WO2015159842A1 - 摺動部材およびすべり軸受 - Google Patents

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仁志 和田
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    • F16C2360/22—Internal combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to a sliding member and a plain bearing in which a mating shaft slides on a sliding surface.
  • Patent Document 1 A technique is known in which a Bi coating layer is formed on a Cu alloy and a mating material is slid on the coating layer (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 an Ag intermediate layer is formed under the Bi coating layer. Thereby, the conformability by Bi can be improved, and fatigue failure can be prevented by Ag.
  • the Bi crystal structure of the coating layer is columnar crystals, and there is a problem that cleavage fracture is likely to occur at the grain boundaries of the columnar crystals.
  • the crystal grain size of Bi is small, there has been a problem that cleavage fracture at the grain boundary tends to occur during fatigue.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of preventing cleavage fracture of a sliding surface during fatigue.
  • a coating layer of a coating material having a sliding surface of the counterpart material is formed on the base layer.
  • the coating layer has a crystal structure of a coating material in which the crystal grain size is 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
  • exhaustion can be accelerated
  • by making the crystal grains of the coating material 7 ⁇ m or less it is possible to prevent fatigue fracture from being promoted due to a decrease in strength.
  • Figure 1 is a graph showing the relationship between crystal grain size and yield stress (quoted: T.:G. Nieh, ehLawrence Livermore National Lab).
  • the crystal in the region where the yield stress becomes maximum at a crystal grain size of about 10 to 20 nm and the crystal grain size is larger than the crystal grain size, the crystal is in accordance with the Hall-Petch relationship.
  • the yield stress decreases as the grain size increases.
  • the coating layer yields early, but the transition is facilitated to move within the crystal grain having a large grain size, and the coating layer is plastically deformed. be able to. That is, the coating layer can be plastically deformed with a stress smaller than that of cleaving the crystal grain boundary, and the coating layer can be prevented from cleaving.
  • the coating material may be Bi, Sn, Pb, In, or Sb.
  • Bi, Sn, Pb, In, and Sb all have low hardness (eg, Mohs hardness) and are suitable as coating materials.
  • the effects of the present invention described above are also exhibited in a plain bearing having the characteristics of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sliding member 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the sliding member 1 includes a back metal 10, a lining 11, and an overlay 12.
  • the sliding member 1 is a half-divided metal member obtained by dividing a hollow cylinder into two equal parts in the diameter direction and has a semicircular cross section.
  • the sliding bearing A is formed by combining the two sliding members 1 into a cylindrical shape.
  • the slide bearing A supports a cylindrical mating shaft 2 (engine crankshaft) in a hollow portion formed inside.
  • the outer diameter of the mating shaft 2 is formed slightly smaller than the inner diameter of the slide bearing A.
  • Lubricating oil engine oil
  • the sliding member 1 has a structure in which a back metal 10, a lining 11, and an overlay 12 are laminated in order from the center of curvature. Therefore, the back metal 10 constitutes the outermost layer of the sliding member 1, and the overlay 12 constitutes the innermost layer of the sliding member 1.
  • the back metal 10, the lining 11 and the overlay 12 each have a constant thickness in the circumferential direction.
  • the back metal 10 has a thickness of 1.3 mm
  • the lining 11 has a thickness of 0.2 mm
  • the overlay 12 has a thickness of 12 ⁇ m.
  • the radius of the surface on the curvature center side of the overlay 12 (inner diameter of the sliding member 1) is 40 mm.
  • the inside means the center of curvature of the sliding member 1
  • the outside means the side opposite to the center of curvature of the sliding member 1.
  • the inner surface of the overlay 12 constitutes the sliding surface of the counterpart shaft 2.
  • the back metal 10 is made of steel containing 0.15 wt% C, 0.06 wt% Mn, and the balance being Fe.
  • the back metal 10 should just be formed with the material which can support the load from the other party shaft 2 via the lining 11 and the overlay 12, and does not necessarily need to be formed with steel.
  • the lining 11 is a layer laminated on the inner side of the back metal 10 and constitutes the base layer of the present invention.
  • the lining 11 contains 10 wt% of Sn, 8 wt% of Bi, and the balance consists of Cu and inevitable impurities.
