JP2651791B2 - Sliding member - Google Patents

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JP2651791B2
JP2651791B2 JP30125193A JP30125193A JP2651791B2 JP 2651791 B2 JP2651791 B2 JP 2651791B2 JP 30125193 A JP30125193 A JP 30125193A JP 30125193 A JP30125193 A JP 30125193A JP 2651791 B2 JP2651791 B2 JP 2651791B2
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columnar
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crystals
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勝宗 田畑
康 川人
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、摺動部材、特に基体
と、その基体表面に形成された被覆層とを備えた摺動部
材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding member, and more particularly to a sliding member provided with a base and a coating layer formed on the surface of the base.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種摺動部材としては、鋳鉄製
基体のジャーナル部外周面に、その耐焼付き性向上を図
るべく、Feメッキ層よりなる被覆層を形成した内燃機
関用カムシャフトが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a sliding member of this kind, a camshaft for an internal combustion engine having a coating layer made of an Fe plating layer formed on an outer peripheral surface of a journal portion of a cast iron base in order to improve seizure resistance is known. Are known.

【0003】しかしながら、内燃機関が高速、且つ高出
力化の傾向にある現在の状況下では、従来の被覆層はオ
イル保持性、つまり保油性が十分でなく、また初期なじ
み性も悪いため耐焼付き性が乏しいという問題があっ
た。
However, under the current situation where the internal combustion engine tends to operate at high speed and high output, the conventional coating layer does not have sufficient oil retaining properties, that is, oil retaining properties, and has poor initial conformability, so that seizure resistance is low. There was a problem that the sex was poor.

【0004】そこで、本出願人は、先に、基体表面から
延びると共に先端部を角錐状および/または角錐台状に
形成された多数の柱状Fe結晶より構成された被覆層を
提案している(例えば、特願平4−351333号明細
書参照)。
In view of this, the present applicant has previously proposed a coating layer formed of a large number of columnar Fe crystals extending from the surface of the base and having a tip portion formed in a pyramidal shape and / or a truncated pyramid shape ( For example, see Japanese Patent Application No. 4-351333.

【0005】前記構成の被覆層は十分な保油性と良好な
初期なじみ性を持ち、したがって優れた耐焼付き性を有
する。
[0005] The coating layer having the above constitution has a sufficient oil retaining property and good initial conformability, and therefore has excellent seizure resistance.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は前記被覆
層自体の強度および基体との接合強度について種々考察
を行ったところ、より苛酷な状況下において、前記被覆
層はそれ自体の強度等についてやや難のあることを究明
した。これは、各柱状Fe結晶の柱状主体部が、基体側
より被覆層表面側に至る間において、略同一太さを持つ
ように成長しているため、被覆層の硬さ、したがって強
度が、その厚さ方向において略均一化され、その結果、
被覆層表面側に亀裂が発生すると、それが直ちに被覆層
の基体側に伝播することに起因する。
The present inventors have made various studies on the strength of the coating layer itself and the bonding strength with the substrate, and found that under more severe conditions, the coating layer has its own strength and the like. I clarified that there was some difficulty. This is because the columnar main portion of each columnar Fe crystal is grown so as to have substantially the same thickness between the substrate side and the coating layer surface side, so that the hardness of the coating layer, and hence the strength, is increased. It is substantially uniform in the thickness direction, and as a result,
When a crack is generated on the surface side of the coating layer, the crack immediately propagates to the substrate side of the coating layer.

【0007】本発明は前記に鑑み、被覆層に、その表面
側より基体側に至るに従って硬さを高める、といった傾
斜構造を持たせることにより、その被覆層自体の強度お
よび基体との接合強度を向上させることができるように
した前記摺動部材を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a coating layer having an inclined structure in which the hardness is increased from the surface side to the substrate side, whereby the strength of the coating layer itself and the bonding strength with the substrate are reduced. It is an object of the present invention to provide the sliding member that can be improved.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、基体と、その
基体表面に形成された被覆層とを備えた摺動部材におい
て、前記被覆層は前記基体表面から延びる多数の柱状金
属結晶を有し、その柱状金属結晶には、被覆層表面の少
なくとも一部を形成するように、柱状主体部が先太状を
なす多数の柱状晶と、前記柱状晶の先太状の柱状主体部
により成長を抑制された多数の柱状晶とが含まれること
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a sliding member comprising a substrate and a coating layer formed on the surface of the substrate, wherein the coating layer has a large number of columnar metal crystals extending from the surface of the substrate. Then, the columnar metal crystal is grown by a large number of columnar crystals having a columnar main portion having a tapered shape so as to form at least a part of the surface of the coating layer, and a thick columnar main portion of the columnar crystal. And a large number of columnar crystals in which is suppressed.

