摺動材料
【課題】本発明は、ショットブラスト処理によって摺動材料の表面粗さをあまり変えずに摺動部品の要求に応じて表面の摺動特性を改質できる摺動材料を提供することを解決すべき課題とする。
【解決手段】本発明の摺動材料は、金属基材と、前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記金属基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成された付着金属と、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明の摺動材料は、金属基材と、前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記金属基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成された付着金属と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一部表面が摺動面となるエンジンブロック、油圧ポンプ、コンプレッサー部品、軸受け等に使用できる摺動材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
往復、回転運動等を行う各種機械には、一般的に摺動材料が不可欠である。例えば、エンジンやコンプレッサー等にも様々な摺動材料が使用されている。
【０００３】
一般的に、摺動面においては、摩擦による摩耗量を減らすには、摺動面は鏡面となっているのが望ましい。しかし摺動面が鏡面となっていると、鏡面仕上げした金属同士はオイルを介して擦り合わせられると摩擦抵抗は低く押さえられるが、ある程度の熱が発生するため、焼き付きのおそれがある。そのため、摺動面は適当な表面粗さを持たせたものや、摺動面にめっき等の表面処理を施して表面の摺動特性を改質するものがそれぞれの用途に合わせて要求される。
【０００４】
中でもショットブラストによって表面を改質する方法は、摺動材料を摺動部材として形成した後でも加工できることや、圧縮による残留応力の付与が出来るためその目的に応じて幾つか検討されている。
【０００５】
例えば摺動の相手材の摩耗を抑えるために特許文献１には、金属炭化物等の硬質粒子を多量に分散させた機械部品の表面研磨処理を行った研磨面に、ショット粒を用いてショット噴射処理を施すことによって、研磨面のバリ等に起因するエッジを取り除く（丸め、削り取り、或いは先端部を欠かす）方法が開示されている。エッジを取り除くことによって摺動時の相手材の摩耗を効果的に抑制出来ることが開示されている。
【０００６】
また特許文献２には鉄系硬質粒子及びアルミナよりも硬さが低いセラミックス粒子の１種以上である硬質粒子が分散した、珪素とマンガンとマグネシウムとを含む粉末アルミニウム合金製の摺動部材の摺動面に、ニッケル及びすずの何れかをコーティングした微粒子を用いたショットブラストによって多数の凹部が形成されると共にニッケル被膜及びすず被膜の何れかが形成された粉末アルミニウム合金製摺動部材が開示されている。多数の凹部は油溜まりの役目を果たし摺動面の保油機能を確保することが出来ること、また凝着しやすいアルミニウム合金の表面にニッケル或いはすずの被膜が出来ることによって摩耗しにくくスカッフ防止性を向上させることが出来ること、および摺動面に微粒子を当てることによって摺動面が加工硬化してそれだけ耐摩耗性が向上することが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２０７６２２号公報
【特許文献２】特開２００３−１３１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、摺動表面に要求される特性はその目的とする摺動部品によって様々である。ショットブラストによって表面を改質する方法は、その目的に応じて上記特許文献に示すように検討されているが、摺動部品の要求にあうようにさらに摺動特性を改質できる摺動材料が求められている。
【０００８】
また摺動部品はその摺動時の摩耗量を低減するため、表面粗さが規定されているものが多い。
【０００９】
例えばエンジンにおけるボアに要求される表面粗さ（Ｒｚ）は決まっており、その表面粗さ内で摺動特性を上げることが要求される。
【００１０】
上記特許文献１におけるショット噴射処理は、バリをとるために用いられており、表面粗さ（Ｒｚ）をあまり変えずに、Ｓｍ値（平均山間隔）を変えることによって摩耗量を減らしている。