  • Inevitable impurities of the lining 11 are Mg, Ti, B, Pb, Cr and the like, and are impurities mixed in refining or scrap.
  • the content of inevitable impurities is 1.0 wt% or less as a whole.
  • the overlay 12 is a layer laminated on the inner surface of the lining 11 and constitutes the coating layer of the present invention.
  • the overlay 12 is made of Bi and inevitable impurities.
  • the content of inevitable impurities is 1.0 wt% or less.
  • the overlay 12 has a crystal structure composed of Bi crystal grains, and the average grain size of the Bi crystal grains constituting the overlay 12 was 4 ⁇ m.
  • the fatigue damage area ratio was as good as 10%.
  • the crystal grain size of the overlay 12 By setting the crystal grain size of the overlay 12 to 4 ⁇ m, transition within the crystal grains during fatigue can be promoted, and cleavage fracture at the crystal grain boundaries can be prevented. That is, by promoting the movement of the transition in the crystal grains, the ductility of the entire overlay 12 can be increased, and cleavage fracture during fatigue can be prevented. Further, by setting the crystal grain size of the coating material to 7 ⁇ m, it is possible to prevent fatigue fracture from being promoted due to a decrease in strength.
  • each layer was measured by the following procedure. First, the cross section in the diameter direction of the sliding member 1 was polished with a cross section polisher (IB-09010CP, manufactured by JEOL). Then, the cross-section of the sliding member 1 was photographed with an electron microscope (JSM-6610A, manufactured by JEOL Ltd.) at a magnification of 7000 to obtain image data of an observation image (reflected electron image). Then, the film thickness was measured by analyzing the observation image with an image analyzer (Lusex AP manufactured by Nireco).
  • the average grain size of Bi crystal grains in the overlay 12 was measured by the following procedure. First, an arbitrary cross section of the overlay 12 was polished with a cross section polisher. Arbitrary observation visual field range (rectangular range of 0.1 mm length ⁇ 0.2 mm width) with an area of 0.02 mm 2 in the cross section of overlay 12 is magnified by 7000 times with an electron microscope (JSM-6610A manufactured by JEOL Ltd.) Image data of an observation image (reflection electron image) was obtained by photographing. And the particle size of the crystal grain of Bi was measured by performing the section method in an observation image.
  • the grain size of a crystal grain on the line segment was measured by dividing the length of the line segment by the number of crystal grains through which the line segment formed on the observation image passes. Furthermore, the arithmetic average value (total value / number of line segments) of the grain sizes of the crystal grains measured for each of the plurality of line segments was measured as the average grain size.
  • the fatigue damage area ratio was measured by the following procedure.
  • a fatigue test was performed using the fatigue test apparatus shown in FIG. 3A.
  • a connecting rod R having cylindrical through holes formed at both ends in the length direction was prepared, and a test axis H (thin hatching) was supported by the through hole at one end.
  • the overlay 12 (dark hatching) similar to the sliding member 1 was formed in the internal peripheral surface of the through-hole of the connecting rod R which bears the test shaft H.
  • the test axis H was supported on both outer sides of the connecting rod R in the axial direction of the test axis H, and the test axis H was rotated so that the number of revolutions was 3000 rpm.
  • the end of the connecting rod R opposite to the test shaft H was connected to a moving body F that reciprocated in the length direction of the connecting rod R (3000 reciprocations / minute), and the reciprocating load of the moving body F was set to 50 MPa. Further, between the connecting rod R and the test shaft H, 120 ° C. engine oil was supplied.
  • the fatigue test of the overlay 12 was performed by continuing the above state for 50 hours. Then, after the fatigue test, the inner surface (sliding surface) of the overlay 12 is photographed from the position on the straight line orthogonal to the surface so that the straight line is the main optical axis, and the photographed image. An evaluation image was obtained. Then, the damaged portion of the surface of the overlay 12 displayed in the evaluation image is identified by observing with a binocular (magnifying glass), and the damaged portion area, which is the area of the damaged portion, is displayed in the evaluation image. The percentage of the value divided by the area of the entire surface of 12 was measured as the fatigue damage area ratio.
