JP2704848B2 - 摺動部材 - Google Patents
摺動部材Info
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- JP2704848B2 JP2704848B2 JP29382794A JP29382794A JP2704848B2 JP 2704848 B2 JP2704848 B2 JP 2704848B2 JP 29382794 A JP29382794 A JP 29382794A JP 29382794 A JP29382794 A JP 29382794A JP 2704848 B2 JP2704848 B2 JP 2704848B2
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- JP
- Japan
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- sliding
- crystal
- inclination angle
- crystals
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、摺動部材、例えば、す
べり軸受、内燃機関用ピストン等の摺動部材に関する。
べり軸受、内燃機関用ピストン等の摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種摺動部材として基体表面
に、各種メッキ層よりなる摺動面構成体を設けたものが
公知である。この場合、メッキ層表面である摺動面は平
滑に形成される。
に、各種メッキ層よりなる摺動面構成体を設けたものが
公知である。この場合、メッキ層表面である摺動面は平
滑に形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】潤滑剤には固体潤滑
剤、液体潤滑剤および気体潤滑剤がある。摺動面には、
それに適用された潤滑剤を保持する機能と、その潤滑剤
を摺動面上を流動させてその面全体に均一に行渡らせる
機能とを具備することが要求される。その要求を満たす
ためには、摺動面の形態を、適用された潤滑剤に適合す
るように構成しなければならないが、従来のように摺動
面を単に平滑面にしたのでは前記要求に到底応ずること
はできず、したがって高度な摺動特性を期待し得ない。
剤、液体潤滑剤および気体潤滑剤がある。摺動面には、
それに適用された潤滑剤を保持する機能と、その潤滑剤
を摺動面上を流動させてその面全体に均一に行渡らせる
機能とを具備することが要求される。その要求を満たす
ためには、摺動面の形態を、適用された潤滑剤に適合す
るように構成しなければならないが、従来のように摺動
面を単に平滑面にしたのでは前記要求に到底応ずること
はできず、したがって高度な摺動特性を期待し得ない。
【０００４】本発明は前記に鑑み、摺動面の形態を、適
用された潤滑剤に適合し得るように構成し、これにより
高度な摺動特性を得ることのできる前記摺動部材を提供
することを目的とする。
用された潤滑剤に適合し得るように構成し、これにより
高度な摺動特性を得ることのできる前記摺動部材を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る摺動部材は
固体潤滑剤を適用されるもので、基体と、その基体表面
に在って金属結晶の集合物である摺動面構成体とを備
え、前記摺動面構成体は、角錐状または角錐台状をな
し、且つ摺動面における面積率ＡがＡ≧４０％である複
数の多面体形金属結晶を有し、前記多面体形金属結晶に
存する各斜面の仮想延長面が前記基体表面に斜交すると
きの傾斜角をθとしたとき、平均傾斜角θｍをθｍ≦５
０°に設定することを特徴とする。
固体潤滑剤を適用されるもので、基体と、その基体表面
に在って金属結晶の集合物である摺動面構成体とを備
え、前記摺動面構成体は、角錐状または角錐台状をな
し、且つ摺動面における面積率ＡがＡ≧４０％である複
数の多面体形金属結晶を有し、前記多面体形金属結晶に
存する各斜面の仮想延長面が前記基体表面に斜交すると
きの傾斜角をθとしたとき、平均傾斜角θｍをθｍ≦５
０°に設定することを特徴とする。
【０００６】また本発明に係る摺動部材は液体潤滑剤を
適用されるもので、基体と、その基体表面に在って金属
結晶の集合物である摺動面構成体とを備え、前記摺動面
構成体は、角錐状または角錐台状をなし、且つ摺動面に
おける面積率ＡがＡ≧４０％である複数の多面体形金属
結晶を有し、前記多面体形金属結晶に存する各斜面の仮
想延長面が前記基体表面に斜交するときの傾斜角をθと
したとき、平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設定するこ
とを特徴とする。
適用されるもので、基体と、その基体表面に在って金属
結晶の集合物である摺動面構成体とを備え、前記摺動面
構成体は、角錐状または角錐台状をなし、且つ摺動面に
おける面積率ＡがＡ≧４０％である複数の多面体形金属
結晶を有し、前記多面体形金属結晶に存する各斜面の仮
想延長面が前記基体表面に斜交するときの傾斜角をθと
したとき、平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設定するこ
とを特徴とする。
【０００７】さらに本発明に係る摺動部材は気体潤滑剤
を適用されるもので、基体と、その基体表面に在って金
属結晶の集合物である摺動面構成体とを備え、前記摺動
面構成体は、角錐状または角錐台状をなし、且つ摺動面
における面積率ＡがＡ≧９０％である複数の多面体形金
属結晶を有し、前記多面体形金属結晶に存する各斜面の
仮想延長面が前記基体表面に斜交するときの傾斜角をθ
としたとき、平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設定する
ことを特徴とする。
を適用されるもので、基体と、その基体表面に在って金
属結晶の集合物である摺動面構成体とを備え、前記摺動
面構成体は、角錐状または角錐台状をなし、且つ摺動面
における面積率ＡがＡ≧９０％である複数の多面体形金
属結晶を有し、前記多面体形金属結晶に存する各斜面の
仮想延長面が前記基体表面に斜交するときの傾斜角をθ
としたとき、平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設定する
ことを特徴とする。
【０００８】
【作用】固体潤滑剤を適用される摺動部材において、摺
動面における多面体形金属結晶の面積率ＡをＡ≧４０％
に設定すると、多数の多面体形金属結晶により摺動面全
体に亘ってアトランダムに延びる多数の谷部が形成され
るので、それら谷部に固体潤滑剤が保持される。
動面における多面体形金属結晶の面積率ＡをＡ≧４０％
に設定すると、多数の多面体形金属結晶により摺動面全
体に亘ってアトランダムに延びる多数の谷部が形成され
るので、それら谷部に固体潤滑剤が保持される。
【０００９】また多面体形金属結晶の斜面に関する平均
傾斜角θｍをθｍ≦５０°に設定すると、その平均傾斜
角θｍが比較的小さく、したがって各斜面の勾配が比較
的緩やかとなるので、粘性の高い固体潤滑剤の流動抵抗
が低減され、これにより固体潤滑剤が摺動面の各谷部内
を流動してその面全体に均一に行渡る。
傾斜角θｍをθｍ≦５０°に設定すると、その平均傾斜
角θｍが比較的小さく、したがって各斜面の勾配が比較
的緩やかとなるので、粘性の高い固体潤滑剤の流動抵抗
が低減され、これにより固体潤滑剤が摺動面の各谷部内
を流動してその面全体に均一に行渡る。
【００１０】ただし、面積率ＡがＡ＜４０％では摺動面
の固体潤滑剤保持機能が減退する。また平均傾斜角θｍ
がθｍ＞５０°では固体潤滑剤の流動抵抗が高くなるた
め、その固体潤滑剤が流動しにくくなる。
の固体潤滑剤保持機能が減退する。また平均傾斜角θｍ
がθｍ＞５０°では固体潤滑剤の流動抵抗が高くなるた
め、その固体潤滑剤が流動しにくくなる。
【００１１】液体潤滑剤を適用される摺動部材におい
て、摺動面における多面体形金属結晶の面積率ＡをＡ≧
４０％に設定すると、多数の多面体形金属結晶により摺
動面全体に亘ってアトランダムに延びる多数の谷部が形
成されるので、それら谷部に液体潤滑剤が保持される。
て、摺動面における多面体形金属結晶の面積率ＡをＡ≧
４０％に設定すると、多数の多面体形金属結晶により摺
動面全体に亘ってアトランダムに延びる多数の谷部が形
成されるので、それら谷部に液体潤滑剤が保持される。
【００１２】また多面体形金属結晶の斜面に関する平均
傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設定すると、その平均傾斜