【0009】[0009]

【作用】前記のように構成すると、被覆層の基体側にお
いては、柱状金属結晶の存在量が多く、且つ緻密になる
ので、その硬さが高くなり、一方、被覆層表面側におい
ては、柱状金属結晶の存在量が少なく、且つ粗くなるの
で硬さが低くなる。この被覆層表面側の硬さは、柱状主
体部が基体側より被覆層表面側に至る間において、略同
一太さを持つように成長している場合と略同じである。
成長を抑制された柱状晶の存在量は基体側より被覆層表
面側に至るに従って略漸減する。
According to the above-mentioned structure, the amount of columnar metal crystals present on the substrate side of the coating layer is large and dense, so that its hardness is increased. On the other hand, on the surface side of the coating layer, the columnar metal crystals are columnar. Since the amount of the metal crystal is small and coarse, the hardness is low. The hardness on the surface side of the coating layer is substantially the same as when the columnar main portion grows to have substantially the same thickness from the substrate side to the surface side of the coating layer.
The abundance of the columnar crystals whose growth has been suppressed decreases almost gradually from the substrate side to the coating layer surface side.

【0010】これにより、被覆層は硬さについて傾斜構
造を持つ。したがって、被覆層表面側に作用する過大な
荷重を、緩和しつつその基体側の高強度領域で支承する
ことが可能であるから、被覆層の亀裂発生応力を高め
て、その被覆層自体の高強度化を図り、延いては基体と
の接合強度向上を図ることができる。
Thus, the coating layer has a gradient structure in hardness. Therefore, an excessive load acting on the surface of the coating layer can be supported in the high-strength region on the substrate side while relaxing, so that the crack generation stress of the coating layer is increased and the height of the coating layer itself is increased. It is possible to increase the strength, and in turn, to improve the bonding strength with the base.

【0011】[0011]

【実施例】図1,2において、摺動部材としての内燃機
関用カムシャフト1は鋳鉄製基体2と、その基体2のジ
ャーナル部3外周面に、メッキ処理により形成された被
覆層4とを備えている。
1 and 2, a camshaft 1 for an internal combustion engine as a sliding member comprises a cast iron base 2 and a coating layer 4 formed on a peripheral surface of a journal 3 of the base 2 by plating. Have.

【0012】図3に示すように、被覆層4はジャーナル
部3外周面から延びる多数の柱状金属結晶5を有する。
その柱状金属結晶5には、被覆層4表面、したがって軸
受部材6(図2参照)との摺動面4aの少なくとも一
部、図示例ではその摺動面4a全体を形成するように、
柱状主体部7aが先太状をなす多数の柱状晶7(以下、
完全成長型柱状晶7と称す)と、その完全成長型柱状晶
7の先太状柱状主体部7aにより成長を抑制された多数
の柱状晶8(以下、不完全成長型柱状晶8と称す)とが
含まれている。
As shown in FIG. 3, the coating layer 4 has a large number of columnar metal crystals 5 extending from the outer peripheral surface of the journal portion 3.
The columnar metal crystal 5 forms at least a part of the sliding surface 4a with the surface of the coating layer 4, that is, the bearing member 6 (see FIG. 2), and in the illustrated example, the entire sliding surface 4a.
A large number of columnar crystals 7 (hereinafter, referred to as a columnar main body 7a) having a tapered shape.
A large number of columnar crystals 8 whose growth is suppressed by the thick columnar main body portion 7a of the completely grown columnar crystal 7 (hereinafter referred to as incompletely grown columnar crystal 8). And are included.

【0013】このように構成すると、被覆層4のジャー
ナル部3側においては、柱状金属結晶5の存在量が多
く、且つ緻密になるので、その硬さが高くなり、一方、
摺動面4a側においては、柱状金属結晶5の存在量が少
なく、且つ粗くなるので硬さが低くなる。この場合、不
完全成長型柱状晶8の存在量は基体2側より摺動面4a
側に至るに従って略漸減する。
With this configuration, the columnar metal crystals 5 are more abundant and dense on the journal portion 3 side of the coating layer 4, so that the hardness is increased.
On the sliding surface 4a side, the abundance of the columnar metal crystals 5 is small and coarse, so that the hardness is low. In this case, the abundance of the incompletely grown columnar crystals 8 is determined by the sliding surface 4a from the base 2 side.
Almost gradually decrease toward the side.

【0014】これにより、被覆層4は硬さについて傾斜
構造を持つ。したがって、被覆層4の摺動面4a側に作
用する過大な荷重を、緩和しつつそのジャーナル部3側
の高強度領域で支承することが可能であるから、被覆層
4の亀裂発生応力を高めて、その被覆層4自体の高強度
化を図り、延いてはジャーナル部3との接合強度向上を
図ることができる。
Thus, the coating layer 4 has a gradient structure with respect to hardness. Therefore, an excessive load acting on the sliding surface 4a side of the coating layer 4 can be supported in the high-strength region on the journal portion 3 side while reducing the stress. As a result, the strength of the coating layer 4 itself can be improved, and thus the bonding strength with the journal portion 3 can be improved.

