JPH06174053A - 摺動面構成体 - Google Patents

摺動面構成体

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JPH06174053A
JPH06174053A JP4352558A JP35255892A JPH06174053A JP H06174053 A JPH06174053 A JP H06174053A JP 4352558 A JP4352558 A JP 4352558A JP 35255892 A JP35255892 A JP 35255892A JP H06174053 A JPH06174053 A JP H06174053A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐焼付き性を向上させた摺動面構成体を提供
する。 【構成】 摺動面構成体4は、面心立方構造を持つNi
結晶の集合体より構成される。その集合体は、ミラー指
数で{220}面を摺動面4a側に向け、且つ存在率S
がS<25%である{220}配向性Ni結晶を含む。
このように{220}配向性Ni結晶を存在させると、
摺動面4aに多数の四角錐状Ni結晶6が晶出し、それ
らNi結晶6により保油性の向上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、相手部材との摺動面を
構成する摺動面構成体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種摺動面構成体としては、例
えば内燃機関用カムシャフトにおいて、母材のジャーナ
ル部外周面に、耐焼付き性の向上を狙って設けられるN
iメッキ層が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関が高速、且つ高出力化の傾向にある現在の状況下で
は、従来の摺動面構成体はオイル保持性、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。
【0004】本発明は前記に鑑み、結晶構造を特定する
ことによって十分な保油性と良好な初期なじみ性を持
ち、これにより耐焼付き性を向上させることができるよ
うにした前記摺動面構成体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】本発明に係る摺動面構成
体は、面心立方構造を持つ金属結晶の集合体より構成さ
れ、その集合体は、ミラー指数で(hh0)面を摺動面
側に向けた(hh0)配向性金属結晶を含み、その(h
h0)配向性金属結晶の存在率SはS<25%であるこ
とを特徴とする。
【0006】
【作用】面心立方構造を持つ金属結晶の集合体におい
て、ミラー指数で(hh0)面を摺動面側に向けた配向
性金属結晶が前記存在率Sにて存在すると、摺動面には
角錐状(または角錐台状)金属結晶が多数晶出し、それ
らは相互に食込んだ状態を呈する。これにより摺動面
は、多数の山部と、それら山部の間に形成された多数の
谷部と、山部相互の食込みに因る多数の沢部とからなる
入組んだ様相を呈するので、摺動面構成体の保油性が良
好となる。また角錐状金属結晶における先端部側の優先
的摩耗によって摺動面構成体の初期なじみ性も良好であ
る。このような保油性と初期なじみ性とによって摺動面
構成体の耐焼付き性が向上する。ただし、(hh0)配
向性金属結晶の存在率SがS≧25%では、(hh0)
配向性金属結晶の増加に伴い摺動面の様相が単純化傾向
となるので、摺動面構成体の保油性および初期なじみ性
が低下する。
【0007】
【実施例】図1、図2において、内燃機関用カムシャフ
ト1は鋳鉄製母材2を有し、その母材2のジャーナル部
3外周面に、メッキ処理により層状摺動面構成体4が形
成される。
【0008】図3に示すように、摺動面構成体4は面心
立方構造(fcc構造)を持つ金属結晶の集合体より構
成される。その集合体は、ミラー指数で(hh0)面を
軸受部材5との摺動面4a側に向けた(hh0)配向性
金属結晶を含み、その(hh0)配向性金属結晶の存在
率SはS<25%に設定されている。
【0009】(hh0)配向性金属結晶6の存在率Sを
前記のように設定すると、図4、図5に示すように、摺
動面4aには、角錐状(または角錐台状)、図示例では
