JP2016533463A - 滑動エンジン部品 - Google Patents

Abstract

滑動エンジン部品（１００）は、金属基板の上にプラスチックポリマ系層によって設けられた滑動面を有しており、熱処理条件の閾値を超える加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わるように構成された熱変色性材料がプラスチックポリマ系材料に分散したプラスチックポリマ系材料により金属基板を被覆し、当該プラスチックポリマ系材料を硬化することによって得ることができる。

Description

本発明は、プラスチックポリマ系軸受「オーバレイ」層を有する滑動エンジン部品に関し、特に、軸受ライニング胴、ブシュ、クランクシャフトの軸受面、カムシャフトの軸受面、コネクティングロッドの軸受面、スラスト座金、軸受ブロックの軸受面、及び軸受キャップの軸受面のような滑り軸受組立部品、ピストンリング及びピストンスカートのようなピストン組立部品、並びにシリンダ壁及びシリンダライナのための滑動エンジン部品に関する。

内燃エンジンにおいて、各軸受組立部品は、典型的に、軸周りに回転可能なクランクシャフトを保持する一対の半割軸受を含む。各半割軸受は、通常、中空で半円筒形の軸受胴であり、典型的には、少なくとも１つのフランジ付き半軸受である。なかでも、軸受胴は、一般に、各軸端の外方向（径方向）に延びる半円環状のスラスト座金と配される。他の軸受組立部品においては、環状又は円形のスラスト座金を用いることも知られている。

滑り軸受の軸受表面は、通常、層構造を有している。該層構造の内部の頑丈な裏打ち材料は、好ましい摩擦学的特性を持つと共に、使用中に協働可動部と対向する軸受表面を提供する１つ又はそれ以上の層によって被覆される。公知の半割軸受及びスラスト座金において、頑丈な裏打ち材料は、厚さが約１ｍｍ又はそれ以上の鋼であってもよい。軸受面は、厚さが６μｍから２５μｍのプラスチックポリマ系複合層からなる層（オーバレイ層）によって被覆される。裏打ち層に固着された銅系材料（例えば銅錫ブロンズ）又はアルミニウム系材料（例えばアルミニウム錫合金）のような、少なくとも１つの介在層（ライニング層）が、裏打ち層とオーバレイ層との間に任意に設けられていてもよい。この場合、任意のライニング層の厚さは、通常、約０．１ｍｍから０．５ｍｍ（例えば、厚さが３００μｍで、不可避の不純物を除いてＳｎが８重量％、Ｎｉが１重量％及び残りがＣｕの銅系合金）である。

例えば、国際公開第２０１０／０６６３９６号には、鋼裏打ち層の上に配されたオーバレイ層として用いるためのプラスチックポリマ系複合材料が記載されている。該プラスチックポリマ系複合材料は、不可避の不純物を除いて、５容量％から１５容量％未満の金属粉、１容量％から１５容量％のフルオロポリマ微粒子、及び残りのポリアミド／イミド樹脂を全体に分散した、ポリアミド／イミドプラスチックポリマ材料からなる母材を含む。（該プラスチックポリマ系複合材料は、例えば、１２．５容量％のＡｌ、５．７容量％のＰＴＦＥ微粒子、４．８容量％のシラン、０．１容量％未満の他の構成要素、及び残り（ほぼ７７容量％）がポリアミド／イミドからなる厚さが１２μｍの層である。）
このようなプラスチックポリマ系オーバレイ層は、種々異なった方法により堆積することができる。その方法には、スプレイ法、パッド印刷法（間接オフセット印刷法、例えば、シリコンパッドが滑動軸受基板上にプラスチックポリマ複合材料からなるパターン化層を転写する印刷法）、スクリーン印刷法又は転写ローリング法がある。堆積する前に、プラスチックポリマは溶媒中に溶解状態にあり、固体微粒子が溶液中に懸濁している。複合オーバレイ層は下層の継承として形成してもよい。該下層には、薄膜コーティングが繰り返されてなる堆積層が、溶媒を除去するフラッシュオフ工程において散在される。堆積が完了した後に、堆積されたポリマは、数分から数時間まで（例えば、１０分から２時間まで）変動し得る持続期間に、例えば１４０℃から２４０℃での架橋結合を含むことにより、ポリマを生成するための時間を延長した加熱によって熱的に硬化する。

ポリマは、異なる基板上に堆積した場合には、異なる温度で硬化してもよい。例えば、ライニング層を設けることなく、ポリマを鋼裏打ち層の上に直接に堆積する場合、又はブロンズライニング層を鋼裏打ち層の上に堆積する場合は、基板はポリマの硬化の高い温度に耐性がある。これとは対照的に、アルミニウム錫ライニング層を裏打ち層の上に使用する場合は、該アルミニウム錫ライニング層を脆弱にする錫の結晶境界への原子移動を避けるために、より低い温度硬化を用いる。ポリマは、一般に、裏打ち層といくつかのライニング層とが曖昧であり、ある条件下で硬化した外観とそれと異なる条件下で硬化した外観との違いはたいして大きくない。従って、同一の未硬化のプラスチックポリマ系層により形成され、異なって硬化した軸受同士を見分けるには、硬化の状況を記した文書に委ねる必要がある。