角θｍが比較的大きく、したがって各斜面の勾配が比較
的急になるので粘性の低い液体潤滑剤の流動抵抗が高め
られ、これにより液体潤滑剤が摺動面から流出すること
なく各谷部内を流動してその面全体に均一に行渡る。
傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設定すると、その平均傾斜
角θｍが比較的大きく、したがって各斜面の勾配が比較
的急になるので粘性の低い液体潤滑剤の流動抵抗が高め
られ、これにより液体潤滑剤が摺動面から流出すること
なく各谷部内を流動してその面全体に均一に行渡る。
【００１３】ただし、面積率ＡがＡ＜４０％では摺動面
の液体潤滑剤保持機能が減退する。また平均傾斜角θｍ
がθｍ＜５０°では液体潤滑剤の流動抵抗が低くなるた
め、その液体潤滑剤が摺動面から流出し易くなる。
の液体潤滑剤保持機能が減退する。また平均傾斜角θｍ
がθｍ＜５０°では液体潤滑剤の流動抵抗が低くなるた
め、その液体潤滑剤が摺動面から流出し易くなる。
【００１４】気体潤滑剤を適用される摺動部材におい
て、摺動面における多面体形金属結晶の面積率ＡをＡ≧
９０％に設定すると、無数の多面体形金属結晶により摺
動面全体に亘ってアトランダムに延びる無数の谷部が形
成されるので、それら谷部に気体潤滑剤が保持される。
て、摺動面における多面体形金属結晶の面積率ＡをＡ≧
９０％に設定すると、無数の多面体形金属結晶により摺
動面全体に亘ってアトランダムに延びる無数の谷部が形
成されるので、それら谷部に気体潤滑剤が保持される。
【００１５】また多面体形金属結晶の斜面に関する平均
傾斜角θｍをθｍ≧５０％に設定すると、その平均傾斜
角θｍが比較的大きく、したがって各斜面の勾配が比較
的急になるので、前記面積率Ａで規定された無数の多面
体形金属結晶の存在と相俟って極めて粘性の低い気体潤
滑剤の流動抵抗が高められ、これにより気体潤滑剤が摺
動面から流出することなく各谷部内を流動してその面全
体に均一に行渡る。
傾斜角θｍをθｍ≧５０％に設定すると、その平均傾斜
角θｍが比較的大きく、したがって各斜面の勾配が比較
的急になるので、前記面積率Ａで規定された無数の多面
体形金属結晶の存在と相俟って極めて粘性の低い気体潤
滑剤の流動抵抗が高められ、これにより気体潤滑剤が摺
動面から流出することなく各谷部内を流動してその面全
体に均一に行渡る。
【００１６】ただし、面積率ＡがＡ＜９０％では摺動面
の気体潤滑剤保持機能が減退する。また平均傾斜角θｍ
がθｍ＜５０°では気体潤滑剤の流動抵抗が低くなるた
め、その気体潤滑剤が摺動面から流出し易くなる。
の気体潤滑剤保持機能が減退する。また平均傾斜角θｍ
がθｍ＜５０°では気体潤滑剤の流動抵抗が低くなるた
め、その気体潤滑剤が摺動面から流出し易くなる。
【００１７】
[I] 固体潤滑剤を適用される摺動部材 図１は軸受装置１を示し、その装置１はボール軸受２
と、そのボール軸受２に回転自在に、且つ軸線方向に往
復動自在に支持された摺動部材としての軸部材３とより
なる。各ボール４は高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ ＳＵ
Ｊ２、調質処理）より構成され、それらボール４と軸部
材３との間に固体潤滑剤、例えばＭｏＳ2が介在する。
と、そのボール軸受２に回転自在に、且つ軸線方向に往
復動自在に支持された摺動部材としての軸部材３とより
なる。各ボール４は高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ ＳＵ
Ｊ２、調質処理）より構成され、それらボール４と軸部
材３との間に固体潤滑剤、例えばＭｏＳ2が介在する。
【００１８】軸部材３は基体としての鋼製軸本体５と、
その軸本体５表面に在って金属結晶の集合物である摺動
面構成体６とを備える。
その軸本体５表面に在って金属結晶の集合物である摺動
面構成体６とを備える。
【００１９】図２に示すように、摺動面構成体６は、角
錐状または角錐台状、図示例では三角錐状または六角錐
状をなし、且つ摺動面７における面積率ＡがＡ≧４０％
である複数の多面体形金属結晶、図示例では三角錐状金
属結晶８および六角錐状金属結晶９を有する。多面体形
金属結晶は三角錐状金属結晶８のみである場合もある。
錐状または角錐台状、図示例では三角錐状または六角錐
状をなし、且つ摺動面７における面積率ＡがＡ≧４０％
である複数の多面体形金属結晶、図示例では三角錐状金
属結晶８および六角錐状金属結晶９を有する。多面体形
金属結晶は三角錐状金属結晶８のみである場合もある。
【００２０】図３に示すように、三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９に存する各斜面ａの仮想延長面ｂが軸
本体５表面に斜交するときの傾斜角をθとしたとき、平
均傾斜角θｍはθｍ≦５０°に設定される。
状金属結晶８，９に存する各斜面ａの仮想延長面ｂが軸
本体５表面に斜交するときの傾斜角をθとしたとき、平
均傾斜角θｍはθｍ≦５０°に設定される。
【００２１】摺動面７における三角錐状および六角錐状
金属結晶８，９、または三角錐状金属結晶８のみの面積
率ＡをＡ≧４０％に設定すると、多数の三角錐状および
六角錐状金属結晶８，９、または三角錐状金属結晶８の
みにより摺動面７全体に亘ってアトランダムに延びる多
数の谷部１０が形成されるので、それら谷部１０に固体
潤滑剤が保持される。
金属結晶８，９、または三角錐状金属結晶８のみの面積
率ＡをＡ≧４０％に設定すると、多数の三角錐状および
六角錐状金属結晶８，９、または三角錐状金属結晶８の
みにより摺動面７全体に亘ってアトランダムに延びる多
数の谷部１０が形成されるので、それら谷部１０に固体
潤滑剤が保持される。
【００２２】また三角錐状および六角錐状金属結晶８，
９の斜面ａに関する平均傾斜角θｍをθｍ≦５０°に設
定すると、その平均傾斜角θｍが比較的小さく、したが
って各斜面ａの勾配が比較的緩やかとなるので粘性の高
い固体潤滑剤の流動抵抗が低減され、これにより固体潤
滑剤が摺動面７の各谷部１０内を流動してその面７全体
に均一に行渡る。
９の斜面ａに関する平均傾斜角θｍをθｍ≦５０°に設
定すると、その平均傾斜角θｍが比較的小さく、したが
って各斜面ａの勾配が比較的緩やかとなるので粘性の高
い固体潤滑剤の流動抵抗が低減され、これにより固体潤
滑剤が摺動面７の各谷部１０内を流動してその面７全体
に均一に行渡る。
【００２３】これらにより、摺動面構成体６は高度な摺
動特性を発揮する。
動特性を発揮する。
【００２４】図４に示すように、三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９は体心立方構造（ｂｃｃ構造）を持
ち、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、摺動面７側に向
けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶である。摺動面構成体６
における（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率ＳはＳ≧４
０％に設定される。（ｈｈｈ）配向性金属結晶は軸本体
５より柱状に成長し、したがって三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９は柱状晶の先端部を構成する。
状金属結晶８，９は体心立方構造（ｂｃｃ構造）を持
ち、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、摺動面７側に向
けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶である。摺動面構成体６
における（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率ＳはＳ≧４
０％に設定される。（ｈｈｈ）配向性金属結晶は軸本体
５より柱状に成長し、したがって三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９は柱状晶の先端部を構成する。
【００２５】図５に示すように、摺動面７に沿う仮想面
１１に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐状および六角
錐状金属結晶８，９の傾きとなって現われるので、摺動
面構成体６の固体潤滑剤保持機能等に影響を与える。そ
こで、（ｈｈｈ）面が仮想面１１に対してなす傾き角α
は０°≦α≦１５°に設定される。この場合、（ｈｈ
ｈ）面の傾き方向については限定されない。傾き角αが
θ＞１５°になると、固体潤滑剤保持機能等が低下す
る。