四角錐状金属結晶6が多数晶出し、それらは相互に食込
んだ状態を呈する。これにより摺動面4aは、多数の山
部7と、それら山部7間の谷部8と、山部7相互の食込
みによる多数の沢部9とからなる入組んだ様相を呈する
ので、摺動面構成体4の保油性が良好となる。また四角
錐状金属結晶6の先端部が優先的に摩耗するので、摺動
面構成体4の初期なじみ性も良好となる。
【0010】fcc構造を持つ金属結晶としては、P
b、Ni、Cu、Pt、Al、Ag、Au等の単体また
は合金の結晶を挙げることができる。
【0011】本発明に係る摺動面構成体4を形成するた
めのメッキ処理において、電気Niメッキ処理を行う場
合の基本的条件は、表1、表2の通りである。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】 前記条件下で行われる電気Niメッキ処理において、陰
極電流密度、メッキ浴pH等によって(hh0)配向性
Ni結晶の晶出、その存在量等を制御する。メッキ処理
としては、電気メッキ処理の外に、真空メッキ処理、例
えば気相メッキ法、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Pt、Alメッキを行う場合の条件は、例え
ばAr圧力 0.8Pa、Ar加速電力 直流500
W、母材温度 100℃である。CVD法によりAlメ
ッキを行う場合の条件は、例えば原材料 Al(C
3 3 、ガス流量 2cc/min 、チャンバ内圧力 1
00Pa、母材温度 500℃である。
【0014】以下、具体例について説明する。
【0015】鋳鉄製母材2のジャーナル部3外周面に、
電気Niメッキ処理を施すことによりNi結晶の集合体
より構成された摺動面構成体4を形成して複数の内燃機
関用カムシャフト1を得た。
【0016】表3、表4は、摺動面構成体4の例1〜1
1における電気Niメッキ処理条件を示す。
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】 表5、表6は、例1〜11における摺動面4aの結晶形
態、Ni結晶の粒径、各配向性Ni結晶の存在率Sおよ
び硬さをそれぞれ示す。
【0019】
【表5】
【0020】
【表6】 存在率Sは、例1〜11のX線回折図(X線照射方向は
摺動面4a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。一例として、例2について
説明すると、図6は例2のX線回折図であり、各配向性
Ni結晶の存在率Sは次式から求められた。なお、例え
ば{111}配向性Ni結晶とは、{111}面を摺動
面4a側に向けた配向性Ni結晶を意味する。 {111}配向性Ni結晶:S111 ={(I111 /IA
111 )/T}×100、 {200}配向性Ni結晶:S200 ={(I200 /IA
200 )/T}×100、 {220}配向性Ni結晶:S220 ={(I220 /IA
220 )/T}×100、 {311}配向性Ni結晶:S311 ={(I311 /IA
311 )/T}×100 ここで、I111 、I200 、I220 、I311 は各結晶面の
X線反射強度の測定値(cps)であり、またI
111 、IA200 、IA220 、IA311 はASTMカー
ドにおける各結晶面のX線反射強度比で、IA111 =1
00、IA200 =42、IA220 =21、IA311 =2
0である。さらにTは、T=(I111 /IA111 )+
(I200 /IA200 )+(I220 /IA220 )+(I
311 /IA311 )である。
【0021】図7は、例2における摺動面4aの結晶構
造を示す顕微鏡写真(5000倍)である。図7におい
て、相互に食込んだ多数の四角錐状Ni結晶が観察され
る。表5、図6に示すように、例2における(hh0)
配向性Ni結晶、したがって{220}配向性Ni結晶
の存在率Sは、表5、図6に示すように、S=3.2%
である。
【0022】図8は例5のX線回折図である。図9は、
例5における摺動面4aの結晶構造を示す顕微鏡写真で
あり、(a)は5000倍、(b)は10000倍であ
る。図9(a),(b)において、多数の変形四角錐状
Ni結晶が観察される。この場合、{220}配向性N
i結晶の存在率Sは、表5、図8に示すようにS=7.
