JP4224338B2

JP4224338B2 - Sliding member

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Publication number: JP4224338B2
Application number: JP2003105317A
Authority: JP
Inventors: 聡高柳; 正仁藤田; 隆之柴山
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004307960A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材上に摺動層を備えた摺動部材に関し、特に摺動層のマトリックス金属にＡｇを用いた摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、摺動部材、例えば自動車におけるエンジン用のすべり軸受においては、基材上に摺動層としてオーバレイを設けた構成のものがある。このオーバレイとしては、マトリックスにＰｂ合金を用いたものが一般的であり、非焼付性や耐摩耗性を向上させる目的で、Ｓｉ_３Ｎ_４などの無機物粒子を含有させた構成としたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３２５６９７号公報（表１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、環境への配慮から、Ｐｂを含有しないものが要望されるようになっている。そこで、本発明者らは、オーバレイについて、Ｐｂに代わるものとして、Ａｇを用いたものの開発を進めている。オーバレイのマトリックスにＡｇを用いた場合、耐疲労性や耐摩耗性は比較的良好であるが、特に非焼付性が劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、摺動層のマトリックスにＡｇを用いたものにおいて、耐疲労性、耐摩耗性、並びに非焼付性について性能バランスの良い摺動部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明の摺動部材は、基材上に摺動層を備え、前記摺動層は乾式めっきにより形成したもので、マトリックスとなるＡｇに、当該Ａｇと化合物を形成せず、かつ硫黄と化合物を形成する、粒径が１μｍ以下の易硫化金属粒子を０．０５〜３０質量％と、粒径が０．５μｍ以下のダイヤモンドライクカーボンからなる固体潤滑性硬質粒子を０．０５〜３０質量％含有させた構成であり、前記易硫化金属粒子及び前記固体潤滑性硬質粒子は前記マトリックス中にそれぞれ均一に分散していることを特徴とする。
この場合、上記摺動層は、乾式めっきの一つであるスパッタリングにより形成することが好ましい。
【０００７】
ここで、各添加物の機能及び限定理由について説明する。
まず、添加物の一つである易硫化金属は、軸受としての使用中に潤滑油中の硫黄と反応して硫化物を形成し、これが固体潤滑剤として機能するため、非焼付性を向上させる。また、この易硫化金属とマトリックスのＡｇとは共に金属であるため、金属同士で結合力も高く、疲労性を低下させない。この易硫化金属としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａなどが挙げられる。また、この易硫化金属としてはマトリックスのＡｇと化合物を形成しないものを選択しているので、硬くて脆い化合物を形成せず、また融点も低下させない。
【０００８】
ちなみに、ＡｇにＳｎ、Ｉｎなどを添加すると、エンジン運転中の熱の影響でそれらはＡｇと化合物を形成する。その化合物は硬度が高く脆いため、化合物が脱落したり、そこを起点に疲労が発生し易くなったりする。また、ＡｇとＳｎ、Ｉｎの化合物は融点が著しく低いため、非焼付性が低下する。
【０００９】
上記易硫化金属粒子の粒径が１μｍを超えると、その粒子が脱落し易くなり、耐摩耗性が低下する。また、脱落部が発生すると、そこから疲労亀裂が発生し易くなり、耐疲労性が低下する。このため、易硫化金属粒子の粒径は１μｍ以下が好ましい。
また、易硫化金属粒子の含有割合は、０．０５質量％未満では添加効果が低い。易硫化金属粒子の含有割合が３０質量％を超える（この場合、易硫化金属粒子は互いにつながって連続相状態となる）と、摺動層においては、易硫化金属の物性の影響が大きくなり、靭性が低下する。その結果、摺動層の耐疲労性が低下する。これらのことから、易硫化金属粒子の含有割合は、０．０５〜３０質量％が好ましく、より好ましくは５．０〜２０質量％である。
【００１０】
さらに、易硫化金属粒子は、マトリックス中に均一に分散させることが好ましい。易硫化金属粒子が集中するような状態であると、集中しているところの粒子が脱落しやすくなり、耐摩耗性が低下すると共に、耐疲労性が低下する。
【００１１】
添加物のもう一つの固体潤滑性硬質粒子は、硬質であるため、耐摩耗性を向上させると共に、固体潤滑剤としても機能するため、非焼付性も向上させる。この固体潤滑性硬質粒子としては、Ｃ原子から構成される物質で、アモルファスカーボン、特にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が挙げられる。
【００１２】
固体潤滑性硬質粒子の粒径が０．５μｍを超えると、その粒子が脱落し易くなり、耐摩耗性が低下する。また、脱落部が発生すると、そこから疲労亀裂が発生し易くなり、耐疲労性が低下する。このため、固体潤滑性硬質粒子の粒径は０．５μｍ以下が好ましい。
固体潤滑性硬質粒子の含有割合は、０．０５質量％未満では添加効果が低く、３０質量％を超えると耐疲労性が低下する。これらのことから、固体潤滑性硬質粒子の含有割合は、０．０５〜３０質量％が好ましく、より好ましくは５．０〜２０質量％である。
【００１３】
さらに、固体潤滑性硬質粒子も、マトリックス中に均一に分散させることが好ましい。固体潤滑性硬質粒子が集中するような状態であると、集中しているところの粒子が脱落しやすくなり、耐摩耗性が低下すると共に、耐疲労性が低下する。
なお、易硫化金属粒子と固体潤滑性硬質粒子との合計の含有割合は、５０質量％以下とすることが好ましい。
【００１４】
請求項２の発明の摺動部材は、請求項１の発明と同様な目的を達成するために、基材上に摺動層を備え、前記摺動層は乾式めっきにより形成したもので、マトリックスとなるＡｇに、当該Ａｇと化合物を形成せず、かつ硫黄と化合物を形成する、粒径が１μｍ以下の易硫化金属粒子を０．０５〜３０質量％と、粒径が１μｍ以下の炭化物硬質粒子を０．０５〜３０質量％含有させた構成であり、前記易硫化金属粒子及び前記炭化物硬質粒子は前記マトリックス中にそれぞれ均一に分散し、前記易硫化金属粒子を構成する金属と前記炭化物硬質粒子を構成する金属とが同じであることを特徴とする。
【００１５】
この請求項２の発明では、請求項１の発明における固体潤滑性硬質粒子を炭化物硬質粒子に置き換えた点、及び、易硫化金属粒子を構成する金属と前記炭化物硬質粒子を構成する金属とが同じである点に特徴を有している。
炭化物硬質粒子の機能及び限定理由は次のとおりである。炭化物硬質粒子は、硬質であるため、耐摩耗性を向上させる。この炭化物硬質粒子としては、マトリックスのＡｇと化合物を形成しない金属とカーボンとの化合物で、Ｍｏ−Ｃ、Ｗ−Ｃ、Ｔｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｃ、Ｎｂ−Ｃ、Ｃｒ−Ｃ、Ｚｒ−Ｃ、Ｖ−Ｃ、Ｔａ−Ｃ系の化合物などが挙げられる。
炭化物硬質粒子の粒径が１μｍを超えると、その粒子が脱落し易くなり、耐摩耗性が低下すると共に、耐疲労性が低下する。このため、炭化物硬質粒子の粒径は１μｍ以下が好ましい。
炭化物硬質粒子の含有割合は、０．０５質量％未満では添加効果が低く、３０質量％を超えると、相手材を傷つけ易くなり、非焼付性が低下する。これらのことから、炭化物硬質粒子の含有割合は、０．０５〜３０質量％が好ましく、より好ましくは５．０〜２０質量％である。
【００１６】
さらに、炭化物硬質粒子も、マトリックス中に均一に分散させることが好ましい。炭化物硬質粒子が集中するような状態であると、相手材を傷つけ易くなり、非焼付性が低下する。また、集中しているところの粒子が脱落し易くなり、耐摩耗性が低下すると共に、耐疲労性が低下する。
なお、易硫化金属粒子と炭化物硬質粒子との合計の含有割合は、５０質量％以下とすることが好ましい。
【００１７】
