KR20100133499A

KR20100133499A - 슬라이딩 부재의 제조 방법, 슬라이딩 부재 및 슬라이딩 부재 모재

Info

Publication number: KR20100133499A
Application number: KR1020107026050A
Authority: KR
Inventors: 히토시 와다; 시게유키 스가; 다카시 도미카와
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-12-21
Also published as: US20170159712A1; WO2009139440A1; JP5460585B2; EP2275590A1; CN102027163A; JPWO2009139440A1; US9683603B2; US20110124535A1; KR101243433B1; CN102027163B; EP2275590B1; EP2275590A4

Abstract

(과제)
백메탈 강판 (1) 의 표면에 미끄럼 베어링 합금층 (3) 을 접합하고, 그 후 미끄럼 베어링 합금층 (3) 상에 Bi 계 오버레이층 (10) 을 전기 도금에 의해 피착하는 방법에 있어서, 전시 도금시에 백메탈 강판 (1) 에 Bi 가 치환·석출되지 않도록 한다.
(해결 수단)
백메탈 강판 (1) 의 적어도 배면에, Bi 계 오버레이층 (10) 의 전기 도금보다 전의 단계에서, Bi 계 오버레이층 (10) 보다 전기 화학적으로 귀한 금속 (2), Bi 계 오버레이층보다 전기 화학적으로 천한 금속으로서 부동태화되는 금속 (2), 혹은 수지 피막 (4) 을 형성한다.

Description

슬라이딩 부재의 제조 방법, 슬라이딩 부재 및 슬라이딩 부재 모재{SLIDE MEMBER FABRICATION METHOD, SLIDE MEMBER, AND SLIDE MEMBER BASE MATERIAL}

본 발명은, 슬라이딩 부재의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 서술하면, 백메탈 강판에, 미끄럼 베어링 합금층 및 Bi 계 오버레이층을 순차 적층하여 이루어지는 슬라이딩 부재의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 신규 적층 구조를 갖는 슬라이딩 부재 및 그 모재에 관한 것이다.

미끄럼 베어링으로 대표되는 슬라이딩 부재는, 백메탈 강판에 구리 합금 혹은 알루미늄 합금으로 이루어지고, 라이닝으로 불리는 베어링 합금층, 및 연질 금속으로 이루어지는 오버레이층을 적층한 구조를 갖고 있다. 이러한 미끄럼 베어링에 있어서는, 친화층으로서 이용되는 오버레이의 연질 금속을 전기 도금에 의해 미끄럼 베어링 합금층 상에 피착하는 것이 일반적으로 실시되고 있고, 특허문헌 1 : 일본특허 제3463809호의 제 1 도에 개시되어 있는 바와 같이, 베어링 부품은 전체적으로 도금액 중에 침지되고, 미끄럼 베어링 합금층 상에 Pb 계 오버레이층이 전해 석출에 의해 피착된다.

종래 오버레이층으로는 Pb 계 합금이 일반적으로 사용되어 왔는데, Pb 는 환경 오염 물질이기 때문에 Pb 를 Bi 로 치환한 Bi 계 오버레이층이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2004-308883호에 의하면, 상기한 적층 구조의 슬라이딩 부재가 제안되어 있고, 미끄럼 베어링 합금으로는, Cu 또는 Al 계 합금이 사용되고, 또 오버레이층으로는, (202) 면의 배향 지수가 30 % 이상이고, 또한 다른 면과 비교하여 최대값을 나타내도록 PR 전해법에 의해 배향 제어한 Bi 또는 Bi 도금 합금이 사용되고 있다.

특허문헌 3 : 일본특허 제3693256호에 의하면, 강판으로 이루어지는 백메탈 상에 Cu 또는 Al 합금의 미끄럼 베어링 합금층을 형성하고, 그 후 Bi-Cu 계 오버레이층을 PR 전해 도금에 의해 형성하고 있다.

일본특허 제3463809호 일본 공개특허공보 2004-308883호 일본특허 제3693256호 일본특허 제2525538호 일본 공개특허공보 2005-264179호

전술한 바와 같이, 연질 금속으로 이루어지는 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착하는 경우, 미끄럼 베어링 모재 전체를 이온화한 연질 금속을 함유하는 도금액 중에 침지하게 된다.