１１に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐状および六角
錐状金属結晶８，９の傾きとなって現われるので、摺動
面構成体６の固体潤滑剤保持機能等に影響を与える。そ
こで、（ｈｈｈ）面が仮想面１１に対してなす傾き角α
は０°≦α≦１５°に設定される。この場合、（ｈｈ
ｈ）面の傾き方向については限定されない。傾き角αが
θ＞１５°になると、固体潤滑剤保持機能等が低下す
る。
【００２６】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。
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。
【００２７】摺動面構成体６を形成するためのメッキ処
理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合のメッキ浴
組成は、表１の通りであり、またメッキ浴の条件、処理
時間および摺動面構成体６の厚さは表２の通りである。
理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合のメッキ浴
組成は、表１の通りであり、またメッキ浴の条件、処理
時間および摺動面構成体６の厚さは表２の通りである。
【００２８】
【表１】 有機系添加剤としては、尿素、サッカリン等が用いられ
る。
る。
【００２９】
【表２】 通電法としてはパルス電流法が適用され、そのパルス電
流法において、メッキ用電源の電流Ｉは、図６に示すよ
うにその電流Ｉが最小電流Ｉmin から立上って最大電流
Ｉmax に至り、次いで最小電流Ｉmin へ下降するごと
く、時間Ｔの経過に伴いパルス波形を描くように制御さ
れる。
流法において、メッキ用電源の電流Ｉは、図６に示すよ
うにその電流Ｉが最小電流Ｉmin から立上って最大電流
Ｉmax に至り、次いで最小電流Ｉmin へ下降するごと
く、時間Ｔの経過に伴いパルス波形を描くように制御さ
れる。
【００３０】そして、電流Ｉの立上り開始時から下降開
始時までの通電時間をＴONとし、また先の立上り開始時
から次の立上り開始時までを１サイクルとして、そのサ
イクル時間をＴc としたとき、通電時間ＴONとサイクル
時間Ｔc との比、即ち、時間比ＴON／Ｔc はＴON／Ｔc
≦０．４５に設定される。最大陰極電流密度ＣＤmaxは
ＣＤmax ≧２Ａ／dm2 に、また平均陰極電流密度ＣＤｍ
はＣＤｍ≧１Ａ／dm2にそれぞれ設定される。
始時までの通電時間をＴONとし、また先の立上り開始時
から次の立上り開始時までを１サイクルとして、そのサ
イクル時間をＴc としたとき、通電時間ＴONとサイクル
時間Ｔc との比、即ち、時間比ＴON／Ｔc はＴON／Ｔc
≦０．４５に設定される。最大陰極電流密度ＣＤmaxは
ＣＤmax ≧２Ａ／dm2 に、また平均陰極電流密度ＣＤｍ
はＣＤｍ≧１Ａ／dm2にそれぞれ設定される。
【００３１】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等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、平均Ａｒ加速電
力 直流１〜１．５ｋＷ、母材温度 １５０〜３００℃
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／min 、
チャンバ内圧力 ５０〜３００Ｐａ、母材温度４００〜
６００℃、ＡｒＦエキシマレーザの平均出力 ５〜４０
Ｗである。
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等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、平均Ａｒ加速電
力 直流１〜１．５ｋＷ、母材温度 １５０〜３００℃
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／min 、
チャンバ内圧力 ５０〜３００Ｐａ、母材温度４００〜
６００℃、ＡｒＦエキシマレーザの平均出力 ５〜４０
Ｗである。
【００３２】以下、具体例について説明する。
【００３３】複数の鋼板（ＪＩＳ ＳＳ４００）製チッ
プ（軸本体５の代替）の一面（面積１cm2 ）に、電気Ｆ
ｅメッキ処理を施すことによりＦｅ結晶の集合体より構
成された摺動面構成体を形成した。この場合、処理時間
は１５分間に、また摺動面構成体の厚さは１５μｍにそ
れぞれ設定された。
プ（軸本体５の代替）の一面（面積１cm2 ）に、電気Ｆ
ｅメッキ処理を施すことによりＦｅ結晶の集合体より構
成された摺動面構成体を形成した。この場合、処理時間
は１５分間に、また摺動面構成体の厚さは１５μｍにそ
れぞれ設定された。
【００３４】摺動面構成体において、表３は例１〜１３
に、また表４は例１４〜２２に関するメッキ浴組成をそ
れぞれ示す。
に、また表４は例１４〜２２に関するメッキ浴組成をそ
れぞれ示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】 表５は例１〜２２のメッキ浴の条件および通電条件をそ
れぞれ示す。
れぞれ示す。
【００３７】
【表５】 表６は例１〜１３に、また表７は例１４〜２２に関する
各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
【００３８】
【表６】
【００３９】
【表７】 存在率Ｓは、例１〜２２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。図７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｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１
１０｝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 は
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。
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。図７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｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１
１０｝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 は
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。
【００４０】図８は、例１における摺動面の結晶構造を
示す顕微鏡写真であり、図８において、多数の三角錐状
Ｆｅ結晶が観察される。この三角錐状Ｆｅ結晶は（ｈｈ
ｈ）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、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは、表６，図７に示すよ
うに、Ｓ＝９０．８％である。
示す顕微鏡写真であり、図８において、多数の三角錐状
Ｆｅ結晶が観察される。この三角錐状Ｆｅ結晶は（ｈｈ
ｈ）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、｛２２
２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは、表６，図７に示すよ
うに、Ｓ＝９０．８％である。
【００４１】図９は例７のＸ線回折図である。図１０
は、例７における摺動面の結晶構造を示す顕微鏡写真で
あり、図１０において、多数の六角錐状Ｆｅ結晶が観察
される。この六角錐状Ｆｅ結晶は（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６，図９に示すように、Ｓ＝９８％で
ある。図８の三角錐状Ｆｅ結晶と比べると、六角錐状Ｆ
ｅ結晶はその粒径が小さいことが判る。
は、例７における摺動面の結晶構造を示す顕微鏡写真で
あり、図１０において、多数の六角錐状Ｆｅ結晶が観察
される。この六角錐状Ｆｅ結晶は（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６，図９に示すように、Ｓ＝９８％で
ある。図８の三角錐状Ｆｅ結晶と比べると、六角錐状Ｆ
ｅ結晶はその粒径が小さいことが判る。
【００４２】表８は例１〜１３に、また表９は例１４〜
２２に関する摺動面における三，六角錐状Ｆｅ結晶の面