請求項３の発明の摺動部材は、請求項１の発明と同様な目的を達成するために、基材上に摺動層を備え、前記摺動層は乾式めっきにより形成したもので、マトリックスとなるＡｇに、当該Ａｇと化合物を形成せず、かつ硫黄と化合物を形成する、粒径が１μｍ以下の易硫化金属粒子を０．０５〜３０質量％と、粒径が０．５μｍ以下の固体潤滑性硬質粒子を０．０５〜３０質量％と、粒径が１μｍ以下の炭化物硬質粒子を０．０５〜３０質量％含有させた構成であり、前記易硫化金属粒子、前記固体潤滑性硬質粒子及び前記炭化物硬質粒子は前記マトリックス中にそれぞれ均一に分散していることを特徴とする。
【００１８】
この請求項３の発明は、マトリックスとなるＡｇに、易硫化金属粒子と固体潤滑性硬質粒子と炭化物硬質粒子の３種類の添加物を含有させたものであり、各添加物の機能及び限定理由は上記したとおりである。
またこの場合も、易硫化金属粒子と固体潤滑性硬質粒子と炭化物硬質粒子との合計の含有割合は、５０質量％以下とすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を比較例と共に説明する。まず、図１には、摺動部材としてのすべり軸受の断面が模式的に示されている。このすべり軸受（摺動部材）１は、鋼からなる裏金２と、この裏金２の図中上面に設けられた軸受合金層３と、この軸受合金層３の図中上面に設けられた摺動層としてのオーバレイ４との三層構造となっている。この場合、裏金２と軸受合金層３とにより基材５を構成し、オーバレイ４は基材５上に設けられている。軸受合金層３としては、一般にアルミ系合金または銅系合金が用いられる。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１には、オーバレイ４について、本発明の実施例１〜１０と比較例１〜１７の各組成が示されている。この表１において、実施例１〜４と比較例１〜５は、マトリックスとなるＡｇに、易硫化金属粒子としてのＭｏ、ＷまたはＴｉと、固体潤滑性硬質粒子としてのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）とを添加した組成のものである。このグループを摺動材Ａと称する。
実施例５〜９と比較例６〜１１は、マトリックスとなるＡｇに、易硫化金属粒子としてのＭｏ、Ｗ、ＳｉまたはＴｉと、炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物、Ｗ−Ｃ化合物、Ｓｉ−Ｃ化合物またはＴｉ−Ｃ化合物とを添加した組成のものである。このグループを摺動材Ｂと称する。
実施例１０は、マトリックスとなるＡｇに、易硫化金属粒子としてのＭｏと、固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣと、炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物とを添加した組成のものである。この実施例１０は摺動材Ｃと称する。
【００２２】
比較例１２は、マトリックスとなるＡｇに、炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物のみを添加した例である。比較例１３は、同じくマトリックスとなるＡｇに、易硫化金属粒子としてのＭｏのみを添加した例である。比較例１４は、同じくマトリックスとなるＡｇに、固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣのみを添加した例である。比較例１５は、Ａｇ単体で構成した例である。比較例１６は、マトリックスとなるＡｇに、５質量％のＳｎを添加した例である。比較例１７は、Ｐｂ系オーバレイで、Ｐｂ合金（Ｓｎ：１２質量％、Ｉｎ：１２質量％、Ｃｕ：４質量％）に、硬質物のＳｉ_３Ｎ_４（粒径２．０μｍ、添加量が５体積％）を添加した例である。
【００２３】
ここで、本発明の実施例１〜１０と比較例１〜１４は、マグネトロンスパッタリング装置を用いて形成した。
（１）摺動材Ａのオーバレイを成膜する方法について、実施例１を代表して説明する。実施例１のオーバレイを成膜するには、まず、基材５を基材装着部にセットすると共に、オーバレイの原料となるＡｇとＭｏの各ターゲットを所定の割合でターゲット装着部に装着する。
次に、チャンバー内を１．０×１０^−６Ｔｏｒｒまで真空引きを行い、その後、チャンバー内に、Ａｒガス供給部からＡｒガスを供給し、チャンバー内の圧力を２．０×１０^−３Ｔｏｒｒになるように調整する。
そして、基材５表面をＡｒクリーニングするために、バイアス電圧を１０００Ｖ印加し、素材５とターゲットとの間でＡｒプラズマを発生させて、１５分間逆スパッタリングを行う。
【００２４】
次に、チャンバー内に、メタン（ＣＨ_４）ガスを、ＣＨ_４／（Ａｒ＋ＣＨ_４）の比率が３０〜５０％となるように供給し、また、Ａｇの各ターゲットにはそれぞれ８〜１４Ａ、Ｍｏのターゲットには５〜７Ａの電流が流れるように電圧をかける。また、そのときのバイアス電圧は１００〜２００Ｖとして行う。
すると、ＡｇとＭｏの成分は、Ａｒイオンの衝突によってターゲットからスパッタリングされ、基材５の表面に成膜される。このとき、メタンガスはＡｒプラズマ中で分解され、オーバレイ中にＤＬＣ成分として添加される。これにより、Ａｇのマトリックス中に、ＭｏとＤＬＣとがそれぞれ均一に分散されたオーバレイが形成される。
【００２５】
この実施例１のオーバレイについて、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro-Analysis）を行ったところ、マトリックスとなるＡｇと、１μｍ以下のＭｏと、０．５μｍ以下のＣとが均一に分散していることが確認できた。
この場合、ＡｇとＭｏのターゲットの割合及び各ターゲットに流す電流量を調整することで、Ｍｏの添加割合を制御できる。また、メタンガスの供給比率を調整することで、ＤＬＣの添加割合を制御することができる。さらに、ターゲットにかける電圧を制御することで、添加されるＭｏとＤＬＣの粒径を制御することが可能となる。
【００２６】
なお、実施例２〜４、比較例１〜５のオーバレイについても、上記した実施例１と同様な方法により成膜した。ただし、実施例３の場合には、Ｍｏのターゲットに代えて、Ｗのターゲットを用い、実施例４の場合にはＴｉのターゲットを用いた。
【００２７】
（２）摺動材Ｂのオーバレイを成膜する方法について、実施例５を代表して説明する。実施例５のオーバレイを成膜するには、まず、基材５を基材装着部にセットすると共に、オーバレイの原料となるＡｇとＭｏとＧｒ（グラファイト）の各ターゲットを所定の割合でターゲット装着部に装着する。
次に、チャンバー内を１．０×１０^−６Ｔｏｒｒまで真空引きを行い、その後、チャンバー内にＡｒガスを供給し、チャンバー内の圧力を２．０×１０^−３Ｔｏｒｒになるように調整する。
そして、基材５表面をＡｒクリーニングするために、前述と同様に１５分間逆スパッタリングを行う。
【００２８】
次に、Ａｇの各ターゲットにはそれぞれ８〜１４Ａ、Ｍｏのターゲットには５〜７Ａ、そしてＧｒのターゲットには３〜７Ａの電流が流れるように電圧をかける。また、そのときのバイアス電圧は５００〜８００Ｖとして行う。
すると、ＡｇとＭｏの成分は、Ａｒイオンによってターゲットからスパッタリングされ、基材５の表面に成膜される。また、Ｇｒのターゲットからは、Ｃ成分がスパッタリングされ、一部のＭｏ原子とＣ原子が結合してＭｏ−Ｃ化合物を形成し、オーバレイ中にＭｏ−Ｃ化合物として添加される。これにより、Ａｇのマトリックス中に、Ｍｏと、Ｍｏ−Ｃ化合物とが、それぞれ均一に分散されたオーバレイが形成される。
【００２９】
この実施例５のオーバレイについてもＥＰＭＡを行ったところ、マトリックスとなるＡｇと、１μｍ以下のＭｏと、０．５μｍ以下のＣとが均一に分散していることが確認できた。
この場合も、ＡｇとＭｏとＧｒのターゲットの割合及び各ターゲットに流す電流量を調整することで、Ｍｏと、Ｍｏ−Ｃ化合物の添加割合を制御することができる。
【００３０】
なお、実施例６〜９、比較例６〜１１のオーバレイについても、上記した実施例５と同様な方法により成膜した。ただし、実施例７の場合には、Ｍｏのターゲットに代えて、Ｗのターゲットを用い、実施例８の場合にはＳｉのターゲットを用い、実施例９の場合にはＴｉのターゲットを用いた。
【００３１】
（３）摺動材Ｃとしての実施例１０のオーバレイを成膜する方法を説明する。まず、基材５を基材装着部にセットすると共に、オーバレイの原料となるＡｇとＭｏの各ターゲットを所定の割合でターゲット装着部に装着する。
次に、チャンバー内を１．０×１０^−６Ｔｏｒｒまで真空引きを行い、その後、チャンバー内にＡｒガスを供給し、チャンバー内の圧力を２．０×１０^−３Ｔｏｒｒになるように調整する。
そして、基材５表面をＡｒクリーニングするために、前述と同様に１５分間逆スパッタリングを行う。
【００３２】
