JP2017218622A - 摺動部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐食性が高く、且つ、摺動層の多孔質部と樹脂組成物との接合が強い摺動部材の製造方法を提供する。【解決手段】 摺動層３を構成する多孔質部４は、ＦｅまたはＦｅ合金粉と過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉とＮｉ粉とからなる混合粉をＦｅまたはＦｅ合金裏金層２上に散布した後、焼結のための加熱および冷却を施すことで形成する。多孔質部４は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６とＮｉ−Ｐ合金相７とからなり、Ｃｕ成分が含まれないので、有機酸や硫黄成分に対する耐食性が高い。また、焼結工程の加熱の過程では、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉とＮｉ粉との間に相互拡散現象が起こり、Ｎｉ−Ｐ合金液相の発生や流動が抑制される。このため、多孔質部４は、表面および内部に多くの空孔を有し、樹脂組成物５と多孔質部４との接合が強くなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、耐食性が高く、且つ、摺動層の樹脂組成物と多孔質部との接合が強い摺動部材の製造方法に関する。

従来、燃料噴射ポンプ用の摺動部材には、５〜２５％程度の気孔率を有する焼結銅系材料が用いられている。この摺動部材は、摺動部材の内部に存在する気孔を介して、液体燃料を円筒形状の摺動部材の外周面側から内周面（摺動面）側に供給することにより、内周面（摺動面）に液体燃料の流体潤滑膜を形成し、高速回転する軸を支承するようになっている。このような焼結銅系材料は、燃料中に含まれる有機酸、硫黄成分による銅合金の腐食が起こり、この銅系腐食生成物が燃料に混入する問題がある。このため、耐食性を高めるためにＮｉ、Ａｌ、Ｚｎを含有させた焼結銅系摺動材料が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

また、従来、鋼裏金の表面に銅めっき層を介して銅合金からなる多孔質焼結層を設け、更に、多孔質焼結層の空孔および表面に樹脂組成物を含浸被覆した複層の摺動材料からなる摺動部材が用いられている（例えば、特許文献４，５参照）。そして、このような複層摺動材料を燃料噴射ポンプ用の摺動部材に適用したものが提案されている（例えば、特許文献６参照）。

また、腐食性環境下での耐食性の向上を目的とし、従来の鋼裏金および銅合金からなる多孔質焼結層に代えて、ステンレス鋼からなる裏金層の表面にステンレス鋼の粉を接合用ろう材を介して積み重ねて下地層を形成したものが提案されている（例えば、特許文献７参照）。

特開２００２−１８０１６２号公報 特開２０１３−２１７４９３号公報 特開２０１３−２３７８９８号公報 特開２００２−６１６５３号公報 特開２００１−３５５６３４号公報 特開２０１３−８３３０４号公報 特開２０１５−２０００２１号公報

ところで、特許文献１〜３の焼結銅系摺動材料は、Ｎｉ、Ａｌ、Ｚｎを含有させて耐食性を高めてはいるが、燃料中に含まれる有機酸、硫黄成分による銅合金の腐食を完全には防止できない。また、特許文献１〜３の焼結銅系摺動材料は、摺動部材の内部全体に気孔を形成するために強度が低く、特に特許文献６に示すようなコモンレール方式の燃料噴射ポンプ等に用いられる摺動部材としては負荷能力が不十分である。

また、特許文献４〜６の複層摺動材料では、鋼裏金の構成を有するので強度は高い。しかしながら、銅合金からなる多孔質焼結層は、燃料あるいは潤滑油中に含まれる有機酸や硫黄成分で銅合金の腐食が起こる。

また、特許文献７の製造方法による摺動部材は、耐食性は向上するが、下地層と該下地層の表面に被覆した樹脂組成物との接合が弱くなることが判明した。まず、特許文献７の製造方法では、Ｎｉろう材等の接合用ろう材粉とステンレス鋼粉との混合粉をステンレス鋼からなる裏金層の表面に散布し、接合用ろう材が溶融する温度に加熱した後に冷却して下地層を形成する。なお、このＮｉろう材を含めて従来公知である接合用ろう材は、共晶点に近い組成の共晶合金である。この理由は、共晶点に近い組成の共晶合金は、液相温度が低く、且つ、固相温度と液相温度との差が少ないので、接合のための加熱温度を低くでき、また、急速に液相化することで接合用ろう材が流動しやすく、被接合物の表面に容易に広がるからである。すなわち、特許文献７の製造方法では、接合用ろう材を用いるため、焼結の加熱の過程で接合用ろう材が固相温度に達すると同時に急速に液相化し、重力の影響で混合粉と裏金層との界面側へ流動し、混合粉と裏金層との界面側付近では、ステンレス鋼粉どうしの間の隙間が、液相化した接合用ろう材により充填されやすい。

