JP2657335B2 - Sliding member - Google Patents
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- JP2657335B2 JP2657335B2 JP3202189A JP20218991A JP2657335B2 JP 2657335 B2 JP2657335 B2 JP 2657335B2 JP 3202189 A JP3202189 A JP 3202189A JP 20218991 A JP20218991 A JP 20218991A JP 2657335 B2 JP2657335 B2 JP 2657335B2
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は摺動部材、特に、相手部
材との摺動面を持つ表面層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 having a surface layer having a sliding surface with a mating member.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種摺動部材として、前記表面
層をPb合金より構成したすべり軸受が知られている
(特開昭56−96088号公報参照)。2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of sliding member, there has been known a sliding bearing in which the surface layer is made of a Pb alloy (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-96088).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この種すべり軸受は、
エンジンにおけるクランクシャフトのジャーナル部、コ
ンロッドの大端部等に適用されているが、エンジンが高
速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下では、従来
のすべり軸受の表面層は、そのオイル保持性、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る。Problems to be Solved by the Invention This type of plain bearing is
It is applied to the journal part of the crankshaft, the large end of the connecting rod, etc. in the engine. However, in the current situation where the engine tends to be high-speed and high-power, the surface layer of the conventional plain bearing is oil There is a problem that the retention property, that is, the oil retention property is not sufficient, and the seizure resistance is poor due to poor initial conformability.
【0004】本発明は前記に鑑み、表面層における合金
元素の含有量および結晶構造を特定することによって、
その表面層に十分な保油性を持たせ、また表面層の初期
なじみ性を良好にし、これにより表面層の耐焼付き性を
向上させた前記摺動部材を提供することを目的とする。[0004] In view of the above, the present invention specifies the content and crystal structure of an alloy element in a surface layer,
It is an object of the present invention to provide the sliding member in which the surface layer has a sufficient oil retaining property and the initial conformability of the surface layer is improved, thereby improving the seizure resistance of the surface layer.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、相手部材との
摺動面を持つ表面層を備えた摺動部材において、前記表
面層はPb合金の結晶集合体より構成され、そのPb合
金は、必須合金元素であるSnと、第1および第2の選
択的合金元素から選択される少なくとも一種とを含有
し、Snの含有量は17重量%以下に、前記第1の選択
的合金元素であるCu、Ni、Fe、Cr、Mn、C
o、Sb、Cd、BiおよびCaから選択される少なく
とも一種の含有量は5重量%以下に、前記第2の選択的
合金元素であるAg、Nb、Te、Ba、InおよびT
lから選択される少なくとも一種の含有量は10重量%
以下にそれぞれ設定され、前記表面層に対するX線回折
法の適用下、ミラー指数で(h00)面を摺動面側に向
けた第1配向結晶の積分強度をI(a) とし、またミラー
指数で(111)面および(222)面を摺動面側に向
けた第2配向結晶(52 )の積分強度をI(b) としたと
き、 0.5≦I(a) /ΣI(ab)≦1.0 (ただし、ΣI(ab)=I(a) +I(b) であり、また、I
(b) =0を含む) の関係を成立させたことを特徴とする。Means for Solving the Problems The present invention provides a sliding member having a surface layer having a sliding surface with a mating member, wherein the surface layer is composed of crystal aggregates of P b alloy, the Pb case
Gold is composed of Sn, an essential alloying element, and first and second selections.
Contains at least one selected from alternative alloying elements
And the content of Sn is 17% by weight or less,
Alloying elements Cu, Ni, Fe, Cr, Mn, C
o, Sb, Cd, Bi and Ca
The content of one kind is not more than 5% by weight,
Alloy elements Ag, Nb, Te, Ba, In and T
at least one content selected from the group consisting of 10% by weight
In accordance with the X-ray diffraction method applied to the surface layer, the integrated intensity of the first oriented crystal with the (h00) plane facing the sliding surface is set as I (a), and the Miller index is set. in (111) plane and (222) when the surface second oriented crystals towards the sliding surface side of the integrated intensity of the (5 2) was I (b), 0.5 ≦ I (a) / ΣI (ab ) ≦ 1.0 (where ΔI (ab) = I (a) + I (b).
(including (b) = 0).
【0006】[0006]
【実施例】図1,図2において、摺動部材としてのすべ
り軸受1は、エンジンにおけるクランクシャフトのジャ
ーナル部、コンロッドの大端部等に適用されるもので、
第1および第2半体11 ,12 よりなる。両半体11 ,
12 は同一構造を有し、裏金2と、その裏金2の内周面
に形成されたライニング層3と、そのライニング層3の
表面に形成されて相手部材xとの摺動面4aを持つ表面
層4とを備えている。表面層4は電気メッキ法により形
成されたものであり、裏金2およびライニング層3間に
はCuメッキ層が、またライニング層3および表面層4
間にはNiメッキバリヤ層がそれぞれ必要に応じて設け
られる。1 and 2, a sliding bearing 1 as a sliding member is applied to a journal portion of a crankshaft, a large end portion of a connecting rod and the like in an engine.
