すべり軸受
【課題】高面圧下で優れた耐疲労性及びなじみ性を有するすべり軸受を提供する。
【解決手段】裏金層２、Ａｌ基中間層３及びＡｌ基軸受合金層４を備えたすべり軸受１において、Ａｌ基軸受合金層４に、Ａｌと他の２種類以上の元素とから成る１種類以上の金属間化合物であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物を８個／μｍ２以上含ませ、金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであるとき、元素Ｘ１及び元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２を、１以上１０以下にし、Ａｌ基軸受合金層４の硬さをビッカース硬さで５０以上８０以下にする。
【解決手段】裏金層２、Ａｌ基中間層３及びＡｌ基軸受合金層４を備えたすべり軸受１において、Ａｌ基軸受合金層４に、Ａｌと他の２種類以上の元素とから成る１種類以上の金属間化合物であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物を８個／μｍ２以上含ませ、金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであるとき、元素Ｘ１及び元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２を、１以上１０以下にし、Ａｌ基軸受合金層４の硬さをビッカース硬さで５０以上８０以下にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏金層、Ａｌ基中間層、Ａｌ基軸受合金層を備えたすべり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ基軸受合金を内張りしたすべり軸受は、一般に、Ａｌ基軸受合金層と裏金層とを、Ａｌ基中間層を介して接着してバイメタルを構成し、このバイメタルを機械加工して製造される。
このようなすべり軸受は、初期なじみ性が比較的良好であり、高面圧で優れた耐疲労性及び耐摩耗性を有し、自動車や一般産業機械の高出力エンジンの軸受に用いられている。
ところが近年、更なるエンジンの高性能化によって、より高面圧に耐え得るような耐疲労性に優れたすべり軸受が要望されてきている。
【０００３】
耐疲労性を向上させたすべり軸受としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。このすべり軸受は、Ａｌ基軸受合金層としてＡｌ−Ｓｎ−Ｓｉ系軸受合金層が用いられ、このＡｌ基軸受合金層に、更にＣｒ，Ｚｒを添加した構成である。この特許文献１には、Ａｌ基軸受合金層にＣｒ，Ｚｒを添加することにより、Ａｌ基軸受合金層のＡｌの結晶粒界にＡｌ−Ｃｒの２元系金属間化合物が析出し、Ａｌ結晶粒内の亜粒界にＡｌ−Ｚｒの２元系金属間化合物が析出し、これらの金属間化合物が、すべり軸受の耐疲労性の向上に作用していると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、最近ではエンジンの軽量化が計られ、コンロッド等のすべり軸受が組付けられるハウジングの薄肉化が計られている。このハウジングの薄肉化に伴い、ハウジングの剛性は低下し、ハウジング自身が変形し易くなっている。そのため、すべり軸受が支えるクランクシャフト等の相手軸の動荷重等によって、ハウジング自身が変形し、これに伴い、すべり軸受自体も変形し易い状況になって、すべり軸受に繰り返しの曲げ応力が作用し、疲労が生じ易い状態になっている。このような繰り返し曲げ応力が作用する環境下で使用する軸受には、曲げ疲労強度の高いことが必要である。しかしながら、特許文献１のＡｌ基軸受合金層は、強度と伸びが得られるが、曲げ応力を繰り返し受けると塑性変形し易く、早期に疲労するという問題がある。
【０００６】
又、ハウジングが変形することにより、すべり軸受自身も変形し、すべり軸受が相手軸に局部的に当たってしまうことがある。すべり軸受のなじみ性が良好でない場合、焼付が生じてしまう問題もある。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は高面圧下で優れた耐疲労性及びなじみ性を有するすべり軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特許文献１のＡｌ基軸受合金層は、マトリクスの結晶粒界にＡｌ−Ｃｒの金属間化合物、結晶粒内の亜粒界にＡｌ−Ｚｒの金属間化合物が析出している。結晶粒内の亜粒界に金属間化合物が析出すると、マトリクスが強化され、耐疲労性は向上する。しかし、本発明者の鋭意実験により、Ａｌ基軸受合金層に繰り返し曲げ応力を作用させた場合、Ａｌ−Ｃｒ，Ａｌ−Ｚｒの金属間化合物がマトリクスから離脱し、金属間化合物の存在による塑性変形の阻止を図れず、疲労に至ることがわかった。
【０００９】
本発明者は、Ａｌ−Ｃｒ，Ａｌ−Ｚｒの金属間化合物がマトリクスから離脱する原因が、これらの金属間化合物とマトリクスとの結合が弱いからであり、結合が強固であるならば、金属間化合物が離脱することはなく、曲げ疲労強度が向上するであろうと推測した。そして、本発明者は、この推測を基に、Ａｌ基軸受合金層に２種類以上の元素を添加してＡｌとそれら２種類以上の元素との多元系金属間化合物を形成するようにすると、その多元系金属間化合物がマトリクスと強固に結合し、離脱し難いことを究明した。この場合、マトリクスと強固に結合して塑性変形を阻止する機能は、粒径が小さく、且つ、ある密度以上で分布している必要があることも併せて究明した。
更に、本発明者は、Ａｌと２種類以上の金属元素との多元系金属間化合物を含むＡｌ基軸受合金層の硬さを調整することにより、高い耐疲労性を有しながらなじみ性が良好になることも究明した。
【００１０】
本発明の請求項１のすべり軸受は、裏金層、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層を備え、Ａｌ基軸受合金層に、Ａｌと他の２種類以上の元素とから成る１種類以上の金属間化合物であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物を８個／μｍ２以上含み、金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであって、元素Ｘ１及び元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２が１以上１０以下であり、Ａｌ基軸受合金層の硬さがビッカース硬さで５０以上８０以下であることを特徴としている。
【００１１】
元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎには、Ａｌは含まれない。尚、本発明における存在比とは、各金属間化合物中における各元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎの質量比である。又、金属間化合物を例えば２種類生成する場合は、第１の金属間化合物を形成する元素Ｘ１（１），Ｘ２（１），・・・，Ｘｎ（１）の存在比の関係がＸ１（１）≧Ｘ２（１）≧・・・≧Ｘｎ（１）であって、元素Ｘ１（１）及び元素Ｘ２（１）の存在比率Ｘ１（１）／Ｘ２（１）が１以上１０以下であり、第２の金属間化合物を形成する元素Ｘ１（２），Ｘ２（２），・・・，Ｘｎ（２）の存在比の関係がＸ１（２）≧Ｘ２（２）≧・・・≧Ｘｎ（２）であって、元素Ｘ１（２）及び元素Ｘ２（２）の存在比率Ｘ１（２）／Ｘ２（２）が１以上１０以下である。即ち、金属間化合物をｍ（ｍは自然数）種類生成する場合は、第ｍの金属間化合物を形成する元素Ｘ１（ｍ），Ｘ２（ｍ），・・・，Ｘｎ（ｍ）の存在比の関係がＸ１（ｍ）≧Ｘ２（ｍ）≧・・・≧Ｘｎ（ｍ）であって、元素Ｘ１（ｍ）及び元素Ｘ２（ｍ）の存在比率Ｘ１（ｍ）／Ｘ２（ｍ）が１以上１０以下である。元素の選択により、例えば元素Ｘ１（１）とＸ１（ｍ）とを同じ元素とすることも異なる元素とすることもできる。しかし、例えば元素Ｘ１（１）とＸｎ（１）とは異なる元素である。以下、（ｍ）等を便宜上省略する場合がある。