第１の態様によると、熱処理条件の閾値を超える加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わるように構成された熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散し、且つ、硬化された該プラスチックポリマ系材料を含む金属基板を被膜する方法によって入手可能なプラスチックポリマ系層が金属基板上に配された滑動エンジン部品を提供する。

第２の態様によると、金属基板の上にプラスチックポリマ系層を有する滑動エンジン部品であって、該プラスチックポリマ系層は、熱変色性材料における熱処理条件の閾値よりも高い温度で加熱されて不可逆に色の変化を誘発する熱処理がなされた当該熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散したプラスチックポリマ系材料を含む。

第３の態様によると、第１又は第２の態様に係る滑動エンジン部品を備えるエンジンである。

第４の態様によると、金属基板の上にプラスチックポリマ系層を有する滑動エンジン部品の熱処理インジケータとして熱変色性材料の使用を提供し、当該プラスチックポリマ系層は、熱処理条件の閾値よりも高い温度で熱処理をした場合に色が不可逆に変わるように構成された熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散したプラスチックポリマ系材料を含む。

第５の態様によると、金属基板の上にプラスチックポリマ系層が設けられた滑動面を有する滑動エンジン部品の製造方法であって、該プラスチックポリマ系層は、熱処理条件の閾値を超える加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わる熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散したプラスチックポリマ系材料を含み、当該製造方法は、金属基板の上にプラスチックポリマ系層で被覆し、プラスチックポリマ系層を硬化する。

プラスチックポリマ系材料は、熱変色性材料における熱処理条件の閾値以下で硬化してもよい。

プラスチックポリマ系材料は、オーブン加熱、赤外線照射及び紫外光よりなる群から選択された方法によって硬化してもよい。

プラスチックポリマ系材料は、熱変色性材料における熱処理条件の閾値よりも高い温度で熱的に硬化してもよい。

滑動エンジン部品は、熱処理条件のそれぞれ異なる閾値よりも高い温度の加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わるようにそれぞれ構成された複数の熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散していてもよい。

プラスチックポリマ系材料は、２つの熱変色性材料における熱処理条件の閾値よりも高い温度で熱的に硬化してもよい。

熱変色性材料の容量比は、５容量％から２０容量％であってもよい。

滑動エンジン部品は、熱変色性材料が色を変える場合に、被膜の視覚上のコントラストを高める非熱変色性着色材料がプラスチックポリマ系材料に分散されていてもよい。

熱変色性材料の濃度は、金属基板から離れたプラスチックポリマ系層の表面で最も高くてもよい。

滑動エンジン部品は、金属基板と熱変色性材料を含むプラスチックポリマ系層との間に配され、熱変色性材料を含まないプラスチックポリマ系層をさらに備えていてもよい。

熱変色性材料は、結晶相の変化に基づく色変化、配位子の変化に基づく色変化、及び配位圏内での溶媒の分子数の変化又は分解に基づく色変化を含む熱変色性材料よりなる群から選択されてもよい。

熱変色性材料は、プラスチックポリマ系材料に分散した熱変色性粉末状固体を含んでいてもよい。

熱変色性材料は、プラスチックポリマ系材料に溶解した熱変色性の溶質を含んでいてもよい。

熱変色性材料は、無機金属塩、無機材料を内包した有機材料、アクリルポリマ及びロイコ染料よりなる群から選択されてもよい。

熱変色性材料は、以下の群から選択されてもよい。

Ｃｏ(ＮＯ_２)_２・２Ｃ_５Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、
[Ｃｏ(ＮＨ_３)_５Ｃｌ]Ｃｌ_２、
[Ｃｏ(ＮＨ_３)Ｃｌ]ＳｉＦ_６、
[Ｃｏ(ＮＨ_３)_６]ＰＯ_４、
ＮｉＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、
ＮｉＣｌ_２・２Ｃ_６Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、
ＮｉＢｒ_２・２Ｃ_５Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、
Ｎｉ(ＣＮＳ)_２・ｐｙｒｉｄｉｎｅ、
Ｎｉ(ＭｏＯ_４)_６・８Ｈ_２Ｏ、
Ｃｕ(ＯＨ)_２、
２Ｃｕ(ＣＮＳ)_２・２ｐｙｒｉｄｉｎｅ、
[Ｃｒ(ＮＨ_３)_６]_４(Ｐ_３Ｏ_７)_８、
(ＮＨ_４)_２Ｃｒ_２Ｏ_７、
Ｃｄ(ＯＨ)_２、
ＮＨ_４ＶＯ_３、
(ＮＨ_４)_２Ｕ_２Ｏ_７、及び
ＮＨ_４ＣｏＰＯ_４
熱変色性材料は、スピロラクトン、スピロピラン及びフルギドよりなるロイコ染料の群から選択されてもよい。