  • (1-3) Manufacturing method of sliding member First, a flat plate of low carbon steel having the same thickness as the back metal 10 was prepared. Next, the powder of the material which comprises the lining 11 was sprayed on the plane board formed with the low carbon steel. Specifically, Cu powder, Bi powder, and Sn powder were mixed and dispersed on a flat plate of low carbon steel so that the mass ratio of each component in the lining 11 described above was obtained. It is only necessary that the mass ratio of each component in the lining 11 is satisfied, and alloy powders such as Cu—Bi and Cu—Sn may be dispersed on a flat plate of low carbon steel. The particle size of the powder was adjusted to 150 ⁇ m or less using a test sieve (JIS Z8801).
  • the flat plate of low carbon steel and the powder spread on the flat plate were sintered.
  • the sintering temperature was controlled at 700 to 1000 ° C., and sintering was performed in an inert atmosphere. After sintering, it was cooled. When cooling is completed, a Cu alloy layer is formed on the flat plate of low carbon steel. This Cu alloy layer contains soft Bi particles precipitated during cooling.
  • the low carbon steel on which the Cu alloy layer was formed was pressed so that the hollow cylinder was divided into two equal parts in the diameter direction. At this time, press working was performed so that the outer diameter of the low carbon steel coincided with the outer diameter of the sliding member 1.
  • the surface of the Cu alloy layer formed on the back metal 10 was cut.
  • the cutting amount was controlled so that the thickness of the Cu alloy layer formed on the back metal 10 was the same as that of the lining 11.
  • the lining 11 can be formed with the Cu alloy layer after cutting.
  • the cutting was performed by a lathe on which a cutting tool material formed of sintered diamond was set.
  • the overlay 12 was formed by laminating Bi as a coating material on the surface of the lining 11 to a thickness of 12 ⁇ m by electroplating.
  • the procedure for electroplating Bi was as follows. First, the surface of the lining 11 was degreased by passing an electric current through the surface of the lining 11 in the electrolytic solution. Next, the surface of the lining 11 was washed with water. Furthermore, unnecessary oxides were removed by pickling the surface of the lining 11. Thereafter, the surface of the lining 11 was washed again with water. When the above pretreatment was completed, Bi was electroplated by supplying current to the lining 11 immersed in the plating bath.
  • the conditions for Bi electroplating in the overlay 12 were as follows.
  • the bath composition was a plating bath containing Bi concentration: 40-60 g / L, organic sulfonic acid: 25-100 g / L, and additive: 0.5-50 g / L.
  • the bath temperature of the plating bath was adjusted between 40-60 ° C.
  • the current supplied to the lining 11 was a rectangular pulse current with a duty ratio of 50%, and the average current density was 4 to 8 A / dm 2 .
  • the sliding member 1 was completed by washing and drying. Furthermore, the sliding bearing A was formed by combining two sliding members 1 in a cylindrical shape.
  • Table 1 shows the result of measuring the fatigue damage area ratio for each average particle diameter of Bi in the overlay 12.
  • Samples 1 to 5 (sample 3 is the above embodiment) having different Bi average particle diameters were manufactured by the same method as described above.
  • the average particle diameter of Bi was adjusted by adjusting the current density in the electroplating of the overlay 12. Since the average particle diameter of Bi increases as the current density in the electroplating of the overlay 12 increases, the current density is adjusted to be larger as the target average particle diameter increases.
  • FIG. 3B is a graph showing the fatigue damage area ratio for each average particle diameter of Bi.
  • the average particle diameter of Bi is preferably 3 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less.
  • the sliding member 1 constituting the sliding bearing A for bearing the crankshaft of the engine has been illustrated.
  • the sliding bearing 1 for other applications may be formed by the sliding member 1 of the present invention.
  • a transmission gear bush, a piston pin bush, a boss bush, or the like may be formed by the sliding member 1 of the present invention.
  • the matrix of the lining 11 is not limited to the Cu alloy, and a matrix material may be selected according to the hardness of the counterpart shaft 2.
  • the coating material should just be a material softer than the lining 11, for example, may be either Pb, Sn, In, and Sb. In Pb, Sn, In, and Sb, the ductility can be improved by increasing the grain size.