【0015】図4に示すように、柱状金属結晶5は、例
えば体心立方構造(bcc構造)を有し、且つミラー指
数で(hhh)面を摺動面4a側に向けた(hhh)配
向性金属結晶であり、その(hhh)配向性金属結晶の
存在率SはS≧40%に設定されている。このように存
在率Sを設定すると、完全、不完全成長型柱状晶7,8
を十分に存在させて、被覆層4に、硬さについて傾斜構
造を持たせることができる。
As shown in FIG. 4, the columnar metal crystal 5 has, for example, a body-centered cubic structure (bcc structure) and a (hhh) orientation with the (hh) plane facing the sliding surface 4a side with Miller index. And the abundance S of the (hhh) oriented metal crystal is set to S ≧ 40%. When the abundance S is set in this way, complete and incompletely grown columnar crystals 7, 8
Can be sufficiently present, and the coating layer 4 can have a gradient structure with respect to hardness.

【0016】また図5,6に示すように、(hhh)配
向性金属結晶である完全成長型柱状晶7の先端部7aは
摺動面4aにおいて、角錐状または角錐台状、図示例で
は三角錐状をなす。そこで、(hhh)配向性金属結晶
の存在率Sを前記のように設定すると、相隣る両完全成
長型柱状晶7は相互に食込んだ状態を呈し、これによ
り、摺動面4aは多数の微細な山部aと、それら山部a
間の多数の微細な谷部bと、山部a相互の食込みによる
多数の微細な沢部cとからなる入組んだ様相を呈するの
で、被覆層4の保油性が良好となる。また三角錐状の先
端部7aが優先的に摩耗するので、被覆層4の初期なじ
み性も良好となる。このような良好な保油性と初期なじ
み性とによって被覆層4の耐焼付き性を向上させること
ができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the tip 7a of the fully grown columnar crystal 7, which is a (hhh) oriented metal crystal, has a pyramidal or truncated pyramid shape on the sliding surface 4a, in the illustrated example, a triangular shape. It is cone-shaped. Thus, when the abundance S of the (hhh) -oriented metal crystal is set as described above, the adjacent perfect growth type columnar crystals 7 exhibit a state in which they are biting each other. Of the fine peaks a and those peaks a
Since it has an intricate appearance composed of a number of fine valleys b in between and a number of fine valleys c due to the interpenetration of the peaks a, the oil retention of the coating layer 4 is improved. In addition, since the triangular pyramid-shaped tip portion 7a is worn preferentially, the initial conformability of the coating layer 4 is also improved. The seizure resistance of the coating layer 4 can be improved by such good oil retaining properties and initial conformability.

【0017】図7に示すように、摺動面4aに沿う仮想
面9に対する(hhh)面の傾きは三角錐の傾きとなっ
て現れるので、被覆層4の保油性および初期なじみ性に
影響を与える。そこで、(hhh)面が仮想面9に対し
てなす傾き角θは0°≦θ≦15°に設定される。この
場合、(hhh)面の傾き方向については限定されな
い。傾き角θがθ>15°になると、被覆層4の保油性
および初期なじみ性が低下する。なお、完全成長型柱状
晶7の先端部7aは摺動面4aにおいて、六角錐状をな
す場合もある。
As shown in FIG. 7, the inclination of the (hhh) plane with respect to the imaginary plane 9 along the sliding surface 4a appears as the inclination of a triangular pyramid, so that the oil retaining property and the initial conformability of the coating layer 4 are not affected. give. Therefore, the inclination angle θ formed by the (hhh) plane with respect to the virtual plane 9 is set to 0 ° ≦ θ ≦ 15 °. In this case, the inclination direction of the (hhh) plane is not limited. When the inclination angle θ becomes θ> 15 °, the oil retaining property and the initial conformability of the coating layer 4 decrease. Note that the tip 7a of the complete growth type columnar crystal 7 may have a hexagonal pyramid shape on the sliding surface 4a.

【0018】bcc構造を持つ金属結晶としては、F
e、Cr、Mo、W、Ta、Zr、Nb、V等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。
As a metal crystal having a bcc structure, F
e, Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb, V, etc., or a crystal of a simple substance or alloy.

【0019】被覆層4を電気Feメッキ処理により形成
する場合の基本的条件は表1の通りである。
Table 1 shows the basic conditions for forming the coating layer 4 by electro-Fe plating.

【0020】[0020]

【表1】 通電に当っては、陰極電流密度をメッキ開始時の低い値
CDsからメッキ終了時の高い値CDfまで徐々に高め
る、といった方法が採用される。これにより完全成長型
柱状晶7と不完全成長型柱状晶8とを析出させることが
できる。
[Table 1] For energization, a method of gradually increasing the cathode current density from a low value CDs at the start of plating to a high value CDf at the end of plating is adopted. Thereby, the completely grown columnar crystals 7 and the incompletely grown columnar crystals 8 can be precipitated.