また特許文献２では、ショットブラスト処理を行うことによって表面粗さを５倍に増加させている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ショットブラスト処理によって摺動材料の表面粗さをあまり変えずに摺動部品の要求に応じて表面の摺動特性を改質できる摺動材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明者等はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより、金属粒子の一部を金属基材の摺動面に機械的に付着形成させることによって表面粗さをあまり大きくすることなく、摺動表面の摺動特性を改質出来ることを発見し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の摺動材料は、金属基材と、前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記金属基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成された付着金属と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また前記金属基材は、鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包み、摺動表面に前記鉄系多孔質材を露出させた複合材のうちのいずれかひとつであり、前記金属粒子は、亜鉛、すず、金、銅及びマグネシウムのうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１５】
また前記金属基材は、第１の多孔質金属基材を前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包み、摺動表面に前記第１の多孔質金属基材を露出させた複合材であり、前記金属粒子は前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であり、前記付着金属は、前記金属粒子をショットブラストすることにより前記第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成されることが好ましい。
【００１６】
特に前記第１の多孔質金属基材は鉄系多孔質材であり、前記第２の金属基材はアルミニウム合金であり、前記金属粒子は亜鉛であり、前記付着金属は前記摺動表面の前記鉄系多孔質材面に機械的に付着形成されていることが好ましい。
【００１７】
また前記ショットブラストの処理条件は下記条件であるとよい。
【００１８】
金属粒子の粒径：１５０μｍ以上７５０μｍ以下、エア圧：０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下、噴射距離：５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、投射時間：５秒以上４５秒以下。
【発明の効果】
【００１９】
金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより、前記金属粒子の一部は前記金属基材と機械的合金化（メカニカルアロイニング）して機械的に付着される。前記金属粒子は前記金属基材より軟質であるため前記金属基材表面を荒らすことがない。
【００２０】
また前記付着金属は前記基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆っていることによって付着した金属粒子の特性が表面特性として表れ、摺動表面の摺動特性が改質される。また摺動表面に前記金属基材より摩擦係数の小さい金属粒子が機械的に付着することにより摺動表面の摩擦係数を低減できる。
【００２１】
また前記金属基材は、鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包んだ複合材のうちのいずれかひとつであることによって、軽量で優れた強度を有する。
【００２２】
また前記金属粒子は、亜鉛、すず、金、銅及びマグネシウムのうちの少なくとも一種を含むことによって、基材より軟質なそれぞれの金属が持つ特性によって摺動表面の摺動特性が改良される。
【００２３】
また前記金属基材は、第１の多孔質金属基材に前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包み、摺動表面に前記第１の多孔質金属基材を露出させた複合材であってもよい。金属基材を第１の多孔質金属と第２の金属との複合材とすることにより、両方の金属の利点を持つ摺動部材となる。
【００２４】
また前記金属粒子は前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であることにより、前記金属粒子をショットブラストすると、前記金属粒子は前記第２の金属基材の摺動面には凹部を形成することが出来、且つ前記第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成される。そのため複合材である前記金属基材の摺動面は両金属基材の摺動面とも改質され摺動特性を向上できる。
【００２５】
特に前記第１の多孔質金属基材は鉄系多孔質材であり、前記第２の金属基材はアルミニウム合金であり、前記金属粒子は亜鉛であることが好ましい。鉄系多孔質材にアルミニウム合金を鋳包み、摺動表面に前記鉄系多孔質材を露出させた金属基材は、鉄系材料に比べ軽く、またアルミニウム合金単体よりも強度が高く摺動材料として優れている。
【００２６】
又金属粒子を鉄より軟質でアルミニウム合金より硬質な亜鉛とすることによって、アルミニウム合金面は亜鉛のショットブラストによって凹部ができるが、鉄系多孔質材表面には傷が付かないため摺動材料の摺動面の表面粗さ（Ｒｚ）をあまり大きくさせない。