  • 1 sliding member, 2 ... mating shaft, 10 ... back metal, 11 ... lining, 11b ... Bi particles, 12 ... overlay.

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Abstract

【課題】摺動面のへき開破壊を防止できる技術を提供する。 【解決手段】本発明の摺動部材およびすべり軸受は、基層上に、相手材の摺動面を有する被覆材料の被覆層が形成され、前記被覆層は、結晶粒の粒径が３μｍ以上かつ７μｍ以下となる前記被覆材料の結晶組織を有する。

Description

摺動部材およびすべり軸受
　本発明は、摺動面にて相手軸が摺動する摺動部材およびすべり軸受に関する。
　Ｃｕ合金上にＢｉの被覆層を形成し、当該被覆層上において相手材を摺動させる技術が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、Ｂｉの被覆層の下層にＡｇの中間層を形成している。これにより、Ｂｉによるなじみ性を向上させるとともに、Ａｇによって疲労破壊を防止できる。
特開２００６－２６６４４５号公報
　しかしながら、特許文献１において、被覆層のＢｉの結晶組織は柱状晶となっており、柱状晶の粒界においてへき開破壊が生じやすいという問題があった。特に、Ｂｉの結晶粒径が小さい場合、粒界におけるへき開破壊が疲労時に発生しやすくなるという問題があった。
　本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、疲労時における摺動面のへき開破壊を防止できる技術を提供することを目的とする。
　前記の目的を達成するため、本発明の摺動部材およびすべり軸受において、基層上に、相手材の摺動面を有する被覆材料の被覆層が形成される。そして、被覆層は、結晶粒の粒径が３μｍ以上かつ７μｍ以下となる被覆材料の結晶組織を有する。このように、被覆材料の結晶粒の粒径を３μｍ以上とすることにより、疲労時における結晶粒内における転移を促進することができる。すなわち、結晶粒内における転移の移動を促進することにより、被覆層の延性を大きくすることができ、疲労時におけるへき開破壊を防止できる。一方、被覆材料の結晶粒を７μｍ以下とすることにより、強度が低下することによって、却って疲労破壊が促進されることを防止できる。
　図１は、結晶粒径と降伏応力との関係を示すグラフである（引用：T. G. Nieh, Lawrence Livermore National Lab）。同図に示すように、１０～２０ｎｍ程度の結晶粒径にて降伏応力が最大となるとともに、当該結晶粒径よりも結晶粒径が大きくなる領域においては、Hall-Petchの関係に則って結晶粒径が大きくなるほど降伏応力が減少していく。降伏応力がHall-Petchの関係に則った結晶粒径の領域においては、早期に被覆層が降伏するものの、粒径が大きい結晶粒内にて転移を移動させやすくし、被覆層を塑性変形させることができる。すなわち、結晶粒界をへき開させるよりも小さい応力で被覆層を塑性変形させることができ、被覆層がへき開破壊することを防止できる。
　また、被覆材料は、Ｂｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，ＩｎまたはＳｂであってもよい。Ｂｉ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ｓｂは、いずれも硬度（例えばモース硬度）が小さく、被覆材料として好適である。また、以上説明した本発明の効果は、本発明の特徴を備えたすべり軸受においても発揮される。
結晶粒径と降伏応力との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態にかかる摺動部材の斜視図である。 （３Ａ）は疲労試験の模式図、（３Ｂ）は疲労損傷面積率のグラフである。
　ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態：
　（１－１）摺動部材の構成：
　（１－２）計測方法：