【0021】陰極電流密度を、メッキ開始時からメッキ
終了時まで一定に保持すると、ジャーナル部3側より摺
動面4a側に至る間において、略同一太さの柱状Fe結
晶が析出する。
When the cathode current density is kept constant from the start of plating to the end of plating, columnar Fe crystals of substantially the same thickness are precipitated from the side of the journal 3 to the side of the sliding surface 4a.

【0022】(hhh)配向性Fe結晶の存在率Sは、
硫酸第1鉄の濃度、pH、陰極電流密度、特に、メッキ
開始時の陰極電流密度によって制御される。
(Hhh) The abundance S of the oriented Fe crystal is
It is controlled by the concentration, pH, and cathode current density of ferrous sulfate, particularly, the cathode current density at the start of plating.

【0023】以下、具体例について説明する。Hereinafter, specific examples will be described.

【0024】図8に示すように、カムシャフト1のジャ
ーナル部3を想定して、鋳鉄(JIS FC25、チル
化処理)よりなる直径26mm、長さ180mmの複数の丸
棒状基体2外周面に電気Feメッキ処理を施すことによ
り、Fe結晶の集合体より構成された被覆層4を形成し
て摺動部材を得た。各被覆層4において、その厚さは約
50μm、基体軸線方向幅は28mmである。
As shown in FIG. 8, assuming the journal portion 3 of the camshaft 1, electric power is applied to the outer peripheral surface of a plurality of round bar-shaped substrates 2 made of cast iron (JIS FC25, chilled) and having a diameter of 26 mm and a length of 180 mm. By performing Fe plating, a coating layer 4 composed of an aggregate of Fe crystals was formed to obtain a sliding member. Each coating layer 4 has a thickness of about 50 μm and a width in the axial direction of the substrate of 28 mm.

【0025】表2は、各被覆層4の例1〜8における電
気Feメッキ処理条件を示す。
Table 2 shows the conditions for the electro-Fe plating in Examples 1 to 8 of each coating layer 4.

【0026】[0026]

【表2】 表3は、例1〜8における結晶形態、各配向性Fe結晶
の存在率Sならびに硬さをそれぞれ示す。
[Table 2] Table 3 shows the crystal morphology, the abundance S of each oriented Fe crystal, and the hardness in Examples 1 to 8, respectively.

【0027】[0027]

【表3】 存在率Sは、例1〜8のX線回折図(X線照射方向は摺
動面に対して直角方向)に基づいて次のような方法で求
められたものである。一例として、例1について説明す
ると、図9は例1のX線回折図であり、各配向性Fe結
晶の存在率Sは次式から求められた。なお、例えば{1
10}配向性Fe結晶とは、{110}面を摺動面側に
向けた配向性Fe結晶を意味する。 {110}配向性Fe結晶:S110 ={(I110 /IA
110 )/T}×100、 {200}配向性Fe結晶:S200 ={(I200 /IA
200 )/T}×100、 {211}配向性Fe結晶:S211 ={(I211 /IA
211 )/T}×100、 {310}配向性Fe結晶:S310 ={(I310 /IA
310 )/T}×100、 {222}配向性Fe結晶:S222 ={(I222 /IA
222 )/T}×100 ここで、I110 、I200 、I211 、I310 、I222 は各
結晶面のX線反射強度の測定値(cps)であり、また
IA110 、IA200 、IA211 、IA310 、IA222
ASTMカードにおける各結晶面のX線反射強度比で、
IA110 =100、IA200 =20、IA211 =30、
IA310 =12、IA222 =6である。さらにTは、T
=(I110 /IA110 )+(I200 /IA200 )+(I
211 /IA211 )+(I310 /IA310 )+(I222
IA222 )である。
[Table 3] The abundance S was determined by the following method based on the X-ray diffraction diagrams of Examples 1 to 8 (the X-ray irradiation direction was perpendicular to the sliding surface). Describing Example 1 as an example, FIG. 9 is an X-ray diffraction diagram of Example 1, and the abundance S of each oriented Fe crystal was obtained from the following equation. For example, $ 1
The 10 ° oriented Fe crystal means an oriented Fe crystal in which the {110} plane faces the sliding surface. {110} oriented Fe crystal: S 110 = {(I 110 / IA)
110 ) / T} × 100, {200} oriented Fe crystal: S 200 = {(I 200 / IA)
200 ) / T} × 100, {211} oriented Fe crystal: S 211 = {(I 211 / IA)
211 ) / T} × 100, {310} oriented Fe crystal: S 310 = {(I 310 / IA)
310 ) / T} × 100, {222} oriented Fe crystal: S 222 = {(I 222 / IA)
222 ) / T} × 100 where I 110 , I 200 , I 211 , I 310 , and I 222 are the measured values (cps) of the X-ray reflection intensity of each crystal plane, and IA 110 , IA 200 , and IA 211 , IA 310 and IA 222 are the X-ray reflection intensity ratios of each crystal plane in the ASTM card,
IA 110 = 100, IA 200 = 20, IA 211 = 30,
IA 310 = 12 and IA 222 = 6. Further, T is T
= (I 110 / IA 110) + (I 200 / IA 200) + (I
211 / IA 211) + (I 310 / IA 310) + (I 222 /
IA 222 ).