次に、チャンバー内に、メタン（ＣＨ_４）ガスを、ＣＨ_４／（Ａｒ＋ＣＨ_４）の比率が３０〜７０％となるように供給し、また、Ａｇの各ターゲットにはそれぞれ８〜１４Ａ、Ｍｏのターゲットには５〜７Ａの電流が流れるように電圧をかける。また、そのときのバイアス電圧は４００〜７００Ｖとして行う。
すると、ＡｇとＭｏの成分は、Ａｒイオンによってターゲットからスパッタリングされ、基材５の表面に成膜される。このとき、メタンガスはＡｒプラズマ中で分解され、一部はオーバレイ中にＤＬＣ成分として添加され、残りのＣ原子はスパッタリングされたＭｏ原子の一部と化合物を形成し、Ｍｏ−Ｃ化合物としてオーバレイ中に添加される。これにより、Ａｇのマトリックス中に、Ｍｏと、ＤＬＣと、Ｍｏ−Ｃ化合物とがそれぞれ均一に分散されたオーバレイが形成される。
【００３３】
この実施例１０のオーバレイについてもＥＰＭＡを行ったところ、マトリックスとなるＡｇと、１μｍ以下のＭｏと、０．５μｍ以下のＣとが均一に分散していることが確認できた。
この場合、ＡｇとＭｏのターゲットの割合及び各ターゲットに流れる電流量を調整することで、Ｍｏの添加割合を制御できる。また、メタンガスの供給比率を調整することで、ＤＬＣと、Ｍｏ−Ｃ化合物の添加割合を制御することができる。さらに、ターゲットにかける電圧を制御することで、添加されるＭｏとＤＬＣ、Ｍｏ−Ｃ化合物の粒径を制御することが可能となる。
【００３４】
なお、比較例１２〜１６の成膜方法については、詳細な説明は省略するが、上記スパッタリング装置を用いて成膜することができる。また、比較例１７は、従来の湿式めっき法にて成膜したものである。
【００３５】
そして、これらの各試料について、焼付試験と、摩耗試験と、疲労試験とを行った。それぞれの試験条件は表２〜４に示す。また、試験結果については、上記表１に示している。
【００３６】
【表２】

【表３】

【００３７】
【表４】

【００３８】
この試験結果を検討してみる。まず、比較例１７は、Ｐｂ合金に硬質物のＳｉ_３Ｎ_４を添加したものであるが、摩耗量がやや多く、疲労しない最大面圧が比較的低くなっている。これは、湿式めっきで作製されているため、Ｓｉ_３Ｎ_４の粒度分布が広く、また、均一に分散させることが難しいため、粒径が大きい、または粒子が凝集している部分で粒子が脱落し易く、耐摩耗性が悪く、また脱落部から疲労亀裂が発生し易くなり、耐疲労性が低下し易いためと考えられる。
【００３９】
比較例１５は、Ａｇ単体のものであり、Ａｇの高い機械的強度のため耐疲労性は高いが、非焼付性が悪く、また、硬質物が入っていないため、耐摩耗性も悪くなっている。
比較例１６は、ＡｇにＳｎを添加した例であるが、摩耗量が多く、疲労しない最大面圧も低くなっている。これは、添加物のＳｎがＡｇと脆い化合物を形成するため、そこから耐疲労性が悪くなり、また脱落が発生し易くなり、耐摩耗性が低下すると考えられる。
【００４０】
比較例１２は、Ａｇに炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物のみを添加した例である。このものにおいては、耐摩耗性及び耐疲労性については良好であるが、非焼付性が悪くなっている。また、比較例１３は、Ａｇに易硫化金属粒子としてのＭｏのみを添加した例である。このものにおいては、非焼付性及び耐疲労性については良好であるが、耐摩耗性が悪くなっている。比較例１４は、Ａｇに固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣのみを添加した例である。このものにおいては、本発明の具体例である実施例１〜１０と比較すると、耐摩耗性及び耐疲労性については同等であるが、非焼付性が低くなっている。
【００４１】
これに対して、実施例１〜４は、Ａｇに易硫化金属粒子と固体潤滑性硬質粒子とを添加したものであり、このものにおいては、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性について、いずれも良好な結果となっている。また、実施例５〜９は、Ａｇに易硫化金属粒子と炭化物硬質粒子とを添加したものであり、このものにおいても、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性について、いずれも良好な結果となっている。さらに、実施例１０は、Ａｇに易硫化金属粒子と固体潤滑性硬質粒子と炭化物硬質粒子とを添加したものであり、このものにおいても、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性について、いずれも良好な結果となっている。
【００４２】
ここで、実施例１〜１０と比較例１〜１１について、さらに詳細に検討してみる。まず、摺動材Ａの実施例１〜４と比較例１〜５とを比較してみる。比較例１においては、固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣの粒径が１．０μｍと大きくなっており、この場合には、耐摩耗性及び耐疲労性が悪くなっている。比較例２においては、固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣの添加量が０．０１質量％と少なくなっており、この場合には、非焼付性及び耐摩耗性が悪くなっている。
【００４３】
また、比較例３においては、易硫化金属粒子としてのＭｏの粒径が２μｍと大きくなっており、この場合には、耐摩耗性及び耐疲労性が悪くなっている。比較例４においては、易硫化金属粒子としてのＭｏの添加量が４０質量％と多くなっており、この場合にも、耐摩耗性及び耐疲労性が悪くなっている。比較例５においては、易硫化金属粒子としてのＭｏの添加量が０．０１質量％と少なくなっており、この場合には、非焼付性が悪くなっている。
【００４４】
これに対して、実施例１においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．２μｍの易硫化金属粒子としてのＭｏを１０質量％と、粒径が０．１μｍの固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣを５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
また、実施例２においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．８μｍの易硫化金属粒子としてのＭｏを２５質量％と、粒径が０．４μｍの固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣを２０質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
【００４５】
実施例３においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．８μｍの易硫化金属粒子としてのＷを１５質量％と、粒径が０．４μｍの固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣを２５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
実施例４においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．８μｍの易硫化金属粒子としてのＴｉを１５質量％と、粒径が０．４μｍの固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣを２５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
【００４６】
次に、摺動材Ｂの実施例５〜９と比較例６〜１１とを比較してみる。比較例６においては、炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物の粒径が３．０μｍと大きくなっており、この場合には、非焼付性、耐摩耗性、耐疲労性が総じて悪くなっている。比較例７においては、炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物の添加量が４０質量％と多くなっており、この場合には、特に非焼付性が悪くなっている。比較例８においては、炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物の添加量が０．０１質量％と少なくなっており、この場合には、特に耐摩耗性が悪くなっている。
【００４７】