The first and second halves 1 1, consisting of 1 2. Both halves 1 1 ,
1 2 has the same structure, and has a back metal 2, a lining layer 3 formed on the inner peripheral surface of the back metal 2, and a sliding surface 4 a formed on the surface of the lining layer 3 and mating with the member x. And a surface layer 4. The surface layer 4 is formed by an electroplating method, a Cu plating layer is provided between the back metal 2 and the lining layer 3, and the lining layer 3 and the surface layer 4 are formed.
A Ni plating barrier layer is provided between the layers as needed.
【0007】裏金2は圧延鋼板より構成され、その厚さ
はすべり軸受1の設定厚さにより決められる。ライニン
グ層3はCu、Cu系合金、Al、Al系合金等より構
成され、その厚さは50〜500μm、通常は300μ
m程度である。表面層4はPb合金の結晶集合体より構
成され、その厚さは5〜50μm、通常は20μm程度
である。The back metal 2 is made of a rolled steel plate, and its thickness is determined by the set thickness of the slide bearing 1. The lining layer 3 is made of Cu, Cu-based alloy, Al, Al-based alloy, etc., and has a thickness of 50 to 500 μm, usually 300 μm.
m. The surface layer 4 is composed of a crystal aggregate of a Pb alloy and has a thickness of 5 to 50 μm, usually about 20 μm.
【0008】表面層4を構成するPb合金は、必須合金
元素として、Snを含有し、必要に応じて、Cu、F
e、Cr、Co、In、Ag、Tl、Nb、Sb、N
i、Cd、Te、Bi、Mn、Ca、Baから選択され
る少なくとも一種を含有する。Snは、表面層4の強度
を向上させる機能を有する。またCu、Ni、Mn、F
e、Cr、Coは、表面層4の硬さを向上させる機能を
有する。さらにIn、Ag、Tl、Nb、Sb、Cd、
Te、Bi、Ca、Baは、表面層4を軟化して初期な
じみ性を改善する機能を有する。The Pb alloy constituting the surface layer 4 contains Sn as an essential alloy element, and if necessary, contains Cu, F
e, Cr, Co, In, Ag, Tl, Nb, Sb, N
It contains at least one selected from i, Cd, Te, Bi, Mn, Ca, and Ba. Sn has a function of improving the strength of the surface layer 4. Cu, Ni, Mn, F
e, Cr, and Co have a function of improving the hardness of the surface layer 4. Further, In, Ag, Tl, Nb, Sb, Cd,
Te, Bi, Ca, and Ba have a function of softening the surface layer 4 and improving initial conformability.
【0009】表面層4は、摺動面4aを形成すべく、ミ
ラー指数で(h00)面を摺動面側に向けた第1配向結
晶を有する。この第1配向結晶は表面層4の摺動特性を
向上させる機能を備えている。また表面層4は第1配向
結晶の外に、ミラー指数で(111)面および(22
2)面を摺動面側に向けた第2配向結晶を有することも
ある。The surface layer 4 has a first oriented crystal in which the (h00) plane is directed toward the sliding surface with a Miller index so as to form the sliding surface 4a. The first oriented crystal has a function of improving the sliding characteristics of the surface layer 4. The surface layer 4 has a (111) plane and a (22)
2) There may be a second oriented crystal whose surface faces the sliding surface.
【0010】Pb合金結晶においては、(h00)面
と、(111)面〔(222)面を含む〕とは一方が増
加すれば、他方が減少する関係にあり、したがって表面
層4が第1配向結晶のみから構成される場合を除いて、
第1配向結晶と第2配向結晶とを相関させて考察しなけ
ればならない。In the Pb alloy crystal, if one of the (h00) plane and the (111) plane (including the (222) plane) increases, the other decreases. Therefore, the surface layer 4 has the first layer. Unless it is composed of only oriented crystals,
The first and second oriented crystals must be considered in correlation.
【0011】この点を考慮して、表面層4における第1
配向結晶の存在率は次のように設定される。In consideration of this point, the first surface layer 4
The abundance of oriented crystals is set as follows.