【００２７】
また鉄系多孔質材より軟質な亜鉛は、鉄系多孔質材表面に機械的に付着する。亜鉛は鉄系多孔質材に比べ摩擦係数が小さいため、亜鉛が付着することにより鉄系多孔質材の表面の摩擦係数を下げ、ひいては摺動表面全体の摩擦係数を下げることが出来、焼き付き時間を低減できる。従って鉄系多孔質材とアルミニウム合金の割合を調節することによって、その表面特性を調節することが出来る。
【００２８】
また前記ショットブラストの処理条件は上記条件であることによって適正に金属粒子を金属基材に機械的に付着させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の摺動材料は、金属基材と付着金属とを有する。
【００３０】
また前記付着金属は、前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成される。
【００３１】
本発明における金属基材は、摺動材料として用いられる金属からなる基材であれば特に限定はない。例えば鉄系金属、アルミニウム系金属、マグネシウム系金属が挙げられる。
【００３２】
特に金属基材として鉄系金属を含むものが強度的に好ましい。例えば鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包んだ複合材が挙げられる。
【００３３】
また金属基材は、第１の多孔質金属基材を前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包んだ複合材であると好ましい。例えば第１の多孔質金属基材が鉄系金属、第２の金属基材がアルミニウム系金属とする複合材、第１の多孔質金属基材が鉄系金属、第２の金属基材がマグネシウム系金属とする複合材が挙げられる。
【００３４】
特に金属基材は鉄系多孔質材にアルミニウム合金を鋳包んだ複合材であると、軽量で強度にも優れた基材となり好ましい。
【００３５】
金属基材の形状は、特に限定はなく、摺動部材としての用途に合わせたものとなる。例えば本発明の摺動材料は、一部表面が摺動面となるエンジンブロック、油圧ポンプ、コンプレッサー部品、軸受け等に使用できる。
【００３６】
本発明における金属粒子は、用いる金属基材より軟質であり且つ摩擦係数が小さいものであれば特に限定はない。例えば、金属粒子としてアルミニウム、亜鉛、すず、金、銅、マグネシウム及びニッケルが用いられてもよい。
【００３７】
また金属粒子は、粒子すべてが同じ金属でも良いし、芯となる金属の表面に他の金属をコーティングしたものでもよい。その場合コーティングされた金属が用いる金属基材より軟質で、摩擦係数が小さいもの、且つ低融点の金属であればよい。
【００３８】
また金属基材が複合材の場合は、金属粒子は、前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であることが好ましい。例えば第１の多孔質金属基材が鉄系金属、第２金属基材がアルミニウム系金属の場合、金属粒子としては、亜鉛、銅、すず等が好ましい。
【００３９】
また金属粒子の粒径は１５０μｍ以上７５０μｍ以下が望ましい。この範囲内の粒径であることによって摺動表面にショットブラストされることによって摺動表面に付着形成されやすい。
【００４０】
前記金属粒子はショットブラストされることによって摺動表面に機械的に付着形成される。前記金属粒子は前記金属基材と機械的合金化（メカニカルアロイニング）して機械的に付着される。前記金属粒子は前記金属基材より軟質であるため前記金属基材表面を荒らすことがなく、金属基材の表面粗さ（Ｒｚ）をあまり大きくしない。
【００４１】
金属基材が複合材の場合、前記金属粒子は、自身よりも硬質である第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成される。また前記金属粒子は自身よりも軟質である第２の金属基材の摺動表面には凹部を形成させることが出来る。凹部は潤滑油等のある摺動面においては油溜まりとなり、さらに摺動特性を向上させることが出来る。
【００４２】
また前記付着金属は前記基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆っている。摺動表面の少なくとも８％以上を覆っていることによって、付着した金属粒子の特性が表面特性として表れ、摺動表面の摺動特性が改質される。
【００４３】
また摺動表面に前記金属基材より摩擦係数の小さい金属粒子が機械的に付着することにより摺動表面の摩擦係数を低減できる。
【００４４】
特に金属基材が鉄系多孔質材をアルミニウム合金で鋳包んだ複合材の場合は、金属粒子は亜鉛が好ましい。
【００４５】
鉄系多孔質材の形状は、特に限定されない。例えば円筒状、リング状、板状、円板状でもよい。
【００４６】
鉄系多孔質材は、空隙率１２％以上５０％以下が望ましい。この範囲の空隙率を持つ多孔質材であれば、アルミニウム合金との密着性と強度とがともに良好な摺動材料となる。
【００４７】
また鉄系多孔質材は、摺動部材の全体に用いられていても良いし、摺動面周辺の一部に用いられていても良い。
【００４８】