しかしながら、上記の混合粉中で液相化した接合用ろう材の裏金層との界面側への流動により、下地層の表面側ではステンレス鋼粉どうしを接合するための接合用ろう材が不足して、ステンレス鋼粉どうしの接合がなされないことがある。これを防ぐため、混合粉中の接合用ろう材の割合を多く（混合粉中の接合用ろう材が４７質量％以上）すると、下地層の表面には微小な凹凸部が形成されるだけで、下地層の内部の空孔が少なく、その空孔のサイズも小さくなる。さらに、下地層の内部の空孔は、下地層の表面における微小な凹部と連通していない閉空孔（独立空孔）であるものが多い。このような下地層の表面に樹脂組成物を被覆した場合、樹脂組成物は、単に下地層の表面における凹凸部と接して保持されるだけであり、下地層の表面に被覆される樹脂組成物が、下地層の内部に三次元ネットワーク的に形成された空孔部にも含浸された場合と比べて、下地層と樹脂組成物との接合が弱くなる。

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、耐食性が高く、且つ、摺動層の多孔質部と樹脂組成物との接合が強い摺動部材の製造方法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、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層上に多孔質部と樹脂組成物とからなる摺動層が設けられた摺動部材の製造方法において、ＦｅまたはＦｅ合金粉と、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉と、Ｎｉ粉と、からなる混合粉を準備する粉末混合工程と、前記混合粉を前記ＦｅまたはＦｅ合金裏金層上に散布して散布層を形成する散布工程と、前記散布層および前記ＦｅまたはＦｅ合金裏金層を前記過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度以上、前記過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度＋２０℃以下の焼結温度で焼結した後に冷却し、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相と、前記粒状のＦｅまたはＦｅ合金相どうし及び前記粒状のＦｅまたはＦｅ合金相と前記ＦｅまたはＦｅ合金裏金層とをつなぐバインダとして機能するＮｉ−Ｐ合金相と、からなる前記多孔質部を形成する焼結工程と、前記多孔質部の内部の空孔および表面に前記樹脂組成物を含浸被覆した後に該樹脂組成物を焼成して前記摺動層を形成する樹脂焼成工程と、からな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記載の摺動部材の製造方法において、前記過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の組成は、１３〜１６質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からな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記載の摺動部材の製造方法において、前記多孔質部における前記Ｎｉ−Ｐ合金相の組成は、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の製造方法において、前記多孔質部における前記Ｎｉ−Ｐ合金相の割合は、前記多孔質部の１００質量部に対して前記Ｎｉ−Ｐ合金相が５〜４５質量部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の製造方法において、前記多孔質部の空孔率は、１５〜６０％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、摺動層を構成する多孔質部は、ＦｅまたはＦｅ合金粉と、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉と、Ｎｉ粉と、からなる混合粉をＦｅまたはＦｅ合金裏金層上に散布した後、焼結のための加熱および冷却を施すことで形成する。また、多孔質部は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相と、Ｎｉ−Ｐ合金相と、からなるが、Ｎｉ−Ｐ合金相は、混合粉の過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉と、Ｎｉ粉と、を反応させて形成する。

焼結工程の加熱の過程では、散布層中の過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉が固相温度に達すると、各過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の一部（主に粉の表面）が液相化するが、このＮｉ−Ｐ合金液相（液相化したＮｉ−Ｐ合金）のＰ成分がＮｉ−Ｐ合金液相と接するＮｉ粉の表面へ拡散し、且つ、Ｎｉ−Ｐ合金液相と接するＮｉ粉の表面のＮｉ成分がＮｉ−Ｐ合金液相へ拡散することで、Ｎｉ−Ｐ合金液相の融点が上昇し、Ｎｉ−Ｐ合金液相の一部が再度、凝固して固相となる。このＮｉ−Ｐ合金液相は、一部、固相となったＮｉ−Ｐ合金を含むため、流動が抑制される。そして、焼結工程の加熱の過程では、混合粉が過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の固相温度から焼結温度（最高温度）に達するまでの間、Ｎｉ−Ｐ合金液相とＮｉ粉の表面での相互拡散現象が繰り返し起こり、Ｎｉ−Ｐ合金液相の発生や流動が抑制される。このため、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相どうしの間の隙間に多量のＮｉ−Ｐ合金液相が流れ込み、焼結後の多孔質部の空孔のサイズが小さくなることや、空孔率が低くなることが防がれる。

