JP5981297B2 - すべり軸受の製造方法およびすべり軸受のSn基オーバレイ - Google Patents
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Description
また、本発明の他の目的は、耐摩耗性および耐焼付性を高めるすべり軸受の製造方法およびすべり軸受のSn基オーバレイを提供することにある。
このように陽極の投影面積のうち10〜40%を電流粗部とすることにより、AgとSnとを含む化合物の粒径を制御することができる。すなわち、陽極における電流粗部の投影面積が過小になると、陰極である基材の表面における電流分布は均一化する。そのため、AgとSnとを含む化合物の成長は妨げられる。一方、陽極における電流粗部が過大になると、陰極である基材との間での電流の流れが阻害され、めっきの形成が困難になる。そこで、陽極の投影面積のうち10〜40%を電流粗部に設定することにより、AgとSnとを含む化合物を含むSn基オーバレイを安定して形成することができる。
これにより、陽極の構造の複雑化を招くことなく、簡単な構成で陰極である基材の表面に電流分布を形成することができる。また、穴部またはマスキングを用いることにより、電流密部および電流粗部の割合を容易に制御することができる。
本願における穴部には、有底形状のみならず貫通孔形状も含まれる。また、穴部は、板厚方向に垂直な方向へ延びる溝的形状であってもよい。穴部およびマスキングを複数用いる場合、互いが同形状であっても異形状であってもよい。
本実施形態のすべり軸受のSn基オーバレイは、20質量%以下のSbを含むことが好ましい。Sbは、Sn基オーバレイにおけるマトリクスの融点を上昇させる。したがって、Sn基オーバレイの高温時における機械的強度の低下を抑えることができ、耐疲労性を高めることができる。また、Sn基オーバレイにおけるマトリクスの融点が上昇することにより、相手部材との間の摩擦熱によるSn基オーバレイの溶融、相手部材への凝着、および凝着にともなう焼付が低減される。したがって、耐焼付性をより高めることができる。また、Sn基オーバレイは、5〜15質量%のSbを含むことがさらに好ましい。
(すべり軸受)
まず、本実施形態におけるすべり軸受について説明する。
図1に示すように、すべり軸受10は、基材11およびオーバレイ層12を備えている。基材11は、裏金層13および軸受合金層14を有している。裏金層13は、鋼で形成されている。軸受合金層14は、例えばCu基またはAl基の合金で形成されている。これにより、基材11は、鋼の裏金層13および軸受合金層14からなるいわゆるバイメタルである。なお、軸受合金層14とオーバレイ層12との間には、必要に応じてNi、Ag、Cu、Crなどからなる第一中間層を設けてもよい。同様に、裏金層13と軸受合金層14との間に、Al、Cu、Ni、Sn、Znなどからなる第二中間層を設けてもよい。さらには、オーバレイ層12の摺動面側に樹脂層を設けてもよい。
化合物粒子16の平均アスペクト比は、次のように定義した。具体的には、化合物粒子16の平均粒径の算出で抽出した仮想的な長軸L1を垂直に二等分する仮想的な短軸L2を設定した。この仮想的な短軸L2の全長を、化合物粒子の短軸径D2とした。アスペクト比は、得られた化合物粒子16の長軸径D1と短軸径D2とから、アスペクト比=D1/D2として算出した。
本実施形態のすべり軸受10は、オーバレイ層12の形成前の段階まで従来の製造方法と同一である。具体的には、裏金層13および軸受合金層14から形成された基材11は、すべり軸受10として半円筒状または円筒状に成形した。成形した基材11には、軸受合金層14の表面に例えばボーリング加工などの表面加工を施した。表面加工が施された基材11は、電解脱脂および酸により表面を洗浄した。このように本実施形態のすべり軸受10は、基材11の表面を洗浄した後、オーバレイ層12を形成することにより作製された。
図7に示す試料1〜12は、上述の実施形態によるオーバレイ層12を備える実施例である。一方、試料13〜17は、比較例である。実施例である試料1〜12は、本実施形態の陽極20を用いてオーバレイ層12を形成した。また、比較例のうち試料15〜17は、本実施形態の陽極20を用いてオーバレイ層12を形成した。一方、比較例のうち試料13および14は、従来の表面の電流密度の分布が均一な陽極を用いてオーバレイ層12を形成した。
耐焼付性試験は、図8に示す条件により行なった。具体的には、オーバレイ層12を適用したすべり軸受10の試料は、内径を48mm、軸受幅を18mmに設定した。そして、周速を13m/秒に設定し、潤滑油としてVG22を100ml/分を供給した。これらの条件において、試験荷重を10分毎に5MPaずつ加えていき、すべり軸受10の背面の温度が180℃を超えたとき、またはトルク変動による相手軸駆動用のベルトにすべりが生じたときに焼付と判定した。
耐疲労性試験は、図9に示す条件により行なった。すべり軸受10の試料および潤滑油は、耐焼付性試験と同様である。耐疲労性試験では、すべり軸受10の試料と相手軸との回転数を3500rpmに設定した。相手軸の材質は、S55Cを用いた。これらの条件において、試験を20時間実行し、クラックが発生しない最大の面圧を測定した。
摩耗試験は、図10に示す条件により行なった。すべり軸受10の試料および潤滑油は、上記の耐焼付性試験および耐疲労性試験と同様である。摩耗試験では、周速を2m/秒に設定し、4MPaに設定した荷重を加えた。潤滑油は、1ml/分で供給した。運転モードを起動停止モードに設定して試験を4時間実行し、このときの摩耗量を測定した。
試料1〜12の実施例は、試料13〜17の比較例と対比すると、いずれも耐焼付性が向上するとともに、耐疲労性が同等または向上しており、摩耗量が減少した。これらのことから、試料1〜12の実施例は、すべり軸受10としての要求される特性が明らかに向上していることがわかる。これは、オーバレイ層12に含まれる化合物粒子16の平均粒径およびアスペクト比が影響しているからと考えられる。
Claims (7)
- 25質量%以下のSb、2.5%質量以下のCu、およびAgを含むSn基オーバレイを基材に接して備えるすべり軸受において、前記基材を陰極にして前記基材の表面に前記オーバレイをめっきにより形成するすべり軸受の製造方法であって、
陰極となる前記基材と対向する陽極は、表面に電流の放出密度が大きな電流密部、および前記電流密部よりも電流の放出密度が小さな電流粗部を有し、
前記陽極を用いて前記陰極に電流密度の粗密を形成してめっきするすべり軸受の製造方法。 - 前記陽極は、投影面積の10〜40%が前記電流粗部である請求項1記載のすべり軸受の製造方法。
- 前記電流粗部は、前記陽極を板厚方向へ延びる穴部の部位である請求項1または2記載のすべり軸受の製造方法。
- 前記電流粗部は、前記陽極の表面を覆うマスキングの部位である請求項1または2記載のすべり軸受の製造方法。
- 25質量%以下のSb、0.1質量%以下のCu、およびAgを含有する、すべり軸受のSn基オーバレイであって、
AgとSnとを含む化合物粒子を含み、
前記化合物粒子は、
任意の断面の組織観察において、
平均粒径が0.2〜2.0μmであり、
平均アスペクト比が2.0以下で分散して析出している、すべり軸受のSn基オーバレイ。 - 0.5〜10質量%のAgを含む請求項5記載のSn基オーバレイ。
- 20質量%以下のSbを含む請求項5または6記載のSn基オーバレイ。
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