またアルミニウム合金は、Cu、Si、Mg、Zn、Fe、Mn、Ni、Sn、Tiを含むことが出来る。
【００４９】
例えばアルミニウム合金としてＪＩＳ規格のＡ２０００系及びＡＤＣ１２、ＡＣ８Ａ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ２Ｂ等が挙げられる。
【００５０】
鉄系多孔質材にアルミニウム合金を鋳包んだ複合材の製造方法は通常の鋳造方法であり、特に限定はない。
【００５１】
例えば目的に応じた所定形状になるように、所定形状の型に、摺動面に鉄系多孔質材が露出する位置に設置し、前記アルミニウム合金を、所定圧力、所定温度で鋳造し、鉄系多孔質材を鋳包み、なおかつ多孔質材の孔内まで、アルミニウム合金を鋳包む。
【００５２】
その後、所定温度で冷却し、摺動材料を型から取り出す。
【００５３】
次いで型から取り出した摺動材料の摺動面にホーニング加工を行う。該ホーニング加工を施すことにより摺動面は、鉄系多孔質材表面とアルミニウム合金表面の両方が存在する表面となる。
【００５４】
次にホーニング加工を施された摺動面に下記条件でショットブラスト処理を行う。
【００５５】
ショット粒材質：亜鉛、ショット粒の粒径：１５０μｍ以上７５０μｍ以下、エア圧：０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下、噴射距離：５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、投射時間：５秒以上４５秒以下。
【００５６】
上記条件は、鉄系多孔質材を傷つけずに、鉄系多孔質材の表面に亜鉛が機械的に付着形成されることが出来る条件である。
【００５７】
そのため、該摺動部材は、鉄系多孔質材の摺動表面に新たな傷を付けずに、鉄系多孔質材表面に亜鉛が機械的に付着されることにより、低い摩擦係数を持つことが出来、良好な摺動特性を持つことが出来る。
【００５８】
また必要な面に部分的にショットブラスト処理を行うことが出来るので、従来から行われている電解腐食処理に比べ、低コストで簡便に処理を行うことが出来る。
【００５９】
以下に、摺動部材の試験例を説明する。試験例として金属基材は鉄系の多孔質材にアルミニウム合金を鋳包んだものを用いた。図１に試験例の摺動部材の製造方法の一部説明図（断面図）を示す。
【００６０】
鉄系の多孔質材である、空隙率１８％の円筒状の鉄系多孔質焼結体１を用意した。鉄系多孔質焼結体１の材質は、純鉄（ＫＩＰ４４０Ｂ）を用いた。鉄系多孔質焼結体１の形状は直径８６ｍｍの円筒形状であり、高さ１６０ｍｍ、筒の厚み５ｍｍのものを用いた。
【００６１】
図１に示すように、上記鉄系多孔質焼結体１をシリンダーブロックの金型２に、摺動面に鉄系多孔質焼結体１が面するように設置した。金型２はシリンダーブロックの金型であり、図１に示すような筒状の形状となっている。
【００６２】
この金型２にアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）を、鉄系多孔質焼結体１の外周面側と底面から注湯した。このときの鋳造条件は、溶湯温度６８０℃、型温２５０℃、鉄基多孔質焼結体１の予熱８００℃、溶湯圧力８３ＭＰａとした。
【００６３】
このようにして、アルミニウム合金溶湯を、鉄系多孔質焼結体１の外周面側と底面から内部へ鋳包んだ。このようにして得られたシリンダーボア３の摺動内周面を、ホーニングマシンでホーニング加工した。
【００６４】
上記のように製造されたシリンダーボア３を用いて各種条件でショットブラスト処理を行いその表面観察を行った。
【００６５】
ショットブラスト処理は、前記シリンダーボア３の摺動面である筒の内面にショットブラスト装置４を用いて行った。ショットブラスト装置は、新東ブレーター社製を用いた。
【００６６】
表１に実施したショットブラスト処理条件を示す。また図２に表１に示した条件でショットブラスト処理を行った一部のシリンダーボアの摺動内周面表面のＥＰＭＡマッピング像（ＥＰＭＡ：電子線プローブマイクロアナライザー）を示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
図２には表１のＮｏ．８（記載Ｎｏ．２−４）である金属粒子として亜鉛を用いたものの表面のＥＰＭＡマッピングを記載した。ＥＰＭＡは、島津製作所製ＥＰＭＡ−１６００を用いて行った。図２の左上図は各組成金属の元素分布像を示し、右上、右下、左下図はそれぞれアルミニウム、亜鉛、鉄の元素分布像を示す。各４図はどれも同一場所をマッピングしたものである。左上図は、金属の各組成をマッピングしたものであり、比重が重い金属が白く記載され、軽い金属が黒く記載される。この場合黒で表されているのがアルミニウム合金、白く表されたものが亜鉛、白っぽい灰色で記載されたものが鉄を表す。
【００６９】
同様に右上図はアルミニウムの元素分布像を示し、右上図において白い部分がアルミニウムを示す。左下図は鉄の元素分布像を示し、白く示される部分が鉄を示す。また右下図は亜鉛の元素分布像を示し、白く見える部分が亜鉛を示す。
【００７０】
この４図から、亜鉛はアルミニウムではなく鉄部分に付着していることが分かる。
【００７１】