【0012】即ち、表面層4に対するX線回折法の適用
下、ミラー指数で(h00)面を摺動面側に向けた第1
配向結晶の積分強度をI(a) とし、またミラー指数で
(111)面および(222)面を摺動面側に向けた第
2配向結晶の積分強度をI(b)としたとき、 0.5≦I(a) /ΣI(ab)≦1.0 (ただし、ΣI(ab)=I(a) +I(b) であり、また、I
(b) =0を含む) の関係を成立させるものである。ここで、I(a) /ΣI
(ab)は第1配向結晶の存在率R1 である。That is, under the application of the X-ray diffraction method to the surface layer 4, the first (h00) plane with the Miller index facing the sliding surface side.
When the integrated intensity of the oriented crystal is I (a), and the Miller index is I (b), the integral intensity of the second oriented crystal with the (111) plane and the (222) plane facing the sliding surface is 0. 5 ≦ I (a) / I (ab) ≦ 1.0 (where ΔI (ab) = I (a) + I (b), and I
(b) = 0). Where I (a) / I
(ab) is the abundance R 1 of the first oriented crystal.
【0013】図2〜図4に示すように、(h00)面を
摺動面側に向けた第1配向結晶51 は、ライニング層3
から延出する柱状晶であって、摺動面4aを形成する四
角錐体状先端部6を有する。[0013] As shown in FIGS. 2 4, (h00) a first oriented crystals 5 1 with its surface on the sliding surface side, lining layer 3
And has a quadrangular pyramid-shaped tip 6 forming a sliding surface 4a.
【0014】このような第1配向結晶51 の存在率R1
を前記のように設定すると、四角錐体状先端部6の頂点
a側を優先的に摩耗させて表面層4の初期なじみ性を良
好にすることができ、また四角錐体状先端部6により摺
動面4aの表面積を拡大して、その表面層4に十分な保
油性を持たせることができる。これにより表面層4の耐
焼付き性を向上させることができる。[0014] The presence rate R 1 of such a first oriented crystals 5 1
Is set as described above, the vertex a side of the quadrangular pyramid-shaped tip 6 can be preferentially worn to improve the initial conformability of the surface layer 4. By increasing the surface area of the sliding surface 4a, the surface layer 4 can have a sufficient oil retaining property. Thereby, the seizure resistance of the surface layer 4 can be improved.
【0015】また(h00)面配向に伴い、第1配向結
晶51 が面心立方構造であることから、配向方向におけ
る原子密度が高くなるので、表面層4の硬度が増すと共
に前記保油性を得て、表面層4の耐摩耗性を向上させる
ことができる。図3,図4において、52 は第2配向結
晶であり、粒状晶を呈する。[0015] As the (h00) face orientation, since the first oriented crystals 5 1 is a face-centered cubic structure, the atom density becomes higher in the orientation direction, said oil retention with hardness of the surface layer 4 is increased As a result, the wear resistance of the surface layer 4 can be improved. 3, 4, 5 2 is a second oriented crystals exhibit granular crystals.
【0016】前記のように優秀な摺動特性を得るために
は、第1配向結晶51 の傾きが問題となる。[0016] In order to obtain excellent sliding characteristics as described above, the first oriented crystals 5 1 slope becomes a problem.
【0017】そこで、図5に示すように四角錐体状先端
部6の底面側に、その先端部6を突出させて摺動面4a
に沿う仮想面Bを規定し、また四角錐体状先端部6の頂
点aと底面中央部cを通る直線dが、底面中央部cを通
り仮想面Bに垂直な基準線eに対してなす傾き角をθと
規定すると、第1配向結晶51 の傾き角θは0°≦θ≦
30°に設定される。傾き角θがθ>30°になると、
表面層4の保油性および頂点a側の優先的摩耗性が低下
して表面層4の耐焼付き性および耐摩耗性が低下する。Therefore, as shown in FIG. 5, the tip 6 protrudes from the bottom surface of the quadrangular pyramid tip 6 so that the sliding surface 4a is formed.
Is defined, and a straight line d passing through the vertex a of the quadrangular pyramid-shaped tip portion 6 and the bottom center portion c is formed with respect to a reference line e passing through the bottom center portion c and perpendicular to the virtual surface B. When defining the inclination angle and theta, the inclination angle theta first oriented crystals 5 1 0 ° ≦ θ ≦
It is set to 30 °. When the inclination angle θ becomes θ> 30 °,
The oil retaining property of the surface layer 4 and the preferential abrasion on the vertex a side decrease, and the seizure resistance and the abrasion resistance of the surface layer 4 decrease.
【0018】表面層4の組成面において、必須合金元素
であるSn含有量は第1配向結晶51 の存在率R1 に影
響を与える。[0018] In the composition surface of the surface layer 4, Sn content is an essential alloy element affects the existence rate R 1 of the first oriented crystals 5 1.
