WO2024257535A1 - 摺動部材および摺動部材を製造する方法 - Google Patents

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sliding
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秀晃 谷端
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勇司 川又
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    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics

Definitions

  • the present disclosure relates to a sliding member and a method for manufacturing a sliding member.
  • TRAMI Automotive Power Transmission Technology Research Association
  • EV electric vehicle
  • TRAMI The Automotive Power Transmission Technology Research Association
  • TRAMI electric vehicle
  • the rotation speed of EV motors is mainly around 13,000 rpm, but it is predicted that in the near future this will reach 20,000 rpm or more, and research is being conducted with an eye toward ultra-high rotation speeds of 30,000 to 50,000 rpm.
  • EV drive motors and electric compressors are required to be able to rotate at high speeds in order to achieve both compactness and light weight as well as high output.
  • the sealed refrigerant and refrigeration oil are used to lubricate the sliding bearings used in compressors, but the lubrication state changes greatly depending on the operating conditions of the compressor, and severe lubrication states such as when there is only a liquefied refrigerant or when it is close to dry are expected.
  • plain bearings with excellent wear resistance and seizure resistance are required. Furthermore, since the dimensional accuracy of the bearing, such as the gap between the shaft and the bearing, the shape of the bearing inner surface that comes into contact with the shaft, and the presence or absence of protrusions due to joints, greatly affects the machine life, plain bearings also require high assembly accuracy.
  • JP 2018-179049 A proposes using rolling bearings in places where high speed rotation is required, such as in automotive parts.
  • rolling bearings have a shorter lifespan than plain bearings, so there is a demand for longer-life plain bearings that can be used even under high speed rotation.
  • the applicant has already proposed a sliding member with no seams on the sliding surface and a manufacturing method thereof as a sliding member with excellent wear resistance and seizure resistance in the high-speed rotation range (Patent Application No. 2023-026107).
  • a sliding member and a method for manufacturing a sliding member that suppresses temperature rise in the high-speed rotation range more than the sliding member proposed in Japanese Patent Application No. 2023-026107 are desired.
  • the sliding member includes: A cylindrical metal substrate; A porous layer formed on the inner circumferential surface of the metal substrate; A sliding layer is provided to cover the porous layer, The porous layer is formed of a metal or an alloy composition, The sliding layer is formed of a resin composition, The resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface, and the non-porous layer formed of the metal element or alloy composition is exposed in the region.
  • a bearing according to one embodiment includes: A cylindrical metal substrate; A porous layer formed on the inner circumferential surface of the metal substrate; A sliding layer is provided to cover the porous layer, The porous layer is formed of a metal or an alloy composition, The sliding layer is formed of a resin composition, The resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface, and the non-porous layer formed of the metal element or alloy composition is exposed in the region.
  • a method for manufacturing a slide member includes the steps of: forming a porous layer made of a metal element or an alloy composition on one surface of a metal substrate; rolling the metal substrate with the porous layer on the inside to form a cylindrical shape; a step of welding a joint portion from an outer diameter side of the metal substrate, the porous layer on the joint portion being melted to form a non-porous layer formed of the metal or alloy composition; a step of forming a sliding layer made of a resin composition by impregnating a surface of the porous layer with a raw resin of a sliding layer and baking the raw resin to cover the porous layer, wherein the surface of the non-porous layer is not impregnated with the raw resin, so that the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface of the sliding member, and a region where the non-porous layer is exposed is formed; Includes.
  • a method for manufacturing a slide member includes the steps of: forming a porous layer made of a metal element or an alloy composition on one surface of a metal substrate; a step of forming a sliding layer made of a resin composition by impregnating a surface of the porous layer with a raw material resin of a sliding layer and baking the raw material resin to cover the porous layer; rolling the metal substrate with the sliding layer on the inside to form a cylindrical shape; a step of welding a seam portion from an outer diameter side of the metal base material, in which the porous layer on the seam portion is melted to form a non-porous layer formed of the metal element or alloy composition, and the sliding layer on the seam portion is peeled off, thereby forming a region in which the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface of the sliding member and the non-porous layer is exposed; Includes.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a sliding member according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a photographic image of a welded portion of a sliding member according to one embodiment, taken from the outer periphery side.
  • FIG. 3 is a photographic image taken from the inner periphery side of an area corresponding to a welded portion of a sliding member according to one embodiment.
  • FIG. 4 is an optical microscope photograph of the cross-sectional structure of the area corresponding to the weld before the sliding layer is formed (resin impregnation and baking).
  • FIG. 5 is a backscattered electron composition image of a cross-sectional structure of a region other than the welded portion of a sliding member according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a sliding member according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a photographic image of a welded portion of a sliding member according to one embodiment, taken from the outer periphery side.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a slide member according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a flow chart showing another example of the method for producing the slide member according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the raw material powder scattering step and the porous layer sintering step.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the raw material resin impregnation step.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the burnishing process.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a high-speed rotation abrasion tester.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the position of the load point (load category A) during measurement in the high-speed rotation wear test for the sliding member according to the example.
  • FIG. 13 is a table showing the compositions and the like of the sliding members according to the examples and comparative examples 1 to 3.
  • FIG. 14 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3 when the shaft rotation speed N was 15,000 rpm.
  • FIG. 15 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3 when the shaft rotation speed N was 20,000 rpm.
  • FIG. 16 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3 when the shaft rotation speed N was 25,000 rpm.
  • FIG. 14 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3 when the shaft rotation speed N was 15,000 rpm.
  • FIG. 15 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3 when the shaft
  • FIG. 17 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3 when the shaft rotation speed N was 30,000 rpm.
  • FIG. 18 is a graph showing the change over time in the bearing temperature measured for the sliding members according to the example and comparative example 1 when the shaft rotation speed N was 35,000 rpm.
  • FIG. 19 is a graph showing the change in temperature rise rate versus shaft rotation speed in the shaft rotation speed range of 10,000 to 50,000 rpm for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3.
  • FIG. 20 is a graph showing the change in power consumption with respect to the shaft rotation speed in the range of 10,000 to 50,000 rpm for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3.
  • FIG. 21 is a graph showing the change in the rate of temperature rise versus the shaft rotation speed in the range near the shaft rotation speed at which a sudden increase in the rate of temperature rise and power consumption occurs for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3.
  • FIG. 22 is a graph showing the change in power consumption with respect to the shaft rotation speed in the range near the shaft rotation speed at which a rapid increase in the temperature increase rate occurs for the sliding members according to the example and comparative examples 1 to 3.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining the position of the load point (load category B) during measurement in a high-speed rotation wear test for the sliding member according to the example.
  • FIG. 24 is a graph showing the change in temperature rise rate versus shaft rotation speed measured in load sections A and B for the sliding member according to the example.
  • FIG. 25 is a graph showing the change in power consumption with respect to the shaft rotation speed measured in each of load categories A and B for the sliding member according to the example.
  • FIG. 26 is a graph showing the inner diameter accuracy of the sliding member according to the example.
  • FIG. 27 is a graph showing the inner diameter accuracy of the sliding member according to Comparative Example 1.
  • the slide member according to the first aspect of the embodiment includes: A cylindrical metal substrate; A porous layer formed on the inner circumferential surface of the metal substrate; A sliding layer is provided to cover the porous layer, The porous layer is formed of a metal or an alloy composition, The sliding layer is formed of a resin composition, The resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface, and the non-porous layer formed of the metal element or alloy composition is exposed in the region.
  • a region is provided in which the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface of the sliding member and the non-porous layer formed of a metal simple substance or an alloy composition is exposed. Since the resin composition is not present in the surrounding area and the non-porous layer does not contain a large number of voids like the porous layer, this region has a concave shape compared to the surrounding area and plays a role like a groove.
  • the inner surface of the groove does not contact the shaft that is the sliding object, which contributes to reducing heat generation due to friction. This suppresses temperature rise in the high-speed rotation area and improves the performance of the bearing itself.
  • the oil film formation on the sliding surface is maintained by the groove, so that further heat generation reduction is expected compared to use in a dry environment.
  • the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface of the sliding member, and a non-porous layer formed of a metal or alloy composition is exposed, and no protrusions due to seams appear on the sliding surface, reducing the torque generated by friction at the seams. This contributes to reducing power consumption and energy loss, and therefore contributes to carbon neutrality.
  • an inner diameter cutting step i.e., surface alignment of the inner surface at the seam portion
  • the resin composition is not present on a part of the inner peripheral surface of the sliding member, and an area is provided where a non-porous layer formed of a simple metal or an alloy composition is exposed. Therefore, no protrusions due to the seam appear on the sliding surface, and therefore the inner diameter cutting step can be eliminated.
  • a slide member according to a second aspect of the embodiment is the slide member according to the first aspect, The region is provided so as to extend from one end to the other end in the axial direction of the sliding member.
  • a slide member according to a third aspect of the embodiment is the slide member according to the first or second aspect, In the sliding layer, hard particle powder containing a Laves phase composed of Co, Mo and Si is dispersed.
  • a slide member according to a fourth aspect of the embodiment is the slide member according to the third aspect, At least one of MoS2 powder and Laves phase-free bronze powder is further dispersed in the sliding layer.
  • a slide member according to a fifth aspect of the embodiment is the slide member according to the first or second aspect
  • the resin composition is composed of copper sulfide, a thermoplastic resin, molybdenum disulfide, graphite, aramid fibers, and the balance is a fluororesin, and contains more than 3 mass% and less than 40 mass% of the copper sulfide, 0 mass% or more and less than 4 mass% of the thermoplastic resin, 0 mass% or more and 36 mass% or less of the molybdenum disulfide, 0 mass% or more and 10 mass% or less of the graphite, 0 mass% or more and 10 mass% or less of the aramid fibers, and the balance is the fluororesin.
  • a slide member according to a sixth aspect of the embodiment is the slide member according to any one of the first to fifth aspects,
  • the porous layer is A matrix phase containing Cu and Sn; and hard particles dispersed in the matrix phase, the hard particles including a Laves phase having a composition of Co, Mo and Si.
  • a slide member according to a seventh aspect of the embodiment is the slide member according to the sixth aspect,
  • the porous layer is
  • the alloy further comprises a compound phase dispersed in the matrix phase, the compound phase including Co, Fe, Ni, Si and Cr.
  • a slide member according to an eighth aspect of the embodiment is the slide member according to any one of the first to seventh aspects,
  • the ratio of the thickness of the porous layer to the thickness of the sliding layer is 6:4 to 8:2.
  • a bearing according to a ninth aspect of the embodiment comprises: A cylindrical metal substrate; A porous layer formed on the inner circumferential surface of the metal substrate; A sliding layer is provided to cover the porous layer, The porous layer is formed of a metal or an alloy composition, The sliding layer is formed of a resin composition, The resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface, and the non-porous layer formed of the metal element or alloy composition is exposed in the area.
  • a method for producing a slide member includes the steps of: forming a porous layer made of a metal element or an alloy composition on one surface of a metal substrate; rolling the metal substrate with the porous layer on the inside to form a cylindrical shape; a step of welding a joint portion from an outer diameter side of the metal substrate, the porous layer on the joint portion being melted to form a non-porous layer formed of the metal or alloy composition; a step of forming a sliding layer made of a resin composition by impregnating a surface of the porous layer with a raw resin of a sliding layer and baking the raw resin to cover the porous layer, wherein the surface of the non-porous layer is not impregnated with the raw resin, so that the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface of the sliding member, and a region where the non-porous layer is exposed is formed; Includes.
  • a method for producing a slide member includes the steps of: forming a porous layer made of a metal element or an alloy composition on one surface of a metal substrate; a step of forming a sliding layer made of a resin composition by impregnating a surface of the porous layer with a raw material resin of a sliding layer and baking the raw material resin to cover the porous layer; rolling the metal substrate with the sliding layer on the inside to form a cylindrical shape; a step of welding a seam portion from an outer diameter side of the metal base material, in which the porous layer on the seam portion is melted to form a non-porous layer formed of the metal element or alloy composition, and the sliding layer on the seam portion is peeled off, thereby forming a region in which the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface of the sliding member and the non-porous layer is exposed; Includes.
  • a method according to a twelfth aspect of the embodiment is a method according to the tenth or eleventh aspect, comprising: a step of burnishing the inner circumferential surface of the sliding layer by pressing a cylindrical core metal into the inside of the sliding layer while constraining the outer circumferential surface of the metal base material with a die; Further includes:
  • % in relation to the composition means “mass %” unless otherwise specified.
  • a to B both A and B are numbers
  • main component refers to a component that is contained in an amount of 50 mass % or more of the entire composition.
  • hard particle powder refers to a powder in the mixed powder before sintering or a powder dispersed in the resin composition of the sliding layer, and “hard particles” refers to particles in the porous layer after sintering.
  • the content of the hard particles in the porous layer varies from the blending amount of the hard particle powder in the mixed powder, and the content of each constituent element in the hard particles differs from the content of each constituent element in the hard particle powder (hard particles are particles with a composition in which the content of Sn and Cu among the chemical components is somewhat lower than that of the hard particle powder).
  • the term "seam” refers to a part that connects two objects (or two ends of one object) so that they are continuous, and includes both cases where the object is welded and cases where the object is not welded.
  • the term “seam” refers to both cases where the two objects (or two ends of one object) are in contact and cases where the two objects are separated by a small gap.
  • the "small gap” is not particularly limited in its specific width, as long as it can be regarded as being connected in a continuous manner when viewed as a whole, but it may be, for example, 1/10 or less of the overall length, 1/50 or less, or 1/100 or less.
  • a "seam” that is not welded may also be called a "joint.”
  • Fig. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a slide member 10 according to an embodiment.
  • Fig. 2 is a photographic image of a welded portion of the slide member 10 taken from the outer periphery side
  • Fig. 3 is a photographic image of a region corresponding to the welded portion of the slide member 10 taken from the inner periphery side
  • Fig. 4 is an optical microscope photograph of a cross-sectional structure of a region corresponding to the welded portion before forming a sliding layer (resin impregnation and baking).
  • Fig. 5 is a backscattered electron composition image of a cross-sectional structure of a region other than the welded portion of the slide member according to an embodiment.
  • the upper side of the paper corresponds to the inner periphery side of the slide member 10
  • the lower side of the paper corresponds to the outer periphery side of the slide member 10.
  • the sliding member 10 is, for example, a sliding bearing, and includes a cylindrical metal substrate 11, a porous layer 12 formed on the inner peripheral surface of the metal substrate 11, and a sliding layer 13 that covers the porous layer 12.
  • the porous layer 12 is formed of a simple metal or an alloy composition
  • the sliding layer 13 is formed of a resin composition.
  • the sliding member 10 as a plain bearing is configured to support the shaft 20, which is the object to be slid, with the sliding layer 13 forming a cylindrical inner peripheral surface.
  • the inner diameter roundness of the sliding layer 13 may be 50 ⁇ m or less, or may be 20 ⁇ m or less. In this case, friction on the inner peripheral surface of the sliding layer 13 is reduced, thereby achieving further reductions in wear and heat generation.
  • the sliding member 10 can be applied whether the shaft 20 rotates or moves linearly.
  • the sliding member 10 may be used in a sliding part where oil is used in a linear motion, such as a shock absorber for an automobile.
  • the sliding member 10 may also be used in a sliding part where oil is used in a rotational motion, such as a gear pump that delivers oil by rotating a gear-shaped member.
  • a gear pump that delivers oil by rotating a gear-shaped member.
  • the metal substrate 11 has a cylindrical shape.
  • the metal substrate 11 can be manufactured, for example, by rolling a metal sheet material into a cylindrical shape and then welding the joint portion 11a (see Figure 2).