スピロラクトンは、クリスタルバイオレットラクトンであってもよい。

フルオランは、以下の群から選択されてもよい。

３，３’−ジメトキシ−フルオラン、
３−クロロ−６−フェニルアミノ−フルオラン、
３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロフルオラン、
３−ジエチル−７，８−ベンゾフルオラン、
３，３’,３”−トリス(ｐ−ヂメチルアミノフェニル)フタリド
３，３’−ビス(ｐ−ヂメチルアミノフェニル)−７−フェニルアミノフルオラン、及び
３−ヂエチルアミノ−６−メチル−７−フェニルアミノ−フルオラン
熱変色性材料における熱処理条件の閾値は、温度が１５０℃から３２０℃の範囲の硬化温度の閾値を含んでいてもよい。

滑動エンジン部品は、軸受ライニング胴、ブシュ、クランクシャフトの軸受面、カムシャフトの軸受面、コネクティングロッドの軸受面、スラスト座金、軸受ブロックの軸受面、及び軸受キャップの軸受面よりなる群から選択された滑り軸受組立部品であってもよい。

プラスチックポリマ系層は、複数の熱変色性材料を含み、且つ、少なくとも１つの熱変色性材料は、熱処理条件の閾値よりも高い温度の加熱によって熱的に処理されてあってもよい。

硬化は、熱処理条件の閾値を超えたプラスチックポリマ系層の熱的な硬化を含んでいてもよい。

滑動エンジン部品の製造方法は、熱処理条件の閾値を超えた熱硬化における色変化が現れるか否かを確認するために、滑動エンジン部品を分析する工程をさらに含んでいてもよい。

本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら以下にさらに記述する。

図１Ａは軸受胴を示している。 図１Ｂは熱処理条件における第１閾値よりも高い温度で硬化した後の図１Ａの軸受胴を示している。 図１Ｃは図１Ａの軸受胴の断面を示している。 図２Ａはさらなる軸受胴を示している。 図２Ｂは熱処理条件における第２閾値（例えば、図１Ｂの軸受に適用した温度よりも高い温度）よりも高い温度で硬化した後の図２Ａの軸受胴を示している。 図３は本発明の一変形例に係る軸受胴の断面を示している。 図４は本発明の他の変形例に係る軸受胴の断面を示している。

記述した実施形態において、１つ又はそれ以上の場合では整数１００における規則的な増分と印刷用記号（例えば、プライム）とがあるにも拘わらず、同様の特徴は、同様の数字で関係付ける。例えば、異なる図における１００、１００’、２００、２００”、３００及び４００は、軸受胴を示すのに使われている。

図１Ａは、中空で半円筒形の軸受ライニング胴（通例「半割軸受」と呼ばれる。）としての形状の滑り軸受１００（例えば、滑動エンジン部品）を表している。

半割軸受１００は、頑丈な鋼裏打ち層（以下、単に裏打ち層と呼ぶ。）１０２Ａと、該裏打ち層１０２Ａの凹面における内面上の任意の軸受ライニング層（例えばアルミニウム錫合金層、以下、単にライニング層と呼ぶ。）１０２Ｂとを含む基板１０２を有している。プラスチックポリマ系「オーバレイ」層（以下、オーバレイ層又はプラスチックポリマ系層とも呼ぶ。）１０４は、基板１０２の上に配されている。オーバレイ層１０４は、滑り軸受１００の寿命を超える滑り面を与えるように構成されている。オーバレイ層１０４は、軸受組立部品の協働部分と対向するように構成された半割軸受１００の最も内側の層である。（例えば、オーバレイ層１０４は、組立軸受中において潤滑オイルにより介在膜と共に互いに協働するジャーナル軸を受ける。）
プラスチックポリマ系オーバレイ層１０４は、母材の全体に分散した微粒子を含むプラスチックポリマ母材からなる複合層である。プラスチックポリマ材料は、ポリアミド／イミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、フルオロポリマ、ポリエーテルエーテルケトン、ホルムアルデヒド樹脂、及びフェノール樹脂よりなる群から選択される。オーバレイ層１０４は、熱変色性化学反応を誘発するために必要な熱処理条件の閾値を超える熱処理がされた場合に、不可逆に色を変える熱変色性材料を含む。該熱変色性材料は、固体粉末としてポリマ母材の全体にわたって分散されてもよい。又は該熱変色性材料は、ポリマ母材に（分散の均一性が容易となる）溶質として溶解させてもよい。

プラスチックポリマ系オーバレイ層１０４は、５容量％から２０容量％の、好ましくは１０容量％から１５容量％の熱変色性材料を含む。５容量％未満の（各々の）熱変色性材料は、色の変化の見極めが困難となる。２０容量％を超える熱変色性材料（又は複数の熱変色性材料の場合は総比）は、当該ポリマの構造的完全さを危うくする。

熱変色性化学反応を誘発するのに要求される熱処理条件の閾値は、硬化温度（化学的活性化エネルギの付与）と、持続期間（反応速度の実現を可能にする）との、双方の機能（要求される硬化期間が減少するにつれて硬化温度が上昇する）である。例えば、熱処理条件の閾値は、温度が２２７℃では１２０分間の硬化時間を要求され、温度が３１３℃では丁度１分間を要求され得る。温度が１５０℃から３２０℃の範囲の硬化時間を有する熱変色性材料は、滑動エンジン部品（例えば、半割軸受）に用いられるタイプのポリマへの使用に、また、当該熱変色性材料に対する典型的な操作温度に適当であり得る。