【0019】図6は、Sn含有量と第1配向結晶51 の
存在率R1 との関係を示す。図6、実線f1 から明らか
なように、Sn含有量を17重量%以下に設定すること
によって前記存在率R1 を0.5以上に保つことができ
る。Sn含有量の好ましい範囲は、3重量%以上、12
重量%以下である。[0019] Figure 6 shows the relationship between the presence ratio R 1 of the Sn content and the first oriented crystals 5 1. 6, as is apparent from the solid line f 1, the presence rate R 1 by setting the Sn content 17% by weight or less can be kept less than 0.5. The preferred range of the Sn content is 3% by weight or more,
% By weight or less.
【0020】図6、点線f2 は、表面層が第1および第
2配向結晶51 ,52 の外に、摺動特性に悪影響を与え
る第3配向結晶を含む場合を示す。この第3配向結晶に
ついては後述するが、その存在率R2 を0.2以下に設
定することによって、点線f2 で示す結果が得られる。
この場合にもSn含有量は前記と同様に設定される。[0020] FIG. 6, the dotted line f 2 is the outer surface layer of the first and second oriented crystals 5 1, 5 2, shows a case where a third oriented crystals adversely affect the sliding characteristics. Will be described later in this third oriented crystals, by setting the abundance ratio R 2 to 0.2 or less, the results shown by the dotted line f 2 is obtained.
Also in this case, the Sn content is set in the same manner as described above.
【0021】表面層4を電気メッキ法により形成する際
には、メッキ液として、1リットル当り40〜180g
のPb2+、1リットル当り1.5〜35gのSn2+、必
要に応じて1リットル当り15g以下のCu2+および添
加剤を含むホウフッ化系メッキ液が用いられる。添加剤
としては、有機系添加剤が用いられ、その有機系添加剤
には、ハイドロキノン、カテコール等のキノン系化合
物、ゼラチン、ペプトン等のアミノ酸系化合物、ベンズ
アルデヒド、バニリン等のアルデヒド類から選択される
少なくとも一種が該当する。この有機系添加剤の添加量
は、総和として、1リットル当り1.5〜18gであ
る。メッキ液には、必要に応じて通電時の液抵抗調整の
ためにホウフッ酸およびホウ酸が添加される。またメッ
キ液の温度は5〜35℃、陰極電流密度は3〜15A/
dm2 にそれぞれ設定される。When the surface layer 4 is formed by the electroplating method, a plating solution of 40 to 180 g per liter is used.
Pb 2+ of, Sn 2+ per liter 1.5~35G, borofluoride based plating solution containing 15g following Cu 2+ and additive per liter are used as occasion demands. As the additive, an organic additive is used, and the organic additive is selected from hydroquinone, quinone compounds such as catechol, gelatin, amino acid compounds such as peptone, and aldehydes such as benzaldehyde and vanillin. At least one is applicable. The total amount of the organic additives is 1.5 to 18 g per liter. Boric hydrofluoric acid and boric acid are added to the plating solution as needed to adjust the liquid resistance during energization. The temperature of the plating solution is 5 to 35 ° C., and the cathode current density is 3 to 15 A /
dm 2 .
【0022】以下、具体例について説明する。Hereinafter, specific examples will be described.
【0023】Cu合金製ライニング層3上に電気メッキ
処理を施してPb合金の結晶集合体よりなる表面層4を
形成した。An electroplating process was performed on the Cu alloy lining layer 3 to form a surface layer 4 made of a crystal aggregate of a Pb alloy.
【0024】電気メッキ処理条件は次の通りである。メ
ッキ液:1リットル当り110gのPb2+、1リットル
当り10gのSn2+および1リットル当り2.5gのC
u2+を含むホウフッ化メッキ液;添加剤:有機系添加
剤;メッキ液温度:25℃;電流密度:6A/dm2。The electroplating conditions are as follows. Plating solution: 110 g Pb 2+ per liter, 10 g Sn 2+ per liter and 2.5 g C per liter
Boron fluorinated plating solution containing u 2+ ; additive: organic additive; plating solution temperature: 25 ° C .; current density: 6 A / dm 2 .
【0025】表面層4の組成は、90重量%Pb、8重
量%Sn、2重量%Cuであった。The composition of the surface layer 4 was 90% by weight Pb, 8% by weight Sn, and 2% by weight Cu.