また、比較例９においては、易硫化金属粒子としてのＭｏの粒径が２μｍと大きくなっており、この場合には、特に耐摩耗性が悪くなっている。比較例１０においては、易硫化金属粒子としてのＭｏの添加量が４０質量％と多くなっており、この場合にも、耐摩耗性及び耐疲労性が悪くなっている。比較例１１においては、易硫化金属粒子としてのＭｏの添加量が０．０１質量％と少なくなっており、この場合には、特に非焼付性が悪くなっている。
【００４８】
これに対して、実施例５においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．２μｍの易硫化金属粒子としてのＭｏを１０質量％と、粒径が０．３μｍの炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物を１０質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
【００４９】
また、実施例６においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．８μｍの易硫化金属粒子としてのＭｏを２０質量％と、粒径が０．８μｍの炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物を２５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
実施例７においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．５μｍの易硫化金属粒子としてのＷを２０質量％と、粒径が０．６μｍの炭化物硬質粒子としてのＷ−Ｃ化合物を２５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
【００５０】
実施例８においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．５μｍの易硫化金属粒子としてのＳｉを２０質量％と、粒径が０．６μｍの炭化物硬質粒子としてのＳｉ−Ｃ化合物を２５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
実施例９においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．５μｍの易硫化金属粒子としてのＴｉを２０質量％と、粒径が０．６μｍの炭化物硬質粒子としてのＴｉ−Ｃ化合物を２５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
【００５１】
そして、摺動材Ｃとしての実施例１０においては、マトリックスとなるＡｇに、粒径が０．３μｍの炭化物硬質粒子としてのＭｏ−Ｃ化合物を５質量％と、粒径が０．２μｍの易硫化金属粒子としてのＭｏを５質量％と、粒径が０．１μｍの固体潤滑性硬質粒子としてのＤＬＣを５質量％添加した構成とすることにより、非焼付性、耐摩耗性及び耐疲労性についていずれも良好な結果となっている。
【００５２】
以上の結果から、本発明の実施例１〜１０においては、耐疲労性、耐摩耗性、並びに非焼付性について性能バランスの良い摺動部材を提供できることがわかる。
【００５３】
本発明は、上記した実施の形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
すべり軸受１において、軸受合金層３の上面に直接オーバレイ４を設ける構成としたが、軸受合金層３の上面に例えばＡｇ単体の中間層を設け、この中間層の上面にオーバレイ４を設けるようにしても良い。また、裏金２の上面に直接オーバレイ４を設けるようにしても良い。さらに、オーバレイ４の上面に、樹脂のなじみ層を設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す、すべり軸受の模式的な断面図
【符号の説明】
１はすべり軸受（摺動部材）、２は裏金、３は軸受合金層、４はオーバレイ、５は基材を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sliding member having a sliding layer on a substrate, and more particularly to a sliding member using Ag as a matrix metal of the sliding layer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, sliding members, for example, plain bearings for engines in automobiles, have a configuration in which an overlay is provided as a sliding layer on a base material. As this overlay, a Pb alloy is generally used for the matrix. For the purpose of improving non-seizure and wear resistance, Si is used.₃N₄The thing containing the inorganic particle | grains of these is known (for example, refer patent document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-325697 (Table 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, in view of environmental considerations, a material containing no Pb has been demanded. Accordingly, the present inventors are developing an overlay using Ag as an alternative to Pb. When Ag is used for the overlay matrix, fatigue resistance and wear resistance are relatively good, but there is a problem that non-seizure property is particularly poor.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to use a sliding layer with a good balance of performance in terms of fatigue resistance, wear resistance, and non-seizure property in the case where Ag is used for the matrix of the sliding layer. It is to provide a member.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-described object, the sliding member of the invention of claim 1 includes a sliding layer on a base material, and the sliding layer includes:It was formed by dry platingIn addition, 0.05 to 30% by mass of easily sulfided metal particles having a particle size of 1 μm or less, which do not form a compound with Ag and form a compound with sulfur, on Ag serving as a matrix, and a particle size of 0.5 μm belowMade of diamond-like carbonStructure containing 0.05 to 30% by mass of solid lubricating hard particlesThe easily sulfidized metal particles and the solid lubricious hard particles are each uniformly dispersed in the matrix.It is characterized by that.