熱変色性材料は、無機金属塩、無機材料を内包した有機材料、アクリルポリマ又はロイコ染料であってもよい。無機塩の場合に、熱変色性材料は、いくつかの塩又は遷移金属（例えば、コバルト、ニッケル、銅、クロム、カドミウム、バナジウム、亜鉛、鉄）の錯体のような無機金属塩、及びウラン、及びビスマス、及びアルミニウムであってもよい。例えば、熱変色性材料は、Ｃｏ(ＮＯ_２)_２・２Ｃ_５Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、[Ｃｏ(ＮＨ_３)_５Ｃｌ]Ｃｌ_２、[Ｃｏ(ＮＨ_３)Ｃｌ]ＳｉＦ_６、[Ｃｏ(ＮＨ_３)_６]ＰＯ_４、ＮｉＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、ＮｉＣｌ_２・２Ｃ_６Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、ＮｉＢｒ_２・２Ｃ_５Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、Ｎｉ(ＣＮＳ)_２・ｐｙｒｉｄｉｎｅ、Ｎｉ(ＭｏＯ_４)_６・８Ｈ_２Ｏ、Ｃｕ(ＯＨ)_２、２Ｃｕ(ＣＮＳ)_２・２ｐｙｒｉｄｉｎｅ、[Ｃｒ(ＮＨ_３)_６]_４(Ｐ_３Ｏ_７)_８、(ＮＨ_４)_２Ｃｒ_２Ｏ_７、Ｃｄ(ＯＨ)_２、ＮＨ_４ＶＯ_３、(ＮＨ_４)_２Ｕ_２Ｏ_７、及び／又はＮＨ_４ＣｏＰＯ_４であってもよい。これらは全て、温度が１５０℃から２３５℃の範囲の閾値温度を含む熱変色性の熱処理条件の閾値を有している。無機材料を内包した有機材料の場合は、例えば、熱変色性材料は、熱変色性無機金属塩を内包するメラミン−ホルムアルデヒドポリマシェルを含んでいてもよい。ロイコ染料の場合は、熱変色性材料は、スピロラクトン、スピロピラン又はフルギドであってもよい。スピロラクトンは、クリスタルバイオレットラクトンであってもよい。

プラスチックポリマ系オーバレイ層１０４は、また、５容量％から２０容量％の、好ましくは１０容量％から１５容量％の非熱変色性着色材料を含んでいてもよい。非熱変色性着色材料は、プラスチックポリマ系層１０４が熱変色性材料における熱処理条件の閾値を超えて硬化した前後で、該熱変色性材料と共に結合した視覚効果が付与されて、視覚上のコントラストを高めることができる。

複合オーバレイ層１０４は、プラスチックポリマ系母材材料、懸濁材料、さらに、混合物の形成を容易にし得る溶媒の混合物として堆積される。適当な溶媒は、非極性（例えば、キシレン、トルエン）、極性非プロトン性（例えば、アセトン、ｎ−エチル−２−ピロリドン{ＮＥＰ}、ｎ−メチル−２−ピロリドン{ＮＭＰ}、ガンマ−ブチロラクトン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル）、又は極性プロトン性（例えば、水、アルコール、グリコール）であってもよい。溶媒は、基板１０２上を被覆するための混合物に対し特定且つ所望の粘性を得るために、種々の比率で用いることができる。

プラスチックポリマ混合物は、また、シラン材料からなる添加剤を含んでもよい。シラン材料は、ポリアミド／イミド母材の安定性を促進することが分かった。また、基板１０２に対するポリアミド／イミド樹脂材料の付着を促進することも分かった。適当なシラン材料は、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン（例えば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン）であり、３容量％から６容量％の範囲の添加剤を混合物に添加してもよい。シラン材料の適当な変形例は、ビス−(ガンマ−トリメトキシシルプロピル)アミンを含み得る。

プラスチックポリマ系層１０４は、１容量％から１５容量％の、好ましくは、２容量％から８容量％の乾燥潤滑微粒子をさらに含んでもよい。

乾燥潤滑微粒子は、材料摩擦特性上及びその自己潤滑効果上の有益な効果のために、プラスチックポリマ系層１０４内に含まれてもよい。乾燥潤滑微粒子は、フルオロポリマ、Ｍｏ_２Ｓ又はグラフェンであってもよい。フルオロポリマ微粒子添加剤は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって構成され、これは、摩擦抵抗の低減及びプラスチックポリマ系層１０４における自己潤滑特性の向上に関して最も効果的なフルオロポリマである。しかし、望むなら、フッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）のような他の適当なフルオロポリマを使用することができる。

１容量％以下の乾燥潤滑微粒子の場合、耐摩耗性及び摩擦学的特性は際立たない。１５容量％以上の乾燥潤滑微粒子の場合、プラスチックポリマ系層１０４における構造的完全性は危うくなり得る。乾燥潤滑微粒子の多すぎる添加は、母材の固さ及び頑丈さを受容できない程度に低減する。