【0026】図7は、表面層4におけるPb合金結晶の
X線回折図であり、ピークg1 が(200)面を、また
ピークg2 が(400)面をそれぞれ示し、したがっ
て、両面は(h00)面に属する。本図より、表面層4
は、第1配向結晶51 のみによって構成されていること
が確認された。この場合、全積分強度ΣI(ab)は、ΣI
(ab)=679,996 (ただし、I(b) =0)であり、第1配
向結晶51 の積分強度I(a) に等しい。したがって、第
1配向結晶51 の存在率R1 は、R1 =1.0である。FIG. 7 is an X-ray diffraction diagram of the Pb alloy crystal in the surface layer 4, in which the peak g 1 indicates the (200) plane and the peak g 2 indicates the (400) plane. h00) plane. From this figure, it can be seen that the surface layer 4
, It was confirmed to be constituted by only the first oriented crystals 5 1. In this case, the total integrated intensity ΣI (ab) is
(ab) = 679,996 (although, I (b) = 0) is equal to the first oriented crystals 5 1 of integrated intensity I (a). Thus, the presence rate R 1 of the first oriented crystals 5 1 is R 1 = 1.0.
【0027】図8は、摺動面4aにおけるPb合金の結
晶構造を示す電子顕微鏡写真(10,000倍)であり、図9
は、表面層4を縦断した場合におけるPb合金の結晶構
造を示す顕微鏡写真(5,000 倍)である。図8,図9よ
り、表面層4は第1配向結晶51 、したがって柱状晶よ
り構成され、また摺動面4aが四角錐体状先端部6より
形成されていることが判る。第1配向結晶51 の傾き角
θは、0°≦θ≦10°である。FIG. 8 is an electron micrograph (× 10,000) showing the crystal structure of the Pb alloy on the sliding surface 4a.
Is a photomicrograph (5,000 times) showing the crystal structure of the Pb alloy when the surface layer 4 was cut longitudinally. 8, 9 that the surface layer 4 is composed of the first oriented crystals 5 1, thus columnar crystals, also it can be seen that the sliding surface 4a is formed from the quadrangular pyramid-shaped tip 6. The first oriented crystals 5 1 tilt angle theta, is 0 ° ≦ θ ≦ 10 °.
【0028】図10は、他の摺動面4aにおけるPb合
金の結晶構造を示す電子顕微鏡写真(10,000倍)であ
る。本図においては四角錐体状先端部6の外に、第2配
向結晶52 である粒状晶が観察される。FIG. 10 is an electron micrograph (× 10,000) showing the crystal structure of the Pb alloy on another sliding surface 4a. Outside the quadrangular pyramid-shaped tip 6 in the figure, granular crystals is observed as a second oriented crystals 5 2.
【0029】図10において、第1配向結晶51 の積分
強度I(a) は、I(a) =37,172であり、また第2配向結
晶52 の積分強度I(b) は、I(b) =24,781である。し
たがって、第1配向結晶51 の存在率R1 は、R1 =
0.6である。また第1配向結晶51 の傾き角θは0°
≦θ≦10°である。[0029] In FIG. 10, the first oriented crystals 5 1 of integrated intensity I (a) is a I (a) = 37,172, and the second oriented crystals 5 2 of integrated intensity I (b) is I (b ) = 24,781. Thus, the presence rate R 1 of the first oriented crystals 5 1, R 1 =
0.6. Also the inclination angle θ first oriented crystals 5 1 0 °
≤ θ ≤ 10 °.
【0030】図11は、各種すべり軸受1の表面層4に
おいて、第1配向結晶51 の存在率R1 と焼付き発生面
圧との関係を示す。図中、線h1 は第1配向結晶51 の
傾き角θが0°≦θ≦10°の場合に、線h2 は第1配
向結晶51 の傾き角θが0°≦θ≦20°の場合に、線
h3 は第1配向結晶51 の傾き角θが0°≦θ≦30°
の場合にそれぞれ該当する。[0030] Figure 11, the surface layer 4 of the various sliding bearing 1, showing the relationship between the first oriented crystals 5 1 occurrence rate R 1 and the seizure generating surface pressure. In the figure, the line h 1 in the case of the first oriented crystals 5 1 tilt angle theta is 0 ° ≦ θ ≦ 10 °, the line h 2 is first oriented crystals 5 1 of the tilt angle θ 0 ° ≦ θ ≦ 20 If the °, line h 3 is first oriented crystals 5 1 of the tilt angle θ 0 ° ≦ θ ≦ 30 °
In each case.
【0031】焼付きテストは、回転軸に各すべり軸受1
を摺擦させ、そのすべり軸受1に対する負荷荷重を漸次
増加させることにより行われた。図11は各すべり軸受
1の表面層4が焼付きを発生したときの面圧を求めたも
のである。In the seizure test, each sliding bearing 1 was attached to the rotating shaft.
, And the load applied to the sliding bearing 1 was gradually increased. FIG. 11 shows the surface pressure when the surface layer 4 of each sliding bearing 1 is seized.