  In this case, the sliding layer is preferably formed by sputtering, which is one of dry plating.
[0007]
Here, the function of each additive and the reason for limitation will be described.
First, easily sulfideable metal, one of the additives, reacts with sulfur in lubricating oil during use as a bearing to form sulfide, which functions as a solid lubricant, thus improving non-seizure properties. . Further, since the easily sulfidized metal and Ag of the matrix are both metals, the bonding strength between the metals is high, and the fatigue property is not lowered. Examples of the easily sulfided metal include Mo, W, Ti, Si, Nb, Cr, Zr, V, and Ta. In addition, since the metal which does not form a compound with Ag of the matrix is selected as the easily sulfidized metal, a hard and brittle compound is not formed, and the melting point is not lowered.
[0008]
Incidentally, when Sn, In, or the like is added to Ag, they form a compound with Ag under the influence of heat during engine operation. Since the compound has high hardness and is brittle, the compound falls off or fatigue is likely to occur starting from the compound. Moreover, since the melting point of the compound of Ag, Sn, and In is remarkably low, the non-seizure property is lowered.
[0009]
If the particle diameter of the easily sulfided metal particles exceeds 1 μm, the particles easily fall off and the wear resistance decreases. Moreover, when a drop-off portion is generated, fatigue cracks are likely to occur therefrom, and the fatigue resistance is lowered. For this reason, the particle size of the easily sulfided metal particles is preferably 1 μm or less.
Further, if the content ratio of the easily sulfided metal particles is less than 0.05% by mass, the effect of addition is low. When the content of the easily sulfidized metal particles exceeds 30% by mass (in this case, the easily sulfidized metal particles are connected to each other to be in a continuous phase state), the influence of the properties of the easily sulfidized metal on the sliding layer increases. Toughness decreases. As a result, the fatigue resistance of the sliding layer decreases. From these things, 0.05-30 mass% is preferable, and, as for the content rate of an easily-sulfide metal particle, More preferably, it is 5.0-20 mass%.
[0010]
Furthermore, it is preferable that the easily sulfided metal particles are uniformly dispersed in the matrix. When the easily sulfided metal particles are in a concentrated state, the concentrated particles are likely to fall off, resulting in a decrease in wear resistance and a decrease in fatigue resistance.
[0011]
Since the other solid lubricating hard particles of the additive are hard, the wear resistance is improved and the non-seizure property is also improved because it functions as a solid lubricant. This solid lubricating hard particle is a substance composed of C atoms and includes amorphous carbon, particularly diamond-like carbon (DLC).
[0012]
When the particle diameter of the solid lubricating hard particles exceeds 0.5 μm, the particles easily fall off and the wear resistance decreases. Moreover, when a drop-off portion is generated, fatigue cracks are likely to occur therefrom, and the fatigue resistance is lowered. For this reason, the particle size of the solid lubricating hard particles is preferably 0.5 μm or less.
If the content ratio of the solid lubricating hard particles is less than 0.05% by mass, the effect of addition is low, and if it exceeds 30% by mass, the fatigue resistance decreases. From these facts, the content ratio of the solid lubricating hard particles is preferably 0.05 to 30% by mass, more preferably 5.0 to 20% by mass.
[0013]
Furthermore, it is preferable that the solid lubricating hard particles are uniformly dispersed in the matrix. When the solid lubricating hard particles are concentrated, the concentrated particles are likely to fall off, resulting in a decrease in wear resistance and a decrease in fatigue resistance.
In addition, it is preferable that the total content rate of easily sulfidized metal particles and solid lubricating hard particles is 50% by mass or less.
[0014]
  In order to achieve the same object as that of the invention of claim 1, the sliding member of the invention of claim 2 comprises a sliding layer on a base material,It was formed by dry platingIn addition, 0.05 to 30% by mass of easily sulfided metal particles having a particle size of 1 μm or less and a compound having no particle size of 1 μm or less, which does not form a compound with Ag and forms a compound with sulfur, on Ag as a matrix. Structure containing 0.05 to 30% by mass of hard carbide particlesThe easily sulfidized metal particles and the carbide hard particles are each uniformly dispersed in the matrix, and the metal constituting the sulfidized metal particles and the metal constituting the carbide hard particles are the same.It is characterized by that.
[0015]
  In the invention of claim 2, the solid lubricating hard particles in the invention of claim 1 are replaced with carbide hard particles.And the metal constituting the easily sulfided metal particles and the metal constituting the carbide hard particles are the same.Yes.
  The function and limitation reason of the carbide hard particles are as follows. Since the carbide hard particles are hard, the wear resistance is improved. This carbide hard particle is a compound of metal and carbon that does not form a compound with Ag of the matrix, and is Mo-C, WC, Ti-C, Si-C, Nb-C, Cr-C, Zr-C. , V-C, Ta-C compounds, etc..
  When the particle size of the carbide hard particles exceeds 1 μm, the particles are easily dropped off, and the wear resistance is lowered and the fatigue resistance is lowered. For this reason, the particle size of the hard carbide particles is preferably 1 μm or less.
  When the content ratio of the carbide hard particles is less than 0.05% by mass, the effect of addition is low, and when it exceeds 30% by mass, the counterpart material is easily damaged, and the non-seizure property decreases. From these things, 0.05-30 mass% is preferable, and, as for the content rate of a carbide | carbonized_material hard particle, More preferably, it is 5.0-20 mass%.
