JPH079079B2

JPH079079B2 - 摺動部材

Info

Publication number: JPH079079B2
Application number: JP2010121A
Authority: JP
Inventors: 義和藤沢; 丈志成重; 譲宮崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH03215696A

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は摺動部材、特に、相手部材との摺動面側に、Pb
合金からなる表面層を備えた摺動部材に関する。

（２）従来の技術従来、この種摺動部材として、前記表面層をPb−Sn系合
金より構成したすべり軸受が知られている（特開昭56−
96088号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題この種すべり軸受は、エンジンにおけるクランクシャフ
トのジャーナル部、コンロッドの大端部等に適用されて
いるが、エンジンが高速、且つ高出力化の傾向にある現
在の状況下では、従来のすべり軸受は、その表面層のオ
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。
これは、表面層の摺動面を構成するPb−Sn系合金の結晶
の形態に起因するもので、その形態は一部四角錐体を含
む不定形状である。

本発明は前記に鑑み、表面層の摺動面を構成するPb合金
の結晶の形態および大きさを特定することにより表面層
に十分な保油性を持たせ、また表面層の初期なじみ性を
良好にし、これにより表面層の耐焼付き性を向上させた
前記摺動部材を提供することを目的とする。

B.発明の構成（１）課題を解決するための手段本発明は、相手部材との摺動面側に、Pb合金からなる表
面層を備えた摺動部材において、前記表面層の摺動面を
構成するPb合金の結晶を、頂点を摺動面側に向けた角錐
体に構成し、またその角錐体の底辺長さｄを８μｍ以下
に設定し、さらに前記角錐体の底辺長さｄと高さｈとの
関係h/dを0.2〜1.0に設定したことを特徴とする。

（２）作用表面層の摺動面を構成するPb合金の結晶の形態および大
きさを前記のように特定すると、表面層に十分な保油性
を持たせ、また表面層の初期なじみ性を良好にして、そ
の表面層の耐焼付き性を向上させることができる。ただ
し、底辺長さｄが８μｍを超えたり、また底辺長さｄと
高さｈとの関係h/dが0.2〜1.0の範囲を逸脱すると、表
面層４の保油性および初期なじみ性が低下するため耐焼
付き性が悪化する。

（３）実施例第1,第２図において、摺動部材としてのすべり軸受１
は、エンジンにおけるクランクシャフトのジャーナル
部、コンロッドの大端部等に適用されるもので、第１お
よび第２半体1₁,1₂よりなる。両半体1₁,1₂は同一構造を
有し、裏金２と、その裏金２の相手部材との摺動面側に
形成されたライニング層３と、そのライニング層３の表
面に形成された表面層４とを備えている。裏金２および
ライニング層３間には銅メッキ層が、またライニング層
３および表面層４間にはニッケルメッキバリヤ層がそれ
ぞれ必要に応じて設けられる。

裏金２は圧延鋼板より構成され、その厚さはすべり軸受
１の設定厚さにより決められる。ライニング層３は銅、
銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金等より構
成され、その厚さは50〜500μｍ、通常は300μｍ程度で
ある。表面層４はPb合金より構成され、その厚さは５〜
50μｍ、通常は20μｍ程度である。

表面層４を構成するpb合金は、80〜90重量％のPbと３〜
20重量％のSnとを含有し、必要に応じてCu、In、Agから
選択される少なくとも一種を10重量％以下含有する。

Cuは表面層４の硬さを向上させる機能を有するが、その
含有量が10重量％を上回ると、硬さが高くなり過ぎて相
手部材の摩耗量が増加する。Cuを添加する場合には、表
面層４の硬さHmvが17〜20になるように、その含有量を
調整するのが望ましい。

InおよびAgは、表面層４を軟化して初期なじみ特性を改
善する機能を有するが、その含有量が10重量％を上回る
と、表面層４の強度が低下する。In、Agを添加する場合
には、表面層４の硬さHmvが12〜15になるように、その
含有量を調整するのが望ましい。

表面層４は、電気メッキ法により形成されるもので、メ
ッキ液としては、40〜180g/のPb²⁺、1.5〜35g/のSn
²⁺、必要に応じて15g/以下のCu²⁺を含むホウフッ化系
メッキ液が用いられる。またメッキ液の温度は10〜35
℃、陰極電流密度は３〜15A/dm²にそれぞれ設定され
る。

第３図は表面層４の摺動面4aにおける結晶構造を示す電
子顕微鏡写真10,000倍）である。この表面層４は８重量
％のSnと、２重量％のCuとを含有するPb合金よりなる。
その表面層４は銅合金製ライニング層３上に形成され、
表面層４を形成する際の電気メッキ処理における陰極電
流密度は6A/dm²に設定された。

摺動面4aを構成するPb合金の結晶は、頂点を摺動面4aに
向けた角錐体、図示例では四角錐体をなし、その４つの
斜面はミラー指数で（111）面に平行な面に属する。

第４図は前記Pb合金のＸ線回折図であり、ミラー指数で
（200）面および（400）面の回折ピークのみが認められ
る。

こゝで、結晶面の配向性を表わす指数として配向指数Oe
を、（但し、hklはミラー指数、 Ihklは（hkl）面の積分強度、 ΣhklはIhklの総和）と定義すると、或（hkl）面において、その配向指数Oe
が100％に近ければ近い程、その（hkl）面と直交する方
向へ配向した結晶面が多いことになる。