積率Ａ、三，六角錐状Ｆｅ結晶それぞれの面積率Ａ1 ，
Ａ2、斜面に関する平均傾斜角θｍ、三，六角錐状Ｆｅ
結晶の粒径ならびに摺動面の硬さをそれぞれ示す。
２２に関する摺動面における三，六角錐状Ｆｅ結晶の面
積率Ａ、三，六角錐状Ｆｅ結晶それぞれの面積率Ａ1 ，
Ａ2、斜面に関する平均傾斜角θｍ、三，六角錐状Ｆｅ
結晶の粒径ならびに摺動面の硬さをそれぞれ示す。
【００４３】
【表８】
【００４４】
【表９】 三角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ1 は、摺動面の面積をＢ、
その摺動面において全部の三角錐状Ｆｅ結晶が占める面
積をＣ1 としたとき、Ａ1 ＝（Ｃ1 ／Ｂ）×１００
（％）として求められた。六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ
2 は全部の六角錐状Ｆｅ結晶が占める面積をＣ2 として
前記式を用いて求められた。三，六角錐状Ｆｅ結晶の面
積率Ａは両面積率Ａ1 ，Ａ2 の和である。また三角錐状
Ｆｅ結晶の粒径は、各角部から頂点を通って各対向辺に
至る距離、即ち、三つの距離の平均値である。六角錐状
Ｆｅ結晶の粒径は、頂点を挟んで相対向する両角部間の
距離、即ち、三つの距離の平均値である。
その摺動面において全部の三角錐状Ｆｅ結晶が占める面
積をＣ1 としたとき、Ａ1 ＝（Ｃ1 ／Ｂ）×１００
（％）として求められた。六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ
2 は全部の六角錐状Ｆｅ結晶が占める面積をＣ2 として
前記式を用いて求められた。三，六角錐状Ｆｅ結晶の面
積率Ａは両面積率Ａ1 ，Ａ2 の和である。また三角錐状
Ｆｅ結晶の粒径は、各角部から頂点を通って各対向辺に
至る距離、即ち、三つの距離の平均値である。六角錐状
Ｆｅ結晶の粒径は、頂点を挟んで相対向する両角部間の
距離、即ち、三つの距離の平均値である。
【００４５】斜面に関する平均傾斜角θｍは次のように
して求められたものである。
して求められたものである。
【００４６】図１１（ａ）は例１における縦断面の結晶
構造を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。先ず、（ｂ）に示すように、１個の三角錐状
または六角錐状Ｆｅ結晶における１つの斜面の仮想延長
面として、その斜面に沿う直線ｃをチップ１２表面に斜
交させ、そのときの傾斜角θ1 を求める。次いで、アト
ランダムに前記同様の直線ｃを４９本引いて、各直線ｃ
の傾斜角θ2 〜θ50を求め、その後平均傾斜角θｍを、
θｍ＝（θ1 ＋θ2 …θ49＋θ50）／５０として求め
る。例１の場合、θｍ＝３８．５°であった。
構造を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。先ず、（ｂ）に示すように、１個の三角錐状
または六角錐状Ｆｅ結晶における１つの斜面の仮想延長
面として、その斜面に沿う直線ｃをチップ１２表面に斜
交させ、そのときの傾斜角θ1 を求める。次いで、アト
ランダムに前記同様の直線ｃを４９本引いて、各直線ｃ
の傾斜角θ2 〜θ50を求め、その後平均傾斜角θｍを、
θｍ＝（θ1 ＋θ2 …θ49＋θ50）／５０として求め
る。例１の場合、θｍ＝３８．５°であった。
【００４７】図１２（ａ）は例７における縦断面の結晶
構造を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。この（ｂ）より、前記同様の方法で平均傾斜
角θｍを求めたところ、θｍ＝７０°であった。
構造を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。この（ｂ）より、前記同様の方法で平均傾斜
角θｍを求めたところ、θｍ＝７０°であった。
【００４８】なお、平均傾斜角θｍを求める場合、直線
ｃの本数は最低３０本とする。
ｃの本数は最低３０本とする。
【００４９】次に、例１〜２２を用い、前記軸受装置１
におけるボール４と軸部材３との摺動を想定して次のよ
うな摺動テストを行い、例１〜２２の耐焼付き性を調べ
た。摺動テストにおいては、固体潤滑剤としてのＭｏＳ
2 を例１〜２２の摺動面に厚さが約５μｍとなるように
塗布し、次いでその塗布面を、周速２ｍ／sec で回転す
る高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２、調質処理、
ボール４に対応）製ディスクに摺擦させると共にチップ
に対する押圧荷重を段階的に増加させて焼付き発生荷重
を測定した。表１０はテスト結果を示す。
におけるボール４と軸部材３との摺動を想定して次のよ
うな摺動テストを行い、例１〜２２の耐焼付き性を調べ
た。摺動テストにおいては、固体潤滑剤としてのＭｏＳ
2 を例１〜２２の摺動面に厚さが約５μｍとなるように
塗布し、次いでその塗布面を、周速２ｍ／sec で回転す
る高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２、調質処理、
ボール４に対応）製ディスクに摺擦させると共にチップ
に対する押圧荷重を段階的に増加させて焼付き発生荷重
を測定した。表１０はテスト結果を示す。
【００５０】
【表１０】 図１３は、斜面に関する平均傾斜角θｍと焼付き発生荷
重との関係を三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ毎にグラ
フ化したもので、図中、点（１）〜（２２）は例１〜２
２にそれぞれ対応する。表１０、図１３において、三，
六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡがＡ≧４０％であり、且つ
一定である場合に平均傾斜角θｍをθｍ≦５０°に設定
すると、例えばＡ＝１００％において例４と５とを比較
すると明らかなように耐焼付き性が飛躍的に向上する。
これはボール４との摺動に十分に対応し得るものであ
る。特に、例１，２，８，９のように三角錐状Ｆｅ結晶
の面積率Ａ1 をＡ1 ≧８０％に設定すると、焼付き発生
荷重を５８０Ｎ以上に高めることができる。 [II] 液体潤滑剤を適用される摺動部材 図１４は、内燃機関１３におけるシリンダブロック１４
と、摺動部材としてのピストン１５とを示す。シリンダ
ブロック１４はＡｌ合金製シリンダブロック本体１６
と、そのシリンダブロック本体１６に鋳ぐるまれた鋳鉄
（ＪＩＳ ＦＣ２５０）製スリーブ１７とを有する。ス
リーブ１７とピストン１５との間に液体潤滑剤、例えば
オイルが供給される。
重との関係を三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ毎にグラ
フ化したもので、図中、点（１）〜（２２）は例１〜２
２にそれぞれ対応する。表１０、図１３において、三，
六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡがＡ≧４０％であり、且つ
一定である場合に平均傾斜角θｍをθｍ≦５０°に設定
すると、例えばＡ＝１００％において例４と５とを比較
すると明らかなように耐焼付き性が飛躍的に向上する。
これはボール４との摺動に十分に対応し得るものであ
る。特に、例１，２，８，９のように三角錐状Ｆｅ結晶
の面積率Ａ1 をＡ1 ≧８０％に設定すると、焼付き発生
荷重を５８０Ｎ以上に高めることができる。 [II] 液体潤滑剤を適用される摺動部材 図１４は、内燃機関１３におけるシリンダブロック１４
と、摺動部材としてのピストン１５とを示す。シリンダ
ブロック１４はＡｌ合金製シリンダブロック本体１６
と、そのシリンダブロック本体１６に鋳ぐるまれた鋳鉄
（ＪＩＳ ＦＣ２５０）製スリーブ１７とを有する。ス
リーブ１７とピストン１５との間に液体潤滑剤、例えば
オイルが供給される。
【００５１】ピストン１５は基体としてのピストン本体
１８と、そのピストン本体１８のランド部１９およびス
カート部２０表面に在って金属結晶の集合物である摺動
面構成体６とを備える。
１８と、そのピストン本体１８のランド部１９およびス
カート部２０表面に在って金属結晶の集合物である摺動
面構成体６とを備える。
【００５２】図２に明示するように摺動面構成体６は、
角錐状または角錐台状、図示例では三角錐状または六角
錐状をなし、且つ摺動面７における面積率ＡがＡ≧４０
％である複数の多面体形金属結晶、図示例では三角錐状
金属結晶８および六角錐状金属結晶９を有する。多面体
形金属結晶は六角錐状金属結晶９のみである場合もあ
る。
角錐状または角錐台状、図示例では三角錐状または六角
錐状をなし、且つ摺動面７における面積率ＡがＡ≧４０
％である複数の多面体形金属結晶、図示例では三角錐状