  • the material of the metal substrate 11 is not particularly limited as long as it has sufficient strength and shape stability to be used as a backing metal base material for a bearing, but it can be, for example, low carbon steel (SPCC, SS400, etc.) or a copper-plated steel sheet in which an Fe-based sheet material is plated with Cu.
  • the porous layer 12 has a cylindrical shape and is formed by sintering metal powder (a mixed powder described below, or an alloy powder obtained by alloying the mixed powder during spraying) onto the surface of the metal substrate 11.
  • the thickness of the porous layer 12 may be a thickness that allows at least two or more pieces of metal powder to be sintered together, and may be, for example, 0.5 mm or less.
  • the sliding layer 13 is formed by impregnating the porous layer 12 with a resin composition to a predetermined thickness, and then baking the resin composition impregnated into the porous layer 12.
  • the thickness of the sliding layer 13 may be set to be thicker on average than the thickness of the porous layer 12 so that the porous layer 12 is not exposed.
  • the ratio of the thickness of the porous layer 12 to the thickness of the sliding layer 13 may be 6:4 to 8:2, and may be, for example, 7:3.
  • the resin composition of the sliding layer 13 contains a fluororesin as the main component.
  • fluororesin that can be used as the base resin of the resin composition include PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxyalkane), FEP (perfluoroethylene-propylene copolymer), and EFFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer).
  • the resin composition contains PTFE as a main component of the fluororesin, and may contain other fluororesins other than PTFE, such as PFA, as optional additives.
  • the content of the other fluororesins contained as optional components may be 0 vol% or more and 20 vol% or less in the resin composition.
  • PTFE resin products include Polyflon (registered trademark) D-210C and F-201 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Fluon (registered trademark) AD911D (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and Teflon (registered trademark) 31JR and 6C-J (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals Co., Ltd.).
  • the resin composition of the sliding layer 13 may have dispersed therein hard particle powder 13a including a Laves phase composed of Co, Mo, and Si.
  • the Laves phase is an intermetallic compound based on AB 2 type composed of A element and B element with an atomic radius ratio of about 1.2:1, and has three types of structures: MgZn 2 (C14), MgCu 2 (C15), and MgNi 2 (C36).
  • the Laves phase composed of Co, Mo, and Si (more specifically, Co 3 Mo 2 Si) is a Laves phase in which the A element is Mo, the B element is Co, and 25 at % of Co is replaced by Si, and is an MgZn 2 type having a hexagonal crystal structure.
  • the Vickers hardness of the Laves phase composed of Co 3 Mo 2 Si is Hv1000 to 1200.
  • the hard particle powder 13a dispersed in the sliding layer 13 is considered to receive a higher load than the resin composition forming the sliding layer 13.
  • the hard Laves phase composed of Co, Mo, and Si precipitates on the friction surface and supports the load, which can be advantageous in reducing wear of the sliding layer 13.
  • a sulfide film of MoS2 can be formed on the friction surface by Mo in the Laves phase and S in the lubricating oil.
  • MoS2 is a material known as a sulfide that replaces the solid lubricity of lead and contributes to improving friction characteristics. Compared to the bonds between molybdenum and between molybdenum and sulfur, the bonds between sulfur are weaker when friction occurs, so that lubrication occurs by selectively breaking the bonds between sulfur, which can effectively act to suppress wear.
  • Mo oxides generated on the friction surface by oxidation of Mo in the Laves phase during sliding can also exert a lubricating effect and effectively act to suppress wear.
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • bronze powder not containing a Laves phase may be further dispersed in the resin composition of the sliding layer 13.
  • MoS 2 is a material known as a sulfide that substitutes for the solid lubricity of lead and contributes to improving friction characteristics, and since the bond between sulfur is weaker than the bond between molybdenum and between molybdenum and sulfur, when friction occurs, the bond between sulfur is selectively broken, causing lubrication and effectively suppressing wear.
  • the resin composition of the sliding layer 13 may be composed of copper sulfide (CuS), thermoplastic resin, molybdenum disulfide ( MoS2 ), graphite, aramid fiber, and the remainder being fluororesin (however, the resin composition does not contain lithium phosphate).
  • the resin composition may contain more than 3 mass% and less than 40 mass% copper sulfide, 0 mass% to less than 4 mass% thermoplastic resin, 0 mass% to 36 mass% molybdenum disulfide, 0 mass% to 10 mass% graphite, 0 mass% to 10 mass% aramid fiber, and the remainder being fluororesin.
  • the heat dissipation characteristics of the sliding layer 13 are improved. This suppresses the temperature rise of the sliding layer 13 caused by the sliding of the sliding object, and suppresses deformation of the sliding layer 13 due to the temperature rise.
  • the strength of the sliding layer 13 is improved. It is known that the strength of the resin layer is improved by including a carbon fiber filler in the resin composition that forms the sliding layer. In contrast, by including copper sulfide in the resin composition, the strength is improved in the same way as when a carbon fiber filler is included, even if no carbon fiber filler is included. The improvement in the strength of the sliding layer 13 also suppresses deformation of the sliding layer 5 due to the sliding of the sliding object.
  • Copper sulfide is known as copper (I) sulfide (Cu 2 S) and copper (II) sulfide (CuS). Copper (I) sulfide (Cu 2 S) is stable even at 1000° C. or higher. In contrast, copper (II) sulfide (CuS) changes to copper (I) sulfide (Cu 2 S) at around 200° C.
  • the resin composition 4 is heated at a temperature exceeding 327° C. in the step of baking the sliding layer 13. Therefore, when the resin composition contains copper (II) sulfide (CuS), copper (II) sulfide (CuS) changes to copper (I) sulfide (Cu 2 S) in the step of baking the sliding layer 13.
  • the slide layer 13 of the slide member 10 which is the manufactured product, contains cuprous sulfide (Cu 2 S).
  • cuprous sulfide (Cu 2 S) or cupric sulfide (CuS) may be used as the raw material for copper sulfide, it is preferable to use cupric sulfide (CuS) in view of processability.
  • the resin composition forming the sliding layer 13 preferably contains copper sulfide in an amount of more than 8% by mass and less than 40% by mass in order to improve heat dissipation characteristics and strength. If the amount of copper sulfide added is 3% by mass or less or 40% by mass or more, the heat dissipation characteristics deteriorate and the wear resistance characteristics are impaired.
  • cupric sulfide manufactured by Terada Yakusen Kogyo Co., Ltd.
  • cupric sulfide manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.
  • cuprous sulfide manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd.
  • thermoplastic resin 0% by mass or more and 4% by mass or less
  • a thermoplastic resin is not an essential additive.
  • thermoplastic resin When adding thermoplastic resin, if the amount exceeds 4% by mass, it will hinder the low friction characteristics of the fluororesin.
  • PPS resins as thermoplastic resins include PQ-208 manufactured by DIC Corporation and Fortron (registered trademark) KPS manufactured by Kureha Corporation.
  • graphite 0% by mass or more and 10% by mass or less
  • graphite is not an essential additive, but it is expected to contribute to improving self-lubrication and heat resistance, low friction characteristics, and wear resistance characteristics. When graphite is added in an amount exceeding 10 mass %, the low friction characteristics are impaired.
  • Commercially available graphite products include UCP and CPB manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd., and AT series manufactured by Oriental Sangyo Co., Ltd. can be done.
  • Molybdenum sulfide 0 mass% or more and 36 mass% or less
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • aramid fiber is not an essential additive, but is added to obtain mechanical strength. When aramid fiber is added in an amount of 10 mass% or more, it inhibits uniform dispersion, resulting in a decrease in wear resistance.
  • Examples of commercially available products include Kevlar (registered trademark) manufactured by DuPont-Toray Co., Ltd. and Twaron (registered trademark) manufactured by Teijin Co., Ltd.
  • the resin composition of the sliding layer 13 may be a zinc compound (ZnS (zinc sulfide), ZnO (zinc oxide), ZnSO 4 (zinc sulfate, etc.), carbon fiber, iron oxide, barium sulfate, aramid fiber, graphite, a calcium compound (CaCO 3 (calcium carbonate), CaSO 4 (calcium sulfate), Ca(OH) 2
  • the resin composition may contain any one or more of zinc, zinc alloy, or zinc compound (calcium hydroxide, etc.) as an optional additive.
  • the elastic modulus is improved, and deformation of the sliding layer 13 is suppressed, and the sliding layer 13 is deformed by an external force, and the increase or decrease in the contact area can be suppressed.
  • the resin composition contains carbon fiber
  • the value of the dynamic friction force and the change between the static friction force and the dynamic friction force can be improved, and the sliding characteristics can be improved.
  • the resin composition contains iron oxide
  • the elastic modulus can be improved in addition to the wear resistance.
  • the wear resistance can be increased without inhibiting the improvement of the elastic modulus by the addition of a zinc compound.
  • the friction resistance can be reduced without inhibiting the improvement of the elastic modulus by the addition of a zinc compound.
  • the resin composition contains a calcium compound, zinc, or zinc alloy, the wear resistance can be improved without inhibiting the improvement of the elastic modulus by the addition of a zinc compound.
  • the porous layer 12 may have a matrix phase containing Cu and Sn, and hard particles dispersed in the matrix phase.
  • the porous layer 12 may be formed by sintering an alloy powder obtained by alloying the mixed powder when spraying. By making it into an alloy powder, the sintering of the powder is promoted to form necks, and the powders can be sufficiently bonded together. In addition, by making it into an alloy powder, the hard particles are refined and uniformly dispersed in the matrix phase. Note that, when the hard particle powder 13a is dispersed in the sliding layer 13 described above, the porous layer 13 does not need to contain hard particles.
  • the matrix phase is a bronze-based alloy containing Cu as the main component and further containing Sn.
  • the matrix phase may be composed of a solid solution of Cu, Sn, and Ni.
  • Bi particles may be distributed in the crystal grain boundaries of the matrix phase.
  • Bi exerts a self-lubricating effect similar to that of Pb in conventional lead bronze at the friction surface where the sliding layer 4 wears and part of the porous layer 3 is exposed, and acts as a lubricant between the two rubbing surfaces, thereby reducing friction.
  • the hard particles may contain a Laves phase composed of Co, Mo, and Si.
  • the hard particles dispersed in the matrix phase are considered to receive a higher load than the soft bronze that becomes the matrix phase, but the hard Laves phase composed of Co, Mo, and Si precipitates on the friction surface and supports the load, which can be advantageous in reducing wear of the porous layer 12.
  • a sulfide film of MoS 2 can be formed on the friction surface by Mo in the Laves phase and S in the lubricating oil.
  • MoS 2 is a material known as a sulfide that replaces the solid lubricity of lead and contributes to improving friction characteristics, and since the bond between sulfur is weaker than the bond between molybdenum and between molybdenum and sulfur, when friction occurs, the bond between sulfur is selectively broken, causing lubrication, which can be effective in suppressing wear.
  • Mo oxides generated on the friction surface by oxidation of Mo in the Laves phase during sliding can also exert a lubricating effect and can be effective in suppressing wear.
  • the content of the hard particles may be, for example, 40% by mass or less when the entire porous layer 12 is taken as 100% by mass.
  • the content of the hard particles may be, for example, 0.1% by mass or more. If the content of the hard particles is 0.1% by mass or more, the effect of reducing wear of the porous layer 12 as described above can be obtained.
  • the content of the Laves phase composed of Co, Mo, and Si may be, for example, 0.1 to 20% by mass.
  • the total content of Cu and Sn may be 99.9% or more when the entire porous layer 12 is taken as 100% by mass.
  • the porous layer 3 may further have a compound phase dispersed in the matrix phase.
  • the compound phase may contain Co, Fe, Ni, Si, and Cr.
  • the formation of the compound phase in the matrix phase can increase the hardness of the matrix phase, which can be advantageous in improving seizure resistance.
  • the sliding member 10 has four configurations: (1) a configuration in which the porous layer 12 contains hard particles, but the sliding layer 13 does not contain hard particle powder 13a; (2) a configuration in which the porous layer 12 does not contain hard particles, but the sliding layer 13 contains hard particle powder 13a; (3) a configuration in which the porous layer 12 contains hard particles, and the sliding layer 13 contains hard particle powder 13a; and (4) a configuration in which the porous layer 12 does not contain hard particles, and the sliding layer 13 does not contain hard particle powder 13a.
  • the total content of the hard particles and the content of the hard particle powder 13a may be 1 to 20% by mass, for example, 15% by mass.
  • the sliding member 10 has a region 15 where the resin composition is not present on a part of the inner circumferential surface, and a non-porous layer 14 (see FIG. 4) formed of a metal element or an alloy composition is exposed.
  • a non-porous layer 14 (see FIG. 4) formed of a metal element or an alloy composition is exposed.
  • the region 15 where the resin composition is not present may be provided so as to extend from one end to the other end in the axial direction of the sliding member 10.
  • the region 15 where the resin composition is not present may be provided on the seam portion 11a (see FIG. 2) of the metal substrate 11.
  • the non-porous layer 14 may be formed of the same metal element or alloy composition as the porous layer 12.
  • the non-porous layer 14 has a concave inner surface compared to the surrounding area because the metal or alloy composition that constitutes the porous layer 12 has melted.
  • the depth D of the concave space in the non-porous layer 14 may be, for example, 0.2 to 0.3 mm.
  • the width (length in the circumferential direction) W of the non-porous layer 14 may be 0.1 to 10% of the inner circumference of the sliding member 10. For example, when the inner circumference of the sliding member 10 is 60 to 70 mm, the width W of the non-porous layer 14 may be 1.0 mm to 3.0 mm.
  • Fig. 6 is a flow diagram showing an example of a method for manufacturing the slide member 10.
  • Fig. 8 is a diagram for explaining the raw material powder scattering step and the porous layer sintering step.
  • Fig. 9 is a diagram for explaining the raw material resin impregnation step, and
  • Fig. 10 is a diagram for explaining the burnishing step.
  • the raw material powder of the porous layer 12 is spread onto one surface of the plate-shaped metal substrate (step S10).
  • the raw powder may be a first powder containing Cu and Sn, a mixed powder obtained by mixing the first powder with a hard particle powder containing a Laves phase composed of Co, Mo and Si, or a mixed powder obtained by mixing the first powder, the hard particle powder and a second powder containing Cu, Co, Fe, Ni, Si and Cr.
  • the first powder is a bronze-based alloy powder containing Cu as a main component and further containing Sn.
  • the first powder may further contain Bi or P. If the first powder contains Bi, Bi particles are precipitated in the matrix phase 10 during sintering of the raw material powder described later (i.e., step S20), and Bi exhibits a self-lubricating effect similar to that of Pb in conventional lead bronze, thereby reducing friction. If the first powder contains P, oxygen mixed in copper can be removed (deoxidized) to suppress hydrogen embrittlement.
  • the content of each constituent element of the first powder may be Sn: 10 to 11 mass%, Cu: balance. If Bi is further contained, Bi: 7 to 9 mass%, and if P is contained, P: 0.02 mass% or less is preferable.
  • the blending amount of the first powder in the raw material powder is the remainder obtained by subtracting the total blending amount of powders other than the first powder from the blending amount of the entire raw material powder.
  • the hard particle powder is an alloy powder containing Cu and a Laves phase composed of Co, Mo, and Si, and contains Cu, Si, Fe, Mo, Co, and Cr.
  • the hard particle powder may further contain Sn, for example, 1 mass% or more of Sn.
  • the solid phase temperature of hard particle powder that does not contain Sn reaches nearly 1450°C, but by containing Sn, the solid phase temperature of the hard particle powder can be reduced, and the hard particle powder can be solid-phase sintered to the backing metal base material at nearly 800°C.