【0028】図10は、例1における断面の結晶構造を
示す顕微鏡写真であり、(b)は(a)の拡大写真に相
当する。図10において、多数の完全、不完全成長型柱
状晶が観察される。これら柱状晶は(hhh)面、した
がって{222}面を摺動面側に向けた{222}配向
性Fe結晶である。この場合、{222}配向性Fe結
晶の存在率Sは、表3,図9に示すように、S=90.
1%である。
FIG. 10 is a micrograph showing the crystal structure of the cross section in Example 1, and (b) corresponds to an enlarged photograph of (a). In FIG. 10, many complete and incompletely grown columnar crystals are observed. These columnar crystals are (222) oriented Fe crystals in which the (hhh) plane, that is, the {222} plane faces the sliding surface. In this case, the abundance S of the {222} oriented Fe crystal is, as shown in Table 3 and FIG.
1%.

【0029】図11は、例4のX線回折図であり、{2
22}配向性Fe結晶の存在率Sは、表3,図11に示
すようにS=40.1%である。
FIG. 11 is an X-ray diffraction diagram of Example 4, where
The abundance S of the 22 ° oriented Fe crystal is S = 40.1% as shown in Table 3 and FIG.

【0030】図12は、例1,5における硬さ変化を示
す。例1の場合、基体2外周面からの距離が短い程硬さ
が高く、したがって例1は硬さについて傾斜構造を持つ
ことが判る。例5の場合、略同一太さの柱状晶より構成
されているので、硬さの変化が殆どない。例2〜4は、
例1と同様に硬さについて傾斜構造を有するが、例6〜
8は例5と同様に均一な硬さを有する。
FIG. 12 shows the change in hardness in Examples 1 and 5. In the case of Example 1, the shorter the distance from the outer peripheral surface of the base 2, the higher the hardness. Therefore, it can be seen that Example 1 has an inclined structure with respect to hardness. In the case of Example 5, since it is composed of columnar crystals of substantially the same thickness, there is almost no change in hardness. Examples 2 to 4
As in Example 1, it has an inclined structure with respect to hardness.
8 has a uniform hardness as in Example 5.

【0031】図13は、例1〜8に関する亀裂発生テス
ト結果を示す。図中、点(1)〜(8)は例1〜8にそ
れぞれ対応する。このテストは、被覆層4に、直径13
0mm、軸線方向幅18mmの鋼(JIS SCM420、
浸炭処理)よりなる大ローラを荷重0〜600kgfを以
て加圧接触させて、基体2および大ローラを相互に逆方
向に2000rpm で回転させ、また両部材の接触部に、
温度50℃のオイルを100ml/min の供給量で供給す
る、といった条件下で行われた。
FIG. 13 shows the results of a crack initiation test for Examples 1-8. In the figure, points (1) to (8) correspond to Examples 1 to 8, respectively. This test shows that the coating 4 has a diameter of 13
0mm, 18mm axial width steel (JIS SCM420,
A large roller made of a carburizing treatment) is brought into pressure contact with a load of 0 to 600 kgf to rotate the base 2 and the large roller in opposite directions at 2000 rpm.
Oil was supplied at a temperature of 50 ° C. at a supply rate of 100 ml / min.

【0032】図13から明らかなように、例1〜4は、
{222}配向性Fe結晶の存在率SをS≧40%に設
定されると共に完全、不完全成長型柱状晶7,8を有す
ることから、硬さについて傾斜構造を持ち、これにより
例5〜8に比べて亀裂発生応力が高い。この効果は、例
1〜3のように、{222}配向性Fe結晶の存在率S
をS≧50%に設定することによって顕著となる。
As is apparent from FIG. 13, Examples 1 to 4
Since the abundance S of the {222} -oriented Fe crystal is set to S ≧ 40% and the columnar crystals 7 and 8 are completely and incompletely grown, the columnar crystals have a gradient structure with respect to hardness. 8 has a higher crack initiation stress. This effect is due to the existence rate S of {222} oriented Fe crystals as in Examples 1 to 3.
By setting S ≧ 50%.