金属結晶８および六角錐状金属結晶９を有する。多面体
形金属結晶は六角錐状金属結晶９のみである場合もあ
る。
【００５３】図３に示すように、三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９に存する各斜面ａの仮想延長面ｂがピ
ストン本体１８表面に斜交するときの傾斜角をθとした
とき、平均傾斜角θｍはθｍ≧５０°に設定される。
状金属結晶８，９に存する各斜面ａの仮想延長面ｂがピ
ストン本体１８表面に斜交するときの傾斜角をθとした
とき、平均傾斜角θｍはθｍ≧５０°に設定される。
【００５４】摺動面７における三角錐状および六角錐状
金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９のみの面積
率ＡをＡ≧４０％に設定すると、多数の三角錐状および
六角錐状金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９の
みにより摺動面７全体に亘ってアトランダムに延びる多
数の谷部１０が形成されるので、それら谷部１０に液体
潤滑剤が保持される。
金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９のみの面積
率ＡをＡ≧４０％に設定すると、多数の三角錐状および
六角錐状金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９の
みにより摺動面７全体に亘ってアトランダムに延びる多
数の谷部１０が形成されるので、それら谷部１０に液体
潤滑剤が保持される。
【００５５】また三角錐状および六角錐状金属結晶８，
９の斜面ａに関する平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設
定すると、その平均傾斜角θｍが比較的大きく、したが
って各斜面ａの勾配が比較的急になるので粘性の低い液
体潤滑剤の流動抵抗が高められ、これにより液体潤滑剤
が摺動面７から流出することなく各谷部１０内を流動し
てその面７全体に均一に行渡る。
９の斜面ａに関する平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設
定すると、その平均傾斜角θｍが比較的大きく、したが
って各斜面ａの勾配が比較的急になるので粘性の低い液
体潤滑剤の流動抵抗が高められ、これにより液体潤滑剤
が摺動面７から流出することなく各谷部１０内を流動し
てその面７全体に均一に行渡る。
【００５６】これらにより、摺動面構成体６は高度な摺
動特性を発揮する。
動特性を発揮する。
【００５７】図４に示すように、三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９は、前記同様に体心立方構造（ｂｃｃ
構造）を持ち、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、摺動
面７側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶である。摺動
面構成体６における（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率
ＳはＳ≧４０％に設定される。（ｈｈｈ）配向性金属結
晶はピストン本体１８より柱状に成長し、したがって三
角錐状および六角錐状金属結晶８，９は柱状晶の先端部
を構成する。
状金属結晶８，９は、前記同様に体心立方構造（ｂｃｃ
構造）を持ち、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、摺動
面７側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶である。摺動
面構成体６における（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率
ＳはＳ≧４０％に設定される。（ｈｈｈ）配向性金属結
晶はピストン本体１８より柱状に成長し、したがって三
角錐状および六角錐状金属結晶８，９は柱状晶の先端部
を構成する。
【００５８】図５に示すように、摺動面７に沿う仮想面
１１に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐状および六角
錐状金属結晶８，９の傾きとなって現われるので、摺動
面構成体６の液体潤滑剤保持機能等に影響を与える。そ
こで、（ｈｈｈ）面が仮想面１１に対してなす傾き角α
は０°≦α≦１５°に設定される。この場合、（ｈｈ
ｈ）面の傾き方向については限定されない。傾き角αが
θ＞１５°になると、液体潤滑剤保持機能等が低下す
る。
１１に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐状および六角
錐状金属結晶８，９の傾きとなって現われるので、摺動
面構成体６の液体潤滑剤保持機能等に影響を与える。そ
こで、（ｈｈｈ）面が仮想面１１に対してなす傾き角α
は０°≦α≦１５°に設定される。この場合、（ｈｈ
ｈ）面の傾き方向については限定されない。傾き角αが
θ＞１５°になると、液体潤滑剤保持機能等が低下す
る。
【００５９】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、前記
同様にＦｅ、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。
同様にＦｅ、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。
【００６０】摺動面構成体６を形成するためのメッキ処
理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合のメッキ浴
組成は前記表１の通りであり、またメッキ浴の条件、処
理時間および摺動面構成体６の厚さは前記表２の通りで
ある。有機系添加剤としては前記同様に尿素、サッカリ
ン等が用いられる。
理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合のメッキ浴
組成は前記表１の通りであり、またメッキ浴の条件、処
理時間および摺動面構成体６の厚さは前記表２の通りで
ある。有機系添加剤としては前記同様に尿素、サッカリ
ン等が用いられる。
【００６１】通電法としては、前記同様にパルス電流法
が適用され、そのパルス電流法において、メッキ用電源
の電流Ｉは、図６に示すように制御される。そして、時
間比ＴON／Ｔc はＴON／Ｔc ≦０．４５に、また最大陰
極電流密度ＣＤmax はＣＤmax ≧２Ａ／dm2 に、さらに
平均陰極電流密度ＣＤｍはＣＤｍ≧１Ａ／dm2 にそれぞ
れ設定される。
が適用され、そのパルス電流法において、メッキ用電源
の電流Ｉは、図６に示すように制御される。そして、時
間比ＴON／Ｔc はＴON／Ｔc ≦０．４５に、また最大陰
極電流密度ＣＤmax はＣＤmax ≧２Ａ／dm2 に、さらに
平均陰極電流密度ＣＤｍはＣＤｍ≧１Ａ／dm2 にそれぞ
れ設定される。
【００６２】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、前記同様の気相メッキ法が適用される。
に、前記同様の気相メッキ法が適用される。
【００６３】以下、具体例について説明する。
【００６４】複数の鋼板（ＪＩＳ ＳＳ４００）製チッ
プ（ピストン本体１８の代替）の一面（面積１cm2 ）
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摺動面構成体を形成した。この場
合、処理時間は１５分間に、また摺動面構成体の厚さは
１５μｍにそれぞれ設定された。
プ（ピストン本体１８の代替）の一面（面積１cm2 ）
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摺動面構成体を形成した。この場
合、処理時間は１５分間に、また摺動面構成体の厚さは
１５μｍにそれぞれ設定された。
【００６５】摺動面構成体において、表１１は例１〜１
５に、また表１２は例１６〜３０に関するメッキ浴組成
をそれぞれ示す。
５に、また表１２は例１６〜３０に関するメッキ浴組成
をそれぞれ示す。
【００６６】
【表１１】
【００６７】
【表１２】 表１３は例１〜３０のメッキ浴の条件および通電条件を
それぞれ示す。
それぞれ示す。
【００６８】
【表１３】 表１４は例１〜１５に、また表１５は例１６〜３０に関
する各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