【００１２】
本発明のすべり軸受の基本形態を、図１に示す。図１のすべり軸受１は、例えば鋼から成る裏金層２と、裏金層２上にＡｌ基中間層３を介して接着されて設けられたＡｌ基軸受合金層４との３層構造である。
【００１３】
本発明では、Ａｌ基軸受合金層に２種類以上の元素を添加して、これらの元素でＡｌと多元系金属間化合物を構成させるほか、Ａｌのマトリクス中に固溶させる。上記多元系金属間化合物の２種類以上のＡｌ以外の構成元素をマトリクス中にも存在させているため、多元系金属間化合物はマトリクスとの結合強度を高めることができる。このため、すべり軸受に繰り返し曲げ応力が作用しても、多元系金属間化合物はマトリクスから離脱し難く、Ａｌ基軸受合金層は塑性変形を生じ難く、すべり軸受の曲げ疲労強度は向上する。
【００１４】
Ａｌと結合して金属間化合物を構成する元素は、例えばＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉの金属元素である。例えば、この金属元素の中でＭｎ，Ｖを選択した場合、これらの元素はＡｌ−Ｍｎ−Ｖの多元系金属間化合物、即ち３元系金属間化合物を生成するほか、Ｍｎ及びＶがマトリクス中に固溶することができる。又、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｆｅを選択した場合、これらの元素はＡｌ−Ｃｒ（Ｘ１（１））−Ｓｉ（Ｘ２（１））−Ｆｅ（Ｘ３（１））の多元系金属間化合物、即ち４元系金属間化合物を生成するほか、Ｃｒ，Ｓｉ及びＦｅがマトリクス中に固溶することができる。Ａｌ−Ｃｒ（Ｘ１（２））−Ｓｉ（Ｘ２（２））やＡｌ−Ｃｒ（Ｘ１（３））−Ｆｅ（Ｘ２（３））やＡｌ−Ｓｉ（Ｘ１（４））−Ｆｅ（Ｘ２（４））の３元系金属間化合物を生成することもできる。Ｃｒ，Ｓｉ，Ｆｅの質量比が同じ場合、Ｃｒ，Ｓｉ，ＦｅのどれをＸ１（１），Ｘ２（１），Ｘ３（１）にしても良い。Ｎｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏを選択した場合等も同様である。
【００１５】
そして、金属間化合物を形成する元素の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであるときの元素Ｘ１及び元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２を１以上１０以下に制御することよって、多元系金属間化合物とマトリクスの強固な結合強度を確実に実現させることができる。好ましくは、存在比率Ｘ１／Ｘ２は８以下である。多元系金属間化合物がマトリクスの塑性変形を阻止する機能は、多元系金属間化合物が０．５μｍ未満の微細なもので、その分布密度が１μｍ２当たり８個以上の場合に、効果的に発揮される。又、この範囲内の多元系金属間化合物であれば、マトリクスの伸びを損なわずに強靭化できる。分布密度は、１μｍ２当たり１５〜７０個が好ましい。
【００１６】
更に、Ａｌ基軸受合金層の成分、例えば多元系金属間化合物の成分の割合を変更することにより、Ａｌ基軸受合金層の硬さを変えることができる。そして、Ａｌ基軸受合金層の硬さを、ビッカース硬さで５０以上にすることにより、Ａｌ基軸受合金層が高出力エンジンに適用された場合における高荷重の作用下でも疲労を生じ難くすることができる。又、Ａｌ基軸受合金層の硬さを、ビッカース硬さで８０以下にすることにより、良好ななじみ性を得ることができる。耐疲労性及びなじみ性の面からＡｌ基軸受合金層の硬さは、ビッカース硬さで６０〜７０が好ましい。
よって、上述の構成からなるすべり軸受なので、高面圧下で優れた耐疲労性及びなじみ性を同時に実現させることができる。
【００１７】
本発明のすべり軸受は、鋳造工程、圧延工程、圧接工程、熱処理（焼鈍）工程、機械加工工程を経て製造される。即ち、鋳造工程では、Ａｌ基軸受合金（Ａｌ基軸受合金層）を溶融して板状に鋳造する。鋳造された板状のＡｌ基軸受合金は、圧延工程で圧延し、圧接工程で鋼板（裏金層）に薄いＡｌ基合金板（Ａｌ基中間層）を介して圧接して軸受形成用板材にする。その後、軸受形成用板材を焼鈍し、最後に、軸受形成用板材を機械加工して半円筒状又は円筒状の軸受に形成する。この製造工程において、鋳造後のＡｌ基軸受合金の圧延から軸受形成用板材の焼鈍のプロセスを経て粒径が０．５μｍ未満の微細な金属間化合物を析出させることができる。
尚、この明細書でいう粒径とは、電子顕微鏡で解析して得られた金属間化合物の結晶１個当たりの最大長さのことである。
【００１８】
本発明の請求項２のすべり軸受は、Ａｌ基中間層の硬さがＡｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上９０％以下であることを特徴としている。
【００１９】
上述の特徴を有しながらＡｌ基中間層の硬さを、Ａｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上にすることにより、Ａｌ基軸受合金層を介して受ける高荷重にもより安定して耐えることができ、又、すべり軸受の幅方向の端部からはみ出ることも無くなり、すべり軸受全体の耐疲労性を向上させることができる。又、Ａｌ基中間層の硬さを、Ａｌ基軸受合金層の硬さに対して９０％以下にすることにより、Ａｌ基中間層を、Ａｌ基軸受合金層に加わる荷重が変化した時のクッションとして機能させることができ、Ａｌ基軸受合金層のなじみ性をより良好にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項３のすべり軸受は、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層にＦｅを含み、Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量が、０．５質量％以上１．５質量％以下であり、且つ、Ａｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えていることを特徴としている。
【００２１】
Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層にＦｅを適切量含ませることにより、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層の耐熱性が向上する。従って、すべり軸受の実使用時の高温環境下においても強度を維持することができる。又、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層にＦｅを適切量含ませると、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層は加工硬化し難くなる。そのため、Ａｌ基軸受合金層のなじみ性が向上し、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層への金属疲労の蓄積を抑制させることができる。
【００２２】
Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量を０．５質量％以上にすることにより、耐熱性及び耐疲労性をより向上させることができる。Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量を１．５質量％以下にすることにより、Ａｌ基中間層の硬さをビッカース硬さで７５以下にし易くなり、なじみ性はより良好になる。
ここで、Ａｌ基軸受合金層の表面において相手材とＡｌ基軸受合金層との摺動で発生する摺動熱は、Ａｌ基軸受合金層の表面から裏金層方向へ伝熱する。そのため、Ａｌ基中間層の硬さがＡｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上９０％以下にしたすべり軸受においては、摺動熱でＡｌ基中間層が高温状態になると、特にＡｌ基中間層の強度が不足することがある。そのため、本発明では、Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量をＡｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えるようにしている。これにより、Ａｌ基中間層は高温でも軟化し難くなり、Ａｌ基中間層の強度を維持することができる。
【００２３】
本発明の請求項４のすべり軸受は、Ａｌ基軸受合金層に、粒径が０．５μｍを超えているＳｉ粒子を含むことを特徴としている。
【００２４】
Ａｌ基軸受合金層に、粒径が０．５μｍを超えているＳｉ粒子を含ませることにより、Ｓｉ粒子が相手軸に対してラッピング作用を発揮することを期待できる。これにより、すべり軸受の非焼付性が良好になる。又、Ｓｉは、金属間化合物を形成することもできるが、一般に、マトリクスに固溶し、或いは、硬いＳｉ粒子として晶出する。従って、Ａｌ基軸受合金層にＳｉを含ませることにより、Ａｌ基軸受合金層の強度は高くなる。これにより、すべり軸受の耐疲労性は向上する。
【００２５】
本発明の請求項５のすべり軸受は、Ａｌ基軸受合金層が、３〜２０質量％のＳｎと、１．５〜８質量％のＳｉと、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの内から少なくとも１種類以上を選択して成る金属元素であって、その総量が０．１〜７質量％である金属元素と、Ａｌとの金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）と、残りが不可避的に含まれる不純物を含むＡｌとから成り、元素Ｘ１はＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｓｉの内から選択して成り、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であり、元素Ｘ２はＶ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｓｉの内の元素Ｘ１と異なる元素から選択して成り、Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であることを特徴としている。上記量は、Ａｌ基軸受合金層における質量％である。
【００２６】
Ａｌ基軸受合金層にＳｎを３質量％以上含ませることにより、すべり軸受としてのなじみ性、非焼付性、異物埋収性等を良好にすることができ、Ｓｎの含有量を２０質量％以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。
Ａｌ基軸受合金層にＳｉを１．５質量％以上含ませることにより、上記のＳｉの性能を十分に発揮することができ、Ｓｉの含有量を８質量％以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。上記のＳｉ粒子としての効果をより効率的に発揮させるには、２質量％超えが好ましい。
【００２７】
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの元素は、マトリクスに固溶する。これにより、マトリクス強度を高めることができる。又、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの内から少なくとも１種類以上を選択して成る元素の総量を０．１質量％にすることにより、上記作用を十分に発揮させることができ、総量を７質量％以下にすることにより、なじみ性を良好にすることができる。
【００２８】
元素Ｘ１がＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｓｉの内から選択して成り、元素Ｘ２がＶ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｓｉの内の元素Ｘ１と異なる元素から選択して成る場合、元素Ｘ１及び元素Ｘ２は、Ａｌと結合して、３元系（又はそれ以上の多元系）の金属間化合物を１種類以上生成する。Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒの内から選択する場合の元素Ｘ１及びＶ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎの内から選択する場合の元素Ｘ２のそれぞれの総量を０．０１質量％以上にすることにより、上述した金属間化合物の生成を多くすることができ、２質量％以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。焼鈍温度や焼鈍時間等を調整して、Ｓｉが元素Ｘ１等として金属間化合物を形成する量と固溶する量とＳｉ粒子として晶出する量とを制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】すべり軸受の断面図
【図２】なじみ性試験に用いられる試験機への半割軸受の取付け状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の効果を確認するために、表１に示す組成のＡｌ基軸受合金層とＡｌ合金中間層を用いて本発明のすべり軸受（実施例品１〜３）、参考例品４及び従来構成のすべり軸受（比較例品１〜４）の試料片を製作し、耐疲労性試験（曲げ疲労試験）及びなじみ性試験を行った。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例品１〜３、参考例品４の製造方法は次の通りである。まず、例えば、量産性に優れたベルト鋳造装置によって表１に示す成分から成るＡｌ基軸受合金の板材を製造した。その後、この鋳造されたＡｌ基軸受合金に、表１に示す成分から成るＡｌ基中間層を構成する薄い板材を圧接して複層アルミニウム合金板を製造し、この複層アルミニウム合金板を、裏金層を構成する鋼板に圧接して軸受形成用板材（いわゆるバイメタル）を製造した。そして、軸受形成用板材に３５０度を超え４５０度以下の温度にて１〜１０時間加熱する焼鈍をそれぞれの組成に合わせて行った。
【００３３】
上記軸受形成用板材の焼鈍により、Ａｌ基軸受合金層のマトリクス中に金属間化合物が析出する。そして、析出した金属間化合物の大きさを電子顕微鏡による組織写真から解析したところ、粒径が０．５μｍ未満の大きさのものが、１μｍ２当たり、表１に示す個数存在していた。
【００３４】
一方、比較例品１〜４の製造方法は、上記実施例品１〜３、参考例品４の製造方法と相違し、軸受形成用板材の焼鈍温度を従来から行われているような３００度以上３５０度以下で行うものである。
このようにして得られたＡｌ基軸受合金層での金属間化合物の存在は、表１に示すように少個数であった。