各ショットブラスト処理条件で行った各試料の表面粗さを接触式表面粗さ計で測定し表１のＲｚ（μｍ）の欄に記載した。
【００７２】
表１のＮｏ．１（記載Ｎｏ．０）（以下Ｎｏ．は記載Ｎｏ．を用いて説明する）は、ホーニングマシンでホーニング加工し、ショットブラスト処理を行わなかったものである。
【００７３】
表１の記載Ｎｏ．１は、ショット粒子をアルミナ砥粒＃８０（株式会社新東ブレーター製、品番ＡＦ８０中心粒径約１９０μｍ（粒径範囲１５０〜２１２μｍ）とし表１に記載の条件でショットブラスト処理を行ったものである。表１に見られるように表面粗さ（Ｒｚ）は１６．９μｍと大きなものとなっている。
【００７４】
表１の記載Ｎｏ．２、２−１、２−２はショット粒子をスチール（株式会社新東ブレーター製、品番ＳＢ−３、中心粒径約３００μｍ（粒径範囲１８０〜５００μｍ））とし、表１に記載のショット条件でショットブラスト処理を行ったものである。
【００７５】
スチールのショット粒子を用いているため、ショットブラスト処理により全体的にアルミニウム合金も鉄系多孔質焼結材も表面が削られ、表１に見られるように表面粗さＲｚが８．８μｍ以上と大きな値となった。
【００７６】
表１の記載Ｎｏ．３、２−３、２−４はショット粒子を亜鉛（株式会社新東ブレーター製、品番ＡＤ−４、中心粒径約４００μｍ（粒径範囲２９７〜７１０μｍ））とし、表１に記載のショット条件でショットブラスト処理を行ったものである。
【００７７】
表１に記載のように表面粗さは５μｍ未満と小さなものとなった。亜鉛のショット粒子は、アルミニウム合金より硬く鉄系多孔質焼結材より軟らかいため、鉄を傷つけずアルミニウム合金部分を選択的に切削することが出来るため表面粗さ（Ｒｚ）をあまり大きくしなかったと考えられる。
【００７８】
上記条件で作製した各シリンダーボア試料を用いて摺動実験を行った。
【００７９】
摺動実験は、摺動させる相手材をピストンリング（窒化ＳＵＳ）とし、往復摺動試験機を用いて、ストローク・速度：４０ｍｍ・５００ｃｐｍ、荷重：３ｋｇｆ、面圧最大ヘルツ応力：２０ｋｇｆ／ｍｍ２、試験温度：７０℃の条件で摺動試験を行い、焼付前の摩擦係数と焼き付き時間（分）を測定した。潤滑油としてＣＣ級ディーゼル用Ｅ／Ｇオイル、塗布：０．１３ｍｇ／ｃｍ２を用いた。
【００８０】
表２に、各試料の焼付前の摩擦係数と焼き付き時間を表した。また図３に表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き時間（分）とを比較したグラフ、図４に表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き前の摩擦係数とを比較したグラフを示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
摺動試験は試料の記載Ｎｏ．０、１、３、２−３、２−４で行った。
【００８３】
ショットブラスト処理を行っていない記載Ｎｏ．０の試料は、表面粗さ（Ｒｚ）が０．７μｍであり、摺動試験において０．１５分という短時間で焼き付いてしまった。また焼付前の摩擦係数も０．６４という高いものであった。
【００８４】
またアルミナを用いてショットブラスト処理を行った記載Ｎｏ．１の試料は、表面粗さ（Ｒｚ）が１６．９μｍという高いものである。記載Ｎｏ．１の試料は、摺動試験において焼付き時間は２９分であり、焼付前の摩擦係数は０．３であった。
【００８５】
それに対し亜鉛を用いてショットブラスト処理を行った記載Ｎｏ．３、２−３、２−４の試料は、表面粗さ（Ｒｚ）が２〜５μｍである。記載Ｎｏ．３、２−３、２−４の試料は、Ｒｚが低いにもかかわらず、焼き付き時間が他の試料に比べ大幅に向上した。また焼付前の摩擦係数も他の試料に比べ低くなった。
【００８６】
亜鉛をショット粒子に用いた試料は、鉄系焼結体表面を傷つけて表面粗さを大きくすることなく、鉄系焼結体表面に亜鉛が付着形成されたことにより摩擦係数を低減できたと考えられる。そのため摺動試験において試料全体の摩擦係数を小さくでき、これにより焼き付き時間を長くできたと考えられる。
【００８７】
またＥＰＭＡマッピングから計算された亜鉛の付着面積が８％以上であることにより効果があった。
【００８８】
このように上記摺動部材は、摺動面において摩擦係数の大きな金属面に低摩擦係数の付着金属を８％以上付着することが出来たことによって、表面粗さを大きくすることなく、低い摩擦係数を持つことによって、摺動特性を向上させる摺動部材となることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】試験例の摺動部材の製造方法の一部説明図（断面図）を示す。
【図２】本発明の試験例の摺動部材の内周面表面のＥＰＭＡマッピング像を表す。
【図３】表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き時間（分）とを比較したグラフを示す。
【図４】表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き前の摩擦係数とを比較したグラフを示す。
【符号の説明】
【００９０】
