JP2511080B2 - カソ―ドスパッタリングにより形成される滑り層を有する複合材料及びその製造方法 - Google Patents
カソ―ドスパッタリングにより形成される滑り層を有する複合材料及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカソードスパッタリングにより設けられた滑
り層を有する複合材料に係り、さらに詳しくは堅固に結
合されたマトリクスを形成する少なくとも１つの金属材
料及び固形の状態でマトリクス材料に実際に溶けない少
なくとも１つの他の材料の粒子が統計的な分布で吹き付
けられている混合物からなりカソードスパッタリングに
より塗布された滑り層を有する複合材料に関する。本発
明はさらにこの種の複合材料を製造する方法及びこの複
合材料を滑り軸受シェルに使用する方法に関する。
り層を有する複合材料に係り、さらに詳しくは堅固に結
合されたマトリクスを形成する少なくとも１つの金属材
料及び固形の状態でマトリクス材料に実際に溶けない少
なくとも１つの他の材料の粒子が統計的な分布で吹き付
けられている混合物からなりカソードスパッタリングに
より塗布された滑り層を有する複合材料に関する。本発
明はさらにこの種の複合材料を製造する方法及びこの複
合材料を滑り軸受シェルに使用する方法に関する。
複合材料の表面層としての滑り層は、たとえば内燃機
関の軸受シェルに使用され他の特性の他に次のような特
性を持たなければならない。すなわち軸の材料より軟
く、動的な繰返し応力に比べて強く、せん断抵抗が大き
く機械的性質が熱安定性を有し、かつ耐腐性が大きくな
ければならない。これらの要請を満たすものは特に、ま
とまったマトリクスを形成することによって層に機械的
な強度を与え、それ自体は耐腐食性であってすずあるい
は鉛に溶けないたとえばアルミニウム、クロムあるいは
ニッケルなどの金属と鉛あるいはすずからなる組成であ
る。鉛あるいはすずをふくむ滑り層を有するこの種の複
合材料及びカソードスパッタリングによるその製造方法
は、ドイツ特許公報第2853724号と第2914618号及びドイ
ツ公開公報第3404880号に記載されている。
関の軸受シェルに使用され他の特性の他に次のような特
性を持たなければならない。すなわち軸の材料より軟
く、動的な繰返し応力に比べて強く、せん断抵抗が大き
く機械的性質が熱安定性を有し、かつ耐腐性が大きくな
ければならない。これらの要請を満たすものは特に、ま
とまったマトリクスを形成することによって層に機械的
な強度を与え、それ自体は耐腐食性であってすずあるい
は鉛に溶けないたとえばアルミニウム、クロムあるいは
ニッケルなどの金属と鉛あるいはすずからなる組成であ
る。鉛あるいはすずをふくむ滑り層を有するこの種の複
合材料及びカソードスパッタリングによるその製造方法
は、ドイツ特許公報第2853724号と第2914618号及びドイ
ツ公開公報第3404880号に記載されている。
この種の滑り層を表面層として使用する場合には、該
当する型部分あるいは機械部分に非常に対立する要請が
なされることが多い。
当する型部分あるいは機械部分に非常に対立する要請が
なされることが多い。
滑り軸受に使用する場合には、コンロッドの面圧縮に
耐えることができるようにするために、滑り軸受の一方
側の少なくとも所定の箇所によって軸受に作用する力を
十分な寿命で周囲構造へ伝達しなければならない（支持
能力）。この場合には該当する滑り層の耐熱硬さは比較
的大きくなくてはならず、この耐熱硬さは経験によれば
70HV0.002がぎりぎりの値であって、これを下回っては
ならない。滑り軸受の他方の側においては同じ機械部分
の他の箇所ないしは滑り層に埋込み特性が要求され、こ
の埋込み特性というのはごみあるいは摩耗粒子を表面へ
埋込むことのできる能力である。この種の特性によっ
て、滑り面の損傷を緩和することができる。この要請を
満たすためには、滑り層は硬すぎてはならない。経験に
よれば、これに関しても70HV0.002の硬さがぎりぎりの
値であって、この値はすでに該当する軸受をごみの侵入
から保護しかつ濾過によって潤滑剤をきれいに保つため
には、比較的煩雑な手段を必要とするものである。
耐えることができるようにするために、滑り軸受の一方
側の少なくとも所定の箇所によって軸受に作用する力を
十分な寿命で周囲構造へ伝達しなければならない（支持
能力）。この場合には該当する滑り層の耐熱硬さは比較
的大きくなくてはならず、この耐熱硬さは経験によれば
70HV0.002がぎりぎりの値であって、これを下回っては
ならない。滑り軸受の他方の側においては同じ機械部分
の他の箇所ないしは滑り層に埋込み特性が要求され、こ
の埋込み特性というのはごみあるいは摩耗粒子を表面へ
埋込むことのできる能力である。この種の特性によっ
て、滑り面の損傷を緩和することができる。この要請を
満たすためには、滑り層は硬すぎてはならない。経験に
よれば、これに関しても70HV0.002の硬さがぎりぎりの
値であって、この値はすでに該当する軸受をごみの侵入
から保護しかつ濾過によって潤滑剤をきれいに保つため
には、比較的煩雑な手段を必要とするものである。
従来技術に記載されているようなカソードスパッタリ
ングによって設けられる滑り層では、この種の相反する
要請を同じ１つの機械部分あるいは型部分で満たすこと
はできない。というのは、問題になっているこの滑り層
は全表面にわたって同じ特性を有するからである。
ングによって設けられる滑り層では、この種の相反する
要請を同じ１つの機械部分あるいは型部分で満たすこと
はできない。というのは、問題になっているこの滑り層
は全表面にわたって同じ特性を有するからである。
これに対して本発明は、同じ機械部分及び型部分の異
なる箇所に関する完全に相反する素材上の要請を満たす
ことができ、特に１つの箇所における良好な埋込み特性
を他の箇所における良好な支持能力と組み合わせること
のできる、カソードスパッタリングにより設けられる滑
り層を有する複合材料を提供することを目的としてい
る。
なる箇所に関する完全に相反する素材上の要請を満たす
ことができ、特に１つの箇所における良好な埋込み特性
を他の箇所における良好な支持能力と組み合わせること
のできる、カソードスパッタリングにより設けられる滑
り層を有する複合材料を提供することを目的としてい
る。
上述の目的を解決するために本発明によれば、冒頭で
述べた種類の複合材料に、次のようなすなわち、 （ａ）マトリクスに溶けない材料からなる粒子の直径
が、所定の箇所においてグラデーションを構成し、 （ｂ）前記グラデーションは、滑り層の表面に対して平
行に延び、 （ｃ）該当する滑り層の硬さのグラデーションが粒子直
径の前記グラデーションに相当する、という特徴を持た
せる構成が採用されている。
述べた種類の複合材料に、次のようなすなわち、 （ａ）マトリクスに溶けない材料からなる粒子の直径
が、所定の箇所においてグラデーションを構成し、 （ｂ）前記グラデーションは、滑り層の表面に対して平
行に延び、 （ｃ）該当する滑り層の硬さのグラデーションが粒子直
径の前記グラデーションに相当する、という特徴を持た
せる構成が採用されている。
本発明は、滑り層の硬度がマトリクスに溶けない材料
からなる粒子の大きさに関係し、高い硬度が小さい粒子
直径に相当し、より低い硬度がより大きい粒子直径に相
当する、という知識に基づいている。それ故に所定の箇
所においては高い硬度を有し、それに伴って良好な支持
能力を有し、他の箇所においてはより低い硬度を有する
滑り層を求める場合には、マトリクスに溶けない材料の
粒子の大きさを変化させなければならず、このことは滑
り層の表面に対して平行に延びる粒子径のグラデーショ
ンを適当に形成することによって達成することができ
る。前述の材料の組合せ（マトリクス：アルミニウム、
クロム、ニッケル、非溶質：スズ、鉛）に関しては、非
溶性の粒子直径の統計的な標準分布の平均値が、0.2μ
ｍ〜10μｍのグラデーションの範囲で変化する場合に好
ましいことが明らかにされている。この場合に滑り層の
大きな支持能力とそれに伴って最高の硬度が要求される
箇所において、非溶性の材料からなる粒子の直径は好ま
しくは＜0.8μｍ、さらに好ましくは0.05＜＜0.4μ
ｍの範囲の平均値を持つ統計的標準分布を有する。この
ことは支持能力が最も大きい箇所において非溶性の材料
を含む粒子の分布が従来技術に開示されている層に比べ
て約10倍細かいということである。たとえば押出し成型
のAlSn20Cu1が35HV0.01の硬度を有する場合には、この
最も硬い箇所において本発明になる層の硬度は最低で18
0HV0.002に達する（ドイツ特許公報第2853724号第６頁
を参照）。
からなる粒子の大きさに関係し、高い硬度が小さい粒子
直径に相当し、より低い硬度がより大きい粒子直径に相
当する、という知識に基づいている。それ故に所定の箇
所においては高い硬度を有し、それに伴って良好な支持
能力を有し、他の箇所においてはより低い硬度を有する
滑り層を求める場合には、マトリクスに溶けない材料の
粒子の大きさを変化させなければならず、このことは滑
り層の表面に対して平行に延びる粒子径のグラデーショ
ンを適当に形成することによって達成することができ
る。前述の材料の組合せ（マトリクス：アルミニウム、
クロム、ニッケル、非溶質：スズ、鉛）に関しては、非
溶性の粒子直径の統計的な標準分布の平均値が、0.2μ
ｍ〜10μｍのグラデーションの範囲で変化する場合に好
ましいことが明らかにされている。この場合に滑り層の
大きな支持能力とそれに伴って最高の硬度が要求される
箇所において、非溶性の材料からなる粒子の直径は好ま
しくは＜0.8μｍ、さらに好ましくは0.05＜＜0.4μ
ｍの範囲の平均値を持つ統計的標準分布を有する。この
ことは支持能力が最も大きい箇所において非溶性の材料
を含む粒子の分布が従来技術に開示されている層に比べ
て約10倍細かいということである。たとえば押出し成型
のAlSn20Cu1が35HV0.01の硬度を有する場合には、この
最も硬い箇所において本発明になる層の硬度は最低で18
0HV0.002に達する（ドイツ特許公報第2853724号第６頁
を参照）。
さらに詳しくは本発明は、マトリクスに溶けない成分
として、比較的低い温度で溶ける少なくとも１つの物
質、すず、（融点231.89℃）、鉛（融点327.4℃）ある
いはインジウム（融点156.4℃）が使用されるように構
成することができる。しかしまた特殊に使用に関して
は、次のような他の低融点の金属及びその合金を使用し
てもよい。すなわちカドミウム（融点320.9℃）、ビス
マス（融点271.3℃）、タリウム（融点302℃）、亜鉛
（融点419.5℃）、ガリウム（融点29.8℃）などが使用
できる。本発明はさらに、マトリクスを形成する成分に
その主成分が次のような物質つまりアルミニウム、クロ
ム、ニッケル、マグネシウム、銅である従来の滑り軸受
合金が含まれている複合材料の場合に、特に有利であ
る。この場合には、滑り層全体の組成が次のような組合
せ、すなわちAlCuSn,AlCuPb,AlCuSnPb,AlSiSn,AlSiPb,A
lSiSnPb,CuSn,CuPb,CuSnPbの１つを有すると特に有利で
あることが明らかにされている。本発明に係る滑り層
は、好ましくは10〜30μｍの層厚を有し、多くの使用目
的に関しては上述の範囲の半ばまで（12〜16μｍ）で十
分である。その限りにおいては従来技術で提案されてい
る従来の２成分滑り層の最適な層厚である18μｍは保証
されていない（U.エンゲル著:SAEテクニカル・ペーパー
・シリーズ、インターナショナル・コングレス・アンド
エクスポジション、デトロイト、1986年、第76頁を参
照）。
として、比較的低い温度で溶ける少なくとも１つの物
質、すず、（融点231.89℃）、鉛（融点327.4℃）ある
いはインジウム（融点156.4℃）が使用されるように構
成することができる。しかしまた特殊に使用に関して
は、次のような他の低融点の金属及びその合金を使用し
てもよい。すなわちカドミウム（融点320.9℃）、ビス
マス（融点271.3℃）、タリウム（融点302℃）、亜鉛
（融点419.5℃）、ガリウム（融点29.8℃）などが使用
できる。本発明はさらに、マトリクスを形成する成分に
その主成分が次のような物質つまりアルミニウム、クロ
ム、ニッケル、マグネシウム、銅である従来の滑り軸受
合金が含まれている複合材料の場合に、特に有利であ
る。この場合には、滑り層全体の組成が次のような組合
せ、すなわちAlCuSn,AlCuPb,AlCuSnPb,AlSiSn,AlSiPb,A
lSiSnPb,CuSn,CuPb,CuSnPbの１つを有すると特に有利で
あることが明らかにされている。本発明に係る滑り層
は、好ましくは10〜30μｍの層厚を有し、多くの使用目
的に関しては上述の範囲の半ばまで（12〜16μｍ）で十
分である。その限りにおいては従来技術で提案されてい
る従来の２成分滑り層の最適な層厚である18μｍは保証
されていない（U.エンゲル著:SAEテクニカル・ペーパー
・シリーズ、インターナショナル・コングレス・アンド
エクスポジション、デトロイト、1986年、第76頁を参
照）。
従来技術（ドイツ特許公報第2914618号、第５パラグ
ラフ、ドイツ特許公報第2853724号、第５パラグラフ）
からはさらに、体積百分率で0.1〜0.5の酸素濃度によっ
て該当する滑り層のいわゆる散乱固化がもたらされるこ
とが知られている。これに対して、驚くべきことに、本
発明に係る層を形成する場合には適当な手段によって
（不活性ガス雰囲気内で製造されたターゲットを用い
て）酸素濃度は0.2重量パーセント以下に低下されてお
り、この本発明に係る層は不溶性の成分が最小の粒子直
径を有する箇所において公知の散乱固化の滑り層に比べ
て機械的な特性が著しく向上されている。したがって滑
り層のマトリクス内に約10倍の細かさで粒子を分布させ
ることによって、ある程度まで散乱酸素分子による固化
と置き換えことができる。
ラフ、ドイツ特許公報第2853724号、第５パラグラフ）
からはさらに、体積百分率で0.1〜0.5の酸素濃度によっ
て該当する滑り層のいわゆる散乱固化がもたらされるこ
とが知られている。これに対して、驚くべきことに、本
発明に係る層を形成する場合には適当な手段によって
（不活性ガス雰囲気内で製造されたターゲットを用い
て）酸素濃度は0.2重量パーセント以下に低下されてお
り、この本発明に係る層は不溶性の成分が最小の粒子直
径を有する箇所において公知の散乱固化の滑り層に比べ
て機械的な特性が著しく向上されている。したがって滑
り層のマトリクス内に約10倍の細かさで粒子を分布させ
ることによって、ある程度まで散乱酸素分子による固化
と置き換えことができる。
他方ではまた驚くべきことに、従来技術に開示されて
いる層とは異なって本発明に係る層は、滑り層全体にお
いて約10倍も細かい非溶性成分の分布と５倍も高い酸素
濃度とを組み合わせることによっても極めて大きな徐冷
耐性が得られることが明らかにされている。すなわち従
来の滑り層の場合には170℃で300時間の熱処理によって
著しく硬度が減少するが（ドイツ特許公報第2853724号
を参照）、本発明に係る層のこの箇所における硬度は上
述のような熱処理を行っても取り立てて言うほど減少し
ない。このような組合せによって非溶性成分の約10倍細
かい分布と2.5倍の酸素濃度を有する滑り層のこの箇所
は100HV0.002の硬度を得られる。
いる層とは異なって本発明に係る層は、滑り層全体にお
いて約10倍も細かい非溶性成分の分布と５倍も高い酸素
濃度とを組み合わせることによっても極めて大きな徐冷
耐性が得られることが明らかにされている。すなわち従
来の滑り層の場合には170℃で300時間の熱処理によって
著しく硬度が減少するが（ドイツ特許公報第2853724号
を参照）、本発明に係る層のこの箇所における硬度は上
述のような熱処理を行っても取り立てて言うほど減少し
ない。このような組合せによって非溶性成分の約10倍細
かい分布と2.5倍の酸素濃度を有する滑り層のこの箇所
は100HV0.002の硬度を得られる。
さらに本発明に係る層のこの箇所は従来技術に開示さ
れている層に比べて、徐冷耐性に優れている。
れている層に比べて、徐冷耐性に優れている。
層内の酸素濃度が高いことによって、細かく分布され
た非溶性の粒子の大部分をＯ原子で被覆することがで
き、それとともにこの細かく分布された粒子が粒子転移
によって凝集して再びより大きい粒子になって、それに
よって本発明の滑り層の好ましい特性の一部が老化によ
り失われる危険性を減少することができる。他の言葉で
表現すると、このように酸素濃度を高くすることによっ
て、滑り層の製造時の状態を時の経過において安定させ
ることができる。本発明に係る滑り層が従来の酸素ドー
ピング層よりも動的な交番荷重に比べて強度が向上して
おり、かつこの層の機械的特性の耐熱性が向上している
ことは、上述の理由によるものである。ここで、考慮し
なければならないのは、非常に細かく分布され、それに
伴って全表面が大きい粒子を効果的に被覆するためには
より粗い分布でそれに伴って全表面がより小さい同寸法
の粒子を被覆するのに比べてより多くの酸素原子が必要
だということである。
た非溶性の粒子の大部分をＯ原子で被覆することがで
き、それとともにこの細かく分布された粒子が粒子転移
によって凝集して再びより大きい粒子になって、それに
よって本発明の滑り層の好ましい特性の一部が老化によ
り失われる危険性を減少することができる。他の言葉で
表現すると、このように酸素濃度を高くすることによっ
て、滑り層の製造時の状態を時の経過において安定させ
ることができる。本発明に係る滑り層が従来の酸素ドー
ピング層よりも動的な交番荷重に比べて強度が向上して
おり、かつこの層の機械的特性の耐熱性が向上している
ことは、上述の理由によるものである。ここで、考慮し
なければならないのは、非常に細かく分布され、それに
伴って全表面が大きい粒子を効果的に被覆するためには
より粗い分布でそれに伴って全表面がより小さい同寸法
の粒子を被覆するのに比べてより多くの酸素原子が必要
だということである。
コーティングしようとする型部分の具体的な機能に応
じて、本発明の滑り層の硬さのグラデーション及びそれ
に伴う硬さの異なる箇所を滑り層の全面にわたって任意
の幾何学的構成で分布させることができる。多くの使用
例において、最も硬い円形ゾーンが必要とされ、この円
形ゾーンは最も硬い箇所が円形の内側に来る円形の断面
を有する適当な硬度グラデーションを必要とする。
じて、本発明の滑り層の硬さのグラデーション及びそれ
に伴う硬さの異なる箇所を滑り層の全面にわたって任意
の幾何学的構成で分布させることができる。多くの使用
例において、最も硬い円形ゾーンが必要とされ、この円
形ゾーンは最も硬い箇所が円形の内側に来る円形の断面
を有する適当な硬度グラデーションを必要とする。
本発明はさらに、カソードスパッタリング法によって
滑り層が形成される前述の複合材料を製造する方法に関
するものである。本発明のこの部分の目的は、滑り層内
の非溶性の粒子直径のグラデーション及びそれに伴って
滑り層の硬さのグラデーションを、できるだけ良好に再
生産でき、任意の幾何学的構成で、かつ粒子直径ないし
表面硬さのバリエーションの範囲をできるだけ大きくし
てその範囲内で実現することである。
滑り層が形成される前述の複合材料を製造する方法に関
するものである。本発明のこの部分の目的は、滑り層内
の非溶性の粒子直径のグラデーション及びそれに伴って
滑り層の硬さのグラデーションを、できるだけ良好に再
生産でき、任意の幾何学的構成で、かつ粒子直径ないし
表面硬さのバリエーションの範囲をできるだけ大きくし
てその範囲内で実現することである。
この目的を達成するために本発明によれば、カソード
スパッタリング工程の間にコーティングすべき基板及び
形成される滑り層自体において基板の表面に対して平行
に延びる温度グラデーションを発生させて維持する構成
が採用されている。この種の温度グラデーションは好ま
しくは、カソードスパッタリング工程の間コーティング
しようとする基板の異なる箇所を異なる強さで冷却する
ことによって形成され、この場合に滑り層が最小の粒子
径と最大の硬さを持たなければならない箇所に最大の冷
却出力がもたらされる。コーティングしようとする基板
及び形成される滑り層の温度は、好ましくは−10〜190
℃の範囲に保たれ、最小の粒子径と最大の硬さが求めら
れる箇所の温度は−10〜＋70℃に保たれる。この処置の
基礎となっているのは、カソードスパッタリングの場合
に基板温度を減少させるとマトリクスに溶けない粒子の
平均直径が思いがけないほど大きく減少し、それに伴っ
て滑り層の該当する箇所の硬さが増大し、それに伴って
大きな交番強度と耐食性が得られるということである。
スパッタリング工程の間にコーティングすべき基板及び
形成される滑り層自体において基板の表面に対して平行
に延びる温度グラデーションを発生させて維持する構成
が採用されている。この種の温度グラデーションは好ま
しくは、カソードスパッタリング工程の間コーティング
しようとする基板の異なる箇所を異なる強さで冷却する
ことによって形成され、この場合に滑り層が最小の粒子
径と最大の硬さを持たなければならない箇所に最大の冷
却出力がもたらされる。コーティングしようとする基板
及び形成される滑り層の温度は、好ましくは−10〜190
℃の範囲に保たれ、最小の粒子径と最大の硬さが求めら
れる箇所の温度は−10〜＋70℃に保たれる。この処置の
基礎となっているのは、カソードスパッタリングの場合
に基板温度を減少させるとマトリクスに溶けない粒子の
平均直径が思いがけないほど大きく減少し、それに伴っ
て滑り層の該当する箇所の硬さが増大し、それに伴って
大きな交番強度と耐食性が得られるということである。
このコーティング温度の減少の他に、従来技術よりも
コーティング速度が早く0.2μm/分以上であることも本
発明において非溶性の成分が細かく分布していることに
役立っている。この関係は、処理を行うのに十分な量の
冷却水が使用できない状況において十分に利用すること
ができる。
コーティング速度が早く0.2μm/分以上であることも本
発明において非溶性の成分が細かく分布していることに
役立っている。この関係は、処理を行うのに十分な量の
冷却水が使用できない状況において十分に利用すること
ができる。
本発明方法の実施例においては、滑り層の異なる材料
すなわちマトリクスを形成する材料とマトリクスに溶け
ない材料が同時にカソードスパッタリング法によって基
台上に設けられ、それによって本発明による非溶性成分
の細かい分布がさらに改良される。このことは好ましく
は、処理に使用されるターゲットの半分以上が、マトリ
クスの主成分もマトリクスに溶けない材料も含んでいる
ことによって達成される。所望の滑り層の組成に応じて
特に次のような組成、すなわちAlCuSn,AlCuPb,AlSiSn,A
lSiPb,AlSiSnPb,CuSn,CuPb,CuSnPbを有する合金を考え
ることができる。
すなわちマトリクスを形成する材料とマトリクスに溶け
ない材料が同時にカソードスパッタリング法によって基
台上に設けられ、それによって本発明による非溶性成分
の細かい分布がさらに改良される。このことは好ましく
は、処理に使用されるターゲットの半分以上が、マトリ
クスの主成分もマトリクスに溶けない材料も含んでいる
ことによって達成される。所望の滑り層の組成に応じて
特に次のような組成、すなわちAlCuSn,AlCuPb,AlSiSn,A
lSiPb,AlSiSnPb,CuSn,CuPb,CuSnPbを有する合金を考え
ることができる。
本発明方法の他の実施例においては、滑り層の種々の
成分が時間的に順次基台上に設けられる。このために好
ましくは滑り層の主成分、したがってたとえば純アルミ
ニウムと純すずからなるターゲットが使用され、該当す
るコーティング装置の種々の位置においてスパッタリン
グが施される。この場合に、拡散遮断層と滑り層を形成
するのに同じターゲットを使用し、コーティングしよう
とする材料上に２つの異なる層を順に直接形成すると、
特に有利である。本発明方法の他の実施例においては、
基板の温度が変化されて、マトリクスを形成する成分は
マトリクスに溶けない成分よりも高い温度で設けられ
る。このことは他の実施例においては、滑り層のマトリ
クスを形成する成分が非溶性の成分よりも時間的に早
く、基板温度がより高い状態で設けられ、コーティング
工程の間に温度が低下するようにして行われる。本発明
方法の他の実施例は、コーティングしようとする基板に
印加される電圧を具体的な使用例の事情に応じて変化さ
せることにより構成される。このことは好ましくは、よ
り高い融点を有する成分、したがって大体においてマト
リクスを形成する成分あるいは拡散遮断層の主成分が、
より低い融点を有しマトリクスに溶けない成分よりも高
い電圧で設けられるように構成される。
成分が時間的に順次基台上に設けられる。このために好
ましくは滑り層の主成分、したがってたとえば純アルミ
ニウムと純すずからなるターゲットが使用され、該当す
るコーティング装置の種々の位置においてスパッタリン
グが施される。この場合に、拡散遮断層と滑り層を形成
するのに同じターゲットを使用し、コーティングしよう
とする材料上に２つの異なる層を順に直接形成すると、
特に有利である。本発明方法の他の実施例においては、
基板の温度が変化されて、マトリクスを形成する成分は
マトリクスに溶けない成分よりも高い温度で設けられ
る。このことは他の実施例においては、滑り層のマトリ
クスを形成する成分が非溶性の成分よりも時間的に早
く、基板温度がより高い状態で設けられ、コーティング
工程の間に温度が低下するようにして行われる。本発明
方法の他の実施例は、コーティングしようとする基板に
印加される電圧を具体的な使用例の事情に応じて変化さ
せることにより構成される。このことは好ましくは、よ
り高い融点を有する成分、したがって大体においてマト
リクスを形成する成分あるいは拡散遮断層の主成分が、
より低い融点を有しマトリクスに溶けない成分よりも高
い電圧で設けられるように構成される。
酸素ドーピングに必要な酸素は、カソードスパッタリ
ング工程の間にガス状の基質の形でプラズマガスに導入
するか、あるいはマトリクスを形成する材料に含まれる
元素の酸化物の形でカソードスパッタリング工程の前に
そのときに使用されるターゲットあるいはそのときに使
用されるターゲットの一部に導入することができる。上
述の第一の場合にはガス状の基質としてまず第一に元素
の酸素自体あるいは空気が考えられるが、特に貯蔵され
て使用される場合には水素、炭素、窒素などの元素の酸
化物あるいはこれらの元素の組合せの酸化物も使用する
ことができる。これらの酸素化合物のうち水蒸気とCO2
はここで述べられている酸素ドーピングに関して実質的
に最も重要である。この実施例の場合には通常は、カソ
ードスパッタリングによるコーティング工程の間装置の
真空室内では酸素を放出するガスの部分圧力は混合ガス
の全体圧力の１〜50％に保たれ、この場合にこの混合気
の他の成分として好ましくはアルゴンが使用される。
ング工程の間にガス状の基質の形でプラズマガスに導入
するか、あるいはマトリクスを形成する材料に含まれる
元素の酸化物の形でカソードスパッタリング工程の前に
そのときに使用されるターゲットあるいはそのときに使
用されるターゲットの一部に導入することができる。上
述の第一の場合にはガス状の基質としてまず第一に元素
の酸素自体あるいは空気が考えられるが、特に貯蔵され
て使用される場合には水素、炭素、窒素などの元素の酸
化物あるいはこれらの元素の組合せの酸化物も使用する
ことができる。これらの酸素化合物のうち水蒸気とCO2
はここで述べられている酸素ドーピングに関して実質的
に最も重要である。この実施例の場合には通常は、カソ
ードスパッタリングによるコーティング工程の間装置の
真空室内では酸素を放出するガスの部分圧力は混合ガス
の全体圧力の１〜50％に保たれ、この場合にこの混合気
の他の成分として好ましくはアルゴンが使用される。
他の実施例によれば、所望のドーピングに必要な酸素
は酸化物として、カソードスパッタリングの場合に使用
されるターゲットあるいはターゲットの一部に導入され
る。それによって、ターゲットのこの酸化物含有量を介
してあるいはターゲットの電気的な出力密度を介してカ
ソードスパッタリングの間滑り層の酸素ドーピングの程
度を制御することができる。このことはまず、必要な酸
素濃度を得るためにカソードスパッタリングの前に酸素
を含む雰囲気内で該当するターゲットに真空処理と熱処
理を組合わせて施すことによって行われる。さらに他の
方法は、ターゲットを形成する場合に押出し成形法であ
ろうと粉末冶金法であろうと圧縮と焼結によって、たと
えばAl2O3などの粉末酸化物を所望どおりに混和するこ
とである。マトリクスを形成する好ましい材料に応じ
て、まず第一に、アルミニウム、クロム、ニッケル、マ
グネシウム、銅、すず、インジウム、鉛、亜鉛などの元
素の酸化物が考えられる。
は酸化物として、カソードスパッタリングの場合に使用
されるターゲットあるいはターゲットの一部に導入され
る。それによって、ターゲットのこの酸化物含有量を介
してあるいはターゲットの電気的な出力密度を介してカ
ソードスパッタリングの間滑り層の酸素ドーピングの程
度を制御することができる。このことはまず、必要な酸
素濃度を得るためにカソードスパッタリングの前に酸素
を含む雰囲気内で該当するターゲットに真空処理と熱処
理を組合わせて施すことによって行われる。さらに他の
方法は、ターゲットを形成する場合に押出し成形法であ
ろうと粉末冶金法であろうと圧縮と焼結によって、たと
えばAl2O3などの粉末酸化物を所望どおりに混和するこ
とである。マトリクスを形成する好ましい材料に応じ
て、まず第一に、アルミニウム、クロム、ニッケル、マ
グネシウム、銅、すず、インジウム、鉛、亜鉛などの元
素の酸化物が考えられる。
本発明による複合材料はまず、どのような種類の滑り
軸受にもうまく使用することができる。この種の滑り軸
受に使用される軸受シェルには表面層として本発明によ
る滑り層が次のように、すなわちこの滑り層は軸受シェ
ルの頂点で最小の非溶性成分平均粒子径を有し、それに
伴って最大の硬度を有し、シスター・ハーフフレムとの
継目の領域で最大の平均粒子径を有し、それに伴って最
小の硬度を持つように、設けられている。この場合に、
コンロッドの面圧縮を吸収するために、軸受シェルの頂
点で滑り層は100HV0.002以上の硬度を持たなければなら
ない。本発明に係る滑り層は、軸受荷重が80〜120N/mm2
で軸受裏面の温度が150〜200℃の場合に使用することが
できる。このような条件下で本発明に係る層では720時
間の連続負荷試験後に、測定できる摩耗は示されていな
い。
軸受にもうまく使用することができる。この種の滑り軸
受に使用される軸受シェルには表面層として本発明によ
る滑り層が次のように、すなわちこの滑り層は軸受シェ
ルの頂点で最小の非溶性成分平均粒子径を有し、それに
伴って最大の硬度を有し、シスター・ハーフフレムとの
継目の領域で最大の平均粒子径を有し、それに伴って最
小の硬度を持つように、設けられている。この場合に、
コンロッドの面圧縮を吸収するために、軸受シェルの頂
点で滑り層は100HV0.002以上の硬度を持たなければなら
ない。本発明に係る滑り層は、軸受荷重が80〜120N/mm2
で軸受裏面の温度が150〜200℃の場合に使用することが
できる。このような条件下で本発明に係る層では720時
間の連続負荷試験後に、測定できる摩耗は示されていな
い。
以下、図面を用いて本発明の種々の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第１図の実施例においては、スチールの裏面（基礎材
料）１上に、良好な非常走行特性を有する材料からなる
支持層２が200〜700μｍの層厚で設けられている。この
支持層２について鉛と銅の化合物あるいは鉛とすずと銅
の化合物が使用される場合には、この層の硬度は50〜10
0HV0.002に達する。この支持層２上には、通常数μｍ
（２〜４μｍ）の層厚を有する薄い拡散遮断層がカソー
ドスパッタリング法で設けられている。この拡散遮断層
は、滑り層のマトリクスを形成する材料の１つあるいは
多数の元素、たとえばニッケル、クロムあるいはその合
金から形成されている。この遮断層３上に本発明の滑り
層４がカソードスパッタリングにより設けられている。
カソードスパッタリング工程の間の温度勾配によって粒
子径の異なる非溶性成分が拡大されてＡとＢで示されて
おり、ここで部分Ａは表面硬度の大きい細かい分布部分
に相当し、部分Ｂはより大きい平均粒子径を有する部分
に相当し、かつそれによって小さい表面硬度に相当す
る。
料）１上に、良好な非常走行特性を有する材料からなる
支持層２が200〜700μｍの層厚で設けられている。この
支持層２について鉛と銅の化合物あるいは鉛とすずと銅
の化合物が使用される場合には、この層の硬度は50〜10
0HV0.002に達する。この支持層２上には、通常数μｍ
（２〜４μｍ）の層厚を有する薄い拡散遮断層がカソー
ドスパッタリング法で設けられている。この拡散遮断層
は、滑り層のマトリクスを形成する材料の１つあるいは
多数の元素、たとえばニッケル、クロムあるいはその合
金から形成されている。この遮断層３上に本発明の滑り
層４がカソードスパッタリングにより設けられている。
カソードスパッタリング工程の間の温度勾配によって粒
子径の異なる非溶性成分が拡大されてＡとＢで示されて
おり、ここで部分Ａは表面硬度の大きい細かい分布部分
に相当し、部分Ｂはより大きい平均粒子径を有する部分
に相当し、かつそれによって小さい表面硬度に相当す
る。
第２図には、高速回転する内燃機関のラジアル滑り軸
受（クランクピン軸受）の軸受けシェルとして使用され
ている本発明の複合材料が示されている。このような構
成においてコンロッド11の動きが、クランクピン12、軸
ピン13及び２本の異なるクランク腕からなるクランク軸
の回転運動に変換される。分割された下方のコンロッド
ヘッド16と回転するクランクピン12との間に、本発明の
複合材料からなる半円筒状の２個の軸受シェルが挿入さ
れており、この組合せがコンロッドボルト17によって固
定される。それに伴って軸受シェルの滑り層４がクラン
クピン12と接触しスチール裏面１がコンロッドヘッド16
上に載置される。
受（クランクピン軸受）の軸受けシェルとして使用され
ている本発明の複合材料が示されている。このような構
成においてコンロッド11の動きが、クランクピン12、軸
ピン13及び２本の異なるクランク腕からなるクランク軸
の回転運動に変換される。分割された下方のコンロッド
ヘッド16と回転するクランクピン12との間に、本発明の
複合材料からなる半円筒状の２個の軸受シェルが挿入さ
れており、この組合せがコンロッドボルト17によって固
定される。それに伴って軸受シェルの滑り層４がクラン
クピン12と接触しスチール裏面１がコンロッドヘッド16
上に載置される。
このような構成において、コンロッドの面圧縮を吸収
するために軸受シェルの頂点に設けられた部分Ａは大き
な支持能力を必要とし、それ故に第１図に示すように非
溶性の部分がより細かく分布されている。これに対して
シスターハーフシェルへ移行する部分に設けられた部分
Ｂには、摩耗片やゴミ片を埋め込む良好な埋込み特性が
要求され、これは表面硬さを減少させ非溶性成分の分布
をより粗くすることによって得られる。それに従って両
軸受シェル内には部分ＡとＢの間に本発明に基づくそれ
ぞれ２つの硬度グラデーションが設けられる。
するために軸受シェルの頂点に設けられた部分Ａは大き
な支持能力を必要とし、それ故に第１図に示すように非
溶性の部分がより細かく分布されている。これに対して
シスターハーフシェルへ移行する部分に設けられた部分
Ｂには、摩耗片やゴミ片を埋め込む良好な埋込み特性が
要求され、これは表面硬さを減少させ非溶性成分の分布
をより粗くすることによって得られる。それに従って両
軸受シェル内には部分ＡとＢの間に本発明に基づくそれ
ぞれ２つの硬度グラデーションが設けられる。
本発明に基づく複合材料を製造するために、たとえば
次のような反応条件が維持された。
次のような反応条件が維持された。
例１ リング状の密なプラズマが磁場によって直接カソード
の前に集中される公知のカソードスパッタリング装置で
コーティングが行われた。装置には円筒状の処理室が設
けられており、この処理室の外側にそれぞれ面積322.6c
m2の水源（Quelle）を最大４つまで取り付けることがで
きる。コーティングしようとする基板も、１分当たり0.
2〜24.5回転に調節可能な回転駆動装置によって回転さ
れる支持体上に垂直に取り付けられた（たとえばBALZER
SプロダクトインフォメーションBB800246PD/8月1985及
びBB800039RD/6月1985年を参照）。
の前に集中される公知のカソードスパッタリング装置で
コーティングが行われた。装置には円筒状の処理室が設
けられており、この処理室の外側にそれぞれ面積322.6c
m2の水源（Quelle）を最大４つまで取り付けることがで
きる。コーティングしようとする基板も、１分当たり0.
2〜24.5回転に調節可能な回転駆動装置によって回転さ
れる支持体上に垂直に取り付けられた（たとえばBALZER
SプロダクトインフォメーションBB800246PD/8月1985及
びBB800039RD/6月1985年を参照）。
焼結法で設けられた鉛と銅の化合物からなる200μｍ
厚さの支持層を有し合金されていない工具鋼（物質番号
１−1625、略称（80W2））から形成された軸受シェル
が、このスパッタリング装置で酸素が皆無の状態でアル
ゴン内で1.2Paの圧力で８時間コーティングを施され
た。冷却管を別体にすることによって、軸受シェルの頂
部のみが冷却されるように配慮がなされた。この手段に
よってこの箇所の基板温度は30℃となり、温度は軸受シ
ェルの部分Ｂ方向へ向かって上昇し、軸受シェルの両端
部では170〜190℃となった。軸受シェルの頂点における
この温度を維持するには、時間及びコーティングすべき
軸受シェルあたり0.005m3の冷却水（約10℃）が必要で
あった。
厚さの支持層を有し合金されていない工具鋼（物質番号
１−1625、略称（80W2））から形成された軸受シェル
が、このスパッタリング装置で酸素が皆無の状態でアル
ゴン内で1.2Paの圧力で８時間コーティングを施され
た。冷却管を別体にすることによって、軸受シェルの頂
部のみが冷却されるように配慮がなされた。この手段に
よってこの箇所の基板温度は30℃となり、温度は軸受シ
ェルの部分Ｂ方向へ向かって上昇し、軸受シェルの両端
部では170〜190℃となった。軸受シェルの頂点における
この温度を維持するには、時間及びコーティングすべき
軸受シェルあたり0.005m3の冷却水（約10℃）が必要で
あった。
ターゲットとしては470Vの電圧では純アルミニウム
（99.99）が使用され、620Vの電圧ではSnCu5の組成のす
ずと銅の化合物が使用され、20kW/322cm2の出力密度な
いし10.3kW/322cm2の出力密度で処理が行われた。基板
が１分当たり15回転の一定回転速度で回転する場合に
は、約0.3μm/分であって、それに伴って処理の終わり
には約150μｍの層厚が得られた。
（99.99）が使用され、620Vの電圧ではSnCu5の組成のす
ずと銅の化合物が使用され、20kW/322cm2の出力密度な
いし10.3kW/322cm2の出力密度で処理が行われた。基板
が１分当たり15回転の一定回転速度で回転する場合に
は、約0.3μm/分であって、それに伴って処理の終わり
には約150μｍの層厚が得られた。
このようにして得られた層は、Al:Sn:Cuの重量比が8
0:20:1（AlSn20Culの組成に基づき）であって、酸化物
含量は0.2重量パーセントより少なかった。層は軸受頂
部で約0.3μｍの平均粒子径を有し、軸受シェルの端部
で約５μｍの平均粒子径であった。硬度は軸受頂部（部
分Ａ）で113HV0.002であり、軸受シェルの端部（部分
Ｂ）で45HV0.002であった。170℃の温度で250時間空気
にさらしたところこの硬度は約92HV0.002まで減少した
だけである。負荷70N/mm2、軸受裏面温度Ｔ＝160℃で25
0時間かけて行った軸受試験機でのテストにより、層に
測定可能な摩耗が生じないことが明らかにされた。
0:20:1（AlSn20Culの組成に基づき）であって、酸化物
含量は0.2重量パーセントより少なかった。層は軸受頂
部で約0.3μｍの平均粒子径を有し、軸受シェルの端部
で約５μｍの平均粒子径であった。硬度は軸受頂部（部
分Ａ）で113HV0.002であり、軸受シェルの端部（部分
Ｂ）で45HV0.002であった。170℃の温度で250時間空気
にさらしたところこの硬度は約92HV0.002まで減少した
だけである。負荷70N/mm2、軸受裏面温度Ｔ＝160℃で25
0時間かけて行った軸受試験機でのテストにより、層に
測定可能な摩耗が生じないことが明らかにされた。
例２ 例１の処理条件を変化させて、まず1 1/2時間の間AlS
i合金（Al＋0.1−２％Si）からなるターゲットだけが接
続され、軸受シェルは120℃の統一温度まで冷却され
た。次にすずと銅の化合物からなる他の２つのターゲッ
トが接続され、軸受シェルの頂部で20℃になり、軸受シ
ェルの端部で80℃まで冷えるように冷却の調整が行われ
た。その他の点では例１の条件下でコーティングが行わ
れた。
i合金（Al＋0.1−２％Si）からなるターゲットだけが接
続され、軸受シェルは120℃の統一温度まで冷却され
た。次にすずと銅の化合物からなる他の２つのターゲッ
トが接続され、軸受シェルの頂部で20℃になり、軸受シ
ェルの端部で80℃まで冷えるように冷却の調整が行われ
た。その他の点では例１の条件下でコーティングが行わ
れた。
このコーティングにより滑り層は軸受頂部（部分Ａ）
で130HV0.002の硬さが得られ、軸受シェルの両端（部分
Ｂ）では45HV0.002の硬さが得られた。
で130HV0.002の硬さが得られ、軸受シェルの両端（部分
Ｂ）では45HV0.002の硬さが得られた。
例３ 例１の処理条件を変化させて、カソードスパッタリン
グ装置の処理室内ではアルゴン内で1.2Paの圧力が維持
され、これに5.0体積パーセントの酸素が添加された。
例１に基づいて得られた層と異なりこの条件下で得られ
た層は1.89重量パーセントの酸素含量を有する。これに
相当する硬さは、軸受頂部（部分Ａ）で160HV0.002であ
り、シェルの端部（第１図の部分Ｂ）では35HV0.002で
あった。軸受試験機で試験した場合のこの層の特性は、
例１で得られた滑り層の特性と等しい。
グ装置の処理室内ではアルゴン内で1.2Paの圧力が維持
され、これに5.0体積パーセントの酸素が添加された。
例１に基づいて得られた層と異なりこの条件下で得られ
た層は1.89重量パーセントの酸素含量を有する。これに
相当する硬さは、軸受頂部（部分Ａ）で160HV0.002であ
り、シェルの端部（第１図の部分Ｂ）では35HV0.002で
あった。軸受試験機で試験した場合のこの層の特性は、
例１で得られた滑り層の特性と等しい。
例４ CuPb23Sn4（鉛と銅の化合物）からなり浸漬法で設け
られた200μｍ厚さの基層を有し同じ工具鋼（物質番号
１−1625）からなる軸受シェルに、酸素がない状態のプ
ラズマガス内で例１と同じ条件でコーティングが施され
た。水の量は、時間及びコーティングすべき軸受シェル
当たり0.035m3であった。滑り層を設けるために、次の
ようなターゲット及び出力密度が用いられた。すなわち
Al2O3濃度を変化させて（１〜５重量パーセント）、か
つ電気出力密度を変化させて（20〜120kW/322cm2）すず
のターゲット（10.3kW/322cm2）と、鉛のターゲット（1
1kW/322cm2）及びAlSiの２つのターゲットが用いられ
た。
られた200μｍ厚さの基層を有し同じ工具鋼（物質番号
１−1625）からなる軸受シェルに、酸素がない状態のプ
ラズマガス内で例１と同じ条件でコーティングが施され
た。水の量は、時間及びコーティングすべき軸受シェル
当たり0.035m3であった。滑り層を設けるために、次の
ようなターゲット及び出力密度が用いられた。すなわち
Al2O3濃度を変化させて（１〜５重量パーセント）、か
つ電気出力密度を変化させて（20〜120kW/322cm2）すず
のターゲット（10.3kW/322cm2）と、鉛のターゲット（1
1kW/322cm2）及びAlSiの２つのターゲットが用いられ
た。
そこから大体AlSi45Sn15Pb10の組成の滑り層が生じ、
この滑り層の酸素含量はスパッタリング工程の間ターゲ
ットの電気出力密度及び酸化物含量を変化させることに
よって調整された。酸化物濃度が５％Al2O3である２つ
のターゲットを使用する場合には、たとえば出力密度が
20kW/322cm2であれば層内の酸素の最終濃度は0.7重量パ
ーセントであって、出力密度が80kW/322cm2であれば酸
素濃度は1.3重量パーセントである。この層は軸受シェ
ルの頂部において0.2μｍの平均粒子径を有し、軸受シ
ェルの端部では５μｍの平均粒子径を有する。それに伴
って層の硬さは165HV0.002（部分Ａ）と50HV0.002（部
分Ｂ）の範囲内である。
この滑り層の酸素含量はスパッタリング工程の間ターゲ
ットの電気出力密度及び酸化物含量を変化させることに
よって調整された。酸化物濃度が５％Al2O3である２つ
のターゲットを使用する場合には、たとえば出力密度が
20kW/322cm2であれば層内の酸素の最終濃度は0.7重量パ
ーセントであって、出力密度が80kW/322cm2であれば酸
素濃度は1.3重量パーセントである。この層は軸受シェ
ルの頂部において0.2μｍの平均粒子径を有し、軸受シ
ェルの端部では５μｍの平均粒子径を有する。それに伴
って層の硬さは165HV0.002（部分Ａ）と50HV0.002（部
分Ｂ）の範囲内である。
例５ 例１〜４の処理条件を変化させて、滑り層を形成する
前に軸受シェルに薄い拡散遮断層（第１図：位置３）が
設けられる。このために30℃で12時間の間AlSi合金から
なる２つのターゲットのみが接続された（20kW/322c
m2）。このようにして形成された拡散遮断層の厚さは、
約２μｍであった。次に他のターゲットが接続されて、
例１〜例４と同じ条件下でコーティングが行われた。
前に軸受シェルに薄い拡散遮断層（第１図：位置３）が
設けられる。このために30℃で12時間の間AlSi合金から
なる２つのターゲットのみが接続された（20kW/322c
m2）。このようにして形成された拡散遮断層の厚さは、
約２μｍであった。次に他のターゲットが接続されて、
例１〜例４と同じ条件下でコーティングが行われた。
第１図は、本発明に係る複合材料からなる型部分の概略
を示す斜視図、 第２図は、本発明に係る複合材料からなる軸受シェルを
有する、高速回転の内燃機関のラジアル滑り軸受（クラ
ンクピン軸受）の断面図、 第３図は滑り軸受の拡大部分側面図である。 ２……支持層、３……スチール裏面、４……滑り層、11
……コンロッド、12……クランクピン、14,15……クラ
ンク腕、16……コンロッドヘッド、17……コンロッドボ
ルト。
を示す斜視図、 第２図は、本発明に係る複合材料からなる軸受シェルを
有する、高速回転の内燃機関のラジアル滑り軸受（クラ
ンクピン軸受）の断面図、 第３図は滑り軸受の拡大部分側面図である。 ２……支持層、３……スチール裏面、４……滑り層、11
……コンロッド、12……クランクピン、14,15……クラ
ンク腕、16……コンロッドヘッド、17……コンロッドボ
ルト。
Claims (19)
- 【請求項１】堅固に結合されたマトリクスを形成する少
なくとも１つの金属材料と、固形の状態で実際にマトリ
クスに溶けない少なくとも１つの他の金属材料とからな
る統計的に分布されている粒子の混合物によって形成さ
れ、カソードスパッタリングにより設けられた滑り層を
有する複合材料において、 （ａ）マトリクスに溶けない材料からなる粒子の直径が
所定の箇所においてグラデーションを有し、 （ｂ）前記グラデーションは滑り層の表面に対して平行
に延び、 （ｃ）滑り層のグラデーションが滑り層の硬さに相当す
る、 ことを特徴とする複合材料。 - 【請求項２】非溶性粒子の直径の統計的標準分布の平均
値がグラデーションの領域において0.2μｍ〜10μｍの
値をとることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の複合材料。 - 【請求項３】マトリクスに溶けない材料が主成分として
すず、鉛、インジウム亜鉛のうち少なくとも１つの元素
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項あるいは
第２項に記載の複合材料。 - 【請求項４】マトリクスを形成する材料が、主成分がア
ルミニウム、クロム、ニッケル、マグネシウム、銅のう
ち少なくとも１つの元素である合金を含むことを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
項に記載の複合材料。 - 【請求項５】非溶性の材料からなる粒子の直径が、滑り
層の最大硬さを有する箇所においてｘ≦0.8μｍの平均
値を持つ統計的標準分布を有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載
の複合材料。 - 【請求項６】非溶性の材料からなる粒子の直径が、滑り
層の最大硬さを有する箇所において0.05＜ｘ＜0.4μｍ
の平均値を持つ統計的標準分布を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項
に記載の複合材料。 - 【請求項７】滑り層の酸素含量が0.2重量パーセント以