このような実施例品１〜３、参考例品４、比較例品１〜４に対して行った耐疲労性試験（曲げ疲労試験）及びなじみ性試験は次のようなものである。
【００３５】
（１）耐疲労性試験（曲げ疲労試験）
焼鈍を行った後の軸受形成用板材を機械加工して試験片（実施例品１〜３、参考例品４、比較例品１〜４）を製作し、耐疲労性を見るための曲げ疲労試験を実施した。この試験片は、総厚１．５ｍｍ、裏金層の厚さ１．２ｍｍであり、Ａｌ基軸受合金層の厚さとＡｌ基中間層との合計の厚さは０．３ｍｍである。試験条件は、Ａｌ基軸受合金層の表面の歪みが一定となるようにして、往復曲げをＡｌ基軸受合金層の表面にクラックが発生するまで繰り返した。この耐疲労性試験（曲げ疲労試験）における試料片のＡｌ基軸受合金層の表面にクラックが発生するまでの往復曲げの繰り返し回数の結果を表１に示す。
【００３６】
（２）なじみ性試験
なじみ性を確認するために、焼鈍を行った後の軸受形成用板材を機械加工してすべり軸受を製造して得た実施例品１〜３、参考例品４及び比較例品１〜４に対してなじみ性試験を行った。なじみ性試験は、半割軸受状にした２個の試料片となるすべり軸受を、図２に示すように、径方向にΔＬ、本試験では３０μｍずらして合わせ、回転荷重試験機に取付け、この状態で、表２に示す試験条件でなじみ性試験を行った。本試験は、回転荷重試験機によって、軸の遠心力により軸受内周面に回転荷重を付加することによって行う。
【００３７】
このように、すべり軸受をずらして組付けることにより、軸の荷重をすべり軸受の周方向の端部辺りに加えることによって、すべり軸受のなじみ性を確認することができる。この試験では、なじみ性が良好であれば、局部当たりによる影響を良好に回避することができ、長期にわたって焼付や疲労による損傷を防ぐとされている。尚、荷重は、評価荷重である３０ＭＰａまで徐々に上げていき、評価荷重になった状態からすべり軸受に損傷が発生するまでの時間を測定した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表１において、「種類Ｘ１／Ｘ２」は、金属間化合物がＡｌを含む多元素から成る場合、その金属間化合物におけるこの多元素のうちＡｌ以外の存在比が大きい２種類の元素（元素Ｘ１及び元素Ｘ２）を示している。複数種類の金属間化合物が存在する場合は、複数の「種類Ｘ１／Ｘ２」が記載されている。
「比率Ｘ１／Ｘ２」は、存在比率Ｘ１／Ｘ２を示すものであり、元素Ｘ１及び元素Ｘ２を金属間化合物中における質量比で表した場合において元素Ｘ１を元素Ｘ２で除した値である。
「硬さ比」は、Ａｌ基軸受合金層の硬さ及びＡｌ基中間層の硬さをビッカース硬さで求め、Ａｌ基中間層のビッカース硬さＨＶ（ｂ）を、Ａｌ基軸受合金層のビッカース硬さＨＶ（ａ）で除し、その値を百分率で表したものである。
【００４０】
次に、上記試験の結果について解析する。
耐疲労性試験の結果を考察するに、実施例品１〜３、参考例品４は、比較例品１〜４に比べて、長期にわたって優れた曲げ疲労強度を有することにより耐疲労性に優れていることが理解できる。
【００４１】
実施例品１〜３と、参考例品４、比較例品１〜４との比較から、存在比率Ｘ１／Ｘ２が１以上１０以下であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物の数が１μｍ２当たり８個以上存在すると、これらの金属間化合物がマトリクス中の転位の移動を抑制し、曲げ疲労強度を向上させることができ、かつ、Ａｌ基軸受合金層の硬さをビッカース硬さで５０以上にした結果、極めて優れた耐疲労性を持たせることができたと考えられる。
実施例品１〜３と、参考例品４との比較から、実施例品１〜３は、Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量がＡｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えているので、往復の曲げが繰り返し加えられることによりＡｌ基中間層に熱が生じても、Ａｌ基中間層は軟化し難く、極めて良好な耐疲労性が得られたと考えられる。
【００４２】
なじみ性試験の結果を考察するに、実施例品１〜３は、Ａｌ基軸受合金層の硬さがビッカース硬さで８０以下であるため、相手材と試料片との局部当たりを良好に回避でき、良好ななじみ性を得ることができたと考えられる。上述の構成からなる実施例品１〜３は、高い耐疲労性を有しながら良好ななじみ性を得ていた。
実施例品１，２と、実施例品３との比較から、実施例品１，２は、Ａｌ基中間層の硬さをＡｌ基軸受合金層の硬さに対して９０％以下にしたので、極めて良好ななじみ性を得ることができたと考えられる。
本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、１はすべり軸受、２は裏金層、３はＡｌ基中間層、４はＡｌ基軸受合金層を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏金層、Ａｌ基中間層、Ａｌ基軸受合金層を備えたすべり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ基軸受合金を内張りしたすべり軸受は、一般に、Ａｌ基軸受合金層と裏金層とを、Ａｌ基中間層を介して接着してバイメタルを構成し、このバイメタルを機械加工して製造される。
このようなすべり軸受は、初期なじみ性が比較的良好であり、高面圧で優れた耐疲労性及び耐摩耗性を有し、自動車や一般産業機械の高出力エンジンの軸受に用いられている。
ところが近年、更なるエンジンの高性能化によって、より高面圧に耐え得るような耐疲労性に優れたすべり軸受が要望されてきている。
【０００３】
耐疲労性を向上させたすべり軸受としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。このすべり軸受は、Ａｌ基軸受合金層としてＡｌ−Ｓｎ−Ｓｉ系軸受合金層が用いられ、このＡｌ基軸受合金層に、更にＣｒ，Ｚｒを添加した構成である。この特許文献１には、Ａｌ基軸受合金層にＣｒ，Ｚｒを添加することにより、Ａｌ基軸受合金層のＡｌの結晶粒界にＡｌ−Ｃｒの２元系金属間化合物が析出し、Ａｌ結晶粒内の亜粒界にＡｌ−Ｚｒの２元系金属間化合物が析出し、これらの金属間化合物が、すべり軸受の耐疲労性の向上に作用していると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、最近ではエンジンの軽量化が計られ、コンロッド等のすべり軸受が組付けられるハウジングの薄肉化が計られている。このハウジングの薄肉化に伴い、ハウジングの剛性は低下し、ハウジング自身が変形し易くなっている。そのため、すべり軸受が支えるクランクシャフト等の相手軸の動荷重等によって、ハウジング自身が変形し、これに伴い、すべり軸受自体も変形し易い状況になって、すべり軸受に繰り返しの曲げ応力が作用し、疲労が生じ易い状態になっている。このような繰り返し曲げ応力が作用する環境下で使用する軸受には、曲げ疲労強度の高いことが必要である。しかしながら、特許文献１のＡｌ基軸受合金層は、強度と伸びが得られるが、曲げ応力を繰り返し受けると塑性変形し易く、早期に疲労するという問題がある。
【０００６】
又、ハウジングが変形することにより、すべり軸受自身も変形し、すべり軸受が相手軸に局部的に当たってしまうことがある。すべり軸受のなじみ性が良好でない場合、焼付が生じてしまう問題もある。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は高面圧下で優れた耐疲労性及びなじみ性を有するすべり軸受を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