　（１－３）摺動部材の製造方法：
（２）実験結果：
（３）他の実施形態：
　（１）第１実施形態：
　　（１－１）摺動部材の構成：
　図１は、本発明の一実施形態にかかる摺動部材１の斜視図である。摺動部材１は、裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とを含む。摺動部材１は、中空状の円筒を直径方向に２等分した半割形状の金属部材であり、断面が半円弧状となっている。２個の摺動部材１が円筒状になるように組み合わせることにより、すべり軸受Ａが形成される。すべり軸受Ａは内部に形成される中空部分にて円柱状の相手軸２（エンジンのクランクシャフト）を軸受けする。相手軸２の外径はすべり軸受Ａの内径よりもわずかに小さく形成されている。相手軸２の外周面と、すべり軸受Ａの内周面との間に形成される隙間に潤滑油（エンジンオイル）が供給される。その際に、すべり軸受Ａの内周面上を相手軸２の外周面が摺動する。
　摺動部材１は、曲率中心から遠い順に、裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とが順に積層された構造を有する。従って、裏金１０が摺動部材１の最外層を構成し、オーバーレイ１２が摺動部材１の最内層を構成する。裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とは、それぞれ円周方向において一定の厚みを有している。裏金１０の厚みは１．３ｍｍであり、ライニング１１の厚みは０．２ｍｍであり、オーバーレイ１２の厚みは１２μｍである。オーバーレイ１２の曲率中心側の表面の半径（摺動部材１の内径）４０ｍｍである。以下、内側とは摺動部材１の曲率中心側を意味し、外側とは摺動部材１の曲率中心と反対側を意味することとする。オーバーレイ１２の内側の表面は、相手軸２の摺動面を構成する。
　裏金１０は、Ｃを０．１５ｗｔ％含有し、Ｍｎを０．０６ｗｔ％含有し、残部がＦｅからなる鋼で形成されている。なお、裏金１０は、ライニング１１とオーバーレイ１２とを介して相手軸２からの荷重を支持できる材料で形成されればよく、必ずしも鋼で形成されなくてもよい。
　ライニング１１は、裏金１０の内側に積層された層であり、本発明の基層を構成する。ライニング１１は、Ｓｎを１０ｗｔ％含有し、Ｂｉを８ｗｔ％含有し、残部がＣｕと不可避不純物とからなる。ライニング１１の不可避不純物はＭｇ，Ｔｉ，Ｂ，Ｐｂ，Ｃｒ等であり、精錬もしくはスクラップにおいて混入する不純物である。不可避不純物の含有量は、全体で１．０ｗｔ％以下である。
　オーバーレイ１２は、ライニング１１の内側の表面上に積層された層であり、本発明の被覆層を構成する。オーバーレイ１２は、Ｂｉと不可避不純物とからなる。不可避不純物の含有量は１．０ｗｔ％以下である。本実施形態において、オーバーレイ１２はＢｉの結晶粒で構成される結晶組織を有し、オーバーレイ１２を構成するＢｉの結晶粒の平均粒径は４μｍであった。
　以上説明した摺動部材１について疲労試験を行った結果、疲労損傷面積率が１０％と良好であった。オーバーレイ１２の結晶粒の粒径を４μｍとすることにより、疲労時における結晶粒内における転移を促進することができ、結晶粒界におけるへき開破壊を防止できる。すなわち、結晶粒内における転移の移動を促進することにより、オーバーレイ１２全体の延性を大きくすることができ、疲労時におけるへき開破壊を防止できる。また、被覆材料の結晶粒の粒径を７μｍとすることにより、強度が低下することによって、却って疲労破壊が促進されることを防止できる。
　（１－２）計測方法：
　上述した実施形態において示した各数値を以下の手法によって計測した。摺動部材１の各層を構成する元素の質量は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津社製ＩＣＰＳ－８１００）によって計測した。
　各層の厚みは、以下の手順で計測した。まず、摺動部材１の直径方向の断面をクロスセクションポリッシャ（日本電子製　ＩＢ－０９０１０ＣＰ）で研磨した。そして、摺動部材１の断面を電子顕微鏡（日本電子製　ＪＳＭ－６６１０Ａ）によって７０００倍の倍率で撮影することにより、観察画像（反射電子像）の画像データを得た。そして、観察画像を画像解析装置（ニレコ社製　ルーゼックス　ＡＰ）によって解析することにより膜厚を計測した。