[0016]
Furthermore, it is preferable that the carbide hard particles are also uniformly dispersed in the matrix. When the carbide hard particles are concentrated, the counterpart material is easily damaged, and the non-seizure property is deteriorated. In addition, the concentrated particles easily fall off, and the wear resistance is lowered and the fatigue resistance is lowered.
In addition, it is preferable that the total content rate of an easily-sulfide metal particle and a carbide | carbonized_material hard particle shall be 50 mass% or less.
[0017]
  In order to achieve the same object as that of the invention of claim 1, the sliding member of the invention of claim 3 includes a sliding layer on a base material,It was formed by dry platingIn addition, 0.05 to 30% by mass of easily sulfided metal particles having a particle size of 1 μm or less, which do not form a compound with Ag and form a compound with sulfur, on Ag serving as a matrix, and a particle size of 0.5 μm A structure containing 0.05 to 30% by mass of the following solid lubricating hard particles and 0.05 to 30% by mass of carbide hard particles having a particle size of 1 μm or less.The easily sulfidized metal particles, the solid lubricating hard particles and the carbide hard particles are uniformly dispersed in the matrix, respectively.It is characterized by that.
[0018]
The invention of claim 3 is one in which three types of additives of easily sulfided metal particles, solid lubricating hard particles and carbide hard particles are contained in Ag as a matrix, and the function and reason for limitation of each additive Is as described above.
Also in this case, it is preferable that the total content of easily sulfidized metal particles, solid lubricating hard particles, and carbide hard particles is 50% by mass or less.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described below together with comparative examples. First, FIG. 1 schematically shows a cross section of a sliding bearing as a sliding member. The sliding bearing (sliding member) 1 includes a steel back metal 2, a bearing alloy layer 3 provided on the upper surface of the back metal 2 in the drawing, and a sliding provided on the upper surface of the bearing alloy layer 3 in the drawing. It has a three-layer structure with an overlay 4 as a layer. In this case, the backing metal 2 and the bearing alloy layer 3 constitute a base material 5, and the overlay 4 is provided on the base material 5. As the bearing alloy layer 3, an aluminum alloy or a copper alloy is generally used.
[0020]
[Table 1]

[0021]
Table 1 shows the compositions of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 17 for the overlay 4. In Table 1, Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 are Ag, which is a matrix, Mo, W, or Ti as easy-sulfide metal particles, and diamond-like carbon (DLC) as solid lubricating hard particles. And a composition to which is added. This group is referred to as a sliding material A.
In Examples 5 to 9 and Comparative Examples 6 to 11, Ag, which is a matrix, Mo, W, Si, or Ti as easily sulfidized metal particles, Mo—C compound, WC compound, and Si as carbide hard particles It has a composition to which a -C compound or Ti-C compound is added. This group is referred to as a sliding material B.
Example 10 has a composition in which Mo as an easily sulfided metal particle, DLC as a solid lubricating hard particle, and a Mo—C compound as a carbide hard particle are added to Ag as a matrix. This Example 10 is referred to as a sliding material C.
[0022]
Comparative Example 12 is an example in which only the Mo—C compound as carbide hard particles was added to Ag serving as a matrix. Comparative Example 13 is an example in which only Mo as an easily sulfided metal particle is added to Ag which is also a matrix. Comparative Example 14 is an example in which only DLC as solid lubricating hard particles is added to Ag which is also a matrix. Comparative Example 15 is an example configured with Ag alone. Comparative Example 16 is an example in which 5% by mass of Sn is added to Ag serving as a matrix. Comparative Example 17 is a Pb-based overlay, which is made of a Pb alloy (Sn: 12% by mass, In: 12% by mass, Cu: 4% by mass) with hard Si.₃N₄In this example, the particle size is 2.0 μm and the addition amount is 5% by volume.
[0023]
Here, Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 14 of the present invention were formed using a magnetron sputtering apparatus.
(1) A method of forming an overlay of the sliding material A will be described on behalf of Example 1. In order to form the overlay of Example 1, first, the base material 5 is set on the base material mounting portion, and Ag and Mo targets, which are raw materials for the overlay, are mounted on the target mounting portion at a predetermined ratio.
Next, the inside of the chamber is 1.0 × 10^-6Vacuuming is performed to Torr, and then Ar gas is supplied from the Ar gas supply unit into the chamber, and the pressure in the chamber is set to 2.0 × 10 6.^-3Adjust to Torr.
In order to clean the surface of the substrate 5 with Ar, a bias voltage of 1000 V is applied, Ar plasma is generated between the material 5 and the target, and reverse sputtering is performed for 15 minutes.
[0024]
Next, in the chamber, methane (CH₄) Gas, CH₄/ (Ar + CH₄) And a voltage is applied so that a current of 8 to 14 A flows through each Ag target, and a current of 5 to 7 A flows through the Mo target. The bias voltage at that time is 100 to 200V.
Then, Ag and Mo components are sputtered from the target by collision of Ar ions, and are formed on the surface of the substrate 5. At this time, methane gas is decomposed in Ar plasma and added as a DLC component in the overlay. As a result, an overlay in which Mo and DLC are uniformly dispersed is formed in the Ag matrix.
[0025]
When EPMA (Electron Probe Micro-Analysis) was performed on the overlay of Example 1, it was confirmed that Ag serving as a matrix, Mo of 1 μm or less, and C of 0.5 μm or less were uniformly dispersed. did it.
In this case, the addition ratio of Mo can be controlled by adjusting the ratio of Ag and Mo targets and the amount of current flowing through each target. Moreover, the addition ratio of DLC can be controlled by adjusting the supply ratio of methane gas. Furthermore, by controlling the voltage applied to the target, it is possible to control the particle sizes of the added Mo and DLC.
[0026]
The overlays of Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were also formed by the same method as Example 1 described above. However, in the case of Example 3, instead of the Mo target, a W target was used, and in the case of Example 4, a Ti target was used.
[0027]
(2) A method of forming an overlay of the sliding material B will be described on behalf of Example 5. In order to form the overlay of Example 5, first, the base material 5 is set on the base material mounting portion, and each target of Ag, Mo, and Gr (graphite), which is the raw material of the overlay, is mounted at a predetermined ratio. Attach to the part.
Next, the inside of the chamber is 1.0 × 10^-6Vacuuming is performed to Torr, and then Ar gas is supplied into the chamber, and the pressure in the chamber is set to 2.0 × 10.^-3Adjust to Torr.
In order to clean the surface of the substrate 5 with Ar, reverse sputtering is performed for 15 minutes in the same manner as described above.
[0028]
Next, a voltage is applied so that a current of 8 to 14 A flows to each Ag target, 5 to 7 A flows to the Mo target, and 3 to 7 A flows to the Gr target. The bias voltage at that time is set to 500 to 800V.