特許文献１のＡｌ基軸受合金層は、マトリクスの結晶粒界にＡｌ−Ｃｒの金属間化合物、結晶粒内の亜粒界にＡｌ−Ｚｒの金属間化合物が析出している。結晶粒内の亜粒界に金属間化合物が析出すると、マトリクスが強化され、耐疲労性は向上する。しかし、本発明者の鋭意実験により、Ａｌ基軸受合金層に繰り返し曲げ応力を作用させた場合、Ａｌ−Ｃｒ，Ａｌ−Ｚｒの金属間化合物がマトリクスから離脱し、金属間化合物の存在による塑性変形の阻止を図れず、疲労に至ることがわかった。
【０００９】
本発明者は、Ａｌ−Ｃｒ，Ａｌ−Ｚｒの金属間化合物がマトリクスから離脱する原因が、これらの金属間化合物とマトリクスとの結合が弱いからであり、結合が強固であるならば、金属間化合物が離脱することはなく、曲げ疲労強度が向上するであろうと推測した。そして、本発明者は、この推測を基に、Ａｌ基軸受合金層に２種類以上の元素を添加してＡｌとそれら２種類以上の元素との多元系金属間化合物を形成するようにすると、その多元系金属間化合物がマトリクスと強固に結合し、離脱し難いことを究明した。この場合、マトリクスと強固に結合して塑性変形を阻止する機能は、粒径が小さく、且つ、ある密度以上で分布している必要があることも併せて究明した。
更に、本発明者は、Ａｌと２種類以上の金属元素との多元系金属間化合物を含むＡｌ基軸受合金層の硬さを調整することにより、高い耐疲労性を有しながらなじみ性が良好になることも究明した。
【００１０】
本発明の請求項１のすべり軸受は、裏金層、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層を備え、Ａｌ基軸受合金層に、Ａｌと他の２種類以上の元素とから成る１種類以上の金属間化合物であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物を８個／μｍ２以上含み、金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであって、元素Ｘ１及び元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２が１以上１０以下であり、Ａｌ基軸受合金層の硬さがビッカース硬さで５０以上８０以下であることを特徴としている。
【００１１】
元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎには、Ａｌは含まれない。尚、本発明における存在比とは、各金属間化合物中における各元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎの質量比である。又、金属間化合物を例えば２種類生成する場合は、第１の金属間化合物を形成する元素Ｘ１（１），Ｘ２（１），・・・，Ｘｎ（１）の存在比の関係がＸ１（１）≧Ｘ２（１）≧・・・≧Ｘｎ（１）であって、元素Ｘ１（１）及び元素Ｘ２（１）の存在比率Ｘ１（１）／Ｘ２（１）が１以上１０以下であり、第２の金属間化合物を形成する元素Ｘ１（２），Ｘ２（２），・・・，Ｘｎ（２）の存在比の関係がＸ１（２）≧Ｘ２（２）≧・・・≧Ｘｎ（２）であって、元素Ｘ１（２）及び元素Ｘ２（２）の存在比率Ｘ１（２）／Ｘ２（２）が１以上１０以下である。即ち、金属間化合物をｍ（ｍは自然数）種類生成する場合は、第ｍの金属間化合物を形成する元素Ｘ１（ｍ），Ｘ２（ｍ），・・・，Ｘｎ（ｍ）の存在比の関係がＸ１（ｍ）≧Ｘ２（ｍ）≧・・・≧Ｘｎ（ｍ）であって、元素Ｘ１（ｍ）及び元素Ｘ２（ｍ）の存在比率Ｘ１（ｍ）／Ｘ２（ｍ）が１以上１０以下である。元素の選択により、例えば元素Ｘ１（１）とＸ１（ｍ）とを同じ元素とすることも異なる元素とすることもできる。しかし、例えば元素Ｘ１（１）とＸｎ（１）とは異なる元素である。以下、（ｍ）等を便宜上省略する場合がある。
【００１２】
本発明のすべり軸受の基本形態を、図１に示す。図１のすべり軸受１は、例えば鋼から成る裏金層２と、裏金層２上にＡｌ基中間層３を介して接着されて設けられたＡｌ基軸受合金層４との３層構造である。
【００１３】
本発明では、Ａｌ基軸受合金層に２種類以上の元素を添加して、これらの元素でＡｌと多元系金属間化合物を構成させるほか、Ａｌのマトリクス中に固溶させる。上記多元系金属間化合物の２種類以上のＡｌ以外の構成元素をマトリクス中にも存在させているため、多元系金属間化合物はマトリクスとの結合強度を高めることができる。このため、すべり軸受に繰り返し曲げ応力が作用しても、多元系金属間化合物はマトリクスから離脱し難く、Ａｌ基軸受合金層は塑性変形を生じ難く、すべり軸受の曲げ疲労強度は向上する。
【００１４】
Ａｌと結合して金属間化合物を構成する元素は、例えばＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉの金属元素である。例えば、この金属元素の中でＭｎ，Ｖを選択した場合、これらの元素はＡｌ−Ｍｎ−Ｖの多元系金属間化合物、即ち３元系金属間化合物を生成するほか、Ｍｎ及びＶがマトリクス中に固溶することができる。又、Ｃｒ，Ｓｉ，Ｆｅを選択した場合、これらの元素はＡｌ−Ｃｒ（Ｘ１（１））−Ｓｉ（Ｘ２（１））−Ｆｅ（Ｘ３（１））の多元系金属間化合物、即ち４元系金属間化合物を生成するほか、Ｃｒ，Ｓｉ及びＦｅがマトリクス中に固溶することができる。Ａｌ−Ｃｒ（Ｘ１（２））−Ｓｉ（Ｘ２（２））やＡｌ−Ｃｒ（Ｘ１（３））−Ｆｅ（Ｘ２（３））やＡｌ−Ｓｉ（Ｘ１（４））−Ｆｅ（Ｘ２（４））の３元系金属間化合物を生成することもできる。Ｃｒ，Ｓｉ，Ｆｅの質量比が同じ場合、Ｃｒ，Ｓｉ，ＦｅのどれをＸ１（１），Ｘ２（１），Ｘ３（１）にしても良い。Ｎｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏを選択した場合等も同様である。
【００１５】
そして、金属間化合物を形成する元素の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであるときの元素Ｘ１及び元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２を１以上１０以下に制御することよって、多元系金属間化合物とマトリクスの強固な結合強度を確実に実現させることができる。好ましくは、存在比率Ｘ１／Ｘ２は８以下である。多元系金属間化合物がマトリクスの塑性変形を阻止する機能は、多元系金属間化合物が０．５μｍ未満の微細なもので、その分布密度が１μｍ２当たり８個以上の場合に、効果的に発揮される。又、この範囲内の多元系金属間化合物であれば、マトリクスの伸びを損なわずに強靭化できる。分布密度は、１μｍ２当たり１５〜７０個が好ましい。
【００１６】
更に、Ａｌ基軸受合金層の成分、例えば多元系金属間化合物の成分の割合を変更することにより、Ａｌ基軸受合金層の硬さを変えることができる。そして、Ａｌ基軸受合金層の硬さを、ビッカース硬さで５０以上にすることにより、Ａｌ基軸受合金層が高出力エンジンに適用された場合における高荷重の作用下でも疲労を生じ難くすることができる。又、Ａｌ基軸受合金層の硬さを、ビッカース硬さで８０以下にすることにより、良好ななじみ性を得ることができる。耐疲労性及びなじみ性の面からＡｌ基軸受合金層の硬さは、ビッカース硬さで６０〜７０が好ましい。
よって、上述の構成からなるすべり軸受なので、高面圧下で優れた耐疲労性及びなじみ性を同時に実現させることができる。
【００１７】