2%である。
【0023】次に、例1〜11について、チップオンデ
ィスク方式による焼付きテストを行って、{220}配
向性Ni結晶の存在率Sと焼付き発生荷重との関係を求
めたところ、表7および図10の結果を得た。テスト条
件は次の通りである。ディスクの材質 Al−10重量
%Si合金、ディスクの回転速度 15m/sec 、給油
量 0.3ml/min 、摺動面構成体より製作されたチッ
プの摺動面の面積 1cm2
【0024】
【表7】 図10は、表7をグラフ化したもので、図中、点(1)
〜(11)は例1〜11にそれぞれ対応する。
【0025】表7および図10から明らかなように、
{220}配向性Ni結晶の存在率SがS<25%であ
る例1〜7においては、摺動面4aの保油性および初期
なじみ性が良好になるので、焼付き発生荷重が例8,
9,10に比べて大幅に向上するものである。
【0026】例11においては、{220}配向性Ni
結晶の存在率SがS=0%であり、このように構成する
と、四角錐状Ni結晶の晶出量が最多となるので、耐焼
付き性が最も良好となる。
【0027】摺動面構成体は、次のような内燃機関用部
品等の摺動部に適用される。
【0028】ピストン(ランド部、スカート部、リング
溝)、ピストンリング、ピストンピン、コンロッド、ク
ランクシャフト、軸受メタル、オイルポンプロータ、オ
イルポンプロータハウジング、スプリング(端面)、ス
プリングシート、スプリングリテーナ、コッタ、ロッカ
アーム、ローラベアリングアウタケース、ローラベアリ
ングインナケース、ニードルベアリングアウタケース、
ニードルベアリングインナケース、バルブステム、バル
ブフェイス、油圧タペット、ウオータポンプロータシャ
フト、プーリ、ギア、トランスミッションシャフト部、
クラッチプレート、ワッシャ、ボルト(座面、ねじ
部)、チエン、金属ベルト、シリンダ、カムシャフトの
軸受。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、結晶構造を前記のよう
に特定することによって、耐焼付き性の優れた摺動面構
成体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カムシャフトの要部斜視図である。
【図2】カムシャフトにおけるジャーナル部の要部断面
図である。
【図3】面心立方構造およびその(hh0)面を示す斜
視図である。
【図4】摺動面構成体の一例を示す要部斜視図である。
【図5】図4の5−5線断面図である。
【図6】摺動面構成体の一例におけるX線回折図であ
る。
【図7】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。
【図8】摺動面構成体の他例におけるX線回折図であ
る。
【図9】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り、(a)は5000倍、(b)
は10000倍である。
【図10】焼付きテスト結果を示すグラフである。
【符号の説明】
4 摺動面構成体 4a 摺動面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【作用】面心立方構造を持つ金属結晶の集合体におい
て、ミラー指数で(hh0)面を摺動面側に向けた配向
性金属結晶存在率Sを前記のように設定すると、摺動
面には角錐状(および/または角錐台状)金属結晶が多
数晶出し、それらは相互に食込んだ状態を呈する。これ
により摺動面は、多数の山部と、それら山部の間に形成
された多数の谷部と、山部相互の食込みに因る多数の沢
部とからなる入組んだ様相を呈するので、摺動面構成体
の保油性が良好となる。また角錐状金属結晶における先
端部側の優先的摩耗によって摺動面構成体の初期なじみ
性も良好である。このような保油性と初期なじみ性とに
よって摺動面構成体の耐焼付き性が向上する。ただし、
(hh0)配向性金属結晶の存在率SがS≧25%で
は、(hh0)配向性金属結晶の増加に伴い摺動面の様
相が単純化傾向となるので、摺動面構成体の保油性およ
び初期なじみ性が低下する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【表2】 前記条件下で行われる電気Niメッキ処理において、陰
極電流密度、メッキ浴pH等によって(hh0)配向性
Ni結晶の晶出、その存在量等を制御する。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P
t、Alメッキを行う場合の条件は、例えばAr圧力
0.8〜1Pa、Ar加速電力 直流200〜1000
W、母材温度 80〜300℃である。CVD法により
Alメッキを行う場合の条件は、例えば原材料 Al
(CH3 3 、ガス流量 1〜10cc/min 、チャンバ
内圧力 50〜300Pa、母材温度 300〜600
℃である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C25D 3/12 101 (72)発明者 岡本 和久 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 面心立方構造を持つ金属結晶の集合体よ
    り構成され、その集合体は、ミラー指数で(hh0)面
    を摺動面側に向けた(hh0)配向性金属結晶を含み、
    その(hh0)配向性金属結晶の存在率SはS<25%
    であることを特徴とする摺動面構成体。
  2. 【請求項2】 面心立方構造を持つ金属結晶の集合体よ
    り構成され、その集合体における、ミラー指数で(hh
    0)面を摺動面側に向けた(hh0)配向性金属結晶の
    存在率SはS=0%であることを特徴とする摺動面構成
    体。
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