여기서, Pb 계 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착하는 경우, 백메탈 강판은 전기 양도체임에도 불구하고, Pb 계 오버레이층이 치환·석출되지 않는 이유는, Pb 와 Fe 의 전위차가 작기 때문이다.

한편, Bi 계 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착하는 경우, 본 발명자들은 다음과 같은 현상을 알아냈다. 즉, 도금액 중의 Bi 이온은 백메탈 강판의 Fe 보다 전기 화학적으로 귀하기 때문에, 도금액에 노출되어 있는 백메탈 배면의 Fe 와 치환하여 백메탈 배면에 석출된다. 치환·석출된 Bi 는 무르고, 또 백메탈 강판으로부터 용해된 Fe 이온이 다시 백메탈 배면에 전해·석출되어 무른 피막을 형성한다. 백메탈 배면에는 이와 같은 과정에서 일단은 Bi 도금 피막이 형성되는데, 그 Bi 도금 피막이나 Fe 이온의 재석출 피막은 백메탈로부터 간단하게 탈락되기 때문에, 최종적으로 백메탈 강판 배면에는 Bi 계 합금이 존재하지 않고, 정밀하게 관찰하면, 백메탈 배면은 전체면 부식에 의해 표면이 거침 (미소 요철) 을 보이는 것을 알았다. 백메탈 강판 배면은 엔진 베어링의 경우에는 콘로드의 대단부 (大端部) 혹은 소단부 (小端部) 와 충돌하고, 또한 슬라이딩하므로, 상기와 같이 백메탈 강판 배면에 부식에 의한 표면 거침 (미소 요철) 이 있으면, 엔진 베어링 등의 피로 파괴 등을 일으킬 우려가 있다.

따라서, 본 발명은, 백메탈 강판, Cu 계 혹은 Al 계 미끄럼 베어링 합금층 및 Bi 계 오버레이층을 기본 구조로 하는 미끄럼 베어링에 있어서, Bi 계 오버레이층의 전기 도금을 실시해도, 백메탈 배면이 원인이 되는 슬라이딩 불량을 일으키지 않는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 다음의 발명이 제공된다.

(1) 백메탈 강판의 표면에 미끄럼 베어링 합금층을 접합하고, 그 후 상기 미끄럼 베어링 합금층 (「라이닝」이라고 하는 경우도 있다) 상에 Bi 계 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착하여 이루어지는 슬라이딩 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 백메탈 강판의 배면에, 상기 Bi 계 오버레이층의 전기 도금보다 전의 단계에서, Bi 보다 전기 화학적으로 귀한 금속 (이하 「귀금속」이라고 약칭한다), Bi 보다 전기 화학적으로 천한 금속으로서, 표면이 부동태화되는 금속 (이하 「비금속」이라고 약칭한다), 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 형성하고, 상기 제 1 보호층이 비금속으로 이루어지는 경우에는 그 백메탈 강판과는 반대측 표면을 부동태화하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.

(2) 귀금속 또는 비금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 백메탈 강판의 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 슬라이딩 부재의 제조 방법.

(3) 제 1 보호층 및 제 2 보호층이 동일한 재질로 이루어지는 (2) 에 기재된 슬라이딩 부재의 제조 방법.

(4) 백메탈 강판의 배면에, Bi 보다 전기 화학적으로 귀한 금속 (이하 「귀금속」이라고 약칭한다), Bi 보다 전기 화학적으로 천한 금속으로서, 표면이 부동태화되는 금속 (이하 「비금속」이라고 약칭한다), 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 형성하고, 또한 상기 백메탈 강판의 표면측에, 상기 미끄럼 베어링 합금층을 접합하고, 또한, 상기 제 1 보호층이 비금속인 경우에는 그 백메탈 강판과는 반대측 표면이 부동태화되어 이루어지고, 전기 도금 Bi 계 오버레이층을 미끄럼 베어링 합금층에 피착하는 모재로서 사용되는 슬라이딩 부재 모재.

(5) 귀금속 또는 비금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 백메탈 강판과 미끄럼 베어링 합금층 사이에 갖는 것을 특징으로 하는 (4) 에 기재된 슬라이딩 부재의 모재.

(6) 백메탈 강판과, 상기 백메탈 강판의 표면측에 접합된 미끄럼 베어링 합금층과, 상기 미끄럼 베어링 합금의 표면에 전기 도금에 의해 피착된 Bi 계 오버레이층과, 상기 백메탈 강판의 배면에 형성된 귀금속, 비금속, 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 포함하여 이루어지고, (1) 내지 (3) 중 어느 1 항에 기재된 방법에 의해 제조되고, 상기 제 1 보호층에는 Bi 계 오버레이층을 구성하는 물질이 치환·석출되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.

(7) 귀금속 또는 비금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 백메탈 강판과 미끄럼 베어링 합금층 사이에 갖는 것을 특징으로 하는 (6) 에 기재된 슬라이딩 부재.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 본원 발명 (1)∼(7) 에 공통되는 사항을 설명한다. 백메탈 강판, Cu 계 혹은 Al 계 미끄럼 베어링 합금층 및 Bi 계 오버레이층을 기본 구조로 하는 미끄럼 베어링 자체는 공지된 것이다. 그 중 백메탈 강판은, 일반적으로는, SPCC 등의 연강판이며, 특별한 것으로는 특허문헌 3 : 일본특허 제2525538호에 기재된 탄소량이 비교적 높은 고강도 백메탈이나, 특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 2005-264179호에 기재된 질소 첨가 백메탈 등을 사용할 수 있다.

Cu 계 미끄럼 베어링 합금은, 일반적으로, 청동의 기본 성분으로서 1∼15 질량% 의 Sn, 필요에 따라, 1∼15 질량% 의 Pb, Bi 등의 친화성 성분을 함유하고, 추가로 강화 성분으로서 1∼5 질량% 의 Ni, Ag, Al, Sb 등, 내식성 성분으로서 1∼15 질량% 의 In 을 함유한다. Cu 계 미끄럼 베어링 합금은, 구리 합금 분말을 백메탈 강판 상에 산포하고, 650∼1000 ℃ 의 온도에서, 수소 가스, 수소와 질소의 혼합 가스 등의 환원성 분위기 중에서 소결함으로써, 라이닝 형태가 된다.

Cu 의 표준 전극 전위 (표준 수소 전극을 0 V 로 한다. 이하 동일) 는 : Cu=+0.337 V 이다. 그런데, Bi=Bi³ ⁺+3e^-의 반응이 나타내는 표준 전극 전위 (25 ℃) 는 +0.22 V 이기 때문에, Cu 는 Bi 보다 전기 화학적으로 귀하다. 또한, Cu 계 미끄럼 베어링 합금의 표준 전극 전위는 상기 값을 기준으로 하여 변동한다.

다음으로, Al 계 미끄럼 베어링 합금은 일반적으로 1∼35 질량% 의 Sn, Pb 등의 연질 성분을 함유하고, 또한 필요에 따라, 내마모성 향상 성분으로서 1∼8 질량% 의 Si, 강화 성분으로서 0∼3 질량% 의 Cu, Mg, Cr, Fe, Zr, Mn, V 등을 함유한다. Al 계 미끄럼 베어링 합금은 압연판을 백메탈에 압접함으로써, 라이닝 형태가 된다.

Al 계 미끄럼 베어링 합금의 표준 전극 전위는 Al=Al³⁺+3e^-의 반응의 -1.66 V 를 기준으로 한다. 따라서, Bi 는 Al 보다 전기 화학적으로 귀하다.

한편, Cr, Ni, Al 은 Bi 보다 천하지만, 도금 형성 후 실온에서 방치하면 부동태화되어 Cr₂O₃, NiO, Al₂O₃ 이 된다. 이와 같은 전기 화학적으로 천한 금속은 백메탈 강판측의 적어도 표면에 있어서 부동태화된 상태에 있으면, Bi 계 오버레이층의 전기 도금시에, 이 부동태 표면에서는 Bi 의 치환·석출은 일어나지 않는다.

Bi 계 오버레이층으로는, 순 Bi 및 합금 성분을 20 질량% 이하 함유하는 Bi 합금을 사용할 수 있다. Bi 합금의 합금 성분으로는 특허문헌 3 에 공지된 Cu 가 있다. 또한, Bi 와 경도가 동일한 정도의 In, Zn, Ag 등도 Bi 의 친화성을 기본적으로 유지하므로 사용할 수 있다.

계속해서, 본 발명 (1) 의 제조 방법을 설명한다.

본 발명에 있어서는, 백메탈 강판의 표면에 미끄럼 베어링 합금층을 압연 또는 소결에 의해 접합하고, 그 후 미끄럼 베어링 합금층 상에 Bi 계 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착하는 공지된 공정을 순차 실시한다.

본 발명은, 상기 공정 중에서, 백메탈 강판의 적어도 배면에, Bi 계 오버레이층의 전기 도금보다 전의 단계에서, Bi 보다 전기 화학적으로 귀한 금속 (즉 「귀금속」), Bi 보다 천한 금속으로서 부동태화되는 금속 (즉 「비(卑)금속」), 혹은 수지 피막 중 어느 1 종으로 이루어지는 보호층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

종래의 Pb 계 오버레이층에서는, 오버레이층의 전기 도금 중에 Fe 계 백메탈에 Pb 가 석출되지 않아, 특별히 문제를 일으키지 않지만, Bi 계 오버레이층의 전기 도금에서는 단락 번호 0007 에서 서술한 현상이 일어나고 있다. 본 발명자는 이 문제를 일으키지 않기 위해서는, 종래의 미끄럼 베어링 구조에는 없는 보호층을 형성할 필요가 있다는 것을 발견했다. 즉, 보호층의 금속이 Bi 계 오버레이층의 Bi 보다 천하면, 보호층이 부동태를 형성하지 않는 한 Bi (합금) 가 보호층을 치환하여, 보호층에 석출되게 된다. 한편, 비금속의 부동태화된 물질 혹은 수지 피막을 백메탈의 배면에 형성하면, 그 부동태 형성면에서는 Bi (합금) 의 치환·석출은 일어나지 않는다. 단 이 경우에는, 워크 (슬라이딩 부재 모재) 와 전극의 접촉 지점은 부동태막 혹은 수지 피막의 형성 지점을 피할 필요가 있다.

본 발명의 (2) 방법, (5) 의 슬라이딩 부재 모재 및 (7) 의 슬라이딩 부재는, 상기한 제 1 보호층에 추가하여 백메탈 강판의 표면측에, 비금속 또는 귀금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 형성한 것을 특징으로 하는 것이고, 이러한 슬라이딩 부재 모재를 이용하여 그 후 Bi 계 오버레이층의 전기 도금을 실시한다. 제 1 및 제 2 보호층은 동일 물질이면, 양 층을 동시에 형성할 수 있다 (상기 (3) 방법). 또한, 제 2 보호층이 비금속이면 그 표면에 존재하는 부동태막이 라이닝하에 존재하기 때문에, Bi 계 오버레이층을 전기 도금할 때 전극을 슬라이딩 부재 모재에 장착하는 방법이 복잡해진다. 즉, 슬라이딩 부재를 양측으로부터 가위로 끼우는 방식에 의한 전극 장착에서는 통전 불량이 될 우려가 있다. 따라서, 제 2 보호층 표면의 부동태층을 Bi 계 오버레이층 전기 도금 전에, 산세 등에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 보호층이 Ni, Cr 로 이루어지고, 라이닝이 구리 합금이면, 부동태층은 환원성 소결 분위기에 의해 환원되어 소실된다.

본 발명에 관련된 전기 도금 Bi 계 오버레이층을 피착하는 모재로서 사용되는 슬라이딩 부재 모재 (4) 는, 백메탈 강판의 배면에, 귀금속, 비금속, 혹은 수지로 이루어지는 보호층을 형성하고, 또한 백메탈 강판의 표면측에, 상기 미끄럼 베어링 합금을 접합하고, 또한, 상기 보호층이 비금속인 경우에는 그 백메탈측 표면이 부동태화되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 즉, 모재가 전체적으로 음극체로서 전기 도금액에 침지되었을 때, 베어링 합금층의 표면과 보호층의 표면이 도금액에 접촉하고, 베어링 합금층의 표면에만 Bi 계 오버레이층이 피착된다. 이에 대하여, 종래의 슬라이딩 부재에서는 Bi 계 오버레이층의 도금 중에 백메탈의 배면에 Bi 가 석출되고, 그 후 박리되므로, 결과적으로는 백메탈 강판이 표면 거침을 일으킨다.

본 발명의 슬라이딩 부재 (6) 는 백메탈 강판과, 백메탈 강판의 표면측에 접합된 미끄럼 베어링 합금층과, 미끄럼 베어링 합금의 표면에 전기 도금에 의해 피착된 Bi 계 오버레이층을 갖는 점에서는 종래의 것과 동일하지만, 백메탈 강판의 배면에 형성된 귀금속, 비금속, 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 포함하여 이루어지고, 상기 (1) 내지 (3) 까지 중 어느 1 항에 기재된 방법에 의해 제조되고 있기 때문에, 제 1 보호층에는 Bi 계 오버레이층을 구성하는 물질이 치환·석출되어 있지 않은 것을 특징으로 한다. 따라서, Bi 계 오버레이층의 전기 도금 후, 보호층이 부착된 채로 실제 기계에 장착해도 조금도 문제가 없다. 또, 제 1 보호층이 산화물 혹은 수지인 경우에는 도금액에 의한 침식은 거의 없다.

본 발명은, 미끄럼 베어링에 Bi 계 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착할 때 백메탈 강판의 부식, 표면 거침을 방지할 수 있기 때문에, 백메탈 강판이 상대재와 반복하여 접촉할 때의 파괴, 피로 등을 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시양태에 의해 형성되는 미끄럼 베어링의 단면도로서, 백메탈 강판의 양면에 귀금속층 혹은 산화물층을 형성하는 방법을 도해한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시양태에 의해 형성되는 미끄럼 베어링의 단면도로서, 백메탈 강판의 배면에 귀금속층 혹은 산화물층을 형성하는 방법을 도해한다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시양태에 의해 형성되는 미끄럼 베어링의 단면도로서, 백메탈 강판의 배면에 수지 피막을 형성하는 방법을 도해한다.

발명의 실시형태

도 1∼3 에 나타내는 본 발명 방법에 의해 제조되는 슬라이딩 부재의 단면도에 있어서, 참조 부호 1 은 백메탈 강판 (이하 「백메탈」이라고 한다), 1a 는 백메탈의 표면, 즉 라이닝측의 표면, 1b 는 배면, 즉 라이닝과는 반대측의 면, 2 는 귀금속층, 3 은 미끄럼 베어링 합금층 (이하 「라이닝」이라고 한다), 10 은 Bi 계 오버레이층이다. 도 1 에 있어서, 백메탈 (1) 의 표면 (1a) 에 라이닝 (3) 을 접합하기 전에, 백메탈 (1) 의 표면 (1a) 및 배면 (1b) 의 양방에 귀금속층 (2a 및 2b) 을 전기 도금, 스퍼터링, 압착 등에 의해, 바람직하게는 0.2∼10 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5∼3 ㎛ 의 두께로 피착한다. 그 후 라이닝 (3) 을, 백메탈 표면 (1a) 측의 귀금속층 (2a) 에 피착한다. 이 단계에서 슬라이딩 부재의 모재 (12) 가 얻어진다.

마지막으로 슬라이딩 부재의 모재 (12) 를 음극에 접속하고, 전기 도금액에 전체면 침지함으로써, Bi 계 오버레이층 (10) 을 전기 도금에 의해 피착한다. Bi 계 오버레이층 (10) 의 Bi 는 귀금속층 (2) 의 금속보다 천하기 때문에, 귀금속층 (2b) 과 Bi (합금) 의 치환·석출은 일어나지 않는다. 즉, 귀금속층 (2b) 은 도금액에 의해 가볍게 에칭되어 있는데, Bi (합금) 는 전해 석출되어 있지 않다. 또한, 귀금속층 (2a) 은 백메탈 배면의 부식 방지에는 관련되지 않지만, 라이닝 (3) 과 백메탈 표면 (1a) 사이에 존재하여, 라이닝 (3) 과 백메탈 (1) 의 밀착성 향상 작용을 갖는다.

Bi 전기 도금의 바람직한 조건은 다음과 같다.

알칸술폰산 70 g/ℓ

Bi 이온 10 g/ℓ

pH 약 0

온도 25 ℃

전류 밀도 2 A/d㎡

시간 20 분

도 2 에 있어서는, 백메탈 (1) 의 표면 (1a) 에 직접 라이닝 (3) 을 접합하고 있다. 그 후 혹은 그 전에, 백메탈 (1) 의 배면 (1b) 에 귀금속층 (2b) 을 전기 도금, 스퍼터링, 압착 등에 의해 피착한다. 이 단계에서 슬라이딩 부재의 모재 (12) 가 얻어진다. 그 후, 슬라이딩 부재의 모재 (12) 를 음극에 접속하고, 전체면에서 도금액에 침지함으로써, Bi 계 오버레이층 (10) 을 전기 도금에 의해 피착한다. 오버레이층의 Bi 는 귀금속층 (2) 의 금속보다 천하기 때문에, 귀금속층 (2) 과 Bi (합금) 의 치환·석출은 일어나지 않는다. 즉, 귀금속층 (2) 에는 Bi (합금) 는 전해 석출되지 않는다.

Al, Ti, Cr, Ni 등의 원소는 Bi 계 오버레이층의 Bi 보다 천한 금속으로서, 표면이 Al₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, NiO 등으로 변화되어 부동태화되므로, 표면에 Bi (합금) 가 전해 석출되지 않아, 이들 비금속을 귀금속층 (2) 대신에 사용할 수 있다. 원하는 면에, Al, Ti 등의 증착이나 Cr, Ni 등의 증착 혹은 전기 도금 등에 의해 이들 비금속의 층을 형성하고, 다음으로 부동태화 처리를 실시한다. 부동태화 처리는, Al 의 경우에는 양극 산화 처리, Cr, Ti, Ni 의 경우에는 각각 가열 처리의 공지된 표면 처리로 실시할 수 있다. 단, 이들 금속은 몇 일 실온에서 방치함으로써 이른바 자연 산화막이 형성되고, 부동태화되므로, 인위적 처리는 필수는 아니다.

이들 산화물은 전기 불량 도체이므로, 백메탈과는 반대 측면 (2b) 에 있어서 Bi (합금) 와의 치환·석출은 일어나지 않지만, 그 중에서도 상기한 산화물은 Fe-Cr 등의 스테인레스강이나, Al 계 재료 등의 부동태 피막 성분으로도 알려져 있어, 안정적인 보호 효과를 가져온다.

도 3 에 있어서는, 백메탈 (1) 의 표면 (1a) 에 라이닝 (3) 을 접합하고, 그 후 혹은 그 전에, 상기 백메탈 (1) 의 배면 (1b) 에 수지층 (4) 을 바람직하게는 1∼500 ㎛, 보다 바람직하게는 2∼10 ㎛ 의 두께로 접착한다. 수지로는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지 등을, 도포 후 소성함으로써 수지층 (4) 을 형성할 수 있다. 이 단계에서 슬라이딩 부재의 모재 (12) 가 얻어진다. 그 후, 슬라이딩 부재의 모재 (12) 를 음극에 접속하고, 전체면에서 도금액에 침지함으로써, Bi 계 오버레이층 (10) 을 전기 도금에 의해 피착한다. 수지는 전기 불량 도체이기 때문에, 수지층 (4) 과 Bi (합금) 의 치환·석출은 일어나지 않는다. 즉, 수지층 (4) 에는 Bi (합금) 는 전해 석출되어 있지 않다.

계속해서, 실험예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

비교예

백메탈 (1) (도 1) 로서 두께가 1.3 ㎜ 인 SPCC 강판을 사용하고, 귀금속층 (2a, 2b) 을 피착하지 않고, 라이닝 (3) 으로서 두께가 0.2 ㎜ 인 Cu 합금층 (조성 : Cu-5% Sn) 을, 백메탈 (1) 의 표면측 (1a) 이 되는 면에 접합하였다. 그 후, 상기와 같이 하여 제조한 모재 (12) 를 음극에 접속하고, 상기 조성의 Bi 전기 도금욕에 전체면 침지하고, 상기 전류 밀도 조건에서 Bi 계 오버레이층 (10) 을 7 ㎛ 두께로 도금하였다. 도금 후, 백메탈 배면측 (1b) 의 면을 관찰한 결과, 표면 거침이 관찰되었다. 이 백메탈 배면 (1b) 측의 거칠기 Rz 는 25 ㎛ 였다.

실시예 1

도 1 에 있어서, 백메탈 (1) 로서 두께가 1.3 ㎜ 인 SPCC 강판을 사용하고, 라이닝 (3) 으로서 두께가 0.2 ㎜ 인 Cu 합금 (조성 : Cu-5% Sn) 을 사용하였다. 먼저, 백메탈 (1) 의 양측에 귀금속층 (2a, 2b) 으로서 Cu 를 시안욕, 전류 밀도 2 A/d㎡ 의 조건에서 2 ㎛ 의 두께로 전기 도금에 의해 피착한 후, 수세·건조를 실시하고 다음으로 백메탈 (1) 의 표면측 (1b) 이 되는 면에 라이닝 (3) 을 접합하였다. 그 후, 상기와 같이 하여 제조한 모재 (12) 를 음극에 접속하고, 상기 Bi 전기 도금욕에 전체면 침지하고, 상기 전류 밀도 조건에서 Bi 계 오버레이층 (10) 을 7 ㎛ 두께로 도금하였다. 도금 후, 백메탈 배면측 (1b) 의 면을 관찰한 결과, 전기 도금 상태의 표면과 거의 변함 없어, 표면 거침이나 Bi 의 전해 석출은 관찰되지 않았다.

실시예 2

도 2 에 있어서, 도 1 과 동일한 백메탈 (1), 라이닝 (3) 및 귀금속층 (2) 및 Bi 계 오버레이층 (10) 을 전기 도금에 의해 피착하였다. 단, 귀금속층 (2) 은 백메탈 (1) 의 배면 (1b) 에만 피착하였다. 도금 후, 백메탈 배면측의 귀금속층 (2b) 의 표면을 관찰한 결과, 전기 도금 상태의 표면과 거의 변함 없어, 표면 거침이나 Bi 의 전해 석출은 관찰되지 않았다.

실시예 3

도 2 에 있어서, 도 1 과 동일한 백메탈 (1), 라이닝 (3) 을 형성하였다. 그 후, 다른 공시재에 전기 도금에 의해 Cr 및 Ni 층 (2) 을 피착하고, 실온에서 방치한 결과, 표면 (2') 이 부동태화되어 Cr₂O₃ 과 NiO 가 되었다. 그 후, Bi 계 오버레이층 (10) 을 전기 도금에 의해 피착하였다. Bi 계 오버레이층 (10) 의 도금 후, 백메탈 배면측의 Cr₂O₃층 및 NiO 층 (2') 의 표면을 관찰한 결과, 전기 도금에 계속되는 실온 방치 상태의 표면과 거의 변함 없어, 표면 거침이나 Bi 의 전해 석출은 관찰되지 않았다.