本発明のすべり軸受は、鋳造工程、圧延工程、圧接工程、熱処理（焼鈍）工程、機械加工工程を経て製造される。即ち、鋳造工程では、Ａｌ基軸受合金（Ａｌ基軸受合金層）を溶融して板状に鋳造する。鋳造された板状のＡｌ基軸受合金は、圧延工程で圧延し、圧接工程で鋼板（裏金層）に薄いＡｌ基合金板（Ａｌ基中間層）を介して圧接して軸受形成用板材にする。その後、軸受形成用板材を焼鈍し、最後に、軸受形成用板材を機械加工して半円筒状又は円筒状の軸受に形成する。この製造工程において、鋳造後のＡｌ基軸受合金の圧延から軸受形成用板材の焼鈍のプロセスを経て粒径が０．５μｍ未満の微細な金属間化合物を析出させることができる。
尚、この明細書でいう粒径とは、電子顕微鏡で解析して得られた金属間化合物の結晶１個当たりの最大長さのことである。
【００１８】
本発明の請求項２のすべり軸受は、Ａｌ基中間層の硬さがＡｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上９０％以下であることを特徴としている。
【００１９】
上述の特徴を有しながらＡｌ基中間層の硬さを、Ａｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上にすることにより、Ａｌ基軸受合金層を介して受ける高荷重にもより安定して耐えることができ、又、すべり軸受の幅方向の端部からはみ出ることも無くなり、すべり軸受全体の耐疲労性を向上させることができる。又、Ａｌ基中間層の硬さを、Ａｌ基軸受合金層の硬さに対して９０％以下にすることにより、Ａｌ基中間層を、Ａｌ基軸受合金層に加わる荷重が変化した時のクッションとして機能させることができ、Ａｌ基軸受合金層のなじみ性をより良好にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項３のすべり軸受は、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層にＦｅを含み、Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量が、０．５質量％以上１．５質量％以下であり、且つ、Ａｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えていることを特徴としている。
【００２１】
Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層にＦｅを適切量含ませることにより、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層の耐熱性が向上する。従って、すべり軸受の実使用時の高温環境下においても強度を維持することができる。又、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層にＦｅを適切量含ませると、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層は加工硬化し難くなる。そのため、Ａｌ基軸受合金層のなじみ性が向上し、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層への金属疲労の蓄積を抑制させることができる。
【００２２】
Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量を０．５質量％以上にすることにより、耐熱性及び耐疲労性をより向上させることができる。Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量を１．５質量％以下にすることにより、Ａｌ基中間層の硬さをビッカース硬さで７５以下にし易くなり、なじみ性はより良好になる。
ここで、Ａｌ基軸受合金層の表面において相手材とＡｌ基軸受合金層との摺動で発生する摺動熱は、Ａｌ基軸受合金層の表面から裏金層方向へ伝熱する。そのため、Ａｌ基中間層の硬さがＡｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上９０％以下にしたすべり軸受においては、摺動熱でＡｌ基中間層が高温状態になると、特にＡｌ基中間層の強度が不足することがある。そのため、本発明では、Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量をＡｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えるようにしている。これにより、Ａｌ基中間層は高温でも軟化し難くなり、Ａｌ基中間層の強度を維持することができる。
【００２３】
本発明の請求項４のすべり軸受は、Ａｌ基軸受合金層に、粒径が０．５μｍを超えているＳｉ粒子を含むことを特徴としている。
【００２４】
Ａｌ基軸受合金層に、粒径が０．５μｍを超えているＳｉ粒子を含ませることにより、Ｓｉ粒子が相手軸に対してラッピング作用を発揮することを期待できる。これにより、すべり軸受の非焼付性が良好になる。又、Ｓｉは、金属間化合物を形成することもできるが、一般に、マトリクスに固溶し、或いは、硬いＳｉ粒子として晶出する。従って、Ａｌ基軸受合金層にＳｉを含ませることにより、Ａｌ基軸受合金層の強度は高くなる。これにより、すべり軸受の耐疲労性は向上する。
【００２５】
本発明の請求項５のすべり軸受は、Ａｌ基軸受合金層が、３〜２０質量％のＳｎと、１．５〜８質量％のＳｉと、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの内から少なくとも１種類以上を選択して成る金属元素であって、その総量が０．１〜７質量％である金属元素と、Ａｌとの金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）と、残りが不可避的に含まれる不純物を含むＡｌとから成り、元素Ｘ１はＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｓｉの内から選択して成り、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であり、元素Ｘ２はＶ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｓｉの内の元素Ｘ１と異なる元素から選択して成り、Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であることを特徴としている。上記量は、Ａｌ基軸受合金層における質量％である。
【００２６】
Ａｌ基軸受合金層にＳｎを３質量％以上含ませることにより、すべり軸受としてのなじみ性、非焼付性、異物埋収性等を良好にすることができ、Ｓｎの含有量を２０質量％以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。
Ａｌ基軸受合金層にＳｉを１．５質量％以上含ませることにより、上記のＳｉの性能を十分に発揮することができ、Ｓｉの含有量を８質量％以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。上記のＳｉ粒子としての効果をより効率的に発揮させるには、２質量％超えが好ましい。
【００２７】
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの元素は、マトリクスに固溶する。これにより、マトリクス強度を高めることができる。又、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの内から少なくとも１種類以上を選択して成る元素の総量を０．１質量％にすることにより、上記作用を十分に発揮させることができ、総量を７質量％以下にすることにより、なじみ性を良好にすることができる。
【００２８】
