希釈して、多孔質焼結層４の空孔部を充填し、多孔質焼結層４の表面を被覆するように含浸させ、その後、樹脂組成物５の乾燥、焼成のための加熱が施され、裏金層２の表面に多孔質焼結層４と樹脂組成物５とからなる摺動層３を形成してもよい。

実施例１〜４及び比較例１〜５について、多孔質焼結層４の摺動面側である上層部の空孔率と、多孔質焼結層４の裏金層２との界面側である下層部の空孔率と、の測定結果を表１に示す。多孔質焼結層４の摺動面側である上層部の空孔率と、多孔質焼結層４の裏金層２との界面側である下層部の空孔率と、の測定は、まず、電子顕微鏡を用いて摺動部材１の厚さ方向に対して平行方向に切断された断面組織を倍率１００倍で電子像を撮影し、その画像を一般的な画像解析手法（解析ソフト：Ｉｍａｇｅ−ＰｒｏＰｌｕｓ（Ｖｅｒｓｉｏｎ４．５）；（株）プラネトロン製）を用いて二値化処理し、多孔質焼結層４（Ａ１）と樹脂組成物５（Ａ２）との区分けを行う。そして、多孔質焼結層４の摺動面側である上層部と、多孔質焼結層４の裏金層２との界面側である下層部と、における面積率（（Ａ２）／（Ａ１＋Ａ２））を測定し、それぞれの空孔率とした。

また、実施例１〜４及び比較例１〜５の摺動部材１は、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの試験片に加工し、圧縮試験を行った。具体的には、摺動部材１の試験片を、ＡＧ１００ｋＮＸ（島津製作所製）にて荷重５０ＭＰａで１時間加圧した。圧縮試験の前後の厚さを測定することで変形量を求めた。その測定結果を表１に示す。なお、摺動部材１においては、裏金層２の厚さを１．１０ｍｍとし、多孔質焼結層４の厚さを０．２５ｍｍとし、樹脂組成物５の厚さ（多孔質焼結層４の厚さを除く）を０．１５ｍｍとした。ただし、比較例２のみ、裏金層２の厚さを１．２３ｍｍとし、多孔質焼結層４の厚さを０．１２ｍｍとし、樹脂組成物５の厚さ（多孔質焼結層４の厚さを除く）を０．１５ｍｍとした。

実施例１〜４及び比較例４，５は、摺動部材１に荷重を加えた後において、いずれも摺動部材１の変形量が比較例１〜３に対して少ない。これは、多孔質焼結層４を構成する金属粒相６の粒どうしの接合部において、ヤング率が高く、硬質で変形し難いためである。また、圧縮試験後の試験片の断面組織を確認したところ、リン青銅を用いた比較例１〜３は、金属粒相６の粒どうしの接合部が塑性変形しているのに加え、多孔質焼結層４の最上部に位置する金属粒相６の表面が平坦面となる塑性変形が起きていた。また、金属粒相６を構成する金属粒とロウ材相７を構成するロウ材とのいずれもが同一のヤング率である比較例４からは、樹脂組成物５と多孔質焼結層４の表面との界面に沿った割れが発見された。これは、摺動部材１に荷重を加えた際、多孔質焼結層４における金属粒相６や金属粒相６の粒どうしの接合部が全く変形しないため、樹脂組成物５のみが過度に変形してしまい、樹脂組成物５が破壊されたと推定される。このことから、金属粒相６の粒どうしの接合部のヤング率は、１８０ＧＰａ未満が望ましいと考えられる。また、金属粒相６を構成する金属粒のヤング率がロウ材相７を構成するロウ材のヤング率よりも低い比較例５からは、多孔質焼結層４の最上部に位置する金属粒相６の表面が塑性変形し、樹脂組成物５と金属粒相６の表面との界面に隙間が発見された。これは、摺動部材１に荷重を加えた際、金属粒相６に対してヤング率が高い金属粒相６の粒どうしの接合部での変形量が少なくなる一方、ヤング率が低く軟らかい金属粒相６での変形量が多くなり、金属粒相６の表面での塑性変形が起こった推定される。なお、金属粒相６を構成する金属粒のヤング率がロウ材相７を構成するロウ材のヤング率よりも高い実施例１〜３からは、樹脂組成物５と多孔質焼結層４との界面に割れや隙間が確認されなかった。

１摺動部材
２裏金層
３摺動層
４多孔質焼結層
５樹脂組成物
６金属粒相
７ロウ材相

Claims

裏金層と摺動層とからなり、前記摺動層は、前記裏金層の表面に形成された多孔質焼結層と該多孔質焼結層の空孔部及び表面に含浸被覆された樹脂組成物とからなる摺動部材であって、
前記多孔質焼結層の摺動面側である上層部は、前記多孔質焼結層の前記裏金層との界面側である下層部よりも空孔率が高い摺動部材において、
前記多孔質焼結層は、断面視において前記裏金層の表面に複数個積層された金属粒相と、前記金属粒相どうし及び前記金属粒相と前記裏金層とをつなぐバインダとして機能するロウ材相と、からなり、
前記ロウ材相を構成するロウ材は、ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、前記金属粒相を構成する金属粒は、前記ロウ材よりも高いヤング率を有することを特徴とする摺動部材。
前記多孔質焼結層は、前記上層部の空孔率が５０％以上であり、且つ、前記下層部の空孔率が４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
前記金属粒相を構成する金属粒の平均粒径は、４５〜１８０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摺動部材。
前記ロウ材相は、Ｎｉがベースであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の摺動部材。
前記多孔質焼結層における前記ロウ材相の割合は、前記多孔質焼結層の１００質量部に対して前記ロウ材相が５〜４０質量部であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の摺動部材。