【0032】テスト条件は次の通りである。回転軸の材
質 JIS S48C材に窒化処理を施したもの、回転
軸の回転数 6000rpm 、給油温度 120℃、給油圧力
3kg/cm2 、負荷荷重 1kg/sec 。The test conditions are as follows. Material of rotating shaft JIS S48C material subjected to nitriding treatment, rotation speed of rotating shaft 6000 rpm, lubrication temperature 120 ° C, lubrication pressure 3 kg / cm 2 , load 1 kg / sec.
【0033】図11から明らかなように、第1配向結晶
51 の存在率R1 をR1 ≧0.5に設定することによっ
て表面層4の耐焼付き性を向上させることができる。第
1配向結晶51 の存在率R1 の好ましい範囲は0.8≦
R1 ≦1.0である。なお、R1 =1.0の場合が、最
も優れた耐焼付き性を示す。[0033] As is clear from FIG. 11, the presence rate R 1 of the first oriented crystals 5 1 can be improved seizure resistance of the surface layer 4 by setting the R 1 ≧ 0.5. The first preferred range of prevalence R 1 of oriented crystals 5 1 0.8 ≦
R 1 ≦ 1.0. When R 1 = 1.0, the best seizure resistance is exhibited.
【0034】表面層4においては、前述のように第3配
向結晶、即ち、(h00)面、(111)面、(22
2)面以外の結晶面を摺動面側に向けたPb合金結晶が
析出することがあり、その結晶面には、ミラー指数で
(220)面、(311)面、(331)面および(4
20)面が含まれる。第3配向結晶は表面層4の耐焼付
き性に悪影響を与えるので、その存在率を抑制すること
が必要である。In the surface layer 4, as described above, the third oriented crystal, ie, (h00) plane, (111) plane, (22)
In some cases, a Pb alloy crystal in which a crystal plane other than the 2) plane faces the sliding surface side is precipitated, and the crystal plane has a (220) plane, a (311) plane, a (331) plane, and a (331) plane with a Miller index. 4
20) planes are included. Since the third oriented crystal has an adverse effect on the seizure resistance of the surface layer 4, it is necessary to suppress the abundance thereof.
【0035】これらの点を考慮して、表面層4における
第3配向結晶の存在率は次のように設定される。In consideration of these points, the abundance of the third oriented crystal in the surface layer 4 is set as follows.
【0036】即ち、表面層4に対するX線回折法の適用
下、ミラー指数で(h00)面を摺動面側に向けた第1
配向結晶51 の積分強度をI(a)とし、またミラー指数
で(111)面および(222)面を摺動面側に向けた
第2配向結晶52 の積分強度をI(b) とし、さらに(h
00)面、(111)面および(222)面以外の結晶
面を摺動面側に向けた第3配向結晶の積分強度をI(c)
としたとき、 I(c) /ΣI(abc) ≦0.2 (ただし、ΣI(abc) =I(a) +I(b) +I(c) であ
り、また、I(b) =0を含む)の関係を成立させるもの
である。ここで、I(c) /ΣI(abc) は第3配向結晶の
存在率R2 である。That is, under the application of the X-ray diffraction method to the surface layer 4, the first (h00) plane with the Miller index turned to the sliding surface side.
The integrated intensity of the oriented crystals 5 1 and I (a), also the second integrated intensity of oriented crystals 5 2 towards the mirror index (111) plane and the (222) plane on the sliding surface side and I (b) , And (h
The integrated intensity of the third oriented crystal with the crystal planes other than the (00), (111) and (222) planes facing the sliding surface is represented by I (c).
I (c) / ΣI (abc) ≦ 0.2 (where ΔI (abc) = I (a) + I (b) + I (c), and includes I (b) = 0 ) Is established. Here, I (c) / ΣI (abc) is the abundance R 2 of the third oriented crystal.
【0037】表面層4の組成面において、前記選択的合
金元素であるCu、Ni、Mn、Fe、Cr、Co、S
b、Cd、BiおよびCaの含有量は第3配向結晶の存
在率R2 に影響を与える。In terms of the composition of the surface layer 4, the selective alloying elements Cu, Ni, Mn, Fe, Cr, Co, S
The contents of b, Cd, Bi and Ca affect the abundance R 2 of the third oriented crystal.
【0038】図12は、Cu含有量と第3配向結晶の存
在率R2 との関係を示す。本図から明らかなように、C
u含有量を5重量%以下に設定することによって存在率
R2 を0.2以下に保つことができる。Cu含有量の好
ましい範囲は1重量%以上、3重量%以下である。Ni
等の他の選択的合金元素の含有量もCu含有量と同じ傾
向を示す。FIG. 12 shows the relationship between the Cu content and the abundance R 2 of the third oriented crystals. As is clear from this figure, C
By setting the u content to 5% by weight or less, the abundance R 2 can be kept at 0.2 or less. A preferred range of the Cu content is 1% by weight or more and 3% by weight or less. Ni
The content of other selective alloying elements also shows the same tendency as the Cu content.