元素Ｘ１がＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｓｉの内から選択して成り、元素Ｘ２がＶ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｓｉの内の元素Ｘ１と異なる元素から選択して成る場合、元素Ｘ１及び元素Ｘ２は、Ａｌと結合して、３元系（又はそれ以上の多元系）の金属間化合物を１種類以上生成する。Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒの内から選択する場合の元素Ｘ１及びＶ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｍｎの内から選択する場合の元素Ｘ２のそれぞれの総量を０．０１質量％以上にすることにより、上述した金属間化合物の生成を多くすることができ、２質量％以下にすることにより、耐疲労性を良好にすることができる。焼鈍温度や焼鈍時間等を調整して、Ｓｉが元素Ｘ１等として金属間化合物を形成する量と固溶する量とＳｉ粒子として晶出する量とを制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】すべり軸受の断面図
【図２】なじみ性試験に用いられる試験機への半割軸受の取付け状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の効果を確認するために、表１に示す組成のＡｌ基軸受合金層とＡｌ合金中間層を用いて本発明のすべり軸受（実施例品１〜３）、参考例品４及び従来構成のすべり軸受（比較例品１〜４）の試料片を製作し、耐疲労性試験（曲げ疲労試験）及びなじみ性試験を行った。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例品１〜３、参考例品４の製造方法は次の通りである。まず、例えば、量産性に優れたベルト鋳造装置によって表１に示す成分から成るＡｌ基軸受合金の板材を製造した。その後、この鋳造されたＡｌ基軸受合金に、表１に示す成分から成るＡｌ基中間層を構成する薄い板材を圧接して複層アルミニウム合金板を製造し、この複層アルミニウム合金板を、裏金層を構成する鋼板に圧接して軸受形成用板材（いわゆるバイメタル）を製造した。そして、軸受形成用板材に３５０度を超え４５０度以下の温度にて１〜１０時間加熱する焼鈍をそれぞれの組成に合わせて行った。
【００３３】
上記軸受形成用板材の焼鈍により、Ａｌ基軸受合金層のマトリクス中に金属間化合物が析出する。そして、析出した金属間化合物の大きさを電子顕微鏡による組織写真から解析したところ、粒径が０．５μｍ未満の大きさのものが、１μｍ２当たり、表１に示す個数存在していた。
【００３４】
一方、比較例品１〜４の製造方法は、上記実施例品１〜３、参考例品４の製造方法と相違し、軸受形成用板材の焼鈍温度を従来から行われているような３００度以上３５０度以下で行うものである。
このようにして得られたＡｌ基軸受合金層での金属間化合物の存在は、表１に示すように少個数であった。
このような実施例品１〜３、参考例品４、比較例品１〜４に対して行った耐疲労性試験（曲げ疲労試験）及びなじみ性試験は次のようなものである。
【００３５】
（１）耐疲労性試験（曲げ疲労試験）
焼鈍を行った後の軸受形成用板材を機械加工して試験片（実施例品１〜３、参考例品４、比較例品１〜４）を製作し、耐疲労性を見るための曲げ疲労試験を実施した。この試験片は、総厚１．５ｍｍ、裏金層の厚さ１．２ｍｍであり、Ａｌ基軸受合金層の厚さとＡｌ基中間層との合計の厚さは０．３ｍｍである。試験条件は、Ａｌ基軸受合金層の表面の歪みが一定となるようにして、往復曲げをＡｌ基軸受合金層の表面にクラックが発生するまで繰り返した。この耐疲労性試験（曲げ疲労試験）における試料片のＡｌ基軸受合金層の表面にクラックが発生するまでの往復曲げの繰り返し回数の結果を表１に示す。
【００３６】
（２）なじみ性試験
なじみ性を確認するために、焼鈍を行った後の軸受形成用板材を機械加工してすべり軸受を製造して得た実施例品１〜３、参考例品４及び比較例品１〜４に対してなじみ性試験を行った。なじみ性試験は、半割軸受状にした２個の試料片となるすべり軸受を、図２に示すように、径方向にΔＬ、本試験では３０μｍずらして合わせ、回転荷重試験機に取付け、この状態で、表２に示す試験条件でなじみ性試験を行った。本試験は、回転荷重試験機によって、軸の遠心力により軸受内周面に回転荷重を付加することによって行う。
【００３７】
このように、すべり軸受をずらして組付けることにより、軸の荷重をすべり軸受の周方向の端部辺りに加えることによって、すべり軸受のなじみ性を確認することができる。この試験では、なじみ性が良好であれば、局部当たりによる影響を良好に回避することができ、長期にわたって焼付や疲労による損傷を防ぐとされている。尚、荷重は、評価荷重である３０ＭＰａまで徐々に上げていき、評価荷重になった状態からすべり軸受に損傷が発生するまでの時間を測定した。
【００３８】
【表２】
【００３９】
表１において、「種類Ｘ１／Ｘ２」は、金属間化合物がＡｌを含む多元素から成る場合、その金属間化合物におけるこの多元素のうちＡｌ以外の存在比が大きい２種類の元素（元素Ｘ１及び元素Ｘ２）を示している。複数種類の金属間化合物が存在する場合は、複数の「種類Ｘ１／Ｘ２」が記載されている。
「比率Ｘ１／Ｘ２」は、存在比率Ｘ１／Ｘ２を示すものであり、元素Ｘ１及び元素Ｘ２を金属間化合物中における質量比で表した場合において元素Ｘ１を元素Ｘ２で除した値である。
「硬さ比」は、Ａｌ基軸受合金層の硬さ及びＡｌ基中間層の硬さをビッカース硬さで求め、Ａｌ基中間層のビッカース硬さＨＶ（ｂ）を、Ａｌ基軸受合金層のビッカース硬さＨＶ（ａ）で除し、その値を百分率で表したものである。
【００４０】
次に、上記試験の結果について解析する。
耐疲労性試験の結果を考察するに、実施例品１〜３、参考例品４は、比較例品１〜４に比べて、長期にわたって優れた曲げ疲労強度を有することにより耐疲労性に優れていることが理解できる。
【００４１】
実施例品１〜３と、参考例品４、比較例品１〜４との比較から、存在比率Ｘ１／Ｘ２が１以上１０以下であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物の数が１μｍ２当たり８個以上存在すると、これらの金属間化合物がマトリクス中の転位の移動を抑制し、曲げ疲労強度を向上させることができ、かつ、Ａｌ基軸受合金層の硬さをビッカース硬さで５０以上にした結果、極めて優れた耐疲労性を持たせることができたと考えられる。
実施例品１〜３と、参考例品４との比較から、実施例品１〜３は、Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量がＡｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えているので、往復の曲げが繰り返し加えられることによりＡｌ基中間層に熱が生じても、Ａｌ基中間層は軟化し難く、極めて良好な耐疲労性が得られたと考えられる。
【００４２】
なじみ性試験の結果を考察するに、実施例品１〜３は、Ａｌ基軸受合金層の硬さがビッカース硬さで８０以下であるため、相手材と試料片との局部当たりを良好に回避でき、良好ななじみ性を得ることができたと考えられる。上述の構成からなる実施例品１〜３は、高い耐疲労性を有しながら良好ななじみ性を得ていた。
実施例品１，２と、実施例品３との比較から、実施例品１，２は、Ａｌ基中間層の硬さをＡｌ基軸受合金層の硬さに対して９０％以下にしたので、極めて良好ななじみ性を得ることができたと考えられる。