乾燥潤滑微粒子の好ましい粒子サイズは１μｍから５μｍ、より好ましくは２μｍから４μｍである。

プラスチックポリマ系層１０４は、さらに、金属粉の１容量％から１５％容量％未満を含んでもよい。好都合にも、金属粉（特に、メタルフレーク状の場合）は、プラスチックポリマ系層１０４における熱伝導性を高める。金属粉は、プラスチックポリマ系層１０４における耐摩耗性をさらに高める。１容量％以下の金属粉の場合、耐摩耗性の向上及び摩擦学的特性は際立たない。１５容量％以上の金属粉の場合、プラスチックポリマ系層１０４における構造的完全性は危うくなり得る。本発明に係るプラスチックポリマ系層１０４の好ましい実施形態において、金属粉の容量は２容量％から２５容量％、好ましくは５容量％から１５容量％であってもよい。

金属粉は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銀、タングステン、及びステンレス鋼から選ぶことができる。本発明者らは、純アルミニウム粉が最良の結果を与えることが分かった。（最大寸法に沿った）サイズが５μｍから２５μｍの、好ましくは１０μｍから２０μｍのフレーク状小板型の粒子であるアルミニウム粉は、金属粉添加材の、特に適当な形状を与える。一般に、フレーク状粉の特質として、通常、軸受面と平行となるフレークの平面状の効果により、協働する軸ジャーナルから露出する金属粉の最大面積がもたらされる。プラスチックポリマ系層１０４内の、通常、軸受面と平行となるフレークの供給は、プラスチックポリマ系層１０４をスプレイ堆積することによって行うことができる。

アルミニウム粉の形態である小板フレークのさらなる有益性は、個々の粒子の表面積が相対的に大きく、従って、エンジンの作動中に母材からの無理な引っ張りの始まりをアルミニウム粒子が抵抗することにより、当該粒子が母材との結合をより強固にする。

いずれの粒子論による結合をも望むことなく、アルミニウムフレークの表面上に形成されたアルミナが、高められた耐摩耗性を与えることができることは信じてよい。滑動エンジン部品におけるプラスチックポリマ系層１０４内のアルミナは、極めて細かい研摩材を提供することは信じてよい。この極めて細かい研摩材は、協働部材の表面（例えば、軸ジャーナルの表面）上の機械加工による凹凸の研磨に役立つと共に、軸ジャーナル表面にプラスチックポリマ系層１０４に対する、より少ない研磨材を与える。このため、プラスチックポリマ系層１０４の摩耗率を低減することができる。

特に、プラスチックポリマ系層１０４は、１０容量％から１５容量％の熱変色性材料、５容量％から２５％容量％未満の金属微粒子（例えば、金属粉及び／又は金属フレーク）、１容量％から２０容量％のフルオロポリマ、及び不可避の不純物を除いて残りのポリアミド／イミドを分散した母材を有するポリアミド／イミド系母材を含んでもよい。さらに、プラスチックポリマ系層１０４は、１２．５容量％のＡｌ、５．７容量％のＰＴＦＥ微粒子、４．８容量％のシラン、０．１容量％未満の他の構成要素、不可避の不純物を除いて残りのポリアミド／イミドを含んでもよい。プラスチックポリマ系層１０４は、少なくとも６０容量％のプラスチックポリマ系母材材料（その比率は当該ポリマが硬化した後、オーバレイ層１０４の内容に関して指定される）を含んでもよい。

図１Ａは、オーバレイ層１０４が堆積され且つ溶媒が乾いた後の半割軸受１００を示している。これとは対照的に、図１Ｂは、相応する色変化を受けたプラスチックポリマ系オーバレイ層１０４’内で熱変色性材料に対する熱処理条件の閾値を超えて熱的に硬化した後の図１Ａの半割軸受１００’を示している。図１Ｃは、図１Ａの半割軸受１００における断面構造を示している。

半割軸受１００は、より低い温度で硬化するポリマに耐性を持ち得るに過ぎないライニング層１０２Ｂ（例えば、アルミニウム錫系合金ライニング層）を有している。従って、プラスチックポリマ系オーバレイ層１０４は、相対的に低い色変化の閾値温度を持つ熱変色性材料を含む。例えば、温度が約１６０℃から２００℃で硬化し得る半割軸受１００のために、その硬化は、温度が１５５℃よりも高く熱処理された場合に、淡緑色から黄色への不可逆な色変化を経るＮｉＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏのような、わずかに低い閾値温度を持つ熱変色性材料の使用によって示され得る。

熱硬化は、オーブンでのベーキング又は赤外線の半割軸受１００への照射によって行うことができる。

従って、滑動エンジン部品は、金属基板１０２上のプラスチックポリマ系層１０４を有し、該プラスチックポリマ系層１０４は、熱処理条件の閾値を超える加熱により熱処理され、且つ、熱変色性材料が熱処理され又は熱処理されない状態であり得る場合に、不可逆に色変化する熱変色性材料を母材に分散したプラスチックポリマ系材料の母材を含む。