　オーバーレイ１２におけるＢｉの結晶粒の平均粒径を以下の手順によって計測した。まず、オーバーレイ１２の任意の断面をクロスセクションポリッシャで研磨した。オーバーレイ１２の断面のうち面積が０．０２ｍｍ2となる任意の観察視野範囲（縦０．１ｍｍ×横０．２ｍｍの矩形範囲）を電子顕微鏡（日本電子製　ＪＳＭ－６６１０Ａ）によって７０００倍の倍率で撮影することにより、観察画像（反射電子像）の画像データを得た。そして、観察画像において切片法を行うことにより、Ｂｉの結晶粒の粒径を計測した。この切片法では、観察画像上に形成した線分が通過する結晶粒の数で、当該線分の長さを除算することにより当該線分上における結晶粒の粒径を計測した。さらに、複数の線分のそれぞれについて計測した結晶粒の粒径の算術平均値（合計値／線分数）を平均粒径として計測した。
　疲労損傷面積率は、以下の手順で計測した。まず、図３Ａに示す疲労試験装置によって疲労試験を行った。図３Ａに示すように、長さ方向の両端に円柱状の貫通穴が形成されたコンロッドＲを用意し、一端の貫通穴にて試験軸Ｈ（薄いハッチング）を軸受けさせた。なお、試験軸Ｈを軸受けするコンロッドＲの貫通穴の内周面に摺動部材１と同様のオーバーレイ１２（濃いハッチング）を形成した。試験軸Ｈの軸方向におけるコンロッドＲの両外側において試験軸Ｈを軸受けし、回転数が３０００回転／分となるように試験軸Ｈを回転させた。試験軸Ｈとは反対側のコンロッドＲの端部を、コンロッドＲの長さ方向に往復移動（３０００往復／分）する移動体Ｆに連結し、当該移動体Ｆの往復荷重を５０ＭＰａとした。また、コンロッドＲと試験軸Ｈとの間には、１２０℃のエンジンオイルを給油した。
　以上の状態を５０時間にわたって継続することにより、オーバーレイ１２の疲労試験を行った。そして、疲労試験後において、オーバーレイ１２の内側の表面（摺動面）を、当該表面に直交する直線上の位置から当該直線を主光軸とするように撮影し、当該撮影された画像である評価画像を得た。そして、評価画像に映し出されたオーバーレイ１２の表面のうち損傷した部分をビノキュラー（拡大鏡）で観察して特定し、当該損傷した部分の面積である損傷部面積を、評価画像に映し出されたオーバーレイ１２の表面全体の面積で除算した値の百分率を疲労損傷面積率として計測した。
　（１－３）摺動部材の製造方法：
　まず、裏金１０と同じ厚みを有する低炭素鋼の平面板を用意した。
　次に、低炭素鋼で形成された平面板上に、ライニング１１を構成する材料の粉末を散布した。具体的に、上述したライニング１１における各成分の質量比となるように、Ｃｕの粉末とＢｉの粉末とＳｎの粉末とを混合して低炭素鋼の平面板上に散布した。ライニング１１における各成分の質量比が満足できればよく、Ｃｕ－Ｂｉ，Ｃｕ－Ｓｎ等の合金粉末を低炭素鋼の平面板上に散布してもよい。粉末の粒径は、試験用ふるい（ＪＩＳ　Ｚ８８０１）によって１５０μｍ以下に調整した。
　次に、低炭素鋼の平面板と、当該平面板上に散布した粉末とを焼結した。焼結温度を７００～１０００℃に制御し、不活性雰囲気中で焼結した。焼結後、冷却した。
　冷却が完了すると、低炭素鋼の平面板上にＣｕ合金層が形成される。このＣｕ合金層には、冷却中に析出した軟質のＢｉ粒子が含まれることとなる。
　次に、中空状の円筒を直径方向に２等分した形状となるように、Ｃｕ合金層が形成された低炭素鋼をプレス加工した。このとき、低炭素鋼の外径が摺動部材１の外径と一致するようにプレス加工した。
　次に、裏金１０上に形成されたＣｕ合金層の表面を切削加工した。このとき、裏金１０上に形成されたＣｕ合金層の厚みがライニング１１と同一となるように、切削量を制御した。これにより、切削加工後のＣｕ合金層によってライニング１１が形成できる。切削加工は、例えば焼結ダイヤモンドで形成された切削工具材をセットした旋盤によって行った。