  • the Sn contained in the hard particle powder is dissolved into the Cu-Sn matrix phase side of the first powder during sintering, and is diffusion-bonded.
  • the content of each of the constituent elements in the hard particle powder may be Co: 14-20% by mass, Mo: 24-28% by mass, Si: 3-7% by mass, Fe: 2-16% by mass, Cr: 1-10% by mass, and Cu: remainder, when the entire hard particle powder is taken as 100% by mass.
  • the content of each of the constituent elements in the hard particle powder may be Co: 14-20% by mass, Mo: 24-28% by mass, Si: 3-7% by mass, Fe: 2-16% by mass, Cr: 1-10% by mass, Sn: 1-15% by mass, and Cu: remainder, when the entire hard particle powder is taken as 100% by mass.
  • the blending amount of the hard particle powder may be 1-40% by mass, and preferably 1-3% by mass, when the entire raw material powder is taken as 100% by mass (i.e., when the entire sliding layer 12 is taken as 100% by mass). Because Cu and Sn dissolve from the hard particle powder during sintering, the content of hard particles in the sliding layer 12 varies depending on the amount of hard particle powder mixed in the raw material powder.
  • the second powder is an alloy powder containing Cu as the main component, and further containing Co, Fe, Ni, Si and Cr.
  • the second powder may further contain Sn, for example, 1 mass% or more of Sn.
  • the solidus temperature of the second powder not containing Sn reaches nearly 1240°C, but by containing Sn, the solidus temperature of the second powder can be reduced, and the second powder can be solid-phase sintered to the backing metal base material at nearly 800°C.
  • the content of each constituent element in the second powder may be Co: 0.6 to 4.6 mass%, Fe: 1.6 to 5.6 mass%, Ni: 10 to 14 mass%, Si: 0.5 to 4.5 mass%, Cr: 0.5 to 1.5 mass%, Sn: 1 to 15 mass%, and Cu: balance, when the entire second powder is taken as 100 mass%.
  • the amount of the second powder may be 2 to 38% by mass, preferably 10 to 38% by mass, and more preferably 17 to 19% by mass, when the raw material powder as a whole is taken as 100% by mass.
  • the first powder, the hard particle powder, and the second powder can each be produced by spraying using, for example, a gas atomization method.
  • the heat source for melting may be high frequency
  • the crucible (with a nozzle at the bottom) may be made of zirconia.
  • the particle size of the first powder may be, for example, 45 ⁇ m to 180 ⁇ m.
  • the particle size of the hard particle powder may be a fine powder of 53 ⁇ m or less.
  • the particle size of the second powder may be 53 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • particle size refers to the particle size distribution measured by the laser diffraction/scattering method using a particle size distribution measuring device MT3300EXII manufactured by Microtrac-Bell. This measurement method conforms to the test procedure after the process of extracting powder from paste in "4.2.3 Laser diffraction type particle size distribution measurement test" of JIS Z3284-2.
  • the raw powder scattered on the metal substrate 11 is sintered at 800 to 900°C to form the porous layer 12 (step S20).
  • the solid-phase temperatures of the hard particle powder and the second powder that do not contain Sn reach approximately 1450°C and 1240°C, respectively.
  • the solid-phase temperatures of the hard particle powder and the second powder can be reduced, and the hard particle powder and the second powder can be solid-phase sintered to the metal substrate (backing metal base material) at approximately 800°C.
  • the Sn contained in the hard particle powder dissolves in the Cu-Sn matrix phase 10 side of the first powder during sintering, and is diffusion-bonded. As sintering progresses due to powder shrinkage via Sn, solid-solution strengthening by the Sn in the matrix phase 10 and the Sn contained in the hard particle powder occurs, and ultimately a high-strength alloy can be formed.
  • the metal substrate 11 is rolled up with the porous layer 12 on the inside to form a cylindrical shape (step S30), and the seam portion 11a is welded from the outer diameter side of the metal substrate 11 (step S40).
  • the welding method may be TIG welding (argon gas welding) or laser welding (pulse welding).
  • the porous layer 12 above the seam portion 11a melts due to the heat during welding, and the many voids contained in the porous layer 12 are crushed, forming a non-porous layer 14 formed of a simple metal or an alloy composition. No seam appears on the inner diameter surface. In the non-porous layer 14, the apparent volume is reduced by the amount of the voids contained in the porous layer 12, so the inner diameter surface has a concave shape compared to the surrounding porous layer 12.
  • the inner surface of the porous layer 12 may be burnished by pressing a cylindrical core metal 42 into the inside of the porous layer 12 while restraining the outer surface of the metal substrate 11 with a die 41 (see FIG. 10).
  • the surface of the porous layer 12 is impregnated with the raw resin of the sliding layer 13 (step S50).
  • a predetermined amount of the resin composition may be supplied onto the porous layer 12 formed on the inner circumferential surface of the metal substrate 11, and the resin composition may be pressed against the porous layer 12 by the rotation pressure of the impregnation roll, thereby impregnating the porous layer 12 with the resin composition.
  • the resin composition supplied onto the porous layer 12 may have at least one of a hard particle powder 13a containing a Laves phase composed of Co, Mo, and Si, and a molybdenum disulfide (MoS 2 ) powder dispersed therein.
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • the resin composition may contain copper sulfide as an additive, and may further contain molybdenum disulfide, or may contain graphite and aramid fibers as other additives.
  • the amount of the resin composition supplied onto the porous layer 12 is an amount that covers the porous layer 12 with a thickness that does not expose the porous layer 12 from the surface of the sliding layer 13 after the resin composition is baked as described below.
  • the surface of the non-porous layer 14 is not in a state where the raw resin is impregnated between the pores, but rather the raw resin is simply placed on top of the non-porous layer 14.
  • the resin composition is heated at a temperature exceeding the melting point of the resin contained in the resin composition to melt the resin and volatilize the organic solvent, and then the resin is cured to form the sliding layer 13 made of the resin composition that covers the porous layer 12 (step S60).
  • Heating the resin composition at a predetermined temperature to form the sliding layer 13 is called baking.
  • the melting point of polytetrafluoroethylene used as the resin is 327°C.
  • the sliding layer 13 may be baked by heating the resin composition at a temperature exceeding the melting point of polytetrafluoroethylene (for example, 400 to 500°C) using a baking furnace.
  • the outer peripheral surface of the metal substrate 11 is constrained by a die 41 while a cylindrical core metal 42 is pressed into the inside of the sliding layer 13, thereby burnishing the inner peripheral surface of the sliding layer 13 to set the inner diameter roundness to 50 ⁇ m or less (step S70).
  • FIG. 7 is a flow diagram showing another example of a method for manufacturing the sliding member 10.
  • the raw material powder of the porous layer 12 is spread on one surface of the metal substrate (step S10), and then the raw material powder spread on the metal substrate 11 is sintered to form the porous layer 12 (step S20).
  • a predetermined amount of resin composition is supplied onto the porous layer 12, and the resin composition is pressed against the porous layer 12 to impregnate the porous layer 12 (step S150).
  • the amount of resin composition supplied onto the porous layer 12 is an amount that covers the porous layer 12 to a thickness that prevents the porous layer 12 from being exposed from the surface of the sliding layer 13 after the resin composition is baked, which will be described later.
  • the resin composition is heated to a temperature exceeding the melting point of the resin contained in the resin composition to melt the resin and volatilize the organic solvent, and then the resin is cured to form a sliding layer 13 made of the resin composition that covers the porous layer 12 (step S160).
  • the metal substrate 11 is rolled up with the sliding layer 13 on the inside to form a cylindrical shape (step S130), and the seam portion 11a is welded from the outer diameter side of the metal substrate 11 (step S140).
  • the welding method may be TIG welding (argon gas welding) or laser welding (pulse welding).
  • the heat from the welding melts the porous layer 12 above the seam portion 11a, crushing many voids contained in the porous layer 12 and forming a non-porous layer 14 formed of a simple metal or an alloy composition, and the resin composition on the seam portion 11a peels off, forming a region 15 where the resin composition is not present on part of the inner circumferential surface and the non-porous layer 14 is exposed.
  • the outer peripheral surface of the metal substrate 11 is constrained by a die 41 while a cylindrical core metal 42 is pressed into the inside of the sliding layer 13, thereby burnishing the inner peripheral surface of the sliding layer 13 to set the inner diameter roundness to 50 ⁇ m or less (step S70).
  • the resin composition is not present on a portion of the inner circumferential surface of the sliding member 10, and a region 15 is provided in which the non-porous layer 14 formed of a metal element or an alloy composition is exposed.
  • This region is recessed compared to the surrounding area because there is no resin composition present in the surrounding area, and the non-porous layer does not contain many voids like a porous layer, and plays a role like a groove.
  • the inner surface of the groove does not come into contact with the shaft that is being slid against, which contributes to reducing heat generation due to friction. This suppresses temperature rise in the high-speed rotation area, and improves the performance of the bearing itself.
  • the groove maintains the formation of an oil film on the sliding surface, so heat generation is expected to be further reduced compared to use in a dry environment.
  • the resin composition is not present on a portion of the inner circumferential surface of the sliding member 10, and an area 15 is provided where a non-porous layer 14 formed of a metal alone or an alloy composition is exposed, and no protrusions due to seams appear on the sliding surface, reducing the torque generated during friction at the seams. This contributes to reducing power consumption and energy loss, and therefore contributes to carbon neutrality.
  • an inner diameter cutting process i.e., surface alignment of the inner surface at the seam portion
  • a part of the inner peripheral surface of the sliding member 10 is free of the resin composition, and an area 15 is provided where the non-porous layer 14 formed of a simple metal or alloy composition is exposed, and no protrusions due to the seam appear on the sliding surface, so the inner diameter cutting process can be eliminated.
  • the region 15 where the resin composition is not present is provided so as to extend from one end to the other end in the axial direction of the sliding member 10, so that the effect of reducing heat generation due to friction is obtained continuously from one end to the other end in the axial direction. This makes it possible to further suppress temperature rise in the high-speed rotation region.
  • the region 15 where the resin composition is not present has a recessed shape compared to the surrounding area and acts like a groove.
  • the region 15 is formed by the heat generated during welding when the joint portion 11a of the metal base material 11 is welded, so the number of steps can be reduced compared to when the sliding layer is formed and then processed into an uneven shape.
  • bronze powder (irregular shape, brand: CP-301) manufactured by Fukuda Metal Foil and Powder Co., Ltd. was prepared by removing coarse powder having a particle size of 150 ⁇ m or more as the raw material powder for the porous layer 12.
  • the chemical composition of the bronze powder was Cu-10Sn.
  • the raw powder of the porous layer 12 was spread on a copper-plated steel sheet, and then sintered at 880°C to form the porous layer 12.
  • the steel sheet on which the porous layer 12 was formed was slit to a slit width of 67.6 mm.
  • the slit steel sheet was shaped into a cylindrical shape from the width direction while applying pressure via a side roll, and the seam of the steel sheet was argon gas welded from the outer diameter side. After welding, the sheet was shaped by water cooling, deburring, and sizing, and cut to a total length of 10 mm to obtain a cylindrical metal substrate 11 on whose inner surface the porous layer 12 was formed.
  • an Amsler tester was used to apply a load to the inner surface of the porous layer 12 by pressing a core metal 42 into the inside of the porous layer 12 while restraining the outer surface of the metal substrate 11 with a die 41, thereby correcting the inner surface of the porous layer 12 (burnishing).
  • the impregnated resin had a composition of 1.1% by mass of graphite powder, 15% by mass of hard particle powder containing a Laves phase composed of Co, Mo, and Si, and the remainder being PTFE resin, with 15% by mass of MoS2 powder added for the purpose of improving self-lubrication.
  • the chemical composition of the hard particle powder was Cu-4.5Sn-5Si-15Fe-16Co-4Cr-26Mo, the particle size was a fine powder under 53 ⁇ m, and the graphite powder was made by Nippon Graphite Co., Ltd. (brand: CPBW-5).
  • the resin impregnation method involved applying resin to the inner surface of the porous layer 12 with a spatula, and pressing it with a rolling core of ⁇ 11.7 while impregnating the porous layer 12 with the resin by the rotational pressure of the rolling. After that, the product was fired in a firing furnace at a firing temperature of 480°C and a conveyor speed of 1000 mm/min.
  • an Amsler tester was used to apply a load to the inner surface of the sliding layer 13 by pressing a core bar 42 into the inside of the sliding layer 13 while restraining the outer surface of the metal substrate 11 with a die 41, thereby correcting the inner surface of the sliding layer 13 (burnishing).
  • the sliding member according to the embodiment was obtained by the above manufacturing process.
  • the sliding member according to the embodiment has a weld mark on the outer peripheral surface of the metal substrate 11, which extends from one end to the other end in the axial direction of the sliding member 10, and an area 15 where a non-porous layer 14 where no resin composition is present is exposed on the inner peripheral surface behind the weld mark, which extends from one end to the other end in the axial direction of the sliding member 10.
  • Figure 26 is a graph showing the inner diameter measured at angles of 90°, 180°, 270°, and 360° in the circumferential direction for the sliding member according to the embodiment. As shown in Figure 26, the inner diameter precision of the sliding member according to the embodiment was 0.018 mm or less.
  • the sliding members according to Comparative Examples 1 and 2 were produced by the manufacturing process described in Japanese Patent Application No. 2023-026107. That is, in Comparative Example 1, a carbon steel round bar was machined on a lathe to an outer diameter of ⁇ 22 mm, an inner diameter of ⁇ 20.62 mm, and a total length of 10.35 mm to obtain a seamless, thin-walled cylindrical metal substrate. In Comparative Example 2, a carbon steel plate material with a length of 67 mm, a width of 11 mm, and a thickness of 0.75 mm was machined into a rolled bushing to obtain a cylindrical metal substrate with a seam of 2 mm or less in width (seam type).
  • the metal substrate is pressed into the inside of the housing to bring the seam (joint) into close contact, and then the carbon steel jig is coaxially placed inside the metal substrate pressed into the housing, and the same bronze powder as in the Example was poured into the annular gap of 0.3 mm between the inner surface of the metal substrate and the outer surface of the jig.
  • a rotating shaft was connected to the jig and the powder was filled while rotating the jig with a motor. In this state, sintering was performed in a sintering furnace at a sintering temperature of 880°C and a conveyor speed of 230 mm/min.
  • the inside of a cylindrical metal substrate in which bronze powder was sintered was impregnated with resin.
  • the composition of the impregnated resin was 1.1 mass% graphite powder, 15 mass% hard particle powder containing a Laves phase composed of Co, Mo and Si, and the remainder PTFE resin, and 15 mass% MoS2 powder was added for the purpose of improving self-lubrication.
  • the chemical composition of the hard particle powder was Cu-4.5Sn-5Si-15Fe-16Co-4Cr-26Mo, the particle size was 53 ⁇ m or less fine powder, and the graphite powder was made by Nippon Graphite Co., Ltd. (brand: CPBW-5).
  • the resin impregnation method was the same as in the above-mentioned examples, and the explanation will be omitted.
  • an Amsler tester was used to apply a load to the inner surface of the sliding layer 13, correcting it (burnishing) by pressing a core bar 42 into the inside of the sliding layer while restraining the outer surface of the metal substrate with a die 41.
  • FIG. 27 is a graph showing the inner diameter of the sliding member according to Comparative Example 1 measured at angles of 90°, 180°, 270°, and 360° in the circumferential direction. As shown in Figure 27, the inner diameter precision of the sliding member according to the Example was 0.037 mm or less. It is presumed that the powder filling method in which bronze powder particles are filled one by one and sintered, as in Comparative Examples 1 and 2, results in greater variation in the inner diameter compared to the method in which bronze powder is sintered and then shaped into a cylindrical shape, as in the Example.