図２Ａは、ポリマの硬化中に、図１の半割軸受１００のライニング層１０２Ｂよりも高い温度に曝されることに耐性があるライニング層２０２Ｂ（例えば、銅錫ブロンズ系合金ライニング層）を有する基板２０２の上に堆積されたプラスチックポリマ系オーバレイ層２０４を含む半割軸受２００を示している。ポリマ系オーバレイ層２０４は、図１のプラスチックポリマ系オーバレイ層１０４内の熱変色性材料よりも高い閾値の熱処理条件を有する熱変色性材料を含む。例えば、約２３０℃から２７０℃までで硬化し得る半割軸受に対し、ほぼ２１０℃から２２０℃よりも高い温度で熱処理された場合に、黄色から紫色に熱変化を不可逆に経る、[Ｃｏ(ＮＨ_３)_４]ＰＯ_４のような、わずかに低い閾値温度を有する熱変色性材料の使用によって、その硬化を知ることができる。

一変形実施形態において、プラスチックポリマ系オーバレイ層は、熱処理条件が異なる色変化の閾値及び異なる色変化を有する２つの熱変色性材料を含んでもよい。これにより、２つの異なるポリマの硬化状況を見分けることができる。例えば、固体粉末熱変色性材料であるＮｉＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ及び[Ｃｏ(ＮＨ_３)_４]ＰＯ_４は、１６０℃から２００℃までの温度で硬化した対応するオーバレイ層と、２３０℃又はそれより高い温度で硬化した対応するオーバレイ層との間に現れる差を付与するために、ポリマ母材内に共に分散してもよい。従って、個々の熱硬化の温度領域を経た後に、半割軸受は、これらオーバレイ層内の熱変色性材料における異なる色によって視覚的に見分けることができる。

図１Ａから図２Ｂまでに拘わらず、プラスチックポリマ系オーバレイ層１０４は、該オーバレイ層１０４を通して均一に分散される熱変色性材料を含む単一層として表されているが、他の配置も可能である。図３は、一変形例として、熱変色性材料の密度において、基板（例えば、裏打ち層３０２Ａ）から大きく離れた位置の方が、例えば、裏打ち層３０２Ａから離れるに連れて熱変色性材料の密度勾配を有する隣接部の密度よりも大きいことを表している。

基板（すなわち、半割軸受における自由表面の近傍）から離れた部位への熱変色性成分のより多い供給によって、視覚的な色変化の出現はよりはっきりとし、及び／又は熱変色性材料は、より多く要求される。これは、プラスチックポリマ系オーバレイ層が、アルミニウムフレークのような、オーバレイ層におけるより深い領域であいまいとなる他の微粒子を大きな比率で含む場合に、特に有利となる。このような、密度勾配は、該オーバレイ層がスプレイ法で堆積されるとして、熱変色性材料の密度を変えることによって設けることができる。又は、例えばスクリーン印刷法によって下層を一続きに堆積するのであれば、連続した下層は、着色された微粒子の比率を高めながら堆積してもよく、若しくは最後の下層においてのみ、着色してもよい。

図４は、熱変色性材料がプラスチックポリマ系オーバレイ層４０４内に付与される、さらなる変形例を表している。しかし、該オーバレイ層４０４と基板４０２Ａ、４０２Ｂとの間のさらなるプラスチックポリマ系層４０６内には、熱変色性材料は付与されない。

図４の軸受において、最上層４０４は、使用中に比較的に速く摩滅する薄膜馴染み層（すなわち、犠牲層）であってもよい。この場合、該薄膜馴染み層は、（使用前には）熱硬化状況の構造的な視覚インジケータとしては機能しない。このため、その下にある構造的プラスチックポリマ系層４０６が露出する。

プラスチックポリマ系材料は、オーブン加熱又は赤外線照射によって硬化してもよい。しかしながら、さらなる実施形態において、プラスチックポリマ系材料は、非加熱法によって、例えば紫外光の曝露によって硬化してもよい。このようなポリマ硬化法は、用いる熱変色性材料として、熱処理条件の閾値が特に低い（すなわち、特に低い温度で硬化し得る）熱変色性材料の場合に、特に適する。

本発明に従って、熱変色性材料の含有物は、製造中の質の制御を高めることができる。ポリマ母材のための熱処理条件よりも低い熱処理条件の閾値を持つ熱変色性材料の使用は、滑動エンジン部品が正しく硬化したか否かを確かめるための視覚による検査（手動又は自動化された視覚検査）を可能とする。適当な熱処理条件の閾値を持つ複数の熱変色性材料の使用は、同一のオーバレイ層により製造され且つ異なる温度で硬化された構成要素の区別を可能にすることができる。

さらに、軸受オーバレイ層に熱変色性材料を混入することは、エンジン部品の製造開発工程中の診断ツールとして有用となり得る。すなわち、該診断ツールは、定常走行試験状態での使用中の滑動エンジン部品が特定の温度に到達していたか否かの直接的な目安を与える。動作中のエンジン内の動作温度についてのこのような情報は、別のやり方では得るのは困難である。

その上さらに、熱変色性材料の混入は、滑動エンジン部品が製造中に正しく硬化した部品であるか否か、又は使用中に過度の温度に曝された部品であるか否かを明らかにするのに有用であり得る。

熱処理条件が異なる閾値を持つ２つ又はそれ以上の熱変色性材料を有するプラスチックポリマ系材料の場合に、手動又は自動化された視覚による検査は、軸受が硬化した温度状況下で確認することができる。