【0033】図14に示すように、柱状金属結晶5に
は、面心立方構造(fcc構造)を有し、且つミラー指
数で(3hhh)面を摺動面4a側に向けた(3hh
h)配向性金属結晶も含まれ、その(3hhh)配向性
金属結晶の存在率SはS≧40%に設定される。このよ
うに存在率Sを設定すると、完全、不完全成長型柱状晶
7,8を十分に存在させて、被覆層4に、硬さについて
傾斜構造を持たせることができる。
As shown in FIG. 14, the columnar metal crystal 5 has a face-centered cubic structure (fcc structure), and the (3hh) plane is directed toward the sliding surface 4a by the Miller index (3hh).
h) Oriented metal crystals are also included, and the (3hhh) oriented metal crystal abundance S is set to S ≧ 40%. When the abundance S is set in this manner, the complete and incompletely grown columnar crystals 7 and 8 can be sufficiently present, and the coating layer 4 can have an inclined structure with respect to hardness.

【0034】また図15に示すように、(3hhh)配
向性金属結晶である完全成長型柱状晶7の先端部7aは
摺動面4aにおいて、角錐状または角錐台状、図示例で
は四角錐状をなす。そこで、(3hhh)配向性金属結
晶の存在率Sを前記のように設定すると、図5,6に示
した場合と同様の摺動面4aが得られ、したがって被覆
層4は前記同様に良好な保油性と初期なじみ性を有す
る。
As shown in FIG. 15, the tip 7a of the fully grown columnar crystal 7, which is a (3hhh) oriented metal crystal, has a pyramidal or truncated pyramid shape on the sliding surface 4a, in the illustrated example a quadrangular pyramid shape. Make Therefore, when the abundance S of the (3hhh) -oriented metal crystal is set as described above, the same sliding surface 4a as that shown in FIGS. Has oil retention and initial adaptability.

【0035】図16に示すように、摺動面4aに沿う仮
想面9に対する(3hhh)面の傾きは四角錐の傾きと
なって現れるので、被覆層4の保油性および初期なじみ
性に影響を与える。そこで、(3hhh)面が仮想面9
に対してなす傾き角θは0°≦θ≦15°に設定され
る。この場合、(3hhh)面の傾き方向については限
定されない。傾き角θがθ>15°になると、被覆層4
の保油性および初期なじみ性が低下する。
As shown in FIG. 16, the inclination of the (3hhh) plane with respect to the imaginary plane 9 along the sliding surface 4a appears as the inclination of a quadrangular pyramid, so that the oil retaining property and initial adaptability of the coating layer 4 are not affected. give. Therefore, the (3hhh) plane is a virtual plane 9
Is set to 0 ° ≦ θ ≦ 15 °. In this case, the inclination direction of the (3hhh) plane is not limited. When the inclination angle θ becomes θ> 15 °, the coating layer 4
Oil retention and initial conformability are reduced.

【0036】fcc構造を持つ金属結晶としては、P
b、Ni、Cu、Pt、Al、Ag、Au等の単体また
は合金の結晶を挙げることができる。
As a metal crystal having the fcc structure, P
b, Ni, Cu, Pt, Al, Ag, Au and the like, or a crystal of a simple substance or alloy.

【0037】例えば、電気Niメッキ処理を行う場合の
基本的条件は、表4,5の通りである。
For example, Tables 4 and 5 show the basic conditions for performing the electric Ni plating process.

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】[0039]

【表5】 この場合、各配向性Ni結晶の存在率Sは、前記同様に
X線回折図(X線照射方向は摺動面に対して直角方向)
に基づいて次式から求められる。なお、例えば{11
1}配向性Ni結晶とは、{111}面を摺動面4a側
に向けた配向性Ni結晶を意味する。 {111}配向性Ni結晶:S111 ={(I111 /IA
111 )/T}×100、 {200}配向性Ni結晶:S200 ={(I200 /IA
200 )/T}×100、 {220}配向性Ni結晶:S220 ={(I220 /IA
220 )/T}×100、 {311}配向性Ni結晶:S311 ={(I311 /IA
311 )/T}×100 ここで、I111 、I200 、I220 、I311 は各結晶面の
X線反射強度の測定値(cps)であり、またI
111 、IA200 、IA220 、IA311 はASTMカー
ドにおける各結晶面のX線反射強度比で、IA111 =1
00、IA200 =42、IA220 =21、IA311 =2
0である。さらにTは、T=(I111 /IA111 )+
(I200 /IA200 )+(I220 /IA220 )+(I
311 /IA311 )である。
[Table 5] In this case, the abundance S of each oriented Ni crystal is determined by the X-ray diffraction pattern (the X-ray irradiation direction is perpendicular to the sliding surface) as described above.
Is obtained from the following equation based on Note that, for example, $ 11
1} oriented Ni crystal means an oriented Ni crystal with the {111} plane facing the sliding surface 4a side. {111} oriented Ni crystal: S 111 = {(I 111 / IA)
111 ) / T} × 100, {200} oriented Ni crystal: S 200 = {(I 200 / IA)
200 ) / T} × 100, {220} oriented Ni crystal: S 220 = {(I 220 / IA)
220 ) / T} × 100, {311} oriented Ni crystal: S 311 = {(I 311 / IA)
311 ) / T} × 100 where I 111 , I 200 , I 220 , and I 311 are measured values (cps) of the X-ray reflection intensity of each crystal plane.
A 111 , IA 200 , IA 220 , and IA 311 are X-ray reflection intensity ratios of each crystal plane in the ASTM card, and IA 111 = 1
00, IA 200 = 42, IA 220 = 21, IA 311 = 2
0. Further, T is T = (I 111 / IA 111 ) +
(I 200 / IA 200 ) + (I 220 / IA 220 ) + (I
311 / IA 311 ).