【0039】図13は、各種すべり軸受1の表面層4に
おいて、第3配向結晶の存在率R2 と焼付き発生面圧と
の関係を示す。表面層4の組成は、90重量%Pb、8
重量%Sn、2重量%Cuである。図中、線k1 は、第
1配向結晶51 の存在率R1 が、R1 =1.0、したが
ってI(b) =0であって表面層4は第1および第3配向
結晶より構成される。また線k2 は、第1配向結晶51
の存在率R1 が、R1 =0.8であって表面層4は第
1,第2,第3配向結晶より構成される。なお、焼付き
テストは前記と同一方法および同一条件下で行われた。FIG. 13 shows the relationship between the abundance ratio R 2 of the third oriented crystal and the surface pressure at which seizure occurs in the surface layer 4 of each of the sliding bearings 1. The composition of the surface layer 4 is 90% by weight Pb, 8% by weight.
% By weight Sn and 2% by weight Cu. In the figure, line k 1, the presence rate R 1 of the first oriented crystals 5 1, than R 1 = 1.0, thus I (b) = 0 is a the surface layer 4 and the first and third oriented crystals Be composed. The line k 2 is the first oriented crystal 5 1
The existence ratio R 1 is, the surface layer 4 is first a R 1 = 0.8, second, composed of third oriented crystals. The image sticking test was performed under the same method and under the same conditions as described above.
【0040】図13から明らかなように、第3配向結晶
の存在率R2 を、R2 ≦0.2に設定することによって
表面層4の耐焼付き性を向上させることができる。第3
配向結晶の存在率R2 は、好ましくは、R2 ≦0.1で
ある。なお、R2 =0は、表面層4に第3配向結晶が存
在しない場合である。As is clear from FIG. 13, the seizure resistance of the surface layer 4 can be improved by setting the abundance R 2 of the third oriented crystal to R 2 ≦ 0.2. Third
The abundance R 2 of the oriented crystals preferably satisfies R 2 ≦ 0.1. Note that R 2 = 0 corresponds to a case where the third orientation crystal does not exist in the surface layer 4.
【0041】表面層4の最適状態は、第1配向結晶51
の傾き角θが、0°≦θ≦10°であり、またその存在
率R 1 が、R 1 =I(a) /ΣI(abc) ≧0.8 のときである。The optimum state of the surface layer 4 is first oriented crystals 5 1
Is 0 ° ≦ θ ≦ 10 °, and the abundance R 1 is R 1 = I (a) / ΣI (abc) ≧ 0.8.
【0042】前記選択的合金元素において、Ag、N
b、Te、Baの含有量は表面層4の強度低下を回避す
るため10重量%以下に設定される。In the selective alloying elements, Ag, N
The contents of b, Te, and Ba are set to 10% by weight or less to avoid a decrease in the strength of the surface layer 4.
【0043】また前記選択的合金元素において、In、
Tlを表面層4に含有させる場合は、Pb合金メッキ層
上にIn等の被覆層を形成し、次いで、120〜200
℃、15〜60分間の熱処理を行うことによりIn等を
Pb合金メッキ層内へ拡散させて合金化するものであ
る。In等の含有量が多過ぎると、表面層4が軟化し過
ぎて、融点の低下、延いては表面層4の強度低下を招来
し、またIn等がSn、Ni、Fe等と金属間化合物を
形成して層間剥離を生じるおそれもある。そこで、I
n、Tlの拡散後の含有量は0.5重量%以上、10重
量%以下に設定される。この含有量の調整は被覆層の厚
さによって行われる。In the above selective alloying elements, In,
When Tl is contained in the surface layer 4, a coating layer of In or the like is formed on the Pb alloy plating layer,
By performing a heat treatment at 15 ° C. for 15 to 60 minutes, In or the like is diffused into the Pb alloy plating layer and alloyed. If the content of In or the like is too large, the surface layer 4 is excessively softened, resulting in a decrease in the melting point and, consequently, a decrease in the strength of the surface layer 4. May be formed to cause delamination. Then I
The contents of n and Tl after diffusion are set to 0.5% by weight or more and 10% by weight or less. The adjustment of the content is performed by the thickness of the coating layer.