半割軸受胴に関して、図１Ａ、１Ｂ、２Ａ及び２Ｂに表されているにも拘わらず、本発明は、半円環状の、環状の又は円形スラスト座金、及びブシュを含め、他の滑動エンジン部品に等しく適用可能である。

ここでは、各図は、模式的であり、また、一定の比率で描かれていない。

この明細書における詳細な説明及び請求項を通して、単語「含む（comprise）」、「含む（contain）」及びその変形は、「含む、しかしそれに限らない」を意味し、また、これらは、他の部分、添加物、構成要素、完全体、又は工程の排除（若しくは排除せず）を意図しない。この明細書における詳細な説明及び請求項を通して、文脈が他のことを要求しないならば、単数は複数を含む。特に、曖昧な物が用いられている場合、明細書は、文脈が他のことを要求しないならば、単数と同様に複数を意図するように、理解されるべきである。

本発明に係る特定の態様、実施形態又は実施例に関連して、特徴、完全体、特性、化合物、化学的な一部若しくは基は、矛盾しないのであれば、ここに記載された他の態様、実施形態、又は実施例に適用可能であることが理解されるべきである。この明細書（添付の請求項、要約及び図面を含む）、及び／又は開示したいくつかの方法若しくはプロセスの工程における全てに記載された全ての特徴は、少なくともいくつかの特徴及び／又は工程が互いに排他的となる組み合わせを除いて、あらゆる組み合わせで組み合わすことができる。本発明は、上記のどの実施形態の詳細にも限定されない。本発明は、この明細書（添付の請求項、要約及び図面を含む）に記載された特徴における、いくつかの新規なもの若しくはいくつかの新規な組み合わせ、又は開示したいくつかの方法若しくはプロセスの工程における、いくつかの新規なもの若しくはいくつかの新規な組み合わせに拡張する。

読者は、この出願に関連して、この明細書と同時に又これより以前に出願され、この明細書と共に閲覧のために公開された全ての書類及び文書を対象とすることに留意し、このような書類及び文書の内容は、参照としてここに組み込まれる。

Claims (30)