  • Comparative Example 3 the same bronze powder as in the Example and Comparative Examples 1 and 2 was spread on a carbon steel plate material (metal substrate) and sintered to form a porous layer.
  • the porous layer was impregnated with a resin composed of 4 mass% graphite powder, 7.25 mass% MoS2 powder, and the remainder PTFE resin, and then the resin was baked to form a sliding layer covering the porous layer, and then rolling was performed.
  • the rolled metal substrate was processed into a rolled bush shape with the sliding layer on the inside, to produce a sliding member in which the metal substrate, the porous layer, and the sliding layer all had seams (joints).
  • Figure 13 is a table summarizing the compositions of the sliding members of the examples and comparative examples 1 to 3 produced using the above-mentioned procedure.
  • FIG. 11 shows a high-speed rotation wear tester. This tester measures the temperature at the back of the bearing when a load and speed are applied to the test material via the mating shaft, and is mainly suitable for evaluating the amount of wear and heat generation in the high-speed range.
  • An oil bath is provided in the test section, and the tester is designed to enable evaluation in both oil and non-lubricated environments.
  • a spindle motor (model S262B-SJ03, rated output 1.2 kW, rated voltage 200 V, rated current 4.8 A) manufactured by Shino Electric Co., Ltd.
  • the spindle motor is water-cooled via a chiller at a flow rate of 0.7 L/min.
  • the outer diameter of the mating shaft is ⁇ 11.957mm to 11.975mm, and the inner diameter of the housing is ⁇ 14.000mm to 14.018mm. Both are made of SKD-11 material, with a hardness of HRC58 after full hardening.
  • the temperature of the back of the bearing was measured every second with a data logger at a position 1.5mm from the back of the bearing by inserting a thermocouple into a ⁇ 6mm hole.
  • this test was evaluated in an unlubricated environment, and frictional heat generation and wear amount were measured against the number of rotations of the shaft.
  • the frictional heat generation was evaluated using the bearing temperature rise rate as an evaluation index, and the temperature slope against the time until the bearing back temperature reached 80°C was analyzed by regression analysis.
  • the wear amount was calculated by measuring the thickness of the sliding parts before and after the test with a tube micrometer and calculating the thickness change at the load point.
  • the shaft rotation speed is said to reach a maximum of 10,000 rpm for the compressor's main shaft and a maximum of around 30,000 rpm for the EV motor. Taking this into consideration, the range was set to 10,000 to 50,000 rpm.
  • a radial load of 10 N was applied to the bearing in one direction, taking into account the usage limits of the spindle motor at high speed rotation and safety.
  • the target clearance between the bearing and the shaft was set to 0.1 mm, and the shaft was polished to a surface roughness of Ra 0.17 ⁇ m before being subjected to testing.
  • the sliding member according to the embodiment has an area 15 on the inner circumferential surface where the resin composition is not present, and as shown in FIG. 12, a position 90° away from the area 15 in the circumferential direction was set as the load point (hereinafter, the position of this load point is referred to as load category A).
  • the power can be converted into electric power, and can be expressed as in the following equation (1).
  • R is the radius of rotation (m)
  • F is the frictional force (N)
  • N is the shaft rotation speed (rpm)
  • T is the torque (N ⁇ m)
  • E is the power (W)
  • P is the power rate (W).
  • FIG. 14 is a graph showing the change over time of the bearing back temperature measured when the shaft rotation speed N is 15,000 rpm for the sliding members according to the embodiment and comparative examples 1 to 3
  • FIG. 15 is a graph showing the change over time of the bearing back temperature measured when the shaft rotation speed N is 20,000 rpm
  • FIG. 16 is a graph showing the change over time of the bearing back temperature measured when the shaft rotation speed N is 25,000 rpm
  • FIG. 17 is a graph showing the change over time of the bearing back temperature measured when the shaft rotation speed N is 30,000 rpm
  • FIG. 18 is a graph showing the change over time of the bearing back temperature measured when the shaft rotation speed N is 35,000 rpm.
  • Figure 19 is a graph showing the change in temperature rise rate versus shaft rotation speed in the range of 10,000 to 50,000 rpm for the sliding members of the example and comparative examples 1 to 3, and Figure 20 is a graph showing the change in power consumption versus shaft rotation speed in the same range.
  • the shaft rotation speed at which a sudden increase in the temperature rise rate and power consumption occurs is 15,000 rpm for the sliding member of Comparative Example 3, 25,000 rpm for the sliding member of Comparative Example 2, and 30,000 rpm for the sliding member of Comparative Example 1, while it is 35,000 rpm for the sliding member of the Example. Therefore, it was confirmed that the sliding member of the Example has a higher allowable limit rotation speed than the sliding members of Comparative Examples 1 to 3.
  • Figure 21 is a graph showing the change in temperature rise rate versus shaft rotation speed in the range close to the shaft rotation speed where the temperature rise rate and power consumption suddenly increase for the sliding members according to the embodiment and comparative examples 1 to 3
  • Figure 22 is a graph showing the change in power consumption versus shaft rotation speed in the same range.
  • the sliding member of Comparative Example 3 has a nearly constant temperature rise rate and power consumption in the shaft rotation speed range of 7,000 to 8,000 rpm, but rises sharply when the shaft rotation speed exceeds 8,000 rpm, so it can be determined that the allowable limit rotation speed is 8,000 ⁇ 1,000 rpm.
  • the sliding member of Comparative Example 2 has a nearly constant temperature rise rate and power consumption in the shaft rotation speed range of 22,000 to 25,000 rpm, but rises sharply when the shaft rotation speed exceeds 25,000 rpm, so it can be determined that the allowable limit rotation speed is 23,500 ⁇ 1,500 rpm.
  • the temperature rise rate and power consumption are almost constant in the shaft rotation speed range of 27,000 to 30,000 rpm, but rise sharply when the shaft rotation speed exceeds 30,000 rpm, so it can be determined that the allowable limit rotation speed is 28,500 ⁇ 1,500 rpm.
  • the temperature rise rate and power consumption are almost constant in the shaft rotation speed range of 30,000 to 33,000 rpm, but rise sharply when the shaft rotation speed exceeds 33,000 rpm, so it can be determined that the allowable limit rotation speed is 31,500 ⁇ 1,500 rpm.
  • Figure 25 is a graph showing the change in temperature rise rate versus shaft rotation speed measured for load categories A and B for the sliding member of the embodiment
  • Figure 26 is a graph showing the change in power consumption versus shaft rotation speed.
  • load categories A and B have approximately the same temperature rise rate and power consumption changes, but in the shaft rotation speed range of 33,000 rpm or more, load category A has a higher temperature rise rate and power consumption than load category B.
  • load category A the temperature rise occurs due to the accumulation of frictional heat at the contact area
  • load category B it is presumed that the frictional heat at the contact area is mitigated by the grooves in area 15 where no resin composition is present, making it easier to dissipate, thereby suppressing the temperature rise.

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Abstract

摺動部材は、円筒状の金属基材と、金属基材の内周面に形成される多孔質層と、多孔質層を被覆する摺動層を備える。多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成される。摺動層は、樹脂組成物で形成される。摺動部材は、内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する。

Description

摺動部材および摺動部材を製造する方法
　本開示は、摺動部材および摺動部材を製造する方法に関する。
　現在、エネルギー効率やＣＯ２排出量の観点から、従来のエンジンを動力とする自動車から、バッテリーとモータを動力とする電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）などへの置き換えが進められている。モータの出力は回転数とトルクに依存し、回転数を高めることでトルクを抑えて体積を小さくできるため、部品の小型軽量化や省動力化に対してモータの高回転化は欠かせない。また、自動車の快適性を支えるカーエアコンに対しても、駆動モータ内蔵の電動コンプレッサへの小型軽量化のニーズはますます強くなっている。