する各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
【００６９】
【表１４】
【００７０】
【表１５】 存在率Ｓは、例１〜３０のＸ線回折図（Ｘ線照射方向は
摺動面に対して直角方向）に基づいて前記と同様の求め
られたものである。
摺動面に対して直角方向）に基づいて前記と同様の求め
られたものである。
【００７１】表１６は例１〜１５に、また表１７は例１
６〜３０に関する摺動面における三，六角錐状Ｆｅ結晶
の面積率Ａ、三，六角錐状Ｆｅ結晶それぞれの面積率Ａ
1 ，Ａ2 、斜面に関する平均傾斜角θｍ、三，六角錐状
Ｆｅ結晶の粒径ならびに摺動面の硬さをそれぞれ示す。
６〜３０に関する摺動面における三，六角錐状Ｆｅ結晶
の面積率Ａ、三，六角錐状Ｆｅ結晶それぞれの面積率Ａ
1 ，Ａ2 、斜面に関する平均傾斜角θｍ、三，六角錐状
Ｆｅ結晶の粒径ならびに摺動面の硬さをそれぞれ示す。
【００７２】
【表１６】
【００７３】
【表１７】 各面積率Ａ，Ａ1 ，Ａ2 、平均傾斜角θｍおよび粒径は
前記同様の方法で求められたものである。
前記同様の方法で求められたものである。
【００７４】次に、例１〜３０を用い、前記内燃機関１
３におけるスリーブ１７とピストン１５との摺動を想定
して次のような摺動テストを行い、例１〜３０の耐焼付
き性を調べた。摺動テストにおいては、例１〜３０の摺
動面を、周速１５ｍ／sec で回転する鋳鉄（ＪＩＳ Ｆ
Ｃ２５０、スリーブ１７に対応）製ディスクに摺擦さ
せ、またチップおよびディスク間にオイル（ＪＩＳ ２
０１０）を供給量５ml／min にて供給し、そしてチップ
に対する押圧荷重を段階的に増加させて焼付き発生荷重
を測定した。表１８はテスト結果を示す。
３におけるスリーブ１７とピストン１５との摺動を想定
して次のような摺動テストを行い、例１〜３０の耐焼付
き性を調べた。摺動テストにおいては、例１〜３０の摺
動面を、周速１５ｍ／sec で回転する鋳鉄（ＪＩＳ Ｆ
Ｃ２５０、スリーブ１７に対応）製ディスクに摺擦さ
せ、またチップおよびディスク間にオイル（ＪＩＳ ２
０１０）を供給量５ml／min にて供給し、そしてチップ
に対する押圧荷重を段階的に増加させて焼付き発生荷重
を測定した。表１８はテスト結果を示す。
【００７５】
【表１８】 図１５は、斜面に関する平均傾斜角θｍと焼付き発生荷
重との関係を、三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ毎にグ
ラフ化したもので、図中、点（１）〜（３０）は例１〜
３０にそれぞれ対応する。表１８、図１５において、
三，六角錐状Ｆｅ結晶面積率ＡがＡ≧４０％であり、且
つ一定である場合に平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設
定すると、例えばＡ＝１００％において例６と７とを比
較すると明らかなように耐焼付き性が飛躍的に向上す
る。これはスリーブ１７との摺動に十分に対応し得るも
のである。特に、例１〜４、９〜１１，１６のように六
角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ2 をＡ2 ≧７０％に設定する
と、焼付き発生荷重を１２００Ｎ以上に高めることがで
きる。 [III] 気体潤滑剤を適用される摺動部材 図１６は、エアコンプレッサ２１におけるＡｌ合金（Ｊ
ＩＳ ＡＣ２Ｂ）製シリンダ２２と、摺動部材としての
ピストン２３とを示す。シリンダ２２とピストン２３と
の間に気体潤滑剤、例えば窒素ガスが供給される。
重との関係を、三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ毎にグ
ラフ化したもので、図中、点（１）〜（３０）は例１〜
３０にそれぞれ対応する。表１８、図１５において、
三，六角錐状Ｆｅ結晶面積率ＡがＡ≧４０％であり、且
つ一定である場合に平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設
定すると、例えばＡ＝１００％において例６と７とを比
較すると明らかなように耐焼付き性が飛躍的に向上す
る。これはスリーブ１７との摺動に十分に対応し得るも
のである。特に、例１〜４、９〜１１，１６のように六
角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ2 をＡ2 ≧７０％に設定する
と、焼付き発生荷重を１２００Ｎ以上に高めることがで
きる。 [III] 気体潤滑剤を適用される摺動部材 図１６は、エアコンプレッサ２１におけるＡｌ合金（Ｊ
ＩＳ ＡＣ２Ｂ）製シリンダ２２と、摺動部材としての
ピストン２３とを示す。シリンダ２２とピストン２３と
の間に気体潤滑剤、例えば窒素ガスが供給される。
【００７６】ピストン２３は基体としてのＡｌ合金製ピ
ストン本体２４と、そのピストン本体２４表面に在って
金属結晶の集合物である摺動面構成体６とを備える。
ストン本体２４と、そのピストン本体２４表面に在って
金属結晶の集合物である摺動面構成体６とを備える。
【００７７】図２に明示するように、摺動面構成体６
は、角錐状または角錐台状、図示例では三角錐状または
六角錐状をなし、且つ摺動面７における面積率ＡがＡ≧
９０％である複数の多面体形金属結晶、図示例では三角
錐状金属結晶８および六角錐状金属結晶９を有する。多
面体形金属結晶は六角錐状金属結晶９のみである場合も
ある。
は、角錐状または角錐台状、図示例では三角錐状または
六角錐状をなし、且つ摺動面７における面積率ＡがＡ≧
９０％である複数の多面体形金属結晶、図示例では三角
錐状金属結晶８および六角錐状金属結晶９を有する。多
面体形金属結晶は六角錐状金属結晶９のみである場合も
ある。
【００７８】図３に示すように、三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９に存する各斜面ａの仮想延長面ｂがピ
ストン本体２４表面に斜交するときの傾斜角をθとした
とき、平均傾斜角θｍはθｍ≧５０°に設定される。
状金属結晶８，９に存する各斜面ａの仮想延長面ｂがピ
ストン本体２４表面に斜交するときの傾斜角をθとした
とき、平均傾斜角θｍはθｍ≧５０°に設定される。
【００７９】摺動面７における三角錐状および六角錐状
金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９のみの面積
率ＡをＡ≧９０％に設定すると、無数の三角錐状および
六角錐状金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９の
みにより摺動面７全体に亘ってアトランダムに延びる無
数の谷部１０が形成されるので、それら谷部１０に気体
潤滑剤が保持される。
金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９のみの面積
率ＡをＡ≧９０％に設定すると、無数の三角錐状および
六角錐状金属結晶８，９、または六角錐状金属結晶９の
みにより摺動面７全体に亘ってアトランダムに延びる無
数の谷部１０が形成されるので、それら谷部１０に気体
潤滑剤が保持される。
【００８０】また三角錐状および六角錐状金属結晶８，
９の斜面ａに関する平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設
定すると、その平均傾斜角θｍが比較的大きく、したが
って各斜面ａの勾配が比較的急になるので、前記面積率
Ａで規定された無数の三角錐状および六角錐状金属結晶
８，９、または六角錐状金属結晶９のみの存在と相俟っ
て極めて粘性の低い気体潤滑剤の流動抵抗が高められ、
これにより気体潤滑剤が摺動面７から流出することなく
各谷部１０内を流動してその面７全体に均一に行渡る。
９の斜面ａに関する平均傾斜角θｍをθｍ≧５０°に設
定すると、その平均傾斜角θｍが比較的大きく、したが
って各斜面ａの勾配が比較的急になるので、前記面積率
Ａで規定された無数の三角錐状および六角錐状金属結晶
８，９、または六角錐状金属結晶９のみの存在と相俟っ
て極めて粘性の低い気体潤滑剤の流動抵抗が高められ、
これにより気体潤滑剤が摺動面７から流出することなく
各谷部１０内を流動してその面７全体に均一に行渡る。
【００８１】これらにより、摺動面構成体６は高度な摺
動特性を発揮する。
動特性を発揮する。
【００８２】図４に示すように、三角錐状および六角錐
状金属結晶８，９は、前記同様に体心立方構造（ｂｃｃ
構造）を持ち、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、摺動
面７側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶である。摺動