なお、上記の相互拡散現象を起こさせるには、原材料として過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉及びＮｉ粉を使用する必要がある。過共晶Ｎｉ−Ｐ合金は、固相温度と液相温度との差が大きいので、焼結工程の加熱の過程で過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉が固相温度に達しても、一部が液相化するだけであり、その後も加熱温度の上昇に応じて、徐々に液相の割合が増加するので、上記の相互拡散現象によるＮｉ−Ｐ合金液相の発生や流動を抑制する効果が得られる。本発明とは異なり、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉及びＮｉ粉に代えて、共晶組成（Ｎｉ−１１質量％Ｐ）あるいは共晶組成付近の組成（Ｎｉ−９〜１２質量％Ｐ）のＮｉ−Ｐ合金粉のみを用いた場合には、固相温度と液相温度との差が無い、あるいは差が小さいため、焼結工程の加熱の過程で共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉が固相温度に達すると同時に、各共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の全て、あるいは大部分が液相化してしまい、上記の相互拡散現象によるＮｉ−Ｐ合金液相の発生や流動を抑制する効果が得られない。

また、本発明の製造方法による多孔質部のＮｉ−Ｐ合金相は、組織中のＰ成分の濃度が均一になる。詳しくは、上記のＮｉ−Ｐ合金液相とＮｉ粉の表面での相互拡散現象が起きている間、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉は、粒子の内部と表面付近でのＰ成分、Ｎｉ成分の濃度差が無くなるようにＰ成分およびＮｉ成分の拡散現象が起こり、同じく、Ｎｉ粉は、粒子の内部と表面付近でのＰ成分、Ｎｉ成分の濃度差が無くなるようにＰ成分およびＮｉ成分の拡散現象が起こるからである。

また、多孔質部のＮｉ−Ｐ合金相は、組織を均一にするために焼結工程での焼結温度（最高温度）を、原材料である過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度以上の温度とする必要がある。本発明の製造方法とは異なり、焼結温度を、原材料である過共晶Ｎｉ-Ｐ合金粉の液相温度未満の温度とした場合には、焼結後の多孔質部のＮｉ−Ｐ合金相の組織中に、Ｐ成分を含まないＮｉ相部が残留することがある。Ｎｉ−Ｐ合金相の組織中にＰ成分を含まないＮｉ相部が形成されると、多孔質部の強度が低くなる。

また、焼結工程での焼結温度は、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度＋２０℃以下の温度とする必要があるが、これは、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度＋２０℃を超える温度で焼結を行うと、焼結中にＮｉ−Ｐ合金液相の量が多くなり、焼結後の多孔質部の空孔率が小さくなるからである。より好ましい焼結温度は、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度＋１０℃以下の温度である。

本発明の製造方法による多孔質部は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相とＮｉ−Ｐ合金相とからなり、Ｃｕ成分が含まれないので、有機酸や硫黄成分に対する耐食性が高い。多孔質部のＮｉ−Ｐ合金相は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相どうしをつなぐバインダとして機能している。また、多孔質部は、表面および内部に多くの空孔を有し、これら空孔は、多孔質部の内部で三次元的なネットワークを形成する。そして、樹脂組成物は、多孔質部の内部の空孔および表面に含浸被覆されるため、樹脂組成物と多孔質部との接合が強くなる。

また、請求項２に係る発明のように、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の組成は、１３〜１６質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からなることで、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度と固相温度との差が大きくなり、焼結工程でのＮｉ−Ｐ合金液相の発生や流動を抑制しやすくなる。

また、請求項３に係る発明のように、多孔質部におけるＮｉ−Ｐ合金相の組成は、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で、多孔質部の組織が共晶組織を主体とするようになり、多孔質部の強度が強くなる。多孔質部におけるＮｉ−Ｐ合金相のＰ成分の含有量が１０質量％未満の場合には、Ｎｉ−Ｐ合金相中のα相（Ｐ成分を固溶したＮｉ相）の割合が多くなり、多孔質部の強度が低くなる。一方、多孔質部におけるＮｉ−Ｐ合金相のＰ成分が１２質量％を超える場合には、Ｎｉ−Ｐ合金相が硬くなりすぎて、多孔質部が脆くなる。

