JP7227098B2 - 摺動部材 - Google Patents
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Description
D1は30~80μmであり、且つ、
D1/D2=0.1~0.3
の関係を満たす。
先ず、EBSD(電子線後方散乱回折法)分析システムを備えるFE-SEM(電界放出形走査電子顕微鏡)(例えば、日本電子株式会社製;JIB-4600F)を用いて、摺動部材1の厚さ方向、すなわち摺動面31に垂直な方向に切断された断面を複数箇所(例えば5箇所)を観察する。そして、銅合金の結晶方位角の分析を行い、傾斜角度15°以上であることで特定される銅合金結晶の粒界を示す画像(例えば、倍率200倍)を得る。
なお、銅合金4中に、上記Sn成分や上記選択成分等を含む粒状の金属間化合物が銅合金結晶の粒界に形成(析出)される場合や、粒状のBi相やPb相が銅合金結晶の粒界に形成(析出)される場合があるが、この金属間化合物粒やBi相、Pb相等は、平均結晶粒径D1及びD2の測定対象には含めない。
界面結晶粒群41Gの平均厚さT1が下限値未満の場合、摺動層3の表面に加わる外力が大きいと、界面結晶粒群41Gの裏金層2の接合表面21と接する付近にも外力が伝播する場合があり、また、上限値を超えると、非界面結晶粒群42Gの厚さ割合が小さくなりすぎて、外力を緩和する効果が不十分となる場合がある。なお、摺動層3の厚さTは、0.3~3.0mmとすることが好ましく、0.3~2.0mmとすることがさらに好ましい。
まず、裏金層となるFe合金製の円筒部材、および摺動層となる銅合金の溶湯を準備する。銅合金溶湯は、銅合金の融点(液相線温度)よりも約50℃~150℃高い温度に維持する。円筒部材は、鋳造(注湯)する銅合金溶湯と同程度の温度から銅合金溶湯の温度よりも50℃低い温度までの範囲の温度に加熱、維持する。また、円筒部材は、加熱時の酸化を防ぐため、予め、少なくとも内径面(摺動層の銅合金との接合面となる)または全面にフラックスを塗布してもよい。
このため、界面結晶粒群41Gの平均結晶粒径D1は、非界面化粧流群42Gの平均結晶粒径D2の10~30%(D1/D2=0.1~0.3)とすることができる。なお、摺動部材1は、鋳造時の銅合金層の歪を除去するために、この切削加工の前に、または切削加工の後で、例えば温度250℃~400℃の温度で、アニール処理を行うこともできる。
なお、上記切削加工前の銅合金層の厚さは、「摺動層厚T(mm)」に示す厚さに対して、「注湯量」に示す値の倍数分の値にほぼ等しいものであった。
銅合金溶湯の注湯時の裏金層(円筒部材)の温度は、銅合金溶湯との温度差が0~-50℃となるようにした。各実施例の銅合金溶湯の注湯時の裏金層の温度は、表1の「製造条件」欄の「裏金温度(℃)」欄に銅合金溶湯の温度を基準とした時の温度差として示す。なお、注湯後の円筒部材には1cm2当たり1リットル/秒程度の水流を吹き付けて約20~約40秒で約400℃まで冷却した。
表1に、実施例1~12および比較例21~25の分析結果を示す。表1の「平均粒径」欄の「D1(界面結晶粒)(μm)」欄には、界面結晶粒の平均結晶粒径D1を示し、「D2(非界面結晶粒)(μm)」欄には、非界面結晶粒の平均結晶粒径D2を示す。そして、「D1/D2 (%)」欄には、非界面結晶粒の平均結晶粒径D2に対する界面結晶粒の平均結晶粒径D1の比(D1/D2)を%で示す。
表1の「厚さ」欄の「摺動層厚T(mm)」欄には、摺動層の厚さTを示し、「界面接触粒群厚さ比(T1/T)(%)」欄には、摺動層の厚さTに対する非界面結晶粒群の平均厚さT1の比(T1/T)を%で示す。
摺動試験後の実施例および比較例の各試料は、周方向に平行、且つ、摺動面に対して垂直に切断し、摺動層と裏金層との界面の「せん断」の発生の有無を光学顕微鏡で確認した。表1の「せん断有無」欄の「条件A」欄、「条件B」欄に、条件(A)、(B)での摺動試験後の摺動部材の摺動層と裏金層との界面の「せん断」が確認された場合には「有」、確認されなかった場合は「無」と示した
なお、これら実施例3~7、9~12の組織は、表1に示すように、銅合金の溶湯の円筒部材の内周面への注湯量が摺動層厚Tを形成するのに必要量に対し15~20倍程度多い範囲内とし、注湯時の銅合金の溶湯の温度が、銅合金の液相線温度に対し75~100℃高い程度としたものである。
Claims (6)
- 背面および接合表面を有する裏金層と
前記裏金層の前記接合表面上に設けられた摺動層と
を備える摺動部材であって、
前記裏金層はFe合金からなり、
前記摺動層は、0.5~12質量%のSnを含み、残部がCu及び不可避不純物である銅合金からなり、
前記摺動層の摺動面に垂直方向の断面組織は、前記裏金層の接合表面と接する銅合金結晶粒、および前記裏金層の接合表面と接しない銅合金結晶粒を有し、
前記裏金層の接合表面と接する銅合金結晶粒の平均結晶粒径をD1、前記裏金層の接合表面と接しない銅合金結晶粒の平均結晶粒径をD2とすると、
D1は30~80μmであり、且つ、
D1/D2=0.1~0.3
の関係を満たす、摺動部材。 - 前記裏金層の接合表面と接する銅合金結晶粒の平均結晶粒径D1は40~80μmである、請求項1に記載された摺動部材。
- 前記裏金層の接合表面と接する銅合金結晶粒からなる群の平均厚さT1は、前記摺動層の厚さTの3~8%である、請求項1または請求項2に記載された摺動部材。
- 前記摺動層の厚さTが0.4~2.0mmである、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された摺動部材。
- 前記銅合金は、0.01~0.2質量%のP、0.1~15質量%のNi、0.5~10質量%のFe、0.01~5質量%のAl、0.01~5質量%のSi、0.1~5質量%のMn、0.1~10質量%のZn、0.1~5質量%のSb、0.1~5質量%のIn、0.1~5質量%のAg、0.5~25質量%のPb、0.5~20質量%のBiのうちから選ばれる1種以上をさらに含む、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された摺動部材。
- 前記裏金層は、0.07~0.35質量%のC、0.4質量%以下のSi、1質量%以下のMn、0.04質量%以下のP、0.05質量%以下のSを含み、残部がFe及び不可避不純物である組成を有する、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された摺動部材。
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