面構成体６における（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率
ＳはＳ≧９０％に設定される。（ｈｈｈ）配向性金属結
晶はピストン本体２４より柱状に成長し、したがって三
角錐状および六角錐状金属結晶８，９は柱状晶の先端部
を構成する。
状金属結晶８，９は、前記同様に体心立方構造（ｂｃｃ
構造）を持ち、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、摺動
面７側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶である。摺動
面構成体６における（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率
ＳはＳ≧９０％に設定される。（ｈｈｈ）配向性金属結
晶はピストン本体２４より柱状に成長し、したがって三
角錐状および六角錐状金属結晶８，９は柱状晶の先端部
を構成する。
【００８３】図５に示すように、摺動面７に沿う仮想面
１１に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐状および六角
錐状金属結晶８，９の傾きとなって現われるので、摺動
面構成体６の気体潤滑剤保持機能等に影響を与える。そ
こで、（ｈｈｈ）面が仮想面１１に対してなす傾き角α
は０°≦α≦１５°に設定される。この場合、（ｈｈ
ｈ）面の傾き方向については限定されない。傾き角αが
θ＞１５°になると、気体潤滑剤保持機能等が低下す
る。
１１に対する（ｈｈｈ）面の傾きは三角錐状および六角
錐状金属結晶８，９の傾きとなって現われるので、摺動
面構成体６の気体潤滑剤保持機能等に影響を与える。そ
こで、（ｈｈｈ）面が仮想面１１に対してなす傾き角α
は０°≦α≦１５°に設定される。この場合、（ｈｈ
ｈ）面の傾き方向については限定されない。傾き角αが
θ＞１５°になると、気体潤滑剤保持機能等が低下す
る。
【００８４】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、前記
同様にＦｅ、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。
同様にＦｅ、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。
【００８５】摺動面構成体６を形成するためのメッキ処
理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合のメッキ浴
組成は前記表１の通りであり、またメッキ浴の条件、処
理時間および摺動面構成体６の厚さは前記表２の通りで
ある。有機系添加剤としては前記同様に尿素、サッカリ
ン等が用いられる。
理において、電気Ｆｅメッキ処理を行う場合のメッキ浴
組成は前記表１の通りであり、またメッキ浴の条件、処
理時間および摺動面構成体６の厚さは前記表２の通りで
ある。有機系添加剤としては前記同様に尿素、サッカリ
ン等が用いられる。
【００８６】通電法としては、前記同様にパルス電流法
が適用され、そのパルス電流法において、メッキ用電源
の電流Ｉは、図６に示すように制御される。そして、時
間比ＴON／Ｔc はＴON／Ｔc ≦０．４５に、また最大陰
極電流密度ＣＤmax はＣＤmax ≧２Ａ／dm2 に、さらに
平均陰極電流密度ＣＤｍはＣＤｍ≧１Ａ／dm2 にそれぞ
れ設定される。
が適用され、そのパルス電流法において、メッキ用電源
の電流Ｉは、図６に示すように制御される。そして、時
間比ＴON／Ｔc はＴON／Ｔc ≦０．４５に、また最大陰
極電流密度ＣＤmax はＣＤmax ≧２Ａ／dm2 に、さらに
平均陰極電流密度ＣＤｍはＣＤｍ≧１Ａ／dm2 にそれぞ
れ設定される。
【００８７】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、前記同様の気相メッキ法が適用される。
に、前記同様の気相メッキ法が適用される。
【００８８】以下、具体例について説明する。
【００８９】複数の鋼板（ＪＩＳ ＳＳ４００）製チッ
プ（ピストン本体２４の代替）の一面（面積１cm2 ）
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摺動面構成体を形成した。この場
合、処理時間は１５分間に、また摺動面構成体の厚さは
１５μｍにそれぞれ設定された。
プ（ピストン本体２４の代替）の一面（面積１cm2 ）
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摺動面構成体を形成した。この場
合、処理時間は１５分間に、また摺動面構成体の厚さは
１５μｍにそれぞれ設定された。
【００９０】摺動面構成体において、表１９は例１〜２
５に、また表２０は例１３〜２２に関するメッキ浴組成
をそれぞれ示す。
５に、また表２０は例１３〜２２に関するメッキ浴組成
をそれぞれ示す。
【００９１】
【表１９】
【００９２】
【表２０】 表２１は例１〜２２のメッキ浴の条件および通電条件を
それぞれ示す。
それぞれ示す。
【００９３】
【表２１】 表２２は例１〜１２に、また表２３は例１３〜２２に関
する各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
する各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓをそれぞれ示す。
【００９４】
【表２２】
【００９５】
【表２３】 存在率Ｓは、例１〜２２のＸ線回折図（Ｘ線照射方向は
摺動面に対して直角方向）に基づいて前記と同様の求め
られたものである。
摺動面に対して直角方向）に基づいて前記と同様の求め
られたものである。
【００９６】表２４は例１〜１２に、また表２５は例１
３〜２２に関する摺動面における三，六角錐状Ｆｅ結晶
の面積率Ａ、三，六角錐状Ｆｅ結晶それぞれの面積率Ａ
1 ，Ａ2 、斜面に関する平均傾斜角θｍ、三，六角錐状
Ｆｅ結晶の粒径ならびに摺動面の硬さをそれぞれ示す。
３〜２２に関する摺動面における三，六角錐状Ｆｅ結晶
の面積率Ａ、三，六角錐状Ｆｅ結晶それぞれの面積率Ａ
1 ，Ａ2 、斜面に関する平均傾斜角θｍ、三，六角錐状
Ｆｅ結晶の粒径ならびに摺動面の硬さをそれぞれ示す。
【００９７】
【表２４】
【００９８】
【表２５】 各面積率Ａ，Ａ1 ，Ａ2 、平均傾斜角θｍおよび粒径は
前記同様の方法で求められたものである。
前記同様の方法で求められたものである。
【００９９】次に、例１〜２２を用い、前記エアコンプ
レッサ２１におけるピストン２３とシリンダ２２との摺
動を想定して次のような摺動テストを行い、例１〜２２
の摩擦係数μを測定した。摺動テストにおいては、例１
〜２２の摺動面を周速５ｍ／sec で回転するＡｌ合金
（ＪＩＳ ＡＣ２Ｂ、シリンダ２２に対応）製ディスク
に摺擦させ、またチップおよびディスク間に窒素ガスを
供給量１０リットル／min にて供給した。表２６はテス
ト結果を示す。
レッサ２１におけるピストン２３とシリンダ２２との摺
動を想定して次のような摺動テストを行い、例１〜２２
の摩擦係数μを測定した。摺動テストにおいては、例１
〜２２の摺動面を周速５ｍ／sec で回転するＡｌ合金
（ＪＩＳ ＡＣ２Ｂ、シリンダ２２に対応）製ディスク
に摺擦させ、またチップおよびディスク間に窒素ガスを
供給量１０リットル／min にて供給した。表２６はテス
ト結果を示す。
【０１００】
【表２６】 図１７は、斜面に関する平均傾斜角θｍと摩擦係数μと
の関係を三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ毎にグラフ化
したもので、図中、点（１）〜（２２）は例１〜２２に
それぞれ対応する。表２６、図１７から明らかなよう
に、三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡがＡ≧９０％であ
り、且つ平均傾斜角θｍがθｍ≧５０°である例１〜
４、７〜１０は他の例に比べて摩擦係数μが小さくなっ
ており、これはシリンダ２２との摺動に十分に対応し得
るものである。特に、例１，２，７のように六角錐状Ｆ
ｅ結晶の面積率Ａ2 をＡ2 ≧９０％に設定すると、摩擦
係数μを０．０６以下に低くすることができる。
の関係を三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａ毎にグラフ化
したもので、図中、点（１）〜（２２）は例１〜２２に
それぞれ対応する。表２６、図１７から明らかなよう