また、請求項４に係る発明のように、多孔質部におけるＮｉ−Ｐ合金相の割合は、多孔質部の１００質量部に対してＮｉ−Ｐ合金相が５〜４５質量部であると、多孔質部の強度が強く、且つ、多孔質部の内部に十分な量の空孔が形成されやすくなる。多孔質部におけるＮｉ−Ｐ合金相の割合は、多孔質部の１００質量部に対してＮｉ−Ｐ合金相が５質量部未満であると、多孔質部の強度が低くなり、多孔質部の１００質量部に対してＮｉ−Ｐ合金相が４５質量部を超えると、多孔質部の内部の空孔の量が少なくなり、樹脂組成物と多孔質部との接合が弱くなる。

また、請求項５に係る発明のように、多孔質部の空孔率は、１５〜６０％であることで、多孔質部と樹脂組成物との接合が特に強くなる。

本発明の製造方法による摺動部材の断面を示す模式図である。 散布層の断面を示す模式図である。

本実施形態に係る製造方法によるＦｅまたはＦｅ合金裏金層２上に多孔質部４と樹脂組成物５とからなる摺動層３が設けられた摺動部材１について、図１を参照して説明する。図１は、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面に多孔質部４と樹脂組成物５とからなる摺動層３が設けられた摺動部材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、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２と摺動層３とからなり、摺動層３は、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２上に形成された多孔質部４と樹脂組成物５とからなる。また、多孔質部４は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６とＮｉ−Ｐ合金相７とからなる。このＮｉ−Ｐ合金相７は、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒どうし、あるいは、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒とＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面とをつなぐバインダとなっている。また、図１に示すように、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒どうし、あるいは、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒とＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面とは、Ｎｉ−Ｐ合金相７を介して接合している。なお、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒どうし、あるいは、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒とＦｅまたはＦｅ合金裏金層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、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒は、表面の一部がＮｉ−Ｐ合金相７により覆われていない部分が形成されていてもよい。また、多孔質部４は、樹脂組成物５を含浸させるための空孔を有し、その空孔率は１０〜６０％である。より好ましくは、空孔率は１５〜４５％である。

Ｎｉ−Ｐ合金相７の組成は、９．５〜１２．５質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からなる。このＮｉ−Ｐ合金相７の組成は、Ｎｉ−Ｐ合金相７の強度が高くなる組成範囲である。なお、Ｎｉ−Ｐ合金相７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。

多孔質部４におけるＮｉ−Ｐ合金相７の割合は、多孔質部４の１００質量部に対してＮｉ−Ｐ合金相７が５〜４５質量部であり、より好ましくは、１０〜４０質量部である。このＮｉ−Ｐ合金相７の割合は、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒どうし、ＦｅまたはＦｅ合金相６の粒とＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面とを結びつけるバインダとなる形態の多孔質部４を形成するために好適な範囲である。Ｎｉ−Ｐ合金相７の割合が５質量部未満であると、多孔質部４の強度や、多孔質部４とＦｅまたはＦｅ合金裏金層２との接合が不十分となる。一方、Ｎｉ−Ｐ合金相７の割合が４５質量部を超えると、焼結時、空孔となるべき部分がＮｉ−Ｐ合金液相（液相化したＮｉ−Ｐ合金）で充填されてしまうので、焼結後の多孔質部４の空孔率が小さくなりすぎる。

多孔質部４における粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６は、平均粒径が４５〜１８０μｍであればよい。また、粒状のＦｅ合金の組成は限定されない。一般市販される、純鉄、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鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等の粒を用いることができる。いずれのＦｅ合金を用いても、有機酸や硫黄成分に対する耐食性は、従来の銅合金を用いるよりも優れている。なお、多孔質部４を構成する粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６は、その表面（Ｎｉ−Ｐ合金相７との界面となる表面）に、Ｎｉ−Ｐ合金相７の成分との反応相が形成されていてもよい。そして、このような粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６とＮｉ−Ｐ合金相７とから多孔質部４が構成されており、Ｃｕ成分が含まれないため、有機酸や硫黄成分に対する耐食性に優れている。

樹脂組成物５は、多孔質部４の内部の空孔および表面に含浸被覆される。樹脂組成物５としては、一般的な摺動用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。

ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２には、一般市販される、純鉄、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鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等の板や条を用いることができる。なお、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２は、その表面（Ｎｉ−Ｐ合金相７との界面となる表面）に、Ｎｉ−Ｐ合金相７の成分との反応相が形成されていてもよい。

次に、本実施形態に係る摺動部材１の製造方法について説明する。

（粉末混合工程）
粉末混合工程では、ＦｅまたはＦｅ合金粉６１と、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１と、Ｎｉ粉７２と、を、Ｖブレンダ―等の混合機を用いて混合して、混合粉を準備する。ＦｅまたはＦｅ合金粉６１の平均粒径は、４５〜１８０μｍであればよい。また、粒状のＦｅ合金の組成は限定されない。一般市販される、純鉄、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鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等の粒状の粉末を用いることができる。また、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１は、アトマイズ法により製造された過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉を用いることができる。過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の組成は、１３〜１６質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物であるものが好ましい。また、Ｎｉ粉７２は、アトマイズ法や電解法、カルボニルニッケル法等により製造されたＮｉおよび不可避不純物からなるものを用いることができる。

混合粉におけるＦｅまたはＦｅ合金粉６１の割合は、混合粉の１００質量部に対して５５〜９５質量部であり、より好ましくは、６０〜９０質量部である。また、混合粉における過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１とＮｉ粉７２とは、後述する焼結工程においてＰ成分、Ｎｉ成分が相互拡散して多孔質部４のＮｉ−Ｐ合金相７を形成する。混合粉における過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の割合およびＮｉ粉７２の割合は、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１とＮｉ粉７２とからなる１００質量部に対して、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１に含まれるＰ成分が９．５〜１２．５質量％、より好ましくは、１０〜１２質量％となるように決められる。

過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１は、平均粒径がＦｅまたはＦｅ合金粉６１の平均粒径よりも小さいものを用い、Ｎｉ粉７２は、平均粒径が過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の平均粒径よりも小さいものを用いる。なお、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１は、ＦｅまたはＦｅ合金粉６１の平均粒径に対して１０〜３０％の平均粒径であるものを用い、Ｎｉ粉７２は、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の平均粒径に対して１０〜５０％の平均粒径であるものを用いることが好ましい。

（散布工程）
散布工程では、室温で、準備した混合粉をＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面に散布して散布層を形成する。図２は、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２上の散布層の断面を示す模式図である。図２に示すように、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１およびＮｉ粉７２は、ＦｅまたはＦｅ合金粉６１の平均粒径よりも小さい平均粒径を有するので、主にＦｅまたはＦｅ合金粉６１どうしの間の隙間に共存する状態にある。なお、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２には、一般市販される、純鉄、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鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等の板や条を用いることができる。

（焼結工程）
焼結工程では、散布層およびＦｅまたはＦｅ合金裏金層２を、焼結炉を用いて還元性雰囲気中、又は、不活性雰囲気中で加熱して焼結した後に冷却し、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面上に多孔質部４を形成する。焼結温度（最高温度）は、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の液相温度以上、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の液相温度＋２０℃以下の範囲内の温度である。液相温度は、原料として用いる過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１のＰ成分の含有量により異なるが、一般的な示差熱分析法により液相温度を測定したり、又は、公知のＮｉ−Ｐ合金二元状態図の液相温度を参照して、焼結温度（最高温度）を設定することができる。例えば、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１として組成がＮｉ−１５質量％Ｐであるものを用いる場合、焼結温度（最高温度）は、１０６５〜１０８５℃である。

上記したように、散布層（混合粉）は、固相温度と液相温度との差が大きい過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１とＮｉ粉７２とを含み、これら粉末は、ＦｅまたはＦｅ合金粉６１の間の隙間に共存するため、焼結工程の加熱の過程では、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１とＮｉ粉７２との間に相互拡散現象が起こり、Ｎｉ−Ｐ合金液相の発生や流動が抑制される。このため、ＦｅまたはＦｅ合金粒６１どうしの間の隙間に多量のＮｉ−Ｐ合金液相が流れ込み、焼結工程後の多孔質部４の空孔のサイズが小さくなることや、空孔率が低くなることが防がれる。また、Ｎｉ粉７２の平均粒径は、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉７１の平均粒径よりも小さくすることで、焼結工程での加熱の過程では、Ｎｉ−Ｐ合金液相と接するＮｉ粉７２の表面積が大きくなり、上記の相互拡散現象が促進される。このため、焼結工程後の多孔質部４のＮｉ−Ｐ合金相７は、均一な組織となり、Ｎｉ−Ｐ合金相７の組成は、９．５〜１２．５質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からなるようになる。このＮｉ−Ｐ合金相７の組成は、Ｎｉ−Ｐ合金相７の強度が高くなる組成範囲である。なお、Ｎｉ−Ｐ合金相７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。