　国内自動車メーカーなどが集まる自動車用動力伝達技術研究組合（ＴＲＡＭＩ）は、内燃機関から電気自動車（ＥＶ）用モータやその関連技術に研究の軸足を移すと公表している。現在のＥＶ用モータの回転数は１３，０００ｒｐｍ前後が主流であるが、近い将来に２０，０００ｒｐｍ以上になるとの予測があり、３０，０００～５０，０００ｒｐｍの超高回転を見据えた研究が推進されている。なかでもＥＶの駆動用モータや電動コンプレッサには、小型軽量化と高出力化を両立するために高速回転化への対応が求められている。
　モータやコンプレッサなどの主軸を支持する回転機械には、その回転体を支える軸受やシールなどの要素部が重要な役割を果たしている。これら機械要素は、稼働時間の経過とともにその摺動面が劣化し、摩擦係数の増大や摩耗が発生する。すると、発熱によって温度上昇が生じ、回転機械のいろいろな部分で劣化が始まり、最後には機械としての機能を満足できなくなり寿命に至る。また、モータの高回転化に伴って生じる摩擦や発熱により、回転軸を支えている軸受の隙間にあるはずの油が流出したり、隙間に異物が混入したりすると、摺動面の温度や振動が異常に高くなり、摺動材料の表面が溶けだして焼付に至る。このように、機械部品の性能低下や故障は摩擦や摩耗が主要原因である場合が多い。特に、コンプレッサで使用されるすべり軸受への潤滑には、封入されている冷媒と冷凍機油を用いるが、潤滑状態はコンプレッサの使用条件によって大きく変化し、液化した冷媒のみの場合やドライに近い場合など厳しい潤滑状態が想定される。
　したがって、駆動系の高回転化や軸の偏芯などによって油膜の形成し難い境界潤滑の使用環境においては、耐摩耗性や耐焼付性に優れたすべり軸受が必要とされる。さらに、軸と軸受の隙間、軸と接触する軸受内径面の形状や合わせ目による突起の有無など、軸受の寸法精度が機械寿命に対して大きく依存するため、すべり軸受には高精度な組付け精度も要求される。
　また、コンプレッサで使用されるすべり軸受に対しては、フロン規制や地球温暖化対策に伴う新冷媒への切り替えにより、軸受周辺の使用環境が厳しくなるため、さらなる高性能な軸受が要求される。
　特開２０１８－１７９０４９号公報では、自動車部品等の高速回転を要求される箇所において、転がり軸受を使用することが提案されている。しかしながら、転がり軸受は、すべり軸受に比べて寿命が短いため、高速回転下でも使用できる、より長寿命のすべり軸受が望まれる。
　本願出願人は、高速回転領域での耐摩耗性および耐焼付性に優れた摺動部材として、摺動面に継目のない摺動部材およびその製造方法を既に提案している（特願２０２３－０２６１０７号）。
　特願２０２３－０２６１０７号で提案された摺動部材よりも高速回転領域での温度上昇が抑制される摺動部材および摺動部材を製造する方法が望まれる。
　一実施の形態に係る摺動部材は、
　円筒状の金属基材と、
　前記金属基材の内周面に形成される多孔質層と、
　前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
　前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
　前記摺動層は、樹脂組成物で形成され、
　内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する。
　一実施の形態に係る軸受は、
　円筒状の金属基材と、
　前記金属基材の内周面に形成される多孔質層と、
　前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
　前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
　前記摺動層は、樹脂組成物で形成され、
　内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する。
　一実施の形態に係る摺動部材を製造する方法は、
　金属基材の一の面に金属単体または合金組成物からなる多孔質層を形成するステップと、
　前記多孔質層を内側として前記金属基材を巻いて円筒状に整形するステップと、
　前記金属基材の外径側から継目部分を溶接するステップであって、前記継目部分の上の前記多孔質層が溶融して前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が形成されるステップと、
　前記多孔質層の表面に摺動層の原料樹脂を含浸させ、前記原料樹脂を焼成させることで、前記多孔質層を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層を形成するステップであって、前記非多孔質な層の表面は前記原料樹脂が含浸された状態にならないため、前記摺動部材の内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記非多孔質な層が露出した領域が形成されるステップと、
を含む。
　一実施の形態に係る摺動部材を製造する方法は、
　金属基材の一の面に金属単体または合金組成物からなる多孔質層を形成するステップと、
　前記多孔質層の表面に摺動層の原料樹脂を含浸させ、前記原料樹脂を焼成させることで、前記多孔質層を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層を形成するステップと、
　前記摺動層を内側として前記金属基材を巻いて円筒状に整形するステップと、
　前記金属基材の外径側から継目部分を溶接するステップであって、前記継目部分の上の前記多孔質層が溶融して前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が形成されるとともに、前記継目部分の上の前記摺動層が剥離することで、前記摺動部材の内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記非多孔質な層が露出した領域が形成されるステップと、
を含む。
図１は、一実施の形態に係る摺動部材の概略構成を示す斜視図である。 図２は、一実施の形態に係る摺動部材の溶接部を外周側から撮影した写真画像である。 図３は、一実施の形態に係る摺動部材の溶接部に対応する領域を内周側から撮影した写真画像である。 図４は、摺動層形成（樹脂の含浸および焼成）前の溶接部に対応する領域の断面組織の光学顕微鏡写真である。 図５は、一実施の形態に係る摺動部材の溶接部以外の領域の断面組織の反射電子組成像である。 図６は、一実施の形態に係る摺動部材を製造する方法の一例を示すフロー図である。 図７は、一実施の形態に係る摺動部材を製造する方法の別例を示すフロー図である。 図８は、原料粉末散布工程および多孔質層焼結工程を説明するための図である。 図９は、原料樹脂含浸工程を説明するための図である。 図１０は、バニシ仕上げ工程を説明するための図である。 図１１は、高速回転摩耗試験機の概略構成を示す図である。 図１２は、実施例に係る摺動部材について、高速回転摩耗試験での計測時における荷重点の位置（負荷区分Ａ）を説明するための図である。 図１３は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材の組成等をまとめて示すテーブルである。 図１４は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数Ｎ＝１５，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受温度の時間変化を示すグラフである。 図１５は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数Ｎ＝２０，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受温度の時間変化を示すグラフである。 図１６は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数Ｎ＝２５，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受温度の時間変化を示すグラフである。 図１７は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数Ｎ＝３０，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受温度の時間変化を示すグラフである。 図１８は、実施例および比較例１に係る摺動部材について、軸回転数Ｎ＝３５，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受温度の時間変化を示すグラフである。 図１９は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数１０，０００～５０，０００ｒｐｍの範囲での軸回転数に対する温度上昇率の変化を示すグラフである。 図２０は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数１０，０００～５０，０００ｒｐｍの範囲での軸回転数に対する消費電力の変化を示すグラフである。 図２１は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、温度上昇率および消費電力の急上昇が起こる軸回転数の近傍範囲での軸回転数に対する温度上昇率の変化を示すグラフである。 図２２は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、温度上昇率の急上昇が起こる軸回転数の近傍範囲での軸回転数に対する消費電力の変化を示すグラフである。 図２３は、実施例に係る摺動部材について、高速回転摩耗試験での計測時における荷重点の位置（負荷区分Ｂ）を説明するための図である。 図２４は、実施例に係る摺動部材について、負荷区分ＡおよびＢでそれぞれ測定された軸回転数に対する温度上昇率の変化を示すグラフである。 図２５は、実施例に係る摺動部材について、負荷区分ＡおよびＢでそれぞれ測定された軸回転数に対する消費電力の変化を示すグラフである。 図２６は、実施例に係る摺動部材の内径精度を示すグラフである。 図２７は、比較例１に係る摺動部材の内径精度を示すグラフである。
　実施形態の第１の態様に係る摺動部材は、
　円筒状の金属基材と、
　前記金属基材の内周面に形成される多孔質層と、
　前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
　前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
　前記摺動層は、樹脂組成物で形成され、
　内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する。
　このような態様によれば、摺動部材の内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域が設けられているところ、この領域は、周囲には存在する樹脂組成物が存在せず、かつ非多孔質な層には多孔質層のような多数の空隙が含まれていないことから、周囲に比べて凹んだ形状であり、溝のような役割を担うようになっている。摺動部材の使用時には、当該溝の内面が被摺動物であるシャフトに接触しないため、摩擦による発熱の低減に貢献できる。これにより、高速回転領域での温度上昇が抑制され、軸受としての性能自体も向上する。特に潤滑油やグリース等が存在する場合は、摺動面への油膜形成が当該溝で保持されるため、ドライ環境下での使用よりも更なる発熱低減が予想される。
　また、摺動部材の内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域が設けられており、摺動面に合わせ目による突起が現れないため、継目での摩擦時に発生するトルクが低減する。これにより、消費電力の低減に貢献し、エネルギーロスを削減する。したがって、カーボンニュートラルに貢献できる。
　また、ＥＶモータや電動コンプレッサ等の高回転環境下で使用される軸受について、従来の転がり軸受から本実施形態に係る摺動部材に置き換えることが可能となり、これにより、小型軽量化につながる。
　さらに、摺動面に合わせ目のある従来の摺動部材をモータやコンプレッサに適用する際には、内径切削工程（すなわち、継目部分での内面の面合わせ）が必要であったが、本実施形態に係る摺動部材であれば、摺動部材の内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域が設けられており、摺動面には合わせ目による突起が現れないため、内径切削工程を削減できる。
　実施形態の第２の態様に係る摺動部材は、第１の態様に係る摺動部材であって、
　前記領域は前記摺動部材の軸方向の一端から他端まで延びるように設けられている。
　このような態様によれば、軸方向の一端から他端まで連続して摩擦による発熱低減の効果が得られるため、高速回転領域での温度上昇のさらなる抑制を実現できる。
　実施形態の第３の態様に係る摺動部材は、第１または２の態様に係る摺動部材であって、
　前記摺動層中には、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末が分散されている。
　実施形態の第４の態様に係る摺動部材は、第３の態様に係る摺動部材であって、
　前記摺動層中には、ＭｏＳ２粉末と、ラーベス相を含まない青銅粉末のうちの少なくと
も１つ以上がさらに分散されている。
　実施形態の第５の態様に係る摺動部材は、第１または２の態様に係る摺動部材であって、
　前記樹脂組成物は、硫化銅、熱可塑性樹脂、二硫化モリブデン、黒鉛、アラミド繊維、残部がフッ素樹脂からなり、前記硫化銅を３質量％超４０質量％未満、前記熱可塑性樹脂を０質量％以上４質量％未満、前記二硫化モリブデンを０質量％以上３６質量％以下、前記黒鉛を０質量％以上１０質量％以下、前記アラミド繊維を０質量％以上１０質量％以下で含み、残部が前記フッ素樹脂である。
　実施形態の第６の態様に係る摺動部材は、第１～５のいずれかの態様に係る摺動部材であって、
　前記多孔質層は、
　ＣｕおよびＳｎを含むマトリックス相と、
　前記マトリックス相中に分散している硬質粒子であって、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子と、を有する。
　実施形態の第７の態様に係る摺動部材は、第６の態様に係る摺動部材であって、
　前記多孔質層は、
　前記マトリックス相中に分散している化合物相であって、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＳｉおよびＣｒを含む化合物相をさらに有する。
　実施形態の第８の態様に係る摺動部材は、第１～７のいずれかの態様に係る摺動部材であって、
　前記多孔質層の厚みと前記摺動層の厚みの比率は、６：４～８：２である。
　実施形態の第９の態様に係る軸受は、
　円筒状の金属基材と、
　前記金属基材の内周面に形成される多孔質層と、
　前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
　前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
　前記摺動層は、樹脂組成物で形成され、
　内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する。
　実施形態の第１０の態様に係る摺動部材を製造する方法は、
　金属基材の一の面に金属単体または合金組成物からなる多孔質層を形成するステップと、
　前記多孔質層を内側として前記金属基材を巻いて円筒状に整形するステップと、
　前記金属基材の外径側から継目部分を溶接するステップであって、前記継目部分の上の前記多孔質層が溶融して前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が形成されるステップと、
　前記多孔質層の表面に摺動層の原料樹脂を含浸させ、前記原料樹脂を焼成させることで、前記多孔質層を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層を形成するステップであって、前記非多孔質な層の表面は前記原料樹脂が含浸された状態にならないため、前記摺動部材の内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記非多孔質な層が露出した領域が形成されるステップと、
を含む。
　実施形態の第１１の態様に係る摺動部材を製造する方法は、
　金属基材の一の面に金属単体または合金組成物からなる多孔質層を形成するステップと、
　前記多孔質層の表面に摺動層の原料樹脂を含浸させ、前記原料樹脂を焼成させることで、前記多孔質層を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層を形成するステップと、
　前記摺動層を内側として前記金属基材を巻いて円筒状に整形するステップと、
　前記金属基材の外径側から継目部分を溶接するステップであって、前記継目部分の上の前記多孔質層が溶融して前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が形成されるとともに、前記継目部分の上の前記摺動層が剥離することで、前記摺動部材の内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記非多孔質な層が露出した領域が形成されるステップと、
を含む。
　実施形態の第１２の態様に係る方法は、第１０または１１の態様に係る方法であって、
　前記金属基材の外周面をダイスにより拘束しつつ前記摺動層の内側に円柱状の芯金を押し込むことにより、前記摺動層の内周面をバニシ仕上げ（ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）するステップ、
をさらに含む。
　以下に、添付の図面を参照して、実施の形態の具体例を詳細に説明する。なお、本明細書において、組成に関する「％」は、特に指定しない限り「質量％」である。また、本明細書において、「Ａ～Ｂ」（Ａ、Ｂはいずれも数字）は、特に指定しない限り「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。また、本明細書において、「主成分」とは、組成物全体に対して５０質量％以上含まれている成分をいう。また、本明細書において、「硬質粒子粉末」とは、焼結前の混合粉末中の粉末または摺動層の樹脂組成物中に分散している粉末をいい、「硬質粒子」とは、焼結後の多孔質層中の粒子をいう。後述するように、焼結時に硬質粒子粉末に含まれるＣｕとＳｎがマトリックス相中にある程度移動するため、多孔質層中の硬質粒子の含有量は、混合粉末中の硬質粒子粉末の配合量から変動し、硬質粒子中の各構成元素の含有量は、硬質粒子粉末中の各構成元素の含有量とは異なるものとなる（硬質粒子は、化学成分のうちＳｎとＣｕの含有率が硬質粒子粉末に比べてある程度下がった組成の粒子である）。また、本明細書において、「継目」とは、２つの物（または１つの物の２つの端）を連続するようにつないでいる部分をいい、溶接されている場合と、溶接されていない場合の両方を含む表現である。溶接されていない場合には、「継目」は、２つの物（または１つの物の２つの端）が接しているものと、わずかな隙間を空けて離れているものの両方を意味する。ここで、「わずかな隙間」とは、全体で見たときに連続するようにつないでいるものと同視できる程度であれば、具体的な幅は特に限定されないが、たとえば、全体の長さの１０分の１以下であってもよいし、５０分の１以下であってもよいし、１００分の１以下であってもよい。また、本明細書では、溶接されていない場合の「継目」を「合わせ目」ということもある。
＜摺動部材の構成＞
　図１は、一実施の形態に係る摺動部材１０の概略構成を示す斜視図である。図２は、摺動部材１０の溶接部を外周側から撮影した写真画像であり、図３は、摺動部材１０の溶接部に対応する領域を内周側から撮影した写真画像であり、図４は、摺動層形成（樹脂の含浸および焼成）前の溶接部に対応する領域の断面組織の光学顕微鏡写真である。図５は、一実施の形態に係る摺動部材の溶接部以外の領域の断面組織の反射電子組成像である。図４および図５では、紙面上側が摺動部材１０の内周側、紙面下側が摺動部材１０の外周側に対応している。
　図１～図５に示すように、摺動部材１０は、たとえばすべり軸受であり、円筒状の金属基材１１と、金属基材１１の内周面に形成される多孔質層１２と、多孔質層１２を被覆する摺動層１３と、を備えている。このうち多孔質層１２は、金属単体または合金組成物で形成されており、摺動層１３は、樹脂組成物で形成されている。
　図１に示すように、すべり軸受としての摺動部材１０は、円筒状の内周面を形成する摺動層１３にて被摺動物である軸２０を支持するようになっている。摺動層１３の内径真円度は５０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよい。この場合、摺動層１３の内周面での摩擦が低減するため、さらなる摩耗および発熱の低減を実現できる。
　摺動部材１０は、軸２０が回転運動する形態、あるいは直線運動する形態のいずれであっても適用可能である。摺動部材１０は、たとえば、自動車等のショックアブソーバ等、直線運動する形態で油が用いられる摺動部に使用されてもよい。また、摺動部材１０は、歯車状の部材が回転することで、油を送出するギアポンプ等、回転運動する形態で油が用いられる摺動部に使用されてもよい。以下、摺動部材１０の各構成要素について詳細に説明する。
　図１～図３に示すように、金属基材１１は、円筒形状を有している。金属基材１１は、たとえば金属板材を巻いて円筒状に整形したのち、継目部１１ａ（図２参照）を溶接することで製造され得る。金属基材１１の材質は、軸受の裏金母材として利用できる程度の強度および形状安定性を有するものであれば、特に限定されないが、たとえば、低炭素鋼（ＳＰＣＣ、ＳＳ４００など）であってもよいし、Ｆｅ系の板材にＣｕがめっきされた銅メッキ鋼板であってもよい。
　多孔質層１２は、円筒形状を有しており、金属基材１１の表面に、金属粉末（後述する混合粉末、または噴霧時に混合粉末を合金化させた合金粉末）が焼結されて形成されている。多孔質層１２の厚さは、金属粉末が少なくとも２個以上重なって焼結され得る厚さであってもよく、たとえば０．５ｍｍ以下であってもよい。
　摺動層１３は、多孔質層１２に樹脂組成物が所定の厚さで含浸され、多孔質層１２に含浸された樹脂組成物が焼成されて形成される。摺動層１３の厚さ（金属基材１１の表面からの厚さ）は、多孔質層１２が露出しないように、多孔質層１２の厚さより平均して厚く設定されてもよい。多孔質層１２の厚みと摺動層１３の厚みの比率は、６：４～８：２であってもよく、たとえば７：３であってもよい。
　摺動層１３の樹脂組成物は、主成分としてフッ素樹脂を含む。樹脂組成物のベース樹脂となるフッ素樹脂としては、たとえばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレンプリペンコポリマー）、ＥＦＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー）などが用いられてもよい。
　樹脂組成物は、フッ素樹脂としてＰＴＦＥを主成分として含み、ＰＴＦＥ以外のＰＦＡ等の他のフッ素樹脂を任意の添加物として含んでもよい。任意の成分として含まれる他のフッ素樹脂の含有量は、樹脂組成物中０ｖｏｌ％以上２０ｖｏｌ％以下であってもよい。
　ＰＴＦＥ樹脂の市販品としては、ポリフロン（登録商標）　D-210C、F-201（ダイキン工業社製）、Ｆｌｕｏｎ（登録商標）　ＡＤ９１１Ｄ（旭硝子社製）、テフロン（登録商標）　３１ＪＲ、６Ｃ－Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）などを挙げることができる。
　図５に示すように、摺動層１３の樹脂組成物中には、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末１３ａが分散されていてもよい。ここで、ラーベス相とは、原子半径比が１．２：１付近となるＡ元素とＢ元素からなるＡＢ２型を基本とした金属間化合物であり、ＭｇＺｎ２（Ｃ１４）型、ＭｇＣｕ２（Ｃ１５）型、ＭｇＮｉ２（Ｃ３６）型の３種の構造がある。Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成（より詳しくは、Ｃｏ３Ｍｏ２Ｓｉ）で構成されるラーベス相は、Ａ元素をＭｏ、Ｂ元素をＣｏとし、Ｃｏの２５ａｔ％をＳｉに置換したラーベス相であり、六方晶構造を有するＭｇＺｎ２型である。Ｃｏ３Ｍｏ２Ｓｉで構成されるラーベス相のビッカース硬さは、Ｈｖ１０００～１２００である。摺動層１３中に分散している硬質粒子粉末１３ａは、摺動層１３を形成する樹脂組成物よりも高い荷重を受けると考えられるが、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成される硬いラーベス相が摩擦面に析出して負荷を支えることで、摺動層１３の摩耗低減に有利に作用し得る。
　また、ラーベス相中のＭｏと潤滑油中のＳによって摩擦面にＭｏＳ２の硫化被膜が形成され得る。ＭｏＳ２は、鉛の固体潤滑性を代替させ摩擦特性の向上に寄与する硫化物として知られている材料であり、モリブデン間、モリブデンと硫黄間の結合に比べて、硫黄間の結合が弱いため、摩擦が起こると選択的に硫黄間の結合が切れることによって潤滑が起こり、摩耗の抑制に有効に作用し得る。また、ラーベス相中のＭｏの摺動中の酸化によって摩擦面に生じるＭｏ酸化物も潤滑効果を発揮して摩耗の抑制に有効に作用し得る。
　摺動層１３の樹脂組成物中には、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）粉末と、ラーベス相を含まない青銅粉末のうちの少なくとも１つ以上がさらに分散されていてもよい。上述したように、ＭｏＳ２は、鉛の固体潤滑性を代替させ摩擦特性の向上に寄与する硫化物として知られている材料であり、モリブデン間、モリブデンと硫黄間の結合に比べて、硫黄間の結合が弱いため、摩擦が起こると選択的に硫黄間の結合が切れることによって潤滑が起こり、摩耗の抑制に有効に作用し得る。
　一変形例として、摺動層１３の樹脂組成物は、硫化銅（ＣｕＳ）、熱可塑性樹脂、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、黒鉛、アラミド繊維、残部がフッ素樹脂から構成されていてもよい（但し、樹脂組成物はリン酸リチウムを含まない）。この場合、樹脂組成物は、硫化銅を３質量％超４０質量％未満、熱可塑性樹脂を０質量％以上４質量％未満、二硫化モリブデンを０質量％以上３６質量％以下、黒鉛を０質量％以上１０質量％以下、アラミド繊維を０質量％以上１０質量％以下で含み、残部がフッ素樹脂であってもよい。
　摺動層１３を形成する樹脂組成物に、金属硫化物として硫化銅を含むことで、摺動層１３の放熱特性が向上する。これにより、被摺動物の摺動による摺動層１３の温度上昇が抑制され、温度上昇に伴う摺動層１３の変形が抑制される。
　また、摺動層１３を形成する樹脂組成物に硫化銅を含むことで、摺動層１３の強度が向上する。摺動層を形成する樹脂組成部に炭素繊維のフィラーを含むことで、樹脂層の強度が向上することが知られている。これに対し、樹脂組成物に硫化銅を含むことで、炭素繊維のフィラーを含まなくとも、炭素繊維のフィラーを含む場合と同様に強度が向上する。摺動層１３の強度が向上することでも、被摺動物の摺動による摺動層５の変形が抑制される。
　摺動層１３の変形量が大きくなると、変形量が少ない場合と比較して摩耗量が増加する。このため、摺動層１３の変形が抑制されることで、摺動層１３の摩耗が抑制され、耐摩耗特性が向上する。また、摺動層１３の強度が向上することでも、摩耗が抑制される。そして、摺動層１３の摩耗が抑制されることで、多孔質層１２の露出が抑制され、多孔質層１２と被摺動物が直接接して焼き付き等の要因となるドライタッチを抑制することができ、耐焼付性が向上する。
　硫化銅は、硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）と硫化第二銅（ＣｕＳ）が知られている。硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）は、１０００℃以上でも安定している。これに対し、硫化第二銅（ＣｕＳ）は、２００℃近傍で硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）に変化する。樹脂としてポリテトラフルオロエチレンが使用される場合、摺動層１３を焼成する工程では、樹脂組成物４が３２７℃を超える温度で加熱される。このため、樹脂組成物に硫化第二銅（ＣｕＳ）が含まれる場合、摺動層１３を焼成する工程で、硫化第二銅（ＣｕＳ）が硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）に変化する。
　これにより、製造された結果物である摺動部材１０の摺動層１３には、硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）が含まれる。但し、硫化銅の原料としては、硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）を使用しても良いし、硫化第二銅（ＣｕＳ）を使用しても良いが、加工性から硫化第二銅（ＣｕＳ）を使用することが好ましい。
　摺動層１３を形成する樹脂組成物に、金属硫化物として更に二硫化モリブデンを含むことで、摺動層１３と接して摺動する被摺動物に対する摺動特性が向上する。また、摺動層１３を形成する樹脂組成物に黒鉛を含むことでも摺動特性が向上する。これにより、鉛（Ｐｂ）を含まない構成で、Ｐｂを含む摺動部材と同程度の摺動特性が得られる。以下、一変形例に係る摺動層１３の樹脂組成物について詳細に説明する。
［硫化銅：３質量％超４０質量％未満］
　摺動層１３を形成する樹脂組成物は、放熱特性及び強度を向上させるため、硫化銅を８質量％超４０質量％未満で含むことが好ましい。硫化銅の添加量は、３質量％以下及び４０質量％以上であれば放熱特性が悪化し、耐摩耗特性を阻害するようになる。なお、市販品としては、寺田薬泉工業社製の硫化第二銅（ＣｕＳ）、関東化学社製の硫化第二銅（ＣｕＳ）、高純度化学研究所社製の硫化第一銅（Ｃｕ２Ｓ）等を挙げることができる。
［可塑性樹脂：０質量％以上４質量％以下］
　一変形例に係る摺動層１３の樹脂組成物において、熱可塑性樹脂は必須の添加剤ではないが、添加する場合は、フッ素樹脂の欠点である耐摩耗性、耐クリープ特性が改善できるので添加することが好ましい。
　熱可塑性樹脂を添加する場合、４質量％を超えるとフッ素樹脂の低摩擦特性を阻害するようになる。なお、熱可塑性樹脂としてのＰＰＳ樹脂の市販品としては、ＤＩＣ社製のＰＱ－２０８、クレハ社製のフォートロン（登録商標） ＫＰＳ等を挙げることができる。
［黒鉛：０質量％以上１０質量％以下］
　一変形例に係る摺動層１３の樹脂組成物において、黒鉛は必須の添加剤ではないが、自己潤滑性及び、耐熱性の向上、低摩擦特性と耐摩耗特性に寄与することが期待できる。黒鉛を添加する場合、１０質量％を超えると低摩擦特性を阻害するようになる。なお、市販品としては、日本黒鉛工業社製のＵＣＰ、ＣＰＢ、オリエンタル産業社製のＡＴシリーズ等を挙げることができる。
［硫化モリブデン：０質量％以上３６質量％以下］
　一変形例に係る摺動層１３の樹脂組成物において、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）は必須の添加剤ではないが、添加することにより摩擦抵抗を低下させることが出来る。
　二硫化モリブデンの添加量は、３６質量％を超えると多孔質層への含浸工程で含浸性が悪くなる。なお、市販品としては、太陽鉱工社製のＨ／ＧＭｏＳ２、ダイゾー社製の二硫化モリブデンパウダーシリーズ等を挙げることができる。
［アラミド繊維：０質量％以上１０質量％以下］
　一変形例に係る摺動層１３の樹脂組成物において、アラミド繊維は必須の添加剤ではないが、機械的強度を得るために添加する。アラミド繊維を添加する場合、１０質量％以上添加すると、均一な分散を阻害するようになるので、その結果、耐摩耗特性が低下する。なお、市販品としては、東レ・デュポン社製のケブラー（登録商標）、帝人のトワロン（登録商標）等を挙げることができる。
　別の一変形例として、摺動層１３の樹脂組成物は、亜鉛化合物（ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＺｎＳＯ４（硫酸亜鉛など）、炭素繊維、酸化鉄、硫酸バリウム、アラミド繊維、黒鉛、カルシウム化合物（ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）、ＣａＳＯ４（硫酸カルシウム）、Ｃａ（ＯＨ）２（水酸化カルシウム）など）、亜鉛、亜鉛合金のいずれか、または複数種を、任意の添加物として含んでいてもよい。樹脂組成物が亜鉛化合物を含むことで、弾性率の向上により摺動層１３の変形が抑制され、外力により摺動層１３が変形して接触面積が増減することが抑制され得る。また、樹脂組成物が炭素繊維を含むことで、動摩擦力の値、および静摩擦力と動摩擦力の変化を改善し、摺動特性を改善することができる。樹脂組成物が酸化鉄を含むことで、耐摩耗性の向上に加え、弾性率を向上させることができる。樹脂組成物が硫酸バリウムまたはアラミド繊維を含むことで、亜鉛化合物の添加により弾性率を改善することを阻害することなく、耐摩耗性を高くすることができる。樹脂組成物が黒鉛を含むことで、亜鉛化合物の添加により弾性率を改善することを阻害することなく、摩擦抵抗を低下させることができる。樹脂組成物がカルシウム化合物、亜鉛または亜鉛合金を含むことで、亜鉛化合物の添加により弾性率を改善することを阻害することなく、耐摩耗性を改善させることができる。
　一変形例として、多孔質層１２は、ＣｕおよびＳｎを含むマトリックス相と、マトリックス相中に分散している硬質粒子とを有していてもよい。多孔質層１２は、混合粉末を噴霧時に合金化させた合金粉末が焼結されて形成されたものであってもよい。合金粉末にされることで、粉末の焼結が促進してネックが形成され、粉末同士が十分に接合され得る。また、合金粉末にされることで、硬質粒子が微細化され、マトリックス相中に一様に分散される。なお、上述した摺動層１３中に硬質粒子粉末１３ａが分散されている場合には、多孔質層１３は硬質粒子を含んでいなくてもよい。
　マトリックス相は、主成分としてＣｕを含み、さらにＳｎを含む青銅系合金である。マトリックス相は、Ｃｕ、ＳｎおよびＮｉの固溶体で構成されていてもよい。
　マトリックス相の結晶粒界にはＢｉ粒子が分布していてもよい。この場合、摺動層４が摩耗して多孔質層３の一部が露出される摩擦面においてＢｉが従来の鉛青銅のＰｂと同様の自己潤滑作用を発現し、摩擦する二面間の間で潤滑剤として働くことで、摩擦低減を図ることができる。
　硬質粒子は、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含んでいてもよい。摺動層１３が摩耗して多孔質層１２の一部が露出される際に、マトリックス相の中に分散している硬質粒子は、マトリックス相となる軟質な青銅よりも高い荷重を受けると考えられるが、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成される硬いラーベス相が摩擦面に析出して負荷を支えることで、多孔質層１２の摩耗低減に有利に作用し得る。また、ラーベス相中のＭｏと潤滑油中のＳによって摩擦面にＭｏＳ２の硫化被膜が形成され得る。ＭｏＳ２は、鉛の固体潤滑性を代替させ摩擦特性の向上に寄与する硫化物として知られている材料であり、モリブデン間、モリブデンと硫黄間の結合に比べて、硫黄間の結合が弱いため、摩擦が起こると選択的に硫黄間の結合が切れることによって潤滑が起こり、摩耗の抑制に有効に作用し得る。また、ラーベス相中のＭｏの摺動中の酸化によって摩擦面に生じるＭｏ酸化物も潤滑効果を発揮して摩耗の抑制に有効に作用し得る。
　多孔質層１２が硬質粒子を含んでいる場合には、多孔質層１２全体を１００質量％とした時に、硬質粒子の含有率は、たとえば４０質量％以下であってもよい。多孔質層１２全体を１００質量％とした時に、硬質粒子の含有量は、たとえば０．１質量％以上であってもよい。硬質粒子の含有量が０．１質量％以上であれば、上述したような多孔質層１２の摩耗低減の効果が得られる。また、多孔質層１２全体を１００質量％とした時に、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相の含有率は、たとえば０．１～２０質量％であってもよい。上述した摺動層１３中に硬質粒子粉末１３ａが分散されており、多孔質層１２が硬質粒子を含んでいない場合には、多孔質層１２全体を１００質量％とした時に、ＣｕおよびＳｎの含有率の合計は、９９．９％以上であってもよい。
　多孔質層３は、マトリックス相中に分散している化合物相をさらに有していてもよい。化合物相は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＳｉおよびＣｒを含んでいてもよい。マトリックス相の中に化合物相が形成されることで、マトリックス相の硬度を高めることができ、耐焼付性の向上に有利に作用し得る。
　本実施の形態に係る摺動部材１０として、（１）多孔質層１２に硬質粒子が含まれるが、摺動層１３には硬質粒子粉末１３ａが含まれない態様、（２）多孔質層１２には硬質粒子が含まれないが、摺動層１３に硬質粒子粉末１３ａが含まれる態様、（３）多孔質層１２に硬質粒子が含まれ、かつ、摺動層１３に硬質粒子粉末１３ａが含まれる態様、（４）多孔質層１２に硬質粒子が含まれず、かつ、摺動層１３にも硬質粒子粉末１３ａが含まれない態様の４つがあるが、そのうちの（１）～（３）のいずれの態様おいても、多孔質層１２と摺動層１３とを合わせた全体（すなわち、摺動部材１０全体から金属基材１１を除いたもの）を１００質量％とした時に、硬質粒子の含有率と硬質粒子粉末１３ａの含有率との合計は１～２０質量％であってもよく、たとえば、１５質量％であってもよい。
　図３および図４に示すように、摺動部材１０は、内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層１４（図４参照）が露出した領域１５を有している。図３に示す例では、樹脂組成物が存在しない領域１５は、摺動部材１０の内周面に一つだけ設けられていたが、複数設けられていてもよい。図３に示すように、樹脂組成物が存在しない領域１５は、摺動部材１０の軸方向の一端から他端まで延びるように設けられていてもよい。樹脂組成物が存在しない領域１５は、金属基材１１の継目部１１ａ（図２参照）の上に設けられていてもよい。非多孔質な層１４は、多孔質層１２と同じ金属単体または合金組成物で形成されていてもよい。
　図４に示すように、非多孔質な層１４は、多孔質層１２を構成する金属単体または合金組成物が溶融したため、周囲に比べて内径面が凹んだ形状となっている。非多孔質な層１４の凹んだ空間の深さＤは、たとえば０．２～０．３ｍｍであってもよい。非多孔質な層１４の幅（周方向の長さ）Ｗは、摺動部材１０の内周長の０．１～１０％であってもよく、たとえば摺動部材１０の内周長が６０～７０ｍｍの場合には、非多孔質な層１４の幅Ｗは１．０ｍｍ～３．０ｍｍであってもよい。
＜摺動部材の製造方法＞
　次に、このような構成を有する摺動部材１０を製造する方法の一例について、図６、図８～図１０を参照して説明する。図６は、摺動部材１０を製造する方法の一例を示すフロー図である。図８は原料粉末散布工程および多孔質層焼結工程を説明するための図である。図９は、原料樹脂含浸工程を説明するための図であり、図１０は、バニシ仕上げ工程を説明するための図である。
　図６および図８に示すように、まず、板状の金属基材の一の面上に多孔質層１２の原料粉末を散布する（ステップＳ１０）。
　原料粉末は、ＣｕおよびＳｎを含む第１粉末であってもよいし、第１粉末と、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末とを混合した混合粉末であってもよいし、第１粉末および硬質粒子粉末に加えて、さらにＣｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＳｉおよびＣｒを含む第２粉末を混合した混合粉末であってもよい。
　ここで、第１粉末は、主成分としてＣｕを含み、さらにＳｎを含む青銅系合金粉末である。第１粉末は、ＢｉまたはＰをさらに含んでいてもよい。第１粉末がＢｉを含む場合には、後述する原料粉末の焼結時（すなわちステップＳ２０）に、マトリックス相１０の中にＢｉ粒子が析出し、Ｂｉが従来の鉛青銅のＰｂと同様の自己潤滑作用を発現するため、低摩擦化を図ることができる。また、第１粉末がＰを含む場合には、銅に混入した酸素を除去（脱酸）して水素脆化を抑制することができる。第１粉末の各構成元素の含有量は、Ｓｎ：１０～１１質量％、Ｃｕ：残部であってもよい。更にＢｉを含有する場合は、Ｂｉ：７～９質量％、Ｐを含有する場合は、Ｐ：０．０２質量％以下が好ましい。原料粉末における第１粉末の配合量は、原料粉末全体の配合量より第１粉末以外の粉末の合計配合量を差し引いた残部の量である。
　硬質粒子粉末は、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相とＣｕを含む合金粉末であって、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、ＣｏおよびＣｒを含む硬質粒子粉末である。硬質粒子粉末は、Ｓｎをさらに含んでいてもよく、たとえば、Ｓｎを１質量％以上含んでいてもよい。Ｓｎを含まない硬質粒子粉末の固相温度は１４５０℃近くに達するが、Ｓｎを含有させることで、硬質粒子粉末の固相温度を低減させることができ、８００℃近くで硬質粒子粉末を裏金母材へ固相焼結させることが可能となる。また、硬質粒子粉末に内包されたＳｎは、焼結時に第１粉末によるＣｕ－Ｓｎマトリックス相側へ固溶し、拡散接合される。Ｓｎを介しての粉末収縮により焼結が進行することで、マトリックス相中のＳｎと硬質粒子粉末に内包されたＳｎによる固溶強化が発現し得る。硬質粒子粉末中の各構成元素の含有量は、硬質粒子粉末全体を１００質量％とした時にＣｏ：１４～２０質量％、Ｍｏ：２４～２８質量％、Ｓｉ：３～７質量％、Ｆｅ：２～１６質量％、Ｃｒ：１～１０質量％、Ｃｕ：残部であってもよい。Ｓｎを含む場合には、硬質粒子粉末中の各構成元素の含有量は、硬質粒子粉末全体 を１００質量％とした時にＣｏ：１４～２０質量％、Ｍｏ：２４～２８質量％、Ｓｉ：３～７質量％、Ｆｅ：２～１６質量％、Ｃｒ：１～１０質量％、Ｓｎ：１～１５質量％、Ｃｕ：残部であってもよい。原料粉末全体を１００質量％とした時（すなわち摺動層１２全体を１００質量％とした時）に硬質粒子粉末の配合量は１～４０質量％であってもよく、１～３質量％が好ましい。焼結時に硬質粒子粉末よりＣｕとＳｎが溶け出すため、摺動層１２中の硬質粒子の含有量は、原料粉末中の硬質粒子粉末の配合量から変動する。
　第２粉末は、主成分としてＣｕを含み、さらにＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＳｉおよびＣｒを含む合金粉末である。第２粉末は、Ｓｎをさらに含んでいてもよく、たとえば、Ｓｎを１質量％以上含んでいてもよい。Ｓｎを含まない第２粉末の固相温度は１２４０℃近くに達するが、Ｓｎを含有させることで、第２粉末の固相温度を低減させることができ、８００℃近くで第２粉末を裏金母材へ固相焼結させることが可能となる。Ｓｎを含む場合には、第２粉末中の各構成元素の含有量は、第２粉末全体を１００質量％とした時にＣｏ：０．６～４．６質量％、Ｆｅ：１．６～５．６質量％、Ｎｉ：１０～１４質量％、Ｓｉ：０．５～４．５質量％、Ｃｒ：０．５～１．５質量％、Ｓｎ：１～１５質量％、Ｃｕ：残部であってもよい。原料粉末中に第２粉末を含む場合は、原料粉末全体を１００質量％とした時に第２粉末の配合量は２～３８質量％であってもよく、１０～３８質量％が好ましく、１７～１９質量％がより好ましい。
　原料粉末全体を１００質量％とした時に硬質粒子粉末の配合量は１～４０質量％であり、第２粉末の配合量は１５～１８質量％であってもよい。この場合、優れた剪断加工性を実現できる。
　第１粉末、硬質粒子粉末および第２粉末はそれぞれ、たとえばガスアトマイズ法による噴霧により製造することできる。ガスアトマイズ法において、溶解の熱源は高周波であってもよく、ルツボ（底部にノズル付）にはジルコニア質を使用してもよい。
　第１粉末の粒径は、たとえば４５μｍ～１８０μｍであってもよい。硬質粒子粉末の粒径は、５３μｍ以下の微粉であってもよい。第２粉末の粒径は、５３μｍ～１５０μｍであってもよい。ここで「粒径」とは、マイクロトラック・ベル社製　粒子径分布測定装置ＭＴ３３００ＥＸＩＩを用いたレーザー回折・散乱法により測定される粒子径分布をいう。この測定方法は、ＪＩＳ　Ｚ３２８４－２の「４．２．３のレーザー回折式粒度分布測定試験」のうちペーストから粉末を抽出する工程以降の試験手順に準じた測定方法である。
　次に、金属基材１１上に散布された原料粉末を８００～９００℃で焼結して多孔質層１２を形成する（ステップＳ２０）。上述したように、Ｓｎを含まない硬質粒子粉末、第２粉末の固相温度はそれぞれ１４５０℃、１２４０℃近くに達するが、Ｓｎを含有させることで、硬質粒子粉末、第２粉末の固相温度を低減させることができ、８００℃近くで硬質粒子粉末、第２粉末を金属基材（裏金母材）へ固相焼結させることが可能となる。また、硬質粒子粉末に内包されたＳｎは、焼結時に第１粉末によるＣｕ－Ｓｎマトリックス相１０側へ固溶し、拡散接合される。Ｓｎを介しての粉末収縮により焼結が進行することで、マトリックス相１０中のＳｎと硬質粒子粉末に内包されたＳｎによる固溶強化が発現し、最終的には高強度の合金が形成され得る。
　次に、多孔質層１２を内側として金属基材１１を巻いて円筒状に整形したのち（ステップＳ３０）、金属基材１１の外径側から継目部分１１ａを溶接する（ステップＳ４０）。溶接方法は、ＴＩＧ溶接（アルゴンガス溶接）であってもよいし、レーザー溶接（パルス溶接）であってもよい。このとき、溶接時の熱により継目部分１１ａの上の多孔質層１２が溶融することで、多孔質層１２に含まれる多数の空隙が潰れ、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層１４が形成される。内径面には合わせ目が現れない。非多孔質な層１４では、多孔質層１２が含んでいた空隙の分だけ見かけの体積が減少するため、周囲の多孔質層１２に比べて内径面が凹んだ形状となる。
　必ずしも必須ではないが、継目部分１１ａを溶接する工程（ステップＳ４０）の後、金属基材１１の外周面をダイス４１（図１０参照）により拘束しつつ多孔質層１２の内側に円柱状の芯金４２を押し込むことにより、多孔質層１２の内周面をバニシ仕上げ（ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）してもよい。
　次に、多孔質層１２の表面に摺動層１３の原料樹脂を含浸させる（ステップＳ５０）。具体的には、たとえば、図９に示すように、金属基材１１の内周面に形成された多孔質層１２上に、所定の量の樹脂組成物を供給し、含浸ロールの回転圧力によって樹脂組成物を多孔質層１２に押圧することで、樹脂組成物を多孔質層１２に含浸させてもよい。多孔質層１２上に供給される樹脂組成物には、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末１３ａと、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）粉末のうちの少なくとも１つ以上が分散されていてもよい。一変形例として、樹脂組成物は、添加剤として硫化銅を含み、二硫化モリブデンをさらに含んでいてもよいし、他の添加剤として、黒鉛、アラミド繊維を含んでいてもよい。多孔質層１２上に供給される樹脂組成物の量は、後述する樹脂組成物の焼成後に、多孔質層１２が摺動層１３の表面から露出しない厚さで多孔質層１２を被覆する量である。
　このとき、非多孔質な層１４の表面は、多孔質層１２を構成する金属単体または合金組成物が溶融したため、原料樹脂が多孔質間に含浸された状態にはならず、原料樹脂が非多孔質な層１４上にのっているだけの状態になる。
　次に、樹脂組成物に含まれる樹脂の融点を超える温度で樹脂組成物を加熱することで、樹脂を溶融させるとともに有機溶剤を揮発させたのち、樹脂を硬化させることで、多孔質層１２を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層１３を形成する（ステップＳ６０）。樹脂組成物を所定の温度で加熱して摺動層１３を形成することを焼成と称する。なお、樹脂として使用されるポリテトラフルオロエチレンの融点は、３２７℃である。焼成炉を使用して、ポリテトラフルオロエチレンの融点を超える温度（たとえば４００～５００℃）で樹脂組成物を加熱することで、摺動層１３を焼成してもよい。
　このとき、非多孔質な層１４の表面は溶接によって溶けた状態になっているため、非多孔質な層１４の上から樹脂組成物が容易に剥離する。樹脂組成物は摺動層１３形成後に非多孔質な層１４の上から重力や風力により非接触で剥離されてもよいし、ブラシ等で掃いて剥離されてもよい。非多孔質な層１４の上から樹脂組成物が剥離することで、内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、非多孔質な層１４が露出した領域１５が形成される。
　次に、図１０を参照し、金属基材１１の外周面をダイス４１により拘束しつつ摺動層１３の内側に円柱状の芯金４２を押し込むことにより、摺動層１３の内周面をバニシ仕上げ（ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）して内径真円度を５０μｍ以下にする（ステップＳ７０）。これにより、上述した構成を有する摺動部材１０（図１～図５参照）が製造される。
　次に、図７を参照し、摺動部材１０を製造する方法の別例について説明する。図７は、摺動部材１０を製造する方法の別例を示すフロー図である。
　上述した製造方法の一例と同様に、まず、金属基材の一の面上に多孔質層１２の原料粉末を散布し（ステップＳ１０）、次いで、金属基材１１上に散布された原料粉末を焼結して多孔質層１２を形成する（ステップＳ２０）。
　次に、図７に示すように、多孔質層１２上に、所定の量の樹脂組成物を供給し、樹脂組成物を多孔質層１２に押圧することで、樹脂組成物を多孔質層３に含浸させる（ステップＳ１５０）。多孔質層１２上に供給される樹脂組成物の量は、後述する樹脂組成物の焼成後に、多孔質層１２が摺動層１３の表面から露出しない厚さで多孔質層１２を被覆する量である。
　次に、樹脂組成物に含まれる樹脂の融点を超える温度で樹脂組成物を加熱することで、樹脂を溶融させるとともに有機溶剤を揮発させたのち、樹脂を硬化させることで、多孔質層１２を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層１３を形成する（ステップＳ１６０）。
　次に、摺動層１３を内側として金属基材１１を巻いて円筒状に整形したのち（ステップＳ１３０）、金属基材１１の外径側から継目部分１１ａを溶接する（ステップＳ１４０）。溶接方法は、ＴＩＧ溶接（アルゴンガス溶接）であってもよいし、レーザー溶接（パルス溶接）であってもよい。このとき、溶接時の熱により継目部分１１ａの上の多孔質層１２が溶融することで、多孔質層１２に含まれる多数の空隙が潰れ、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層１４が形成されるとともに、継目部分１１ａの上の樹脂組成物が剥離することで、内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、非多孔質な層１４が露出した領域１５が形成される。
　次に、図１０を参照し、金属基材１１の外周面をダイス４１により拘束しつつ摺動層１３の内側に円柱状の芯金４２を押し込むことにより、摺動層１３の内周面をバニシ仕上げ（ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）して内径真円度を５０μｍ以下にする（ステップＳ７０）。これにより、上述した構成を有する摺動部材１０（図１～図５参照）が製造される。
　以上のような本実施の形態によれば、摺動部材１０の内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層１４が露出した領域１５が設けられているところ、当該領域は、周囲には存在する樹脂組成物が存在せず、かつ非多孔質な層には多孔質層のような多数の空隙が含まれていないことから、周囲に比べて凹んだ形状であり、溝のような役割を担うようになっている。摺動部材１０の使用時には、当該溝の内面が被摺動物であるシャフトに接触しないため、摩擦による発熱の低減に貢献できる。これにより、高速回転領域での温度上昇が抑制され、軸受としての性能自体も向上する。特に潤滑油やグリース等が存在する場合は、摺動面への油膜形成が当該溝で保持されるため、ドライ環境下での使用よりも更なる発熱低減が予想される。
　また、摺動部材１０の内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層１４が露出した領域１５が設けられており、摺動面には合わせ目による突起が現れないため、継目での摩擦時に発生するトルクが低減する。これにより、消費電力の低減に貢献し、エネルギーロスを削減する。したがって、カーボンニュートラルに貢献できる。
　また、ＥＶモータや電動コンプレッサ等の高回転環境下で使用される軸受について、従来の転がり軸受から本実施形態に係る摺動部材１０に置き換えることが可能となり、これにより、小型軽量化につながる。
　さらに、摺動面に継目のある従来の摺動部材をモータやコンプレッサに適用する際には、内径切削工程（すなわち、継目部分での内面の面合わせ）が必要であったが、本実施形態に係る摺動部材１０であれば、摺動部材１０の内周面の一部に樹脂組成物が存在せず、金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層１４が露出した領域１５が設けられており、摺動面には合わせ目による突起が現れないため、内径切削工程を削減できる。
　また、本実施の形態によれば、樹脂組成物が存在しない領域１５が摺動部材１０の軸方向の一端から他端まで延びるように設けられているため、軸方向の一端から他端まで連続して摩擦による発熱低減の効果が得られる。これにより、高速回転領域での温度上昇のさらなる抑制を実現できる。
　また、本実施の形態によれば、樹脂組成物が存在しない領域１５は、周囲に比べて凹んだ形状であり、溝のような役割を担うようになっているところ、当該領域１５は、金属基材１１の継目部分１１ａを溶接する際に溶接時の熱により同時に形成されるため、摺動層を形成した後に摺動層を凹凸形状に加工する場合に比べて、工程数を削減することができる。
＜実施例＞
　次に、本実施の形態に係る具体的な実施例について説明する。
（摺動部材の作製）
　まず、多孔質層１２の原料粉末として、福田金属箔粉工業（株）製青銅粉末（不定形、銘柄；ＣＰ－３０１）において、粒度１５０μｍ以上の粗粉をカットした粉末を準備した。青銅粉末の化学成分はＣｕ－１０Ｓｎである。
　次に、実施例として、銅メッキ鋼板上に多孔質層１２の原料粉末を散布したのち８８０℃で焼結し、多孔質層１２を形成した。次いで、Φ２０ｍｍの内径寸法を得るために、多孔質層１２が形成された鋼板を６７．６ｍｍのスリット幅にスリット処理した。次に、スリット処理した鋼板にサイドロールを介して圧力を加えながら幅方向から円筒状に整形し、鋼板の継目部分を外径側からアルゴンガス溶接した。溶接後、水冷、バリ取り、サイジングによる成形を行い、全長１０ｍｍに切断して、内周面に多孔質層１２が形成された円筒状の金属基材１１を得た。その後、図１０を参照し、アムスラー試験機を用いて、金属基材１１の外周面をダイス４１により拘束しつつ、多孔質層１２の内側に芯金４２を押し込むことにより、多孔質層１２の内周面に負荷を掛けて矯正した（バニシ仕上げした）。
　次に、多孔質層１２の内周面に樹脂を含浸した。含浸した樹脂の組成は、黒鉛粉末：１．１質量％、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末：１５質量％、残部ＰＴＦＥ樹脂で構成され、自己潤滑性向上を図る目的でＭｏＳ２粉末：１５質量％を添加した。硬質粒子粉末の化学成分はＣｕ－４．５Ｓｎ－５Ｓｉ－１５Ｆｅ－１６Ｃｏ－４Ｃｒ－２６Ｍｏ、粒度は５３μｍアンダー微粉、黒鉛粉末は日本黒鉛製（銘柄；ＣＰＢＷ－５）である。
　樹脂含浸方法としては、図９を参照し、多孔質層１２の内周面にヘラで樹脂を塗布し、Φ１１．７のローリング芯金で押圧させながら、ローリングの回転圧力によって多孔質層１２に樹脂を含浸させた。その後、焼成炉を使用して焼成温度４８０℃、コンベア速度１０００ｍｍ／ｍｉｎの条件で焼成した。
　次に、図１０を参照し、アムスラー試験機を用いて、金属基材１１の外周面をダイス４１により拘束しつつ、摺動層１３の内側に芯金４２を押し込むことにより、摺動層１３の内周面に負荷を掛けて矯正した（バニシ仕上げした）。
　以上の製造工程により、実施例に係る摺動部材を得た。実施例に係る摺動部材は金属基材１１の外周面に摺動部材１０の軸方向の一端から他端まで延びるように溶接痕があり、溶接痕の裏側の内周面には樹脂組成物が存在しない非多孔質な層１４が露出した領域１５が摺動部材１０の軸方向の一端から他端まで延びるように設けられている。図２６は、実施例に係る摺動部材について、円周方向の９０°、１８０°、２７０°、３６０°のそれぞれの角度で測定した内径を示すグラフである。図２６に示すように、実施例に係る摺動部材の内径精度は、０．０１８ｍｍ以下であった。
　また、比較例１、２に係る摺動部材を、特願２０２３－０２６１０７号に記載の製造工程により作製した。すなわち、比較例１として、炭素鋼丸棒を旋盤にて外径Φ２２ｍｍ、内径Φ２０．６２ｍｍ、全長１０．３５ｍｍに加工し、継目のない薄肉円筒状の金属基材を得た。また、比較例２として、縦６７ｍｍ、横１１ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの炭素鋼板材を巻ブッシュ状に加工し、幅２ｍｍ以下の継目を有する（合わせ目タイプの）円筒状の金属基材を得た。
　次に、比較例１について、特願２０２３－０２６１０７号の図５及び図６Ａを参照し、内径Φ２０．６２の金属基材の中に外径Φ１９．９６ｍｍの炭素鋼治具を挿入し、金属基材の内周面と治具の外周面との間の隙間０．３ｍｍに、実施例と同じ青銅粉末を投入した。粉末充填体積は、金属基材の内径Φ２０．６ｍｍ、治具の外径Φ１９．９６ｍｍ、全長１０．３５ｍｍなので０．２１ｃｍ3である。比較例２については、特願２０２３－０２６１０７号の図６Ｂを参照し、金属基材をハウジングの内側に圧入して継目（合わせ目）を密着させたのち、ハウジングに圧入された状態の金属基材の内側に炭素鋼治具を同軸状に配置し、金属基材の内周面と治具の外周面との間の環状の隙間０．３ｍｍに、実施例と同じ青銅粉末を投入した。実施例１、２のいずれにおいても、隙間に投入した粉末の流動性を良くするため、治具に回転軸を連結させてモータにより治具を回転させながら粉末を充填させた。この状態で焼結炉にて焼結温度８８０℃、コンベア速度２３０ｍｍ／ｍｉｎの条件で焼結した。
　次に、比較例１、２について、青銅粉末が焼結された円筒形状の金属基材の内側に樹脂を含浸した。含浸した樹脂の組成は、黒鉛粉末：１．１質量％、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末：１５質量％、残部ＰＴＦＥ樹脂で構成され、自己潤滑性向上を図る目的でＭｏＳ２粉末：１５質量％を添加した。硬質粒子粉末の化学成分はＣｕ－４．５Ｓｎ－５Ｓｉ－１５Ｆｅ－１６Ｃｏ－４Ｃｒ－２６Ｍｏ、粒度は５３μｍアンダー微粉、黒鉛粉末は日本黒鉛製（銘柄；ＣＰＢＷ－５）である。樹脂含浸方法は、上述した実施例と同様であり、説明を省略する。
　次に、上述した実施例と同様に、アムスラー試験機を用いて、金属基材の外周面をダイス４１により拘束しつつ、摺動層の内側に芯金４２を押し込むことにより、摺動層１３の内周面に負荷を掛けて矯正した（バニシ仕上げした）。
　以上の製造工程により、比較例１、２に係る摺動部材を得た。図２７は、比較例１に係る摺動部材について、円周方向の９０°、１８０°、２７０°、３６０°のそれぞれの角度で測定した内径を示すグラフである。図２７に示すように、実施例に係る摺動部材の内径精度は、０．０３７ｍｍ以下であった。比較例１、２のように、青銅粉末を１個ずつ充填して焼結する粉末充填法では、実施例のような、青銅粉末を焼結したのち円筒状に整形する方法に比べて、内径のばらつきが大きくなることが推察される。
　また、比較例３として、実施例および比較例１、２と同じ青銅粉末を炭素鋼板材（金属基材）上に散布した焼結して多孔質層を形成した。次に、黒鉛粉末：４質量％、ＭｏＳ２粉末：７．２５質量％、残部ＰＴＦＥ樹脂で構成された樹脂を多孔質層に含浸させたのち、樹脂を焼成することで、多孔質層を被覆する摺動層を形成し、その後、圧延を施工した。次いで、圧延された金属基材を、摺動層を内側として巻ブッシュ状に加工することで、金属基材と多孔質層と摺動層のいずれも継目（合わせ目）を有する摺動部材を作製した。
　図１３は、上述の手順で作製された実施例及び比較例１～３に係る摺動部材の組成等をまとめて示すテーブルである。
（高速回転摩耗試験）
　次に、実施例および比較例１～３の摺動部材の性能を高速回転摩耗試験により比較した。図１１に高速回転摩耗試験機を示す。本試験機は、供試材に相手軸を介して荷重と速度を与えたときの軸受背面温度を計測し、主に高速領域における摩耗量や発熱評価に適する。試験部にオイルバスを設け、油中と無潤滑双方の環境での評価を可能に設計してある。また高回転評価を実現するため、相手軸Φ６ｈ７にコレクトチャックを介して進桜電機（株）製スピンドルモータ（型式Ｓ２６２Ｂ－ＳＪ０３、定格出力１．２ｋＷ、定格電圧２００Ｖ、定格電流４．８Ａ）を先端部に直結させた。これにより、軸振れ０．００２ｍｍ以下の精度で最大６０，０００ｒｐｍまでの評価が可能な装置に設計した。スピンドルモータにはチラーを介して流量０．７Ｌ／ｍｉｎで水冷している。
　相手軸の外径はΦ１１．９５７ｍｍ～１１．９７５ｍｍ、ハウジング内径はΦ１４．０００ｍｍ～１４．０１８ｍｍである。いずれも材質はＳＫＤ－１１、全焼入れ後の硬度はＨＲＣ５８である。軸受背面温度はΦ６ｍｍの孔に熱電対を挿入し、軸受背面から１．５ｍｍの位置をデータロガーにて１秒毎に計測した。
　次に試験環境に関して軸受部への潤滑有無が性能に大きく関与する。例えば、カーエアコン用コンプレッサのような空調圧縮機構において、旋回スクロールを固定スクロールに強く押し付けた状態で旋回運動させるような環境では、潤滑油が軸受内に流入し難い。さらに、ＥＶの駆動用モータでは小型・軽量化と高出力化を両立するために高速回転化が不可欠になっている。モータを支持する軸受には、油潤滑軸受、グリース潤滑軸受が採用されるが、周辺構造の簡略化により、軸受部への油潤滑はあまり期待できない。これら実用上の制約などを鑑みて、本試験は無潤滑環境での評価とし、軸の回転数に対する摩擦発熱と摩耗量を測定した。摩擦発熱は軸受温度上昇率を評価指標とし、軸受背面温度が８０℃に達するまでの時間に対する温度の傾きを回帰分析により解析した。摩耗量は試験前後の摺動部材の肉厚を管用マイクロメータで計測し、荷重点の肉厚変化量から求めた。
　軸の回転数はコンプレッサの主軸で最大１０，０００ｒｐｍ、ＥＶモータで最大３０，０００ｒｐｍ程度に達するとされている。これを考慮して、１０，０００～５０，０００ｒｐｍの範囲とした。軸受へのラジアル荷重は、高速回転時におけるスピンドルモータの使用限界や安全性などを考慮して、一方向に１０Ｎを負荷した。軸受と軸とのクリアランスの狙い値は０．１ｍｍとし、軸の表面粗度はＲａ０．１７μｍに研磨仕上げを施工し試験に供した。
　実施例に係る摺動部材については、内周面の一部に樹脂組成物が存在しない領域１５が設けられているところ、図１２に示すように、当該領域１５に対して周方向に９０°離れた位置を荷重点とした（以下、この荷重点の位置を負荷区分Ａという）。
　なお、回転運動による摩擦トルクに関し、仕事率は電力に変換できるので、下式（１）のように表すことができる。
　　Ｅ＝Ｐ＝２π・Ｎ・Ｔ／６０＝２π・Ｎ・Ｆ・Ｒ／６０・・・式（１）
　ここに、Ｒは回転半径（ｍ）、Ｆは摩擦力（Ｎ）、Ｎは軸回転速度（ｒｐｍ）、Ｔはトルク（Ｎ・ｍ）、Ｅは電力（Ｗ）、Ｐは仕事率（Ｗ）である。
（結果と考察）
　図１４は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数Ｎ＝１５，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受背面温度の時間変化を示すグラフであり、図１５は、軸回転数Ｎ＝２０，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受背面温度の時間変化を示すグラフであり、図１６は、軸回転数Ｎ＝２５，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受背面温度の時間変化を示すグラフであり、図１７は、軸回転数Ｎ＝３０，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受背面温度の時間変化を示すグラフであり、図１８は、軸回転数Ｎ＝３５，０００ｒｐｍの場合に計測された軸受背面温度の時間変化を示すグラフである。
　図１４～図１６に示すように、軸回転数Ｎ＝１５，０００～３０，０００ｒｐｍの高速回転領域では、実施例に係る摺動部材の温度の時間変化は、比較例１、２に係る摺動部材の温度の時間変化と同様な挙動である。したがって、軸回転数Ｎ＝１５，０００～３０，０００ｒｐｍの高速回転領域では、実施例に係る摺動部材は、比較例１、２に係る摺動部材（すなわち特願２０２３－０２６１０７号で提案された摺動部材）と同等の機能を保持していることが確認された。
　さらに、図１７および図１８に示すように、軸回転数Ｎ＝３０，０００ｒｐｍ以上の高速回転領域では、実施例に係る摺動部材の温度変化は、比較例１、２に係る摺動部材の温度変化より緩やかである。したがって、特に軸回転数Ｎ＝３０，０００ｒｐｍ以上の高速回転領域では、実施例に係る摺動部材は、比較例１、２に係る摺動部（すなわち特願２０２３－０２６１０７号で提案された摺動部材）よりも温度上昇が抑制されることが確認された。
　図１９は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、軸回転数１０，０００～５０，０００ｒｐｍの範囲での軸回転数に対する温度上昇率の変化を示すグラフであり、図２０は、同範囲での軸回転数に対する消費電力の変化を示すグラフである。
　図１９および図２０に示すように、温度上昇率および消費電力の急上昇が起こる軸回転数は、比較例３に係る摺動部材では、１５，０００ｒｐｍであり、比較例２に係る摺動部材では、２５，０００ｒｐｍであり、比較例１に係る摺動部材では、３０，０００ｒｐｍであるのに対し、実施例に係る摺動部材では、３５，０００ｒｐｍである。したがって、実施例に係る摺動部材は、比較例１～３に係る摺動部材に比べて許容限界回転数が高いことが確認された。
　さらに、温度上昇率および消費電力の急上昇が起こる軸回転数の近傍範囲にて、回転数を細かく変えた追加評価試験を行った。図２１は、実施例および比較例１～３に係る摺動部材について、温度上昇率および消費電力の急上昇が起こる軸回転数の近傍範囲での軸回転数に対する温度上昇率の変化を示すグラフであり、図２２は、同範囲での軸回転数に対する消費電力の変化を示すグラフである。
　図２１および図２２に示すように、比較例３に係る摺動部材は、軸回転数７，０００～８，０００ｒｐｍの範囲では、温度上昇率および消費電力がほぼ一定であり、８，０００ｒｐｍを超えると急上昇することから、許容限界回転数は、８，０００±１，０００ｒｐｍであると判断できる。また、比較例２に係る摺動部材は、軸回転数２２，０００～２５，０００ｒｐｍの範囲では、温度上昇率および消費電力がほぼ一定であり、２５，０００ｒｐｍを超えると急上昇することから、許容限界回転数は、２３，５００±１，５００ｒｐｍであると判断できる。また、比較例１に係る摺動部材は、軸回転数２７，０００～３０，０００ｒｐｍの範囲では、温度上昇率および消費電力がほぼ一定であり、３０，０００ｒｐｍを超えると急上昇することから、許容限界回転数は、２８，５００±１，５００ｒｐｍであると判断できる。これに対し、実施例に係る摺動部材は、軸回転数３０，０００～３３，０００ｒｐｍの範囲では、温度上昇率および消費電力がほぼ一定であり、３３，０００ｒｐｍを超えると急上昇することから、許容限界回転数は、３１，５００±１，５００ｒｐｍであると判断できる。
　次に、温度上昇の抑制効果に関して、内周面の一部に樹脂組成物が存在しない領域１５の影響影響を調査するために、実施例に係る摺動部材について、図２３に示すように、当該領域１５に対して周方向で一致する位置を荷重点とした追加評価試験を行った（以下、この荷重点の位置を負荷区分Ｂという）。
　図２５は、実施例に係る摺動部材について、負荷区分ＡおよびＢでそれぞれ測定された軸回転数に対する温度上昇率の変化を示すグラフであり、図２６は、軸回転数に対する消費電力の変化を示すグラフである。
　図２５および図２６に示すように、軸回転数３０，０００～３３，０００ｒｐｍの範囲では、負荷区分ＡおよびＢは、温度上昇率および消費電力の変化がほぼ同じであるが、軸回転数３３，０００ｒｐｍ以上の範囲では、負荷区分Ａは、負荷区分Ｂに比べて、温度上昇率および消費電力がいずれも上昇する。負荷区分Ａでは、接触部の摩擦熱が蓄積されることで温度が上昇するのに対し、負荷区分Ｂでは、接触部の摩擦熱が、樹脂組成物が存在しない領域１５での溝によって緩和され、放熱され易くなることで、温度上昇が抑制されると推察される。
　以上、実施の形態および変形例を例示により説明したが、本技術の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態および変形例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

 

Claims (12)

  1. 　円筒状の金属基材と、
    　前記金属基材の内周面に形成される多孔質層と、
    　前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
    　前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
    　前記摺動層は、樹脂組成物で形成され、
    　内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する
    ことを特徴とする摺動部材。
  2. 　前記領域は前記摺動部材の軸方向の一端から他端まで延びるように設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
  3. 　前記摺動層中には、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子粉末が分散されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部材。
  4. 　前記摺動層中には、ＭｏＳ２粉末と、ラーベス相を含まない青銅粉末のうちの少なくとも１つ以上がさらに分散されている
    ことを特徴とする請求項３に記載の摺動部材。
  5. 　前記樹脂組成物は、硫化銅、熱可塑性樹脂、二硫化モリブデン、黒鉛、アラミド繊維、残部がフッ素樹脂からなり、前記硫化銅を３質量％超４０質量％未満、前記熱可塑性樹脂を０質量％以上４質量％未満、前記二硫化モリブデンを０質量％以上３６質量％以下、前記黒鉛を０質量％以上１０質量％以下、前記アラミド繊維を０質量％以上１０質量％以下で含み、残部が前記フッ素樹脂である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部材。
  6. 　前記多孔質層は、
    　ＣｕおよびＳｎを含むマトリックス相と、
    　前記マトリックス相中に分散している硬質粒子であって、Ｃｏ、ＭｏおよびＳｉの組成で構成されるラーベス相を含む硬質粒子と、を有する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部材。
  7. 　前記多孔質層は、
    　前記マトリックス相中に分散している化合物相であって、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＳｉおよびＣｒを含む化合物相をさらに有する
    ことを特徴とする請求項６に記載の摺動部材。
  8. 　前記多孔質層の厚みと前記摺動層の厚みの比率は、６：４～８：２である、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部材。
  9. 　円筒状の金属基材と、
    　前記金属基材の内周面に形成される多孔質層と、
    　前記多孔質層を被覆する摺動層を備え、
    　前記多孔質層は、金属単体または合金組成物で形成され、
    　前記摺動層は、樹脂組成物で形成され、
    　内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が露出した領域を有する
    ことを特徴とする軸受。
  10. 　摺動部材を製造する方法であって、
    　金属基材の一の面に金属単体または合金組成物からなる多孔質層を形成するステップと、
    　前記多孔質層を内側として前記金属基材を巻いて円筒状に整形するステップと、
    　前記金属基材の外径側から継目部分を溶接するステップであって、前記継目部分の上の前記多孔質層が溶融して前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が形成されるステップと、
    　前記多孔質層の表面に摺動層の原料樹脂を含浸させ、前記原料樹脂を焼成させることで、前記多孔質層を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層を形成するステップであって、前記非多孔質な層の表面は前記原料樹脂が含浸された状態にならないため、前記摺動部材の内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記非多孔質な層が露出した領域が形成されるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  11. 　摺動部材を製造する方法であって、
    　金属基材の一の面に金属単体または合金組成物からなる多孔質層を形成するステップと、
    　前記多孔質層の表面に摺動層の原料樹脂を含浸させ、前記原料樹脂を焼成させることで、前記多孔質層を被覆する、樹脂組成物からなる摺動層を形成するステップと、
    　前記摺動層を内側として前記金属基材を巻いて円筒状に整形するステップと、
    　前記金属基材の外径側から継目部分を溶接するステップであって、前記継目部分の上の前記多孔質層が溶融して前記金属単体または合金組成物で形成された非多孔質な層が形成されるとともに、前記継目部分の上の前記摺動層が剥離することで、前記摺動部材の内周面の一部に前記樹脂組成物が存在せず、前記非多孔質な層が露出した領域が形成されるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  12. 　前記金属基材の外周面をダイスにより拘束しつつ前記摺動層の内側に円柱状の芯金を押し込むことにより、前記摺動層の内周面をバニシ仕上げするステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

     
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