本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、１はすべり軸受、２は裏金層、３はＡｌ基中間層、４はＡｌ基軸受合金層を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏金層、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層を備えたすべり軸受において、
前記Ａｌ基軸受合金層に、Ａｌと他の２種類以上の元素とから成る１種類以上の金属間化合物であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物を、２０個／μｍ２以上含み、
前記金属間化合物を形成する前記元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであって、前記元素Ｘ１及び前記元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２は、１以上１０以下であり、
前記Ａｌ基軸受合金層の硬さは、ビッカース硬さで５０以上８０以下であり、
前記Ａｌ基中間層及び前記Ａｌ基軸受合金層は、Ｆｅを含み、
前記Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量は、０．５質量％以上１．５質量％以下であり、且つ、前記Ａｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えていることを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】
前記Ａｌ基中間層の硬さは、前記Ａｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１記載のすべり軸受。
【請求項３】
前記Ａｌ基軸受合金層は、粒径が０．５μｍを超えているＳｉ粒子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のすべり軸受。
【請求項４】
前記Ａｌ基軸受合金層は、
３〜２０質量％のＳｎと、
１．５〜８質量％のＳｉと、
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの内から少なくとも１種類以上を選択して成る金属元素であって、その総量が０．１〜７質量％である金属元素と、
Ａｌとの金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）と、
残りが不可避的に含まれる不純物を含むＡｌとから成り、
前記元素Ｘ１は、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｓｉの内から選択して成り、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であり、
前記元素Ｘ２は、Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉの内の前記元素Ｘ１と異なる元素から選択して成り、Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のすべり軸受。
【請求項１】
裏金層、Ａｌ基中間層及びＡｌ基軸受合金層を備えたすべり軸受において、
前記Ａｌ基軸受合金層に、Ａｌと他の２種類以上の元素とから成る１種類以上の金属間化合物であって粒径が０．５μｍ未満の金属間化合物を、２０個／μｍ２以上含み、
前記金属間化合物を形成する前記元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）の存在比の関係がＸ１≧Ｘ２≧・・・≧Ｘｎであって、前記元素Ｘ１及び前記元素Ｘ２の存在比率Ｘ１／Ｘ２は、１以上１０以下であり、
前記Ａｌ基軸受合金層の硬さは、ビッカース硬さで５０以上８０以下であり、
前記Ａｌ基中間層及び前記Ａｌ基軸受合金層は、Ｆｅを含み、
前記Ａｌ基中間層に含まれるＦｅの成分量は、０．５質量％以上１．５質量％以下であり、且つ、前記Ａｌ基軸受合金層に含まれるＦｅの成分量の２倍を超えていることを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】
前記Ａｌ基中間層の硬さは、前記Ａｌ基軸受合金層の硬さに対して７０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１記載のすべり軸受。
【請求項３】
前記Ａｌ基軸受合金層は、粒径が０．５μｍを超えているＳｉ粒子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のすべり軸受。
【請求項４】
前記Ａｌ基軸受合金層は、
３〜２０質量％のＳｎと、
１．５〜８質量％のＳｉと、
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｇの内から少なくとも１種類以上を選択して成る金属元素であって、その総量が０．１〜７質量％である金属元素と、
Ａｌとの金属間化合物を形成する元素Ｘ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎ（ｎは自然数）と、
残りが不可避的に含まれる不純物を含むＡｌとから成り、
前記元素Ｘ１は、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｓｉの内から選択して成り、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｚｒの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であり、
前記元素Ｘ２は、Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｓｉの内の前記元素Ｘ１と異なる元素から選択して成り、Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗの内から選択する場合はその総量が０．０１〜２質量％であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のすべり軸受。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１１３５６（Ｐ２０１３−１１３５６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９８４２２（Ｐ２０１２−１９８４２２）
【出願日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【分割の表示】特願２００９−１７６４１３（Ｐ２００９−１７６４１３）の分割
【原出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（５９１００１２８２）大同メタル工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【分割の表示】特願２００９−１７６４１３（Ｐ２００９−１７６４１３）の分割
【原出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（５９１００１２８２）大同メタル工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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