に、三，六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡがＡ≧９０％であ
り、且つ平均傾斜角θｍがθｍ≧５０°である例１〜
４、７〜１０は他の例に比べて摩擦係数μが小さくなっ
ており、これはシリンダ２２との摺動に十分に対応し得
るものである。特に、例１，２，７のように六角錐状Ｆ
ｅ結晶の面積率Ａ2 をＡ2 ≧９０％に設定すると、摩擦
係数μを０．０６以下に低くすることができる。
【０１０１】気体潤滑剤を対象とする摺動部材として
は、前記エアコンプレッサ用ピストンの外に気体軸受を
挙げることができる。
は、前記エアコンプレッサ用ピストンの外に気体軸受を
挙げることができる。
【０１０２】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、固体潤滑剤、液体潤滑剤または気体潤滑
剤に適合して高度な摺動特性を発揮する摺動部材を提供
することができる。
ことによって、固体潤滑剤、液体潤滑剤または気体潤滑
剤に適合して高度な摺動特性を発揮する摺動部材を提供
することができる。
【図１】軸受装置の説明図である。
【図２】摺動面構成体の平面図である。
【図３】摺動面構成体の縦断面図である。
【図４】体心立方構造およびその（ｈｈｈ）面を示す斜
視図である。
視図である。
【図５】体心立方構造における（ｈｈｈ）面の傾きを示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】メッキ用電源の出力波形図である。
【図７】摺動面構成体の一例におけるＸ線回折図であ
る。
る。
【図８】摺動面構成体の一例における摺動面の結晶構造
を示す顕微鏡写真である。
を示す顕微鏡写真である。
【図９】摺動面構成体の他例におけるＸ線回折図であ
る。
る。
【図１０】摺動面構成体の他例における摺動面の結晶構
造を示す顕微鏡写真である。
造を示す顕微鏡写真である。
【図１１】（ａ）は摺動面構成体の一例における縦断面
の結晶構造を示す顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。
の結晶構造を示す顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。
【図１２】（ａ）は摺動面構成体の他例における縦断面
の結晶構造を示す顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。
の結晶構造を示す顕微鏡写真、（ｂ）は（ａ）の拡大写
図である。
【図１３】平均傾斜角θｍと焼付き発生荷重との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１４】内燃機関の要部説明図である。
【図１５】平均傾斜角θｍと焼付き発生荷重との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図１６】エアコンプレッサの説明図である。
【図１７】平均傾斜角θｍと摩擦係数μとの関係を示す
グラフである。
グラフである。
５ 軸本体（基体） ６ 摺動面構成体 ７ 摺動面 ８ 三角錐状金属結晶（多面体形金属結晶） ９ 六角錐状金属結晶（多面体形金属結晶） １８ ピストン本体（基体） ２４ ピストン本体（基体） ａ 斜面 ｂ 仮想延長面
フロントページの続き (72)発明者 豊田 裕介 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６−174089（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】 基体（５）と、その基体（５）表面に在
って金属結晶の集合物である摺動面構成体（６）とを備
え、前記摺動面構成体（６）は、角錐状または角錐台状
をなし、且つ摺動面（７）における面積率ＡがＡ≧４０
％である複数の多面体形金属結晶（８，９）を有し、前
記多面体形金属結晶（８，９）に存する各斜面（ａ）の
仮想延長面（ｂ）が前記基体（５）表面に斜交するとき
の傾斜角をθとしたとき、平均傾斜角θｍをθｍ≦５０
°に設定することを特徴とする摺動部材。 - 【請求項２】 前記摺動面（７）において、前記多面体
形金属結晶である三角錐状金属結晶（８）の面積率Ａ1
がＡ1 ≧８０％である、請求項１記載の摺動部材。 - 【請求項３】 前記金属結晶は体心立方構造を有し、前
記摺動面構成体（６）におけるミラー指数で（ｈｈｈ）
面を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在
率ＳがＳ≧４０％である、請求項１または２記載の摺動
部材。 - 【請求項４】 基体（１８）と、その基体（１８）表面
に在って金属結晶の集合物である摺動面構成体（６）と
を備え、前記摺動面構成体（６）は、角錐状または角錐
台状をなし、且つ摺動面（７）における面積率ＡがＡ≧
４０％である複数の多面体形金属結晶（８，９）を有
し、前記多面体形金属結晶（８，９）に存する各斜面
（ａ）の仮想延長面（ｂ）が前記基体（１８）表面に斜
交するときの傾斜角をθとしたとき、平均傾斜角θｍを
θｍ≧５０°に設定することを特徴とする摺動部材。 - 【請求項５】 前記摺動面（７）において、前記多面体
形金属結晶である六角錐状金属結晶（９）の面積率Ａ2
がＡ2 ≧７０％である、請求項４記載の摺動部材。 - 【請求項６】 前記金属結晶は体心立方構造を有し、前
記摺動面構成体におけるミラー指数で（ｈｈｈ）面を摺
動面側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在率Ｓが
Ｓ≧４０％である、請求項４または５記載の摺動部材。 - 【請求項７】 基体（２４）と、その基体（２４）表面
に在って金属結晶の集合物である摺動面構成体（６）と
を備え、前記摺動面構成体（６）は、角錐状または角錐
台状をなし、且つ摺動面（７）における面積率ＡがＡ≧
９０％である複数の多面体形金属結晶（８，９）を有
し、前記多面体形金属結晶（８，９）に存する各斜面
（ａ）の仮想延長面（ｂ）が前記基体（２４）表面に斜
交するときの傾斜角をθとしたとき、平均傾斜角θｍを
θｍ≧５０°に設定することを特徴とする摺動部材。 - 【請求項８】 前記摺動面（７）において、前記多面体
形金属結晶である六角錐状金属結晶（９）の面積率Ａ2
がＡ2 ≧９０％である、請求項７記載の摺動部材。 - 【請求項９】 前記金属結晶は体心立方構造を有し、前
記摺動面構成体（６）におけるミラー指数で（ｈｈｈ）
面を摺動面側に向けた（ｈｈｈ）配向性金属結晶の存在
率ＳがＳ≧９０％である、請求項７または８記載の摺動
部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29382794A JP2704848B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 摺動部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29382794A JP2704848B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 摺動部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128447A JPH08128447A (ja) | 1996-05-21 |
| JP2704848B2 true JP2704848B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=17799677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29382794A Expired - Fee Related JP2704848B2 (ja) | 1994-11-02 | 1994-11-02 | 摺動部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2704848B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6006830B1 (ja) * | 2015-04-27 | 2016-10-12 | 大同メタル工業株式会社 | 摺動部材 |
-
1994
- 1994-11-02 JP JP29382794A patent/JP2704848B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08128447A (ja) | 1996-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |