KR20230165134A - 구리계 슬라이딩 부재 - Google Patents

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KR20230165134A
KR20230165134A KR1020230065602A KR20230065602A KR20230165134A KR 20230165134 A KR20230165134 A KR 20230165134A KR 1020230065602 A KR1020230065602 A KR 1020230065602A KR 20230065602 A KR20230065602 A KR 20230065602A KR 20230165134 A KR20230165134 A KR 20230165134A
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sliding
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히로타카 구보타
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다이도 메탈 고교 가부시키가이샤
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    • C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
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Abstract

본 발명의 슬라이딩 부재는, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 베어링 합금을 포함하고, Cu-Sn 합금은, Sn이 1.5~10.0질량%을 포함하고, 잔부가 Cu 및 불순물이며, 슬라이딩면에 수직인 단면에서 볼 때, Cu-Sn 합금의 평균의 Sn 농도보다 1.1배 이상의 Sn 농도를 가지고, 면적이 500㎛2 이상인 고주석 농도 영역이 분산되어 존재하며, 고주석 농도 영역의 개수가 1㎜2당 5~93개이다.

Description

구리계 슬라이딩 부재{COPPER-BASED SLIDING MEMBER}
본 발명은, 넓게 말하면 구리계 슬라이딩 부재에 관한 것이며, 특히 Cu-Sn 합금을 함유하는 베어링 합금을 포함하는 슬라이딩 부재와 관련된 것이다.
Cu-Sn계 합금은 강도가 크고 내마모성이 우수한 점에서, 베어링 합금으로서 널리 사용되고 있다. 최근, 엔진의 고출력화, 엔진의 소형화에 의한 베어링 면적의 감소 등에 의한 베어링으로의 부하의 증가에 따라, 슬라이딩 재료의 내마모성의 향상이 한층 요구되고 있다. 종래의 내마모성의 향상을 도모하기 위한 대책으로서, 예를 들면 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 기재된 것이 있다.
특허 문헌 1은, Ag, Sn, Sb, In, Mn, Fe, Bi, Zn, Ni 및/또는 Cr을 Cu 매트릭스 중에 고용(固溶)시키고, 이들 원소의 2차상(相)이 실질적으로 형성되어 있지 않은 구리 합금을 개시한다. Cu 매트릭스에 고용되어 있는 이들 첨가 원소는, 마찰열의 발생이나 라이닝 표면 조직의 변화와 병행하여, 라이닝 표면으로 이동하여 부분적으로 첨가 원소의 농축층을 형성하고, 이것이 또한 윤활유 중의 유황계 첨가제와 반응하여 유황계 화합물이 되고, 또한 윤활유 중의 산소와 첨가 원소가 반응하여 산소계 화합물이 된다. 이들 농축층 및 유황계 화합물 등은 고체 윤활 작용이 우수하고, 고(高)면압하에서도 슬라이딩 특성이 우수하여, 마모량을 적게 하는 효과를 가진다.
특허 문헌 2의 미끄럼 베어링의 베어링 합금은, 분산된 미세한 성분(예를 들면 Sn)의 농도가, 미끄럼 베어링의 베어링 메탈의 정부(頂部) 범위로부터 분할면 범위를 향해 연속적으로 저하되고 있는 것을 특징으로 한다. 주석 비율이 큰 범위에 의해 미끄러짐 요소의 큰 내하중 능력이 보증된다.
그러나, 특허 문헌 1에서는, 고용 강화 원소의 농축층이 생기기 전에, 마모가 진행되어버리기 때문에, 마모량이 많은 사용 용도에서는, 내마모성이 불충분하다. 특허 문헌 2는, 주로 하중을 받고 있는 정부 범위만을 생각하면, 주로 하중을 받고 있는 정부 범위는, 다른 종래 기술과 동일한 내마모성밖에 갖지 않는다. 게다가 Sn 농도가 낮은 부분은 주하중부로서 사용할 수 없기 때문에, 하중 방향이 변화하는 용도나, 베어링이 평판 형상이 되는 용도로의 사용에는 적합하지 않다.
일본공개특허 특개평9-249924호 공보 일본공개특허 특개2000-27866호 공보
본 발명의 목적은, 내마모성을 향상시킬 수 있는 새로운 조직을 가지는, Cu-Sn 합금을 함유하는 베어링 합금을 포함하는 슬라이딩 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 슬라이딩면을 가지는 슬라이딩 부재로서, Cu-Sn 합금을 함유하는 베어링 합금을 포함하고, Cu-Sn 합금은 Sn이 1.5~10.0질량%, 잔부가 Cu 및 불순물이며, 슬라이딩면에 수직인 단면에서 볼 때, Cu-Sn 합금의 평균 Sn 농도(이하, Sn 성분이라고도 함)보다 1.1배 이상의 주석 농도를 가지고, 면적이 500㎛2 이상인 고주석 농도 영역이 분산되어 존재하고, 고주석 농도 영역의 개수가 1㎜2당 5~93개인, 슬라이딩 부재가 제공된다.
Cu-Sn 합금의 Sn은 8.0질량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, Cu-Sn 합금의 Sn은 2.0질량% 이상인 것이 바람직하다.
또한, Cu-Sn 합금은, 0~5.0질량%의 Ni, 및 0~1.0질량%의 P 중 어느 것 또는 양방을 더 함유해도 된다.
본 발명의 일 구체예에 의하면, 슬라이딩면에 수직인 단면에서 볼 때, 고주석 농도 영역이 차지하는 면적률이 5~47%이다.
본 발명의 일 구체예에 의하면, 베어링 합금이, 고체 윤활제 입자 및 경질 입자 중 어느 것 또는 양방을 더 함유할 수 있다. 고체 윤활제 입자는 흑연 입자를 포함하거나, 또는 흑연인 것이 바람직하다. 경질 입자는, SiC 입자를 포함하거나, 또는 SiC 입자인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 백메탈층과 이 백메탈층 상의 베어링 합금층을 구비하고, 베어링 합금층이 상기 베어링 합금을 포함하는, 슬라이딩 부재가 제공된다.
본 발명의 일 구체예에 의하면, 상기 슬라이딩 부재가 미끄럼 베어링이다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 슬라이딩 부재를 포함하는 베어링 장치가 제공된다.
본 발명 및 그 많은 이점을, 첨부의 개략 도면을 참조하여 이하에 보다 상세하게 서술한다. 도면은, 예시의 목적으로, 몇 가지의 비한정적인 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 구체예와 관련된 슬라이딩 부재의 구성예를 나타내는 도
도 2는 본 발명의 일 구체예와 관련된 슬라이딩 부재의 Cu-Sn 합금의 슬라이딩면에 수직인 단면도
본 발명의 슬라이딩 부재는, Cu-Sn 합금을 베어링 합금으로서 구비하는 슬라이딩 부재에 관한 것이다. 이 슬라이딩 부재는, 예를 들면 승용차용의 내연 기관이나 자동 변속기의 베어링부에 사용되는 저널 베어링이나 스러스트 베어링 등의 미끄럼 베어링에 사용된다. 예를 들면, 슬라이딩 부재는, 저널 베어링에서는, 원통 형상으로 성형한 미끄럼 베어링, 혹은, 반원통 형상으로 성형한 부재를 한 쌍으로서 조합하여 원통 형상으로 한 미끄럼 베어링으로 할 수 있다. 스러스트 베어링에서는 원환(圓環) 형상으로 성형한 미끄럼 베어링, 혹은, 반원환 형상으로 성형한 부재를 한 쌍으로서 조합하여 원환 형상으로 한 베어링으로 할 수 있다. 그러나, 슬라이딩 부재는, 그 밖의 형상이어도 되고, 미끄럼 베어링 이외의 슬라이딩 부재로서도 사용할 수 있다. 예를 들면, 그리스 윤활 환경하에서, 산업 기계의 왕복 슬라이딩부에 평판 형상의 미끄럼판으로서 사용할 수도 있다.
본 발명은, 이와 같은 슬라이딩 부재를 포함하는 베어링 장치도 대상으로 한다.
본 발명의 일 구체예와 관련된 슬라이딩 부재(1)의 구성예를 설명한다. 도 1을 참조하면, 백메탈층(4) 상에 베어링 합금층(2)이 마련된다. 다만, 백메탈층(4)은 임의 요소이며, 백메탈층(4)이 없이 베어링 합금층(2)만이어도 된다. 베어링 합금층(2)의 표면이 슬라이딩면(3)이 된다. 임의 선택으로 베어링 합금층(2) 상에 오버레이를 마련할 수 있지만, 그 경우에도 본 명세서에서는 베어링 합금층(2)의 표면을 슬라이딩면(3)이라고 칭한다.
백메탈층(4)은, 슬라이딩 부재(1)의 강도를 향상시키기 위해 마련할 수 있다. 특별히 한정은 하지 않지만, 백메탈층(4)은, 강(綱), Fe 합금, Cu, Cu 합금 등의 금속판을 이용할 수 있고, 철계 재료로서는, 예를 들면 아공석강(亞共析鋼)이나, 오스테나이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강 등의 Fe 합금의 소정 치수의 판재가 바람직하다.
임의 선택으로, 베어링 합금층(2) 상에 오버레이를 마련할 수 있다. 오버레이는, 슬라이딩층의 표면의 친화성을 높이기 위한 Bi, Sn, Pb, Ag 등의 금속 또는 이들 금속을 주체로 하는 합금 또는 합성 수지를 주체로 하는 것 등, 공지의 오버레이여도 되고, 그 형성 방법도 공지의 방법을 사용할 수 있다.
또한 임의 선택으로, 백메탈층(4)과 베어링 합금층(2)과의 사이에 중간층을 마련해도 된다. 예를 들면, 백메탈층의 표면, 즉 베어링 합금층과의 계면이 되는 측에 다공질 금속층 혹은 중간층을 마련함으로써, 슬라이딩층과 백메탈층의 접합 강도를 높일 수 있다.
베어링 합금층은, Cu-Sn 합금으로 이루어지는 베어링 합금을 포함한다. 도 2에 본 발명의 일 구체예와 관련된 슬라이딩 부재(1)의 단면도를 나타낸다. 이 단면도는 슬라이딩면에 수직인 면에서 절단한 단면도이다. 도 2에서는 Cu-Sn 합금의 매트릭스(8) 중에, Sn의 농도가 상대적으로 큰 고주석 농도 영역(6)이 분산되어 존재하고 있다. 고주석 농도 영역(6)은, Cu-Sn 합금의 평균의 Sn 농도에 비하여, 1.1배 이상의 Sn 농도를 가지는 영역이며, 그 면적이 500㎛2 이상인 것으로 정의할 수 있다. 1.1배 이상의 Sn 농도를 가지는 영역이어도, 그 면적이 500㎛2 미만이면, 고주석 농도 영역(6)에는 포함시키지 않는다. 본 발명의 Cu-Sn 합금에서는, 고주석 농도 영역(6)의 개수가 1mm2당 5~93개이다.
또한, 「Cu-Sn 합금의 평균의 Sn 농도」라고 하는 단어는, 고주석 농도 영역(6) 등의 존재 때문에 Cu-Sn 합금 중에서 Sn 농도에 편차가 존재하는 점에서, Cu-Sn 합금 중의 Sn 농도의 평균을 나타낸다. 본 발명에서는, 이 값은 Cu-Sn 합금의 Sn 성분과 같다고 간주한다.
Sn 농도가 비교적 큰 고주석 농도 영역(6)은, 비교적 단단하고 내마모성이 높다. Sn이 Cu-Sn 합금에 균일하게 고용되어 있는 경우에는, Cu-Sn 합금 전체에서 하중을 받는다. 그러나, 동일한 조성의 Cu-Sn 합금이어도, 비교적 무른 매트릭스(8) 내에 비교적 단단한 고주석 농도 영역(6)이 분산되어 존재함으로써, 고주석 농도 영역(6)이 주가 되어 상대면을 지지하는 것에 의해 면 전체적으로 마모되기 어려워진다. 그 결과, 동일한 평균 Sn 농도여도, Sn이 균일하게 고용되는 경우보다 내마모성이 개선된다. 그리고, 어느 깊이여도, 슬라이딩면에 수직인 단면은 상기 조직으로 되어 있는, 즉, 고주석 농도 영역(6)이 깊이 방향으로도 존재함으로써, 마모가 진행되어도 높은 내마모성이 유지된다.
본 발명의 슬라이딩 부재의 Cu-Sn 합금은, Sn이 Cu에 고용되어 2차상(금속간 화합물)을 실질적으로 형성하지 않는 것이 바람직하다. Cu-Sn의 2차상(금속간 화합물)은 경도가 크지만 취성(脆性)도 크기(약하기) 때문에, 용이하게 파괴하여 탈락하고, 탈락된 2차상의 파편이, 슬라이딩면과 상대면과의 사이에 들어가, 슬라이딩면을 손상시킴으로써 마모가 가속된다. 이 때문에, 내마모성의 향상이 저해될 우려가 있다. 또한, Cu-Sn 합금에 2차상이 실질적으로 존재하지 않는다란, 3㎛2 이상의 크기의 면적을 가지는 2차상이 존재하지 않으면, 「실질적으로 존재하지 않는다」라고 한다. 그 3㎛2 이상의 크기의 면적을 가지는 2차상이 존재하는지 아닌지는, 전자 현미경을 이용하여 100배 이상의 배율을 설정하고, 확인한다.
Cu-Sn 합금은, Sn이 1.5~10.0질량%, 잔부가 Cu 및 불순물이다. Sn 함유량이 1.5질량% 미만에서는 내마모성이 얻어질 정도로 경도가 향상되지 않는다. 내마모성이 얻어지는 경도를 가지기 위해서는, Sn 함유량의 최소값은 2.0질량%인 것이 보다 바람직하다. 또한, Sn 함유량의 최소값은 3.0질량%인 것이 보다 바람직하다. Sn 함유량이 10.0질량%를 초과하면 Cu-Sn의 2차상이 형성될 가능성이 크다. 2차상이 형성될 가능성을 확실하게 작게 하기 위해, Sn 함유량의 최대값은 8.0질량%로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, Sn 함유량의 최대값은 6.5질량%인 것이 보다 바람직하다.
Cu-Sn 합금은, 0~5.0질량%의 Ni, 0~1.0질량%의 P 중 어느 것 또는 양방을 더 함유해도 된다. 이들 원소를 상기 범위로 함유하면, 내식성을 높여, 소결성을 향상시켜 쉽다. 0~5.0질량%의 Ni를 첨가하면, 강도가 증가하여, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 5.0질량% 초과의 Ni의 첨가는, 소결 온도가 높아져, 비용 증가로 이어진다. 0~1.0질량%의 P의 첨가에 의해 소결성이 향상되기 때문에, 강도가 증가하여, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 1.0질량% 초과의 P를 첨가하면, 소결이 지나치게 진행되어, 제어가 곤란해진다.
Cu-Sn 합금은, 슬라이딩면(3)에 수직인 단면에서 볼 때, 고주석 농도 영역(6)의 면적률이 5~47%인 것이 바람직하다. 고주석 농도 영역(6)의 면적률이 5% 이상에서는, 상기 효과를 효율적으로 발휘할 수 있고, 47% 이하이면, 베어링 합금층의 강도를 손상시키지 않고 소결 공정의 안정성을 확실하게 확보할 수 있어, 원하는 내마모성을 구비하는 베어링 합금층을 얻기 쉬워진다.
고주석 농도 영역(6)은, 그 면적이 500㎛2 이상이다. Cu-Sn 합금의 Sn 함유량에 대하여 1.1배 이상의 Sn 함유량을 가지는 영역이어도, 면적이 500㎛2 미만에서는, 고주석 농도 영역(6)에는 포함시키지 않는다. 이와 같이 면적이 작으면, 하중을 지지하는 효과가 약하여, 내마모성의 향상에 공헌하지 않기 때문이다.
본 발명의 Cu-Sn 합금에서는, 고주석 농도 영역(6)의 개수가 1㎜2당 5~93개이다. 고주석 농도 영역(6)의 개수가 1㎜2당 5개 미만에서는, 상기 효과를 발휘할 수 없고, 93개 초과에서는, 주석 농도가 균일해지기 쉽고, 면적이 500㎛2 이상이며 1.1배 이상의 주석 농도를 가지고 주가 되어 상대면을 지지하는 고주석 농도 영역을 얻을 수 없을 가능성이 높다. 또한, 93개 초과를 포함한 베어링 합금층을 제조하기 위해, 제조 시에, 구리 주석 합금 분말의 입경을 더 작게 할 필요가 있다. 이 경우, 구리 주석 합금 분말의 입경이 지나치게 작으면, 소결 공정에 있어서 Sn이 확산하기 쉬워진다. 이 때문에, 소결 공정에서 안정적으로 Sn 확산의 정도를 제어할 수 없어, 고주석 농도 영역(6)을 안정되게 만들 수 없게 된다.
바람직한 구체예로서, Cu-Sn 합금의 Sn 함유량에 대한 Sn 농도가 1.2배의 영역(이하, 「임계값 1.2배의 영역」 등으로 함)의 면적률이, 5~42%이다. 더 바람직하게는, 임계값 1.3배의 영역의 면적률이, 5~35%이다. 더 바람직하게는, 임계값 1.4배의 영역의 면적률이, 5~26%이다. 이와 같은 구성에서는, 상기 효과가 보다 얻어지기 쉽다.
바람직한 구체예로서, 임계값 1.2배의 영역의 개수가 5~84개/㎜2이다. 더 바람직하게는, 임계값 1.3배의 영역의 개수가 5~61개/㎜2이다. 더 바람직하게는, 임계값 1.4배의 영역의 개수가 5~54개/㎜2이다. 이와 같은 구성에서는, 상기 효과가 보다 얻어지기 쉽다.
임의 선택으로, 베어링 합금층(2)은, 예를 들면 MoS2, WS2, 흑연, h-BN으로부터 선택되는 1종 이상의 고체 윤활제 입자를 0.1~12.0질량% 더 포함할 수 있다. 고체 윤활제는 흑연을 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 고체 윤활제는 흑연이다. 0.1~12.0질량%의 고체 윤활제는, Cu-Sn 합금의 소지(素地)에 분산되어 윤활성을 높여, 내마모성을 더 향상시킨다. 그러나, 고체 윤활제가 12.0질량%를 초과하면, 소결성이 저해되는 경우가 있다.
임의 선택으로, 베어링 합금층(2)은, 예를 들면 SiC, Al2O3, SiO2, AlN, Mo2C, WC, Fe2P, Fe3P로부터 선택되는 1종 이상의 경질 입자를 0.1~5.0질량% 더 포함할 수 있다. 경질 입자는 SiC를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 경질 입자는 SiC이다. 0.1~5.0질량%의 경질 입자는, 소지에 분산되어 내마모성을 더 높인다. 그러나, 경질 입자가 5.0질량%를 초과하면, 소결성이 저해되는 경우가 있다.
이어서, 본 발명의 슬라이딩 부재의 베어링 합금층(Cu-Sn 합금)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이 제조 방법은 이하의 단계를 포함한다.
1. 소정량의 Sn을 함유하는 구리 주석 합금 분말과 순구리 분말을 준비한다. 임의 선택으로 Ni 및 P 중 어느 것 또는 양방을 함유시키는 경우에는, 구리 주석 합금 분말 대신에 이 원소를 함유하는 구리 분말을 사용한다(그 경우에도 이하, 「구리 주석 합금 분말」이라고 칭한다).
2. Sn 성분이 소정의 값(Sn이 1.5~10.0질량%)(임의 선택으로 Ni, P를 함유하는 경우에는 소정 한도 이하)이 되도록 구리 주석 합금 분말과 순구리 분말을 칭량한다.
3. 칭량한 구리 주석 합금 분말과 순구리 분말을 혼합한다. 이 때, 임의 선택으로 고체 윤활제 입자 및 경질 입자 중 어느 것 또는 양방을 더 함유시키는 경우에는, 이들의 입자도 첨가한다.
4. 기재 상에 혼합 분말을 산포한다. 기재는, 예를 들면 백메탈 상에 베어링 합금층을 형성하는 경우는 백메탈이다.
5. 산포한 분말을 800℃~900℃에서 10~31분간 소결한다.
6. 소결체를 압연하여, 소결체를 소정 두께로 한다.
7. 소정 두께로 한 소결체를 800℃~900℃에서 10~31분간, 더 소결한다.
상기의 소결 조건에서는, 구리 주석 합금 분말의 Sn이 순구리 분말로 확산되지만, 합금 전체에 균일하게 확산될 때까지의 소결을 행하지 않고, 구리 주석 합금 분말이었던 영역을 중심으로 하여, Sn 농도가 비교적 큰 영역이 형성되도록 한다. 구리 주석 합금 분말의 입경, Sn 농도, 상기 범위 내에서의 소결 조건의 조정에 의해, 고주석 농도 영역의 면적률, 단위 면적당의 개수를 조정할 수 있다.
원료로서 사용하는 구리 주석 합금 분말의 Sn 함유량은 3~15질량%가 바람직하고, 평균 입경은 10~75㎛가 바람직하다. 예를 들면, 구리 주석 합금 분말 대신에 순주석 가루를 사용해도 Sn의 농도가 높은 부분을 만드는 것은 가능하지만, 무른 2차상을 형성해버리기 때문에, 내마모성이 향상되지 않는 경우가 있다.
이어서, 고주석 농도 영역의 측정 방법에 대하여 설명한다.
고주석 농도 영역(6)의 특정은, 슬라이딩면(3)에 수직인 베어링 합금층(2)의 단면을 SEM-EPMA에 의해 면분석을 행하고, Cu-Sn 합금의 평균의 Sn 농도보다 1.1배 이상의 주석 농도를 가지는 고주석 농도 영역을 결정한다. 측정 조건의 예를 표 1에 나타낸다. 면분석에 의해 취득한 맵을 검량선(표준 조건)으로 농도 표시하여, 메디안 필터를 걸어, 디지털화를 행한다. 그리고, 500㎛2 이상의 면적의 Sn 농화(濃化) 영역을 고주석 농도 영역이라고 특정한다. 고주석 농도 영역의 임계값과 분석은, 0.5㎜2 이상의 영역에서 행할 필요가 있다.
Figure pat00001
[실시예]
표 4~표 6에 나타내는 각 시료를 상기에 설명한 제조 방법에 의해 제작했다. Sn 함유량이 3~15질량%의 구리 주석 합금 분말과 순구리 분말을 표에 나타내는 성분이 되도록 혼합하여, 기판 상에 산포했다. 다만, 시료 24 및 시료 25에 대해서는, 구리 주석 합금 분말 대신에 Cu-12Sn-15Ni-3P 합금 분말을 사용했다. 또한, 시료 27~시료 29, 시료 31, 시료 32에 대해서는, 소정량의 흑연 분말 및 SiC 분말도 혼합했다. 기판은, 2.2㎜ 두께의 강판을 이용했다.
산포한 분말은, 제 1 소결, 압연, 제 2 소결을 행하여, 두께 0.9㎜의 베어링 합금층을 얻었다. 각 시료의 소결 조건은 표 2에 나타내는 바와 같다.
그리고, 베어링 합금층 내의 고주석 농도 영역(임계값 1.1배, 즉 평균의 Sn 농도보다 1.1배 이상의 Sn 농도를 가지는 영역)의 개수 및 면적률을, 상기에 설명한 측정 방법에 의해 행했다.
각 시료에 대해 마모 시험을, 표 3에 나타내는 조건으로 행하고, 시험 후의 시료의 마모량을 측정했다. 결과를 표 4~표 6에 나타낸다.
Figure pat00002
Figure pat00003
표 4에 나타내는 결과로부터는, Cu-Sn 합금이 Sn을 1.5~10.0질량% 포함하고, 임계값이 1.1배의 고주석 농도 영역의 개수가 1㎜2당 5~93개인 본 발명의 실시예의 시료 1~시료 23은, 고주석 농도 영역을 갖지 않는 비교예의 시료 41~시료 47과 비교하면, 동일한 Sn 농도이면, 마모 시험에 의한 마모량이 감소하는 것을 알 수 있었다.
Figure pat00004
본 발명의 실시예인 시료 24 및 시료 25는, Cu-Sn 합금이 4.0질량% Sn 외에, 5.0질량%의 Ni 및 1.0질량%의 P도 포함한다. 표 5에, 이들 시료의 마모 시험에 의한 마모량을 나타낸다. 표 5에는, Sn 농도 및 고농도 영역의 개수, 면적률이 시료 24 및 시료 25와 각각 동일하지만 Ni 및 P를 함유하지 않는 시료 13 및 시료 20의 시험 결과도 나타낸다. 표 5에 나타내는 결과로부터, Sn 농도 및 고농도 영역의 개수, 면적률이 동일하면, Ni 및 P의 첨가에 의해 마모량이 감소하는 것을 알 수 있었다.
Figure pat00005
표 6은, 베어링 합금이 3.0질량% Sn의 Cu-Sn 합금 외에 흑연 및 SiC를 함유하는 본 발명의 실시예인 시료 27~시료 29, 시료 31 및 시료 32와, 흑연 및 SiC를 함유하지 않는 시료 26 및 시료 30과의 비교를 나타낸다. 표 6에 나타내는 결과로부터, 흑연 및 SiC를 함유함으로써 마모 시험에 의한 마모량이 감소하는 것을 알 수 있었다.
Figure pat00006
표 7에, 본 발명의 시료와, Cu-Sn 합금의 평균 Sn 농도가 동일한 비교예(고농도 영역이 형성되어 있지 않음)와의 마모량의 비교를 나타낸다. 표 7로부터는, 고농도 영역의 개수가 40개/㎜2의 쪽이 5개/㎜2보다 내마모성의 향상이 우수한 것을 알 수 있다. 내마모성의 향상은, 어느 고농도 영역의 개수에서도, 평균 Sn 농도가 2.0질량%~8.0질량%의 범위에 있어서, 보다 우수했다.
Figure pat00007
1 슬라이딩 부재
2 베어링 합금층
3 슬라이딩면
4 백메탈층
6 고주석 농도 영역
8 매트릭스

Claims (11)

  1. 슬라이딩면을 가지는 슬라이딩 부재로서, Cu-Sn 합금을 함유하는 베어링 합금을 포함하고,
    상기 Cu-Sn 합금은, Sn을 1.5~10.0질량% 포함하고, 잔부가 Cu 및 불순물이며,
    상기 슬라이딩면에 수직인 단면에서 볼 때, 상기 Cu-Sn 합금의 평균의 Sn 농도보다 1.1배 이상의 Sn 농도를 가지고, 면적이 500㎛2 이상인 고주석 농도 영역이 분산되어 존재하며, 상기 고주석 농도 영역의 개수가 1㎜2당 5~93개인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩면에 수직인 단면에서 볼 때, 상기 고주석 농도 영역의 면적률이 5~47%인, 슬라이딩 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Cu-Sn 합금의 Sn이 8.0질량% 이하인, 슬라이딩 부재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Cu-Sn 합금의 Sn이 2.0질량% 이상인, 슬라이딩 부재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Cu-Sn 합금은, 0~5.0질량%의 Ni, 및 0~1.0질량%의 P 중 어느 것 또는 양방을 더 함유하는, 슬라이딩 부재.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베어링 합금이, 고체 윤활제 입자 및 경질 입자 중 어느 것 또는 양방을 더 함유하는, 슬라이딩 부재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고체 윤활제 입자가 흑연 입자인, 슬라이딩 부재.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 경질 입자가 SiC 입자인, 슬라이딩 부재.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    백메탈층과 당해 백메탈층 상의 베어링 합금층을 구비하고, 상기 베어링 합금층이 상기 베어링 합금을 포함하는, 슬라이딩 부재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 부재가 미끄럼 베어링인, 슬라이딩 부재.
  11. 제 10 항에 기재된 슬라이딩 부재를 포함하는 베어링 장치.
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