Then, Ag and Mo components are sputtered from the target by Ar ions, and are formed on the surface of the substrate 5. Further, from the Gr target, the C component is sputtered, and some Mo atoms and C atoms are combined to form a Mo—C compound, which is added as a Mo—C compound in the overlay. As a result, an overlay in which Mo and the Mo—C compound are uniformly dispersed is formed in the Ag matrix.
[0029]
When the overlay of Example 5 was also subjected to EPMA, it was confirmed that Ag serving as a matrix, Mo of 1 μm or less, and C of 0.5 μm or less were uniformly dispersed.
Also in this case, the addition ratio of Mo and the Mo—C compound can be controlled by adjusting the ratio of the Ag, Mo, and Gr targets and the amount of current that flows to each target.
[0030]
The overlays of Examples 6 to 9 and Comparative Examples 6 to 11 were also formed by the same method as in Example 5 described above. However, in the case of Example 7, instead of the Mo target, a W target was used, in the case of Example 8, a Si target was used, and in the case of Example 9, a Ti target was used.
[0031]
(3) A method of forming the overlay of Example 10 as the sliding material C will be described. First, the base material 5 is set on the base material mounting portion, and Ag and Mo targets to be overlay materials are mounted on the target mounting portion at a predetermined ratio.
Next, the inside of the chamber is 1.0 × 10^-6Vacuuming is performed to Torr, and then Ar gas is supplied into the chamber, and the pressure in the chamber is set to 2.0 × 10.^-3Adjust to Torr.
In order to clean the surface of the substrate 5 with Ar, reverse sputtering is performed for 15 minutes in the same manner as described above.
[0032]
Next, in the chamber, methane (CH₄) Gas, CH₄/ (Ar + CH₄) And a voltage is applied so that a current of 8 to 14 A flows through each Ag target and a current of 5 to 7 A flows through the Mo target. In addition, the bias voltage at that time is 400 to 700V.
Then, Ag and Mo components are sputtered from the target by Ar ions, and are formed on the surface of the substrate 5. At this time, the methane gas is decomposed in the Ar plasma, a part is added as a DLC component during the overlay, and the remaining C atoms form a compound with a part of the sputtered Mo atoms, and the Mo—C compound is being overlaid. To be added. As a result, an overlay in which Mo, DLC, and the Mo—C compound are uniformly dispersed is formed in the Ag matrix.
[0033]
When the overlay of Example 10 was also subjected to EPMA, it was confirmed that Ag serving as a matrix, Mo of 1 μm or less, and C of 0.5 μm or less were uniformly dispersed.
In this case, the addition ratio of Mo can be controlled by adjusting the ratio of Ag and Mo targets and the amount of current flowing through each target. Moreover, the addition ratio of DLC and a Mo-C compound is controllable by adjusting the supply ratio of methane gas. Furthermore, by controlling the voltage applied to the target, it is possible to control the particle sizes of the added Mo, DLC, and Mo—C compounds.
[0034]
In addition, although detailed description is abbreviate | omitted about the film-forming method of Comparative Examples 12-16, it can form into a film using the said sputtering device. Comparative Example 17 is a film formed by a conventional wet plating method.
[0035]
Each of these samples was subjected to a seizure test, a wear test, and a fatigue test. Each test condition is shown in Tables 2-4. The test results are shown in Table 1 above.
[0036]
[Table 2]

[Table 3]

[0037]
[Table 4]

[0038]
Let's examine the test results. First, Comparative Example 17 is a Pb alloy with a hard Si₃N₄However, the amount of wear is somewhat large, and the maximum surface pressure at which fatigue does not occur is relatively low. This is made by wet plating, so Si₃N₄The particle size distribution is wide and difficult to disperse uniformly, so the particles are easy to drop off at the part where the particle size is large or the particles are agglomerated, and the wear resistance is poor. This is considered to be due to the fact that it tends to occur and the fatigue resistance tends to decrease.
[0039]
Comparative Example 15 is a simple substance of Ag and has high fatigue resistance due to the high mechanical strength of Ag. However, non-seizure property is poor, and since no hard material is contained, wear resistance also deteriorates. Yes.
Comparative Example 16 is an example in which Sn is added to Ag, but the amount of wear is large and the maximum surface pressure at which fatigue does not occur is also low. This is because Sn of the additive forms a brittle compound with Ag, so that the fatigue resistance is deteriorated from there, the dropout is likely to occur, and the wear resistance is lowered.
[0040]
Comparative Example 12 is an example in which only the Mo-C compound as carbide hard particles was added to Ag. In this material, the wear resistance and fatigue resistance are good, but the non-seizure property is poor. Moreover, the comparative example 13 is an example which added only Mo as an easily-sulfurized metal particle to Ag. In this material, the anti-seizure property and fatigue resistance are good, but the wear resistance is poor. Comparative Example 14 is an example in which only DLC as solid lubricating hard particles was added to Ag. In this case, compared with Examples 1 to 10, which are specific examples of the present invention, the wear resistance and fatigue resistance are the same, but the non-seizure property is low.
[0041]
In contrast, Examples 1 to 4 are obtained by adding easy-sulfide metal particles and solid lubricating hard particles to Ag, and in this, non-seizure property, wear resistance, and fatigue resistance, Both have good results. Examples 5 to 9 were obtained by adding easily sulfidized metal particles and carbide hard particles to Ag. Also in this example, good results were obtained with respect to non-seizure properties, wear resistance, and fatigue resistance. It has become. Further, Example 10 is obtained by adding easily sulfidized metal particles, solid lubricating hard particles, and carbide hard particles to Ag, and in this case, either seizure resistance, wear resistance, or fatigue resistance is Also has good results.
[0042]
Here, Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 11 will be examined in more detail. First, Examples 1-4 of the sliding material A and Comparative Examples 1-5 will be compared. In Comparative Example 1, the particle size of DLC as solid lubricating hard particles is as large as 1.0 μm, and in this case, wear resistance and fatigue resistance are poor. In Comparative Example 2, the amount of DLC added as solid lubricating hard particles is as small as 0.01% by mass. In this case, non-seizure properties and wear resistance are poor.
[0043]
In Comparative Example 3, the particle size of Mo as the easily sulfided metal particles is as large as 2 μm. In this case, the wear resistance and fatigue resistance are poor. In Comparative Example 4, the amount of Mo added as easily sulfidized metal particles is as large as 40% by mass, and in this case as well, the wear resistance and fatigue resistance are poor. In Comparative Example 5, the amount of Mo added as the easily sulfided metal particles is as small as 0.01% by mass, and in this case, the non-seizure property is deteriorated.