【0044】なお、本発明はすべり軸受以外の摺動部材
にも適用される。The present invention can be applied to sliding members other than plain bearings.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、表面層における合金元
素の含有量および結晶構造を前記のように特定すること
によって表面層の耐焼付き性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, it is possible to provide a sliding member in which the seizure resistance of the surface layer is improved by specifying the content of the alloy element and the crystal structure in the surface layer as described above. .
【図1】すべり軸受の分解平面図である。FIG. 1 is an exploded plan view of a sliding bearing.
【図2】図1の2−2線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.
【図3】摺動面の要部概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a main part of a sliding surface.
【図4】表面層の要部概略縦断面図である。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a main part of a surface layer.
【図5】第1配向結晶の傾き角測定法を示す説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory view showing a method for measuring a tilt angle of a first oriented crystal.
【図6】Sn含有量と第1配向結晶の存在率との関係を
示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a Sn content and an abundance of a first oriented crystal.
【図7】表面層におけるPb合金結晶のX線回折図であ
る。FIG. 7 is an X-ray diffraction diagram of a Pb alloy crystal on a surface layer.
【図8】摺動面におけるPb合金の結晶構造を示す顕微
鏡写真である。FIG. 8 is a micrograph showing a crystal structure of a Pb alloy on a sliding surface.
【図9】表面層を縦断した場合におけるPb合金の結晶
構造を示す顕微鏡写真である。FIG. 9 is a photomicrograph showing a crystal structure of a Pb alloy when a surface layer is cut longitudinally.
【図10】他の摺動面におけるPb合金の結晶構造を示
す顕微鏡写真である。FIG. 10 is a micrograph showing a crystal structure of a Pb alloy on another sliding surface.
【図11】第1配向結晶の存在率と焼付き発生面圧との
関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the abundance of first oriented crystals and the surface pressure at which seizure occurs.
【図12】Cu含有量と第3配向結晶の存在率との関係
を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the Cu content and the abundance of third oriented crystals.
【図13】第3配向結晶の存在率と焼付き発生面圧との
関係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the abundance of third oriented crystals and the surface pressure at which seizure occurs.
1 すべり軸受(摺動部材) 4 表面層 4a 摺動面 51 第1配向結晶 52 第2配向結晶 x 相手部材Reference Signs List 1 sliding bearing (sliding member) 4 surface layer 4a sliding surface 5 1 first oriented crystal 5 2 second oriented crystal x mating member
Claims (1)
つ表面層(4)を備えた摺動部材において、前記表面層
(4)はPb合金の結晶集合体より構成され、そのPb
合金は、必須合金元素であるSnと、第1および第2の
選択的合金元素から選択される少なくとも一種とを含有
し、Snの含有量は17重量%以下に、前記第1の選択
的合金元素であるCu、Ni、Fe、Cr、Mn、C
o、Sb、Cd、BiおよびCaから選択される少なく
とも一種の含有量は5重量%以下に、前記第2の選択的
合金元素であるAg、Nb、Te、Ba、InおよびT
lから選択される少なくとも一種の含有量は10重量%
以下にそれぞれ設定され、前記表面層(4)に対するX
線回折法の適用下、ミラー指数で(h00)面を摺動面
側に向けた第1配向結晶(51 )の積分強度をI(a) と
し、またミラー指数で(111)面および(222)面
を摺動面側に向けた第2配向結晶(52 )の積分強度を
I(b) としたとき、 0.5≦I(a) /ΣI(ab)≦1.0 (ただし、ΣI(ab)=I(a) +I(b) であり、また、I
(b) =0を含む) の関係を成立させたことを特徴とする摺動部材。 1. A sliding member having a surface layer having a sliding surface (4a) of the mating member (x) (4), wherein the surface layer (4) is composed of crystalline aggregate of P b Alloy , Its Pb
The alloy is composed of Sn, which is an essential alloy element, and first and second alloys.
Contains at least one selected from selective alloying elements
And the content of Sn is 17% by weight or less,
Alloying elements Cu, Ni, Fe, Cr, Mn, C
o, Sb, Cd, Bi and Ca
The content of one kind is not more than 5% by weight,
Alloy elements Ag, Nb, Te, Ba, In and T
at least one content selected from the group consisting of 10% by weight
X set for the surface layer (4)
Under the application of the X-ray diffraction method, the integrated intensity of the first oriented crystal (5 1 ) with the (h00) plane facing the sliding surface side is defined as I (a) by the Miller index, and the (111) plane and ( When the integrated intensity of the second oriented crystal (5 2 ) whose (222) plane faces the sliding surface is defined as I (b), 0.5 ≦ I (a) / I (ab) ≦ 1.0 (where , ΣI (ab) = I (a) + I (b), and I
(b) = a sliding member, characterized in that is established a relationship of 0 inclusive).
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