下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
６項のいずれか１項に記載の複合材料。 - 【請求項８】滑り層内の酸素含量が0.5〜2.0重量パーセ
ントであることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
第７項までのいずれか１項に記載の複合材料。 - 【請求項９】少なくとも１つの材料とマトリクスの材料
に溶けない少なくとも１つの他の材料の粒子が統計的に
分布している混合物からなり、且つ少なくとも１つの滑
り層を有する複合材料をカソードスパッタリング法によ
って製造する方法において、 カソードスパッタリング工程の間、コーティングすべき
基板内及び形成される滑り層内で、基板の表面に対して
平行に延びる温度グラデーションが維持されることを特
徴とする複合材料を製造する方法。 - 【請求項１０】温度グラデーションが、カソードスパッ
タリング工程の間コーティングすべき基板の異なる箇所
を異なる強さで冷却することによって形成され、滑り層
の最小の粒子径と最大の硬さを持たせようとする箇所に
最大の冷却出力がもたらされることを特徴とする特許請
求の範囲第９項に記載の方法。 - 【請求項１１】コーティングすべき基板及び形成される
滑り層の温度が−10〜190℃に保たれることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項あるいは第10項に記載の方法。 - 【請求項１２】コーティングすべき基板及び形成される
滑り層に最小の粒子径と最大の硬さを持たせようとする
箇所の温度が−10〜70℃に保たれることを特徴とする特
許請求の範囲第９項あるいは第11項に記載の方法。 - 【請求項１３】滑り層の種々の成分が同時に設けられる
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項から第12項まで
のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１４】滑り層の種々の成分が時間的にずれて滑
り層へ導入されることを特徴とする特許請求の範囲第９
項から第12項までのいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１５】マトリクスを形成する成分が非溶性の成
分より以前に設けられ、コーティング工程の間基板温度
が統一的に低下されることを特徴とする特許請求の範囲
第９項〜第12項及び第14項のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項１６】必要な酸素が、カソードスパッタリング
の間にガス状基質の形でプラズマに添加されることを特
徴とする特許請求の範囲第９項から第15項までのいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項１７】必要な酸素が、カソードスパッタリング
で用いられるターゲットへ酸化物として導入されること
を特徴とする特許請求の範囲第９項から第15項までのい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１８】特に大きい動的荷重がかかる滑り軸受用
に、滑り軸受シェルに複合材料を使用する方法におい
て、 （ａ）滑り層が、軸受シェルの頂部で非溶性成分の最も
小さい平均粒子径を有し、それに伴って最大の硬さを有
すること、 （ｂ）滑り層が、シスターハーフシェルへ移行する継目
部分で、非溶性成分の最大の平均粒子径と最小の硬さを
有する ことを特徴とする複合材料の使用方法。 - 【請求項１９】滑り層が、軸受シェルの頂部で60HV0.00
2以上の硬さを有することを特徴とする特許請求の範囲
第18項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH515786 | 1986-12-23 | ||
| CH5157/86-6 | 1986-12-23 | ||
| CH05157/86-6 | 1986-12-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63172017A JPS63172017A (ja) | 1988-07-15 |
| JP2511080B2 true JP2511080B2 (ja) | 1996-06-26 |
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ID=4288883
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|---|---|---|---|
| JP62316342A Expired - Fee Related JP2511080B2 (ja) | 1986-12-23 | 1987-12-16 | カソ―ドスパッタリングにより形成される滑り層を有する複合材料及びその製造方法 |
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| EP (1) | EP0272447B1 (ja) |
| JP (1) | JP2511080B2 (ja) |
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| AT (1) | ATE80671T1 (ja) |
| AU (1) | AU602180B2 (ja) |
| BR (1) | BR8707027A (ja) |
| DE (1) | DE3781781D1 (ja) |
| ES (1) | ES2035016T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100675994B1 (ko) * | 1998-06-02 | 2007-01-29 | 페데랄-모굴 비스바덴 게엠베하 | 평베어링셀과 그의 제조방법 |
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- 1987-11-16 DE DE8787116871T patent/DE3781781D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1987-12-21 KR KR870014582A patent/KR880007790A/ko not_active Application Discontinuation
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- 1987-12-22 US US07/136,295 patent/US4889772A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-23 BR BR8707027A patent/BR8707027A/pt not_active IP Right Cessation
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