[0044]
On the other hand, in Example 1, 10% by mass of Mo as an easily-sulfurized metal particle having a particle size of 0.2 μm and solid lubricating hard particles having a particle size of 0.1 μm are used as Ag as a matrix. By adopting a constitution in which 5 mass% of DLC is added, all of the non-seizure properties, wear resistance and fatigue resistance are good results.
Further, in Example 2, 25% by mass of Mo as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.8 μm and DLC as solid lubricious hard particles having a particle size of 0.4 μm were added to Ag serving as a matrix. By adding 20% by mass, non-seizure properties, wear resistance, and fatigue resistance are all good results.
[0045]
In Example 3, 15% by mass of W as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.8 μm and 25% of DLC as solid lubricating hard particles having a particle size of 0.4 μm were added to Ag serving as a matrix. %, The result is good for non-seizure, wear resistance and fatigue resistance.
In Example 4, 15% by mass of Ti as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.8 μm and 25% by mass of DLC as solid lubricating hard particles having a particle size of 0.4 μm were added to Ag as a matrix. %, The result is good for non-seizure, wear resistance and fatigue resistance.
[0046]
Next, Examples 5 to 9 of the sliding material B and Comparative Examples 6 to 11 will be compared. In Comparative Example 6, the particle size of the Mo—C compound as the carbide hard particles is as large as 3.0 μm, and in this case, non-seizure properties, wear resistance, and fatigue resistance are generally deteriorated. . In Comparative Example 7, the addition amount of the Mo—C compound as the carbide hard particles is as large as 40% by mass. In this case, the non-seizure property is particularly deteriorated. In Comparative Example 8, the addition amount of the Mo—C compound as the carbide hard particles is as small as 0.01% by mass, and in this case, the wear resistance is particularly deteriorated.
[0047]
In Comparative Example 9, the particle size of Mo as the easily sulfided metal particles is as large as 2 μm. In this case, the wear resistance is particularly poor. In Comparative Example 10, the amount of Mo added as easily sulfidized metal particles is as large as 40% by mass, and in this case as well, the wear resistance and fatigue resistance are poor. In Comparative Example 11, the amount of Mo added as easily sulfided metal particles is as small as 0.01% by mass, and in this case, the non-seizure property is particularly poor.
[0048]
On the other hand, in Example 5, 10% by mass of Mo as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.2 μm and Mo as hard carbide particles having a particle size of 0.3 μm were added to Ag serving as a matrix. By adopting a constitution in which 10% by mass of the —C compound is added, all of the non-seizure properties, wear resistance and fatigue resistance are good results.
[0049]
Further, in Example 6, 20% by mass of Mo as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.8 μm and Mo—C compound as carbide hard particles having a particle size of 0.8 μm are added to Ag as a matrix. By adding 25% by mass, the results of the non-seizure property, wear resistance and fatigue resistance are all good.
In Example 7, 20% by mass of W as an easily-sulfurized metal particle having a particle size of 0.5 μm and 25 W-C compound as a hard carbide particle having a particle size of 0.6 μm were added to Ag serving as a matrix. By adopting a composition in which mass% is added, all of the non-seizure properties, wear resistance and fatigue resistance are good results.
[0050]
In Example 8, 20% by mass of Si as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.5 μm and 25% of Si—C compound as carbide hard particles having a particle size of 0.6 μm were added to Ag serving as a matrix. By adopting a composition in which mass% is added, all of the non-seizure properties, wear resistance and fatigue resistance are good results.
In Example 9, 20% by mass of Ti as easily sulfided metal particles having a particle size of 0.5 μm and 25% of Ti—C compound as carbide hard particles having a particle size of 0.6 μm were added to Ag serving as a matrix. By adopting a composition in which mass% is added, all of the non-seizure properties, wear resistance and fatigue resistance are good results.
[0051]
In Example 10 as the sliding material C, 5% by mass of a Mo—C compound as a carbide hard particle having a particle size of 0.3 μm is easily added to Ag serving as a matrix and a particle size of 0.2 μm. Non-seizure property, wear resistance and fatigue resistance by adding 5% by mass of Mo as metal sulfide particles and 5% by mass of DLC as solid lubricating hard particles having a particle size of 0.1 μm. Both have good results.
[0052]
From the above results, it can be seen that in Examples 1 to 10 of the present invention, it is possible to provide a sliding member having a good performance balance in terms of fatigue resistance, wear resistance, and non-seizure properties.
[0053]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified or expanded as follows.
In the plain bearing 1, the overlay 4 is directly provided on the upper surface of the bearing alloy layer 3. However, for example, an intermediate layer of Ag alone is provided on the upper surface of the bearing alloy layer 3, and the overlay 4 is provided on the upper surface of the intermediate layer. May be. Further, the overlay 4 may be provided directly on the upper surface of the back metal 2. Further, a resin familiar layer may be provided on the upper surface of the overlay 4.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a plain bearing showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 is a sliding bearing (sliding member), 2 is a back metal, 3 is a bearing alloy layer, 4 is an overlay, and 5 is a substrate.

Claims

A sliding layer is provided on a base material, and the sliding layer is formed by dry plating. The Ag and the compound are not formed on the matrix Ag, and the sulfur and the compound are formed. The particle size is 1 μm. 0.05-30 mass% of the following easily sulfidized metal particles and 0.05-30 mass% solid lubricating hard particles made of diamond-like carbon having a particle diameter of 0.5 μm or less , The sliding member, wherein the easily sulfided metal particles and the solid lubricating hard particles are uniformly dispersed in the matrix .

A sliding layer is provided on a base material, and the sliding layer is formed by dry plating. The Ag and the compound are not formed on the matrix Ag, and the sulfur and the compound are formed. The particle size is 1 μm. The following easy-sulfide metal particles and 0.05-30 mass% carbide hard particles having a particle size of 1 μm or less are contained , and the easy-sulfide metal particles and the carbide hard particles are contained. Are uniformly dispersed in the matrix, and the metal constituting the easily sulfided metal particles and the metal constituting the carbide hard particles are the same .

A sliding layer is provided on a base material, and the sliding layer is formed by dry plating. The Ag and the compound are not formed on the matrix Ag, and the sulfur and the compound are formed. The particle size is 1 μm. 0.05-30 mass% of the following easily sulfided metal particles, 0.05-30 mass% of solid lubricating hard particles with a particle size of 0.5 μm or less, and 0 carbide hard particles with a particle size of 1 μm or less. 0.05 to 30% by mass of the sliding member , wherein the easily sulfidized metal particles, the solid lubricating hard particles, and the carbide hard particles are each uniformly dispersed in the matrix. .

4. The sliding member according to claim 1, wherein a total content ratio of the additive particles with respect to the matrix in the sliding layer is 50% by mass or less. 5.