【0040】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、例えば気相メッキ法であるPVD法、CVD法、ス
パッタ法、イオンプレーティング法を挙げることができ
る。スパッタ法によりW、Moメッキを行う場合の条件
は、例えばAr圧力 0.2〜1Pa、Ar加速電力
直流0.5〜1.5kW、母材温度 80〜300℃で
ある。またスパッタ法によりPt、Alメッキを行う場
合の条件は、例えばAr圧力 0.8〜1Pa、Ar加
速電力 直流200〜1000W、母材温度80〜30
0℃である。CVD法によりWメッキを行う場合の条件
は、例えば原材料 WF6 、ガス流量 2〜15cc/mi
n 、チャンバ内圧力 50〜300Pa、母材温度 3
00〜600℃である。またCVD法によりAlメッキ
を行う場合の条件は、例えば原材料 Al(C
3 3 、ガス流量 1〜10cc/min 、チャンバ内圧
力 50〜300Pa、母材温度 300〜600℃で
ある。
As the plating treatment, in addition to the electroplating treatment, for example, a PVD method, a CVD method, a sputtering method, and an ion plating method, which are vapor phase plating methods, can be mentioned. Conditions for performing W and Mo plating by the sputtering method include, for example, an Ar pressure of 0.2 to 1 Pa and an Ar accelerating power.
The direct current is 0.5 to 1.5 kW, and the base material temperature is 80 to 300 ° C. Conditions for performing Pt and Al plating by a sputtering method include, for example, an Ar pressure of 0.8 to 1 Pa, an Ar acceleration power of 200 to 1000 W DC, and a base material temperature of 80 to 30.
0 ° C. Conditions for performing W plating by the CVD method include, for example, a raw material WF 6 , a gas flow rate of 2 to 15 cc / mi.
n, chamber pressure 50-300 Pa, base material temperature 3
00-600 ° C. Conditions for performing Al plating by the CVD method include, for example, the raw material Al (C
H 3 ) 3 , gas flow rate 1 to 10 cc / min, chamber pressure 50 to 300 Pa, and base material temperature 300 to 600 ° C.

【0041】本発明が適用される摺動部材としては、次
のような内燃機関用部品等を挙げるとができる。
Examples of the sliding member to which the present invention is applied include the following components for internal combustion engines.

【0042】ピストン(スカート部、ランド部、リング
溝)、ピストンリング、ピストンピン、コンロッド、ク
ランクシャフト、軸受メタル、オイルポンプロータ、オ
イルポンプロータハウジング、スプリング(端面)、ス
プリングシート、スプリングリテーナ、コッタ、ロッカ
アーム、ローラベアリングアウタケース、ローラベアリ
ングインナケース、バルブステム、バルブフェイス、油
圧タペット、ウォータポンプロータシャフト、プーリ、
ギア、トランスミッションシャフト部、クラッチプレー
ト、ワッシャ、ボルト(座面、ねじ部)。
Piston (skirt, land, ring groove), piston ring, piston pin, connecting rod, crankshaft, bearing metal, oil pump rotor, oil pump rotor housing, spring (end face), spring seat, spring retainer, cotter , Rocker arm, roller bearing outer case, roller bearing inner case, valve stem, valve face, hydraulic tappet, water pump rotor shaft, pulley,
Gears, transmission shafts, clutch plates, washers, bolts (seats, screws).

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、被覆層を前記のように
構成することによって、その被覆層に硬さについて傾斜
構造を持たせることができ、これにより被覆層自体の強
度および基体との接合強度を向上させた摺動部材を提供
することができる。
According to the present invention, by forming the coating layer as described above, the coating layer can have a gradient structure with respect to the hardness, whereby the strength of the coating layer itself and the strength with respect to the substrate can be improved. A sliding member with improved bonding strength can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】カムシャフトの要部斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a main part of a camshaft.

【図2】カムシャフトにおけるジャーナル部の要部断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a journal section in a camshaft.

【図3】被覆層の要部を拡大した断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of a coating layer.

【図4】体心立方構造およびその(hhh)面を示す斜
視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a body-centered cubic structure and its (hhh) plane.

【図5】被覆層の要部斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a main part of a coating layer.