실시예 4

도 1 에 나타내는 층 구조에 있어서, 도 1 과 동일한 백메탈 (1), 라이닝 (3) 및 Bi 계 오버레이층 (10) 을 형성하였다. 단, 귀금속층 (2a, 2b) 대신에, 별개의 공시재에 Cr 또는 Ni 층 (2) 을 백메탈 (1) 의 양측에 (전기 도금) 에 의해 피착하고, 백메탈측의 Cr 또는 Ni 층 (2b) 은 실온에서 방치한 결과, 그 표면이 부동태화되어 Cr₂O₃과 NiO 가 되었다. 한편, 라이닝측의 Cr 또는 Ni 층 (2a) 은 라이닝 (3) 을 소결에 의해 형성할 때의 분위기가 환원성이었기 때문에, Cr₂O₃이 Cr 로, NiO 가 Ni 로 각각 환원되었다. Bi 계 오버레이층 (10) 의 도금 후, 백메탈 배면측의 Cr₂O₃층 및 NiO 층 (2b') 의 표면을 관찰한 결과, 전기 도금에 계속되는 실온 방치 상태의 표면과 거의 변함 없어, 표면 거침이나 Bi 의 전해 석출은 관찰되지 않았다.

실시예 5

도 3 에 있어서, 도 1 과 동일한 백메탈 (1), 라이닝 (3) 및 에폭시 수지층 (4) 및 Bi 계 오버레이층 (10) 을 형성하였다. 에폭시 수지 피막 (4) 은 도포에 의해 두께 3 ㎛ 로 도포 후, 100 ℃ 에서 소성시켰다. Bi 계 오버레이층 (10) 의 형성 후, 에폭시 수지층 (4) 의 표면을 관찰한 결과, 도포 후 상태와 거의 변함 없어, 표면 거침이나 Bi 의 전해 석출은 관찰되지 않았다.

산업상 이용가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 Bi 계 오버레이층을 형성한 미끄럼 베어링을 제조할 때 종래에는 피할 수 없었던 백메탈 강판의 성능 열화를 방지할 수 있기 때문에, 산업상 공헌이 크다.

Claims

백메탈 강판의 표면에 미끄럼 베어링 합금층을 접합하고, 그 후 상기 미끄럼 베어링 합금층 상에 Bi 계 오버레이층을 전기 도금에 의해 피착하여 이루어지는 슬라이딩 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 백메탈 강판의 배면에, 상기 Bi 계 오버레이층의 전기 도금보다 전의 단계에서, Bi 보다 전기 화학적으로 귀한 금속 (이하 「귀금속」이라고 약칭한다), Bi 보다 전기 화학적으로 천한 금속으로서, 표면이 부동태화되는 금속 (이하 「비(卑)금속」이라고 약칭한다), 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 형성하고, 상기 제 1 보호층이 비금속으로 이루어지는 경우에는 그 백메탈 강판과는 반대측 표면을 부동태화하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
귀금속 또는 비금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 백메탈 강판의 표면측에 형성하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
제 1 보호층 및 제 2 보호층이 동일한 재질로 이루어지는 슬라이딩 부재의 제조 방법.
백메탈 강판의 배면에, Bi 보다 전기 화학적으로 귀한 금속 (이하 「귀금속」이라고 약칭한다), Bi 보다 전기 화학적으로 천한 금속으로서, 표면이 부동태화되는 금속 (이하 「비금속」이라고 약칭한다), 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 형성하고, 또한 상기 백메탈 강판의 표면측에, 상기 미끄럼 베어링 합금층을 접합하고, 또한, 상기 제 1 보호층이 비금속인 경우에는 그 백메탈과는 반대측 표면이 부동태화되어 이루어지고, 전기 도금 Bi 계 오버레이층을 피착하는 모재로서 사용되는 슬라이딩 부재의 모재.
제 4 항에 있어서,
귀금속 또는 비금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 백메탈 강판과 미끄럼 베어링 합금층 사이에 갖는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재의 모재.
백메탈 강판과, 상기 백메탈 강판의 표면측에 접합된 미끄럼 베어링 합금층과, 상기 미끄럼 베어링 합금층의 표면에 전기 도금에 의해 피착된 Bi 계 오버레이층과, 상기 백메탈 강판의 배면에 형성된 귀금속, 비금속, 혹은 수지로 이루어지는 제 1 보호층을 포함하여 이루어지고, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조되고, 상기 제 1 보호층에는 Bi 계 오버레이층을 구성하는 물질이 치환·석출되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제 6 항에 있어서,
귀금속 또는 비금속으로 이루어지는 제 2 보호층을 백메탈 강판과 미끄럼 베어링 합금층 사이에 갖는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.