前記Pb合金の（200）面および（400）面における積分強
度Ihklおよび配向指数Oeは表Ｉの通りである。

表Ｉより、前記Pb合金の（h00）面における配向指数Oe
は100％であり、したがってPb合金は結晶軸a,b,cにおい
て各軸方向に配向した結晶面、即ち（h00）面を持つこ
とになる。

第５図は従来例表面層の摺動面における結晶構造を示す
電子顕微鏡写真（10,000倍）である。この表面層は８重
量％のSnと、２重量％のCuとを含有するPb合金よりな
り、表面層は電気メッキ処理により銅合金製ライニング
層上に形成されたもので、エンジン用クランクシャフト
のジャーナル部に適用される。

第６図は従来例Pb合金のＸ線回折図である。本図からは
特定の結晶面への配向は認められない。種々の（hkl）
面における積分強度Ihklおよび配向指数Oeは表IIの通り
である。

第５図および表IIから明らかなように、従来例Pb合金の
結晶形態は結晶面がランダムに配向した形態であり、し
たがって、摺動面における結晶形態は一部四角錐体を含
む不定形状である。

第７図に示すように、本発明に係るPb合金の四角錐体５
において、その底辺長さｄは８μｍ以下、好ましくは0.
5〜６μｍに設定される。また四角錐体５の底辺長さｄ
と高さｈとの関係h/dは0.2〜1.0、好ましくは0.33〜0.8
に設定される。このような四角錐体５の大きさは陰極電
流密度に依存し、その陰極電流密度が高くなると、四角
錐体５が大きく成長する。

前記のようにPb合金の結晶の形態および大きさを特定す
ることによって、表面層４に十分な保油性を持たせ、ま
たその表面層４の初期なじみ性を良好にすることができ
る。

表IIIは、各種すべり軸受において、その表面層の組
成、結晶配向性、したがって（h00）面における配向指
数Oe、結晶の形態および大きさ等を比較したものであ
る。

本発明Ｉは前記本発明におけるPb合金（第３図）に該当
する。

本発明II、IIIは、本発明Ｉに比べて陰極電流密度を上
げた場合に、また本発明IVは下げた場合にそれぞれ該当
する。

比較例Ｖは前記従来例におけるPb合金（第５図）に該当
し、その結晶の形態は一部四角錐体を含む不定形状であ
るが陰極電流密度は不明である。

比較例VIは本発明IVと略同一の組成を有し、また比較例
Ｖと略同様の結晶形態を有するが、陰極電流密度は不明
である。

第8,第９図は本発明Ｉ〜IVおよび比較例Ｖ、VIの焼付き
テスト結果を示す。第８図は四角錐体の底辺長さｄとの
関係を、また第９図は底辺長さｄと高さｈ、したがって
h/dとの関係をそれぞれ示す。

焼付きテストは、回転軸に各すべり軸受を摺擦させ、そ
のすべり軸受に対する負荷荷重を漸次増加させることに
より行われ、第8,第９図は各すべり軸受の表面層が焼付
きを発生したときの面圧を求めたものである。

テスト条件は次の通りである。回転軸の材質JIS S48C
材に窒化処理を施したもの、回転軸の回転数 6000rp
m、給油温度 120℃、給油圧力 3kg/cm²、負荷荷重 1
kg/sec。

第8,第９図から明らかなように、本発明Ｉ〜IVにおいて
は、表面層４の摺動面4aを構成するPb合金の結晶を四角
錐体５とし、その底辺長さｄは８μｍ以下、好ましくは
0.5〜６μｍに設定し、また底辺長さｄと高さｈとの関
係h/dを0.2〜1.0、好ましくは0.33〜0.8に設定すること
により、表面層４に十分な保油性を持たせ、また表面層
４の初期なじみ性を良好にして、比較例Ｖ、VIに比べて
優れた耐焼付き性を得ることができる。

なお、本発明はすべり軸受に限らず、他の摺動部材にも
適用される。

C.発明の効果本発明によれば、表面層を構成するPb合金の結晶の形態
および大きさを前記のように特定することによって、表
面層の耐焼付き性を向上させた摺動部材を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第1,第２図はすべり軸受を示し、第１図は分解平面図、
第２図は第１図II−II線断面図、第３図は本発明に係る
表面層の摺動面における結晶構造を示す顕微鏡写真、第
４図は本発明に係る表面層を構成するPb合金のＸ線回折
図、第５図は従来例に係る表面層の摺動面における結晶
構造を示す顕微鏡写真、第６図は従来例に係る表面層を
構成するPb合金のＸ線回折図、第７図は四角錐体の斜視
図、第8,第９図は焼付きテスト結果を示すグラフであ
る。１……すべり軸受（摺動部材）、４……表面層、4a……
摺動面、５……四角錐体（角錐体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相手部材との摺動面（4a）側に、Pb合金か
らなる表面層（４）を備えた摺動部材において、前記表
面層（４）の摺動面（4a）を構成するPb合金の結晶を、
頂点を摺動面側に向けた角錐体（５）に構成し、またそ
の角錐体（５）の底辺長さｄを８μｍ以下に設定し、さ
らに前記角錐体（５）の底辺長さｄと高さｈとの関係h/
dを0.2〜1.0に設定したことを特徴とする摺動部材。