多孔質部４は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６とＮｉ−Ｐ合金相７とからなり、Ｎｉ−Ｐ合金相７は、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６どうし、あるいは、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相６とＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面とをつなぐバインダとして機能している。多孔質部４におけるＮｉ−Ｐ合金相７の割合は、多孔質部４の１００質量部に対して５〜４５質量部であり、より好ましくは、１０〜４０質量部である。また、多孔質部４は、表面および内部に多くの空孔を有し、これら空孔は、多孔質部４の内部で三次元的なネットワークを形成する。多孔質部４の空孔率は、１０〜６０％であり、より好ましくは、空孔率は１５〜４５％である。

（樹脂焼成工程）
樹脂焼成工程では、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面上に多孔質部４が形成された部材に対して、予め準備された樹脂組成物５（有機溶剤にて希釈してもよい）が、多孔質部４の空孔を充填し、多孔質部４の表面を被覆するように含浸される。そして、この部材は、樹脂組成物５の乾燥、焼成のための加熱が施され、ＦｅまたはＦｅ合金裏金層２の表面上に多孔質部４と樹脂組成物５とからなる摺動層３が形成される。なお、樹脂組成物５としては、上記の樹脂組成物を用いることができる。また、樹脂組成物５は、多孔質部４の内部で三次元的なネットワークを形成した空孔および表面に含浸被覆されるため、樹脂焼成工程後に樹脂組成物５と多孔質部４との接合が強くなる。

本発明の製造方法による摺動部材１は、各種形状（円筒形状等）に成形して使用することができる。

１ 摺動部材
２ ＦｅまたはＦｅ合金裏金層
３ 摺動層
４ 多孔質部
５ 樹脂組成物
６ ＦｅまたはＦｅ合金相
７ Ｎｉ−Ｐ合金相
６１ ＦｅまたはＦｅ合金粉
７１ 過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉
７２ Ｎｉ粉

Claims (5)

1. ＦｅまたはＦｅ合金裏金層上に多孔質部と樹脂組成物とからなる摺動層が設けられた摺動部材の製造方法において、
   ＦｅまたはＦｅ合金粉と、過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉と、Ｎｉ粉と、からなる混合粉を準備する粉末混合工程と、
   前記混合粉を前記ＦｅまたはＦｅ合金裏金層上に散布して散布層を形成する散布工程と、
   前記散布層および前記ＦｅまたはＦｅ合金裏金層を前記過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度以上、前記過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の液相温度＋２０℃以下の焼結温度で焼結した後に冷却し、粒状のＦｅまたはＦｅ合金相と、前記粒状のＦｅまたはＦｅ合金相どうし及び前記粒状のＦｅまたはＦｅ合金相と前記ＦｅまたはＦｅ合金裏金層とをつなぐバインダとして機能するＮｉ−Ｐ合金相と、からなる前記多孔質部を形成する焼結工程と、
   前記多孔質部の内部の空孔および表面に前記樹脂組成物を含浸被覆した後に該樹脂組成物を焼成して前記摺動層を形成する樹脂焼成工程と、からなることを特徴とする摺動部材の製造方法。
2. 前記過共晶Ｎｉ−Ｐ合金粉の組成は、１３〜１６質量％のＰと残部Ｎｉおよび不可避不純物からなることを特徴とする請求項１記載の摺動部材の製造方法。
3. 前記多孔質部における前記Ｎｉ−Ｐ合金相の組成は、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を特徴とする請求項１又は請求項２記載の摺動部材の製造方法。
4. 前記多孔質部における前記Ｎｉ−Ｐ合金相の割合は、前記多孔質部の１００質量部に対して前記Ｎｉ−Ｐ合金相が５〜４５質量部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の製造方法。
5. 前記多孔質部の空孔率は、１５〜６０％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の製造方法。