1. 金属基板の上にプラスチックポリマ系層によって設けられた滑動面を有する滑動エンジン部品であって、
   熱処理条件の閾値を超える加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わるように構成された熱変色性材料がプラスチックポリマ系材料に分散した該プラスチックポリマ系材料により前記金属基板を被覆し、
   前記プラスチックポリマ系材料を硬化することによって得ることができる滑動エンジン部品。
2. 請求項１に記載の滑動エンジン部品において、
   前記プラスチックポリマ系材料は、前記熱変色性材料における前記熱処理条件の閾値以下で硬化される滑動エンジン部品。
3. 請求項２に記載の滑動エンジン部品において、
   前記プラスチックポリマ系材料は、オーブン加熱、赤外線照射及び紫外光よりなる群から選択された方法によって硬化される滑動エンジン部品。
4. 請求項１に記載の滑動エンジン部品において、
   前記プラスチックポリマ系材料は、前記熱変色性材料における前記熱処理条件の閾値よりも高い温度で熱的に硬化される滑動エンジン部品。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
   熱処理条件のそれぞれ異なる閾値よりも高い温度の加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わるようにそれぞれ構成された複数の熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散する滑動エンジン部品。
6. 請求項５に記載の滑動エンジン部品において、
   前記プラスチックポリマ系材料は、２つの熱変色性材料における熱処理条件の閾値よりも高い温度で熱的に硬化される滑動エンジン部品。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
   熱変色性材料の容量比は、５容量％から２０容量％である滑動エンジン部品。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
   前記熱変色性材料が色を変える場合に、被膜の視覚上のコントラストを高める非熱変色性着色材料が前記プラスチックポリマ系材料に分散しているエンジン部品。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
   前記熱変色性材料の濃度は、前記金属基板から離れた前記プラスチックポリマ系層の表面で最も高い滑動エンジン部品。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    前記金属基板と前記熱変色性材料を含む前記プラスチックポリマ系層との間に配され、熱変色性材料を含まないプラスチックポリマ系層をさらに備えている滑動エンジン部品。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料は、
    結晶相の変化に基づく色変化、
    配位子の変化に基づく色変化、
    及び配位圏内での溶媒の分子数の変化又は分解に基づく色変化を含む熱変色性材料よりなる群から選択される滑動エンジン部品。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料は、前記プラスチックポリマ系材料に分散した熱変色性粉末状固体を含む滑動エンジン部品。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料は、前記プラスチックポリマ系材料に溶解した熱変色性の溶質を含む滑動エンジン部品。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料は、無機金属塩、無機材料を内包した有機材料、アクリルポリマ及びロイコ染料よりなる群から選択される滑動エンジン部品。
15. 請求項１４に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料は、以下の群から選択される滑動エンジン部品。
    Ｃｏ(ＮＯ_２)_２・２Ｃ_５Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、
    [Ｃｏ(ＮＨ_３)_５Ｃｌ]Ｃｌ_２、
    [Ｃｏ(ＮＨ_３)Ｃｌ]ＳｉＦ_６、
    [Ｃｏ(ＮＨ_３)_６]ＰＯ_４、
    ＮｉＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、
    ＮｉＣｌ_２・２Ｃ_６Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、
    ＮｉＢｒ_２・２Ｃ_５Ｈ_１２Ｎ_４・１０Ｈ_２Ｏ、
    Ｎｉ(ＣＮＳ)_２・ｐｙｒｉｄｉｎｅ、
    Ｎｉ(ＭｏＯ_４)_６・８Ｈ_２Ｏ、
    Ｃｕ(ＯＨ)_２、
    ２Ｃｕ(ＣＮＳ)_２・２ｐｙｒｉｄｉｎｅ、
    [Ｃｒ(ＮＨ_３)_６]_４(Ｐ_３Ｏ_７)_８、
    (ＮＨ_４)_２Ｃｒ_２Ｏ_７、
    Ｃｄ(ＯＨ)_２、
    ＮＨ_４ＶＯ_３、
    (ＮＨ_４)_２Ｕ_２Ｏ_７、及び
    ＮＨ_４ＣｏＰＯ_４
16. 請求項１４に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料は、スピロラクトン、スピロピラン及びフルギドよりなるロイコ染料の群から選択される滑動エンジン部品。
17. 請求項１６に記載の滑動エンジン部品において、
    前記スピロラクトンは、クリスタルバイオレットラクトンである滑動エンジン部品。
18. 請求項１６に記載の滑動エンジン部品において、
    前記フルオランは、以下の群から選択される滑動エンジン部品。
    ３，３’−ジメトキシ−フルオラン、
    ３−クロロ−６−フェニルアミノ−フルオラン、
    ３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロフルオラン、
    ３−ジエチル−７，８−ベンゾフルオラン、
    ３，３’,３”−トリス(ｐ−ヂメチルアミノフェニル)フタリド
    ３，３’−ビス(ｐ−ヂメチルアミノフェニル)−７−フェニルアミノフルオラン、及び
    ３−ヂエチルアミノ−６−メチル−７−フェニルアミノ−フルオラン
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    前記熱変色性材料における前記熱処理条件の閾値は、温度が１５０℃から３２０℃の範囲の硬化温度の閾値を含む滑動エンジン部品。
20. 請求項１〜１９のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品において、
    軸受ライニング胴、ブシュ、クランクシャフトの軸受面、カムシャフトの軸受面、コネクティングロッドの軸受面、スラスト座金、軸受ブロックの軸受面、及び軸受キャップの軸受面よりなる群から選択された滑り軸受組立部品である滑動エンジン部品。
21. 金属基板の上にプラスチックポリマ系層を備えた滑動エンジン部品であって、
    前記プラスチックポリマ系層は、熱変色性材料における熱処理条件の閾値よりも高い温度で加熱されて不可逆に色の変化を誘発する熱処理がなされた前記熱変色性材料がプラスチックポリマ系材料に分散した前記プラスチックポリマ系材料を含む滑動エンジン部品。
22. 請求項２１に記載の滑動エンジン部品において、
    前記プラスチックポリマ系層は、複数の熱変色性材料と、熱処理条件の閾値よりも高い温度で加熱されて熱処理された少なくとも１つの熱変色性材料とを含む滑動エンジン部品。
23. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の滑動エンジン部品を備えたエンジン。
24. 金属基板の上にプラスチックポリマ系層を有する滑動エンジン部品の熱処理インジケータとして熱変色性材料を使用する熱変色性材料の使用方法であって、
    前記プラスチックポリマ系層は、熱処理条件の閾値よりも高い温度で熱処理をした場合に色が不可逆に変わるように構成された熱変色性材料がプラスチックポリマ系材料に分散した前記プラスチックポリマ系材料を含む熱変色性材料の使用方法。
25. 金属基板の上にプラスチックポリマ系層が設けられた滑動面を有する滑動エンジン部品の製造方法であって、
    前記プラスチックポリマ系層は、熱処理条件の閾値を超える加熱によって熱処理した場合に色が不可逆に変わる熱変色性材料をプラスチックポリマ系材料に分散した前記プラスチックポリマ系材料を含み、
    該製造方法は、
    前記金属基板の上を前記プラスチックポリマ系層で被覆する工程と、
    前記プラスチックポリマ系層を硬化する工程とを備えている滑動エンジン部品の製造方法。
26. 請求項２５に記載の製造方法において、
    前記硬化は、前記熱処理条件の閾値を超える温度で前記プラスチックポリマ系層を熱的に硬化する工程を含む滑動エンジン部品の製造方法。
27. 請求項２５又は２６に記載の製造方法において、
    前記熱処理条件の閾値を超えた熱硬化における色変化が現れるか否かを確認するために、滑動エンジン部品を分析する工程をさらに備えている滑動エンジン部品の製造方法。
28. 添付の説明及び／又は図のいずれか１つを参照してここまでに実質的に記載された滑動エンジン部品。
29. 添付の説明及び／又は図のいずれか１つを参照してここまでに実質的に記載された滑動エンジン部品を備えているエンジン。
30. 添付の説明及び／又は図のいずれか１つを参照してここまでに実質的に記載された滑動エンジン部品の製造方法。