　次に、ライニング１１の表面上に被覆材料としてのＢｉを電気めっきによって１２μｍの厚みだけ積層することにより、オーバーレイ１２を形成した。Ｂｉの電気めっきの手順は以下のとおりとした。まず、電解液中にてライニング１１の表面に電流を流すことにより、ライニング１１の表面を脱脂した。次に、ライニング１１の表面を水洗した。さらに、ライニング１１の表面を酸洗することにより、不要な酸化物を除去した。その後、ライニング１１の表面を、再度、水洗した。以上の前処理が完了すると、めっき浴に浸漬させたライニング１１に電流を供給することによりＢｉの電気めっきを行った。
　オーバーレイ１２におけるＢｉの電気めっきの条件を以下のとおりとした。Ｂｉ濃度：４０～６０ｇ／Ｌ、有機スルホン酸：２５～１００ｇ／Ｌ、添加剤：０．５～５０ｇ／Ｌを含むめっき浴の浴組成とした。めっき浴の浴温度は、４０～６０℃の間で調整した。さらに、ライニング１１に供給する電流はデューティー比が５０％の矩形パルス電流とし、その平均電流密度を４～８Ａ／ｄｍ2とした。
　オーバーレイ１２を積層した後に、水洗と乾燥を行って摺動部材１を完成させた。さらに２個の摺動部材１を円筒状に組み合わせることにより、すべり軸受Ａを形成した。
　（２）実験結果：
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１は、オーバーレイ１２におけるＢｉの平均粒径ごとに疲労損傷面積率を計測した結果を示す。上述した製造方法と同様の方法で、Ｂｉの平均粒径が異なる試料１～５（試料３は前記実施形態）を製造した。ただし、オーバーレイ１２の電気めっきにおける電流密度を調整することにより、Ｂｉの平均粒径を調整した。オーバーレイ１２の電気めっきにおける電流密度が大きくなるほどＢｉの平均粒径が大きくなる性質があるため、狙いの平均粒径が大きくなるほど電流密度を大きく調整した。
　図３Ｂは、Ｂｉの平均粒径ごとに疲労損傷面積率を示すグラフである。同図に示すように、Ｂｉの平均粒径が２～３μｍの領域で平均粒径を大きくすることにより、急激に疲労損傷面積を抑制することが分かった。また、Ｂｉの平均粒径が４μｍ以上の領域で平均粒径を大きくすることにより、わずかに疲労損傷面積が増大していくことが分かった。これは、Ｂｉの平均粒径が大きくなると、強度が低下するためであると推定される。そのため、すべり軸受Ａとして必要な耐疲労性を得るために、Ｂｉの平均粒径を３μｍ以上かつ７μｍ以下とすることが望ましいことが分かった。
　（３）他の実施形態：
　前記実施形態においては、エンジンのクランクシャフトを軸受けするすべり軸受Ａを構成する摺動部材１を例示したが、本発明の摺動部材１によって他の用途のすべり軸受Ａを形成してもよい。例えば、本発明の摺動部材１によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等を形成してもよい。また、ライニング１１のマトリクスはＣｕ合金に限られず、相手軸２の硬さに応じてマトリクスの材料が選択されればよい。また、被覆材料はライニング１１よりも軟らかい材料であればよく、例えばＰｂ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｓｂのいずれかであってもよい。Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｓｂにおいても、結晶粒の粒径を大きくすることにより延性を向上させることができる。
　１…摺動部材、２…相手軸、１０…裏金、１１…ライニング、１１ｂ…Ｂｉ粒子、１２…オーバーレイ。

Claims (3)

  1. 　基層上に、相手材の摺動面を有する被覆材料の被覆層が形成された摺動部材であって、
    　前記被覆層は、結晶粒の粒径が３μｍ以上かつ７μｍ以下となる前記被覆材料の結晶組織を有する、
    摺動部材。
  2. 　前記被覆材料は、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＩｎまたはＳｂである、
    請求項１に記載の摺動部材。
  3. 　基層上に、相手材の摺動面を有する被覆材料の被覆層が形成されたすべり軸受であって、
    　前記被覆層は、結晶粒の粒径が３μｍ以上かつ７μｍ以下となる前記被覆材料の結晶組織を有する、
    すべり軸受。
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