【図6】図5の6−6線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line 6-6 in FIG. 5;

【図7】体心立方構造における(hhh)面の傾きを示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an inclination of a (hhh) plane in a body-centered cubic structure.

【図8】摺動部材の実施例を示す正面図である。FIG. 8 is a front view showing an embodiment of the sliding member.

【図9】被覆層の一例におけるX線回折図である。FIG. 9 is an X-ray diffraction diagram of an example of a coating layer.

【図10】(a)は被覆層の一例における断面の結晶構
造を示す顕微鏡写真であり、(b)は(a)の拡大写真
に相当する。
10A is a micrograph showing a crystal structure of a cross section of an example of a coating layer, and FIG. 10B is an enlarged photograph of FIG.

【図11】被覆層の他例におけるX線回折図である。FIG. 11 is an X-ray diffraction diagram of another example of the coating layer.

【図12】被覆層における基体外周面からの距離と硬さ
との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the distance from the outer peripheral surface of the base in the coating layer and the hardness.

【図13】被覆層における{222}配向性Fe結晶の
存在率と亀裂発生応力との関係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the abundance of {222} oriented Fe crystals in the coating layer and the crack initiation stress.

【図14】面心立方構造およびその(3hhh)面を示
す斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a face-centered cubic structure and its (3hhh) plane.

【図15】被覆層の要部平面図である。FIG. 15 is a plan view of a main part of a coating layer.

【図16】面心立方構造における(3hhh)面の傾き
を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the inclination of the (3hhh) plane in the face-centered cubic structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 基体 4 被覆層 5 柱状金属結晶 7 柱状晶(完全成長型柱状晶) 7a 柱状主体部 8 柱状晶(不完全成長型柱状晶) 2 Base 4 Coating layer 5 Columnar metal crystal 7 Columnar crystal (complete growth type columnar crystal) 7a Columnar main part 8 Columnar crystal (incomplete growth type columnar crystal)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 謙治 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平6−248490(JP,A) 特開 平5−25685(JP,A) 特開 平5−25684(JP,A) 特開 平5−17897(JP,A) 特開 平5−9789(JP,A) 特開 昭61−31734(JP,A) 特開 昭54−28233(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Kenji Hirose 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama Pref. Honda Technical Research Institute Co., Ltd. (56) References JP-A-6-248490 (JP, A) JP-A Heisei JP-A-5-25684 (JP, A) JP-A-5-25684 (JP, A) JP-A-5-17897 (JP, A) JP-A-5-9789 (JP, A) JP-A-61-31734 (JP, A) A) JP-A-54-28233 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基体(2)と、その基体(2)表面に形
成された被覆層(4)とを備えた摺動部材において、前
記被覆層(4)は前記基体(2)表面から延びる多数の
柱状金属結晶(5)を有し、その柱状金属結晶(5)に
は、被覆層(4)表面の少なくとも一部を形成するよう
に、柱状主体部(7a)が先太状をなす多数の柱状晶
(7)と、前記柱状晶(7)の先太状の柱状主体部(7
a)により成長を抑制された多数の柱状晶(8)とが含
まれることを特徴とする摺動部材。
1. A sliding member comprising a substrate (2) and a coating layer (4) formed on the surface of the substrate (2), wherein the coating layer (4) extends from the surface of the substrate (2). It has a large number of columnar metal crystals (5), and the main columnar portion (7a) has a tapered shape in the columnar metal crystals (5) so as to form at least a part of the surface of the coating layer (4). A large number of columnar crystals (7) and a thick columnar main body (7) of the columnar crystals (7);
A sliding member comprising: a large number of columnar crystals (8) whose growth has been suppressed by a).
【請求項2】 前記柱状金属結晶(5)は、体心立方構
造を有し、且つミラー指数で(hhh)面を被覆層
(4)表面側に向けた(hhh)配向性金属結晶であ
り、その(hhh)配向性金属結晶の存在率SがS≧4
0%である、請求項1記載の摺動部材。
2. The columnar metal crystal (5) is a (hh) oriented metal crystal having a body-centered cubic structure and a (hhh) plane facing the surface of the coating layer (4) with a Miller index. The abundance S of the (hhh) oriented metal crystal is S ≧ 4
The sliding member according to claim 1, which is 0%.
【請求項3】 前記柱状金属結晶(5)は、面心立方構
造を有し、且つミラー指数で(3hhh)面を被覆層
(4)表面側に向けた(3hhh)配向性金属結晶であ
り、その(3hhh)配向性金属結晶の存在率SがS≧
40%である、請求項1記載の摺動部材。
3. The columnar metal crystal (5) is a (3hhh) oriented metal crystal having a face-centered cubic structure and a (3hhh) plane facing the surface of the coating layer (4) with a Miller index. The abundance S of the (3hhh) oriented metal crystal is S ≧
The sliding member according to claim 1, which is 40%.
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