JP2704801B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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Description
材との摺動面を持つ表面層を備えた摺動部材に関する。
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)。
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。
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。
摺動面を持つ表面層を備えた摺動部材において、前記表
面層をPb合金結晶の集合体より構成し、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配向結晶の積分強度をI(b) と
したとき、 0.6≦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。
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。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。
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合金結晶の集合体より構
成され、その厚さは5〜50μm、通常は20μm程度
である。
0重量%のPbと3〜20重量%のSnとを含有し、必
要に応じてCu、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10重量%以下含有する。
させる機能を有するが、その含有量が10重量%を上回
ると、硬さが高くなり過ぎて初期なじみ性が低下する。
Cu等を添加する場合には、表面層4の硬さHmvが1
5〜25になるように、その含有量を調整するのが望ま
しい。
e、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が、その含有量が10重量
%を上回ると、表面層4の強度が低下する。In等を添
加する場合には、表面層4の硬さHmvが8〜15にな
るように、その含有量を調整するのが望ましい。
るもので、メッキ液としては、1リットル当り40〜1
80gのPb2+、1リットル当り1.5〜35gのSn
2+、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。
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。
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。
配向結晶の存在率は次のように設定される。
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、 0.6≦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。
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。
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。
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。
は、第1配向結晶51 の傾きが問題となる。
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。
処理を施してPb合金結晶の集合体よりなる表面層4を
形成した。
ッキ液:1リットル当り100gのPb2+、1リットル
当り10gのSn2+および1リットル当り3gのCu2+
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:8A/dm2 。
X線回折図であり、ピークf1 が(200)面を、また
ピークf2 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。
晶構造を示す電子顕微鏡写真(10,000倍)であり、図8
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7,図8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。またPb合金は8重量
%のSnと2重量%のCuとを含有する。
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。
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。
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g1 は第1配向結晶51 の
傾き角θが0°≦θ≦10°の場合に、線g2 は第1配
向結晶51 の傾き角θが0°≦θ≦20°の場合に、線
g3 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。
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10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。
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 。
51 の存在率R1 をR1 ≧0.6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。
11)面、(222)面以外の結晶面を摺動面側に向け
た第3配向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、(33
1)面および(420)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。
第3配向結晶の存在率は次のように設定される。
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。
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。図中、線h1 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h2 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。
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。
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。
にも適用される。
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。
る。
る。
鏡写真である。
構造を示す顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 相手部材(x)との摺動面(4a)を持
つ表面層(4)を備えた摺動部材において、前記表面層
(4)をPb合金結晶の集合体より構成し、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(h
00)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(5
2 )の積分強度をI(b) としたとき、 0.6≦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。 - 【請求項2】 相手部材(x)との摺動面(4a)を持
つ表面層(4)を備えた摺動部材において、前記表面層
(4)をPb合金結晶の集合体より構成し、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(h
00)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(5
2 )の積分強度をI(b) とし、さらに(h00)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) の関係を成立させたことを特徴とする摺動部材。
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-
1991
- 1991-07-18 JP JP3202194A patent/JP2704801B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0525689A (ja) | 1993-02-02 |
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