１、鉄系多孔質焼結体、２、金型、３、シリンダーボア、４、ショットブラスト装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一部表面が摺動面となるエンジンブロック、油圧ポンプ、コンプレッサー部品、軸受け等に使用できる摺動材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
往復、回転運動等を行う各種機械には、一般的に摺動材料が不可欠である。例えば、エンジンやコンプレッサー等にも様々な摺動材料が使用されている。
【０００３】
一般的に、摺動面においては、摩擦による摩耗量を減らすには、摺動面は鏡面となっているのが望ましい。しかし摺動面が鏡面となっていると、鏡面仕上げした金属同士はオイルを介して擦り合わせられると摩擦抵抗は低く押さえられるが、ある程度の熱が発生するため、焼き付きのおそれがある。そのため、摺動面は適当な表面粗さを持たせたものや、摺動面にめっき等の表面処理を施して表面の摺動特性を改質するものがそれぞれの用途に合わせて要求される。
【０００４】
中でもショットブラストによって表面を改質する方法は、摺動材料を摺動部材として形成した後でも加工できることや、圧縮による残留応力の付与が出来るためその目的に応じて幾つか検討されている。
【０００５】
例えば摺動の相手材の摩耗を抑えるために特許文献１には、金属炭化物等の硬質粒子を多量に分散させた機械部品の表面研磨処理を行った研磨面に、ショット粒を用いてショット噴射処理を施すことによって、研磨面のバリ等に起因するエッジを取り除く（丸め、削り取り、或いは先端部を欠かす）方法が開示されている。エッジを取り除くことによって摺動時の相手材の摩耗を効果的に抑制出来ることが開示されている。
【０００６】
また特許文献２には鉄系硬質粒子及びアルミナよりも硬さが低いセラミックス粒子の１種以上である硬質粒子が分散した、珪素とマンガンとマグネシウムとを含む粉末アルミニウム合金製の摺動部材の摺動面に、ニッケル及びすずの何れかをコーティングした微粒子を用いたショットブラストによって多数の凹部が形成されると共にニッケル被膜及びすず被膜の何れかが形成された粉末アルミニウム合金製摺動部材が開示されている。多数の凹部は油溜まりの役目を果たし摺動面の保油機能を確保することが出来ること、また凝着しやすいアルミニウム合金の表面にニッケル或いはすずの被膜が出来ることによって摩耗しにくくスカッフ防止性を向上させることが出来ること、および摺動面に微粒子を当てることによって摺動面が加工硬化してそれだけ耐摩耗性が向上することが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２０７６２２号公報
【特許文献２】特開２００３−１３１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、摺動表面に要求される特性はその目的とする摺動部品によって様々である。ショットブラストによって表面を改質する方法は、その目的に応じて上記特許文献に示すように検討されているが、摺動部品の要求にあうようにさらに摺動特性を改質できる摺動材料が求められている。
【０００８】
また摺動部品はその摺動時の摩耗量を低減するため、表面粗さが規定されているものが多い。
【０００９】
例えばエンジンにおけるボアに要求される表面粗さ（Ｒｚ）は決まっており、その表面粗さ内で摺動特性を上げることが要求される。
【００１０】
上記特許文献１におけるショット噴射処理は、バリをとるために用いられており、表面粗さ（Ｒｚ）をあまり変えずに、Ｓｍ値（平均山間隔）を変えることによって摩耗量を減らしている。また特許文献２では、ショットブラスト処理を行うことによって表面粗さを５倍に増加させている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ショットブラスト処理によって摺動材料の表面粗さをあまり変えずに摺動部品の要求に応じて表面の摺動特性を改質できる摺動材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明者等はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより、金属粒子の一部を金属基材の摺動面に機械的に付着形成させることによって表面粗さをあまり大きくすることなく、摺動表面の摺動特性を改質出来ることを発見し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の摺動材料は、金属基材と、前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記金属基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成された付着金属と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また前記金属基材は、鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包み、摺動表面に前記鉄系多孔質材を露出させた複合材のうちのいずれかひとつであり、前記金属粒子は、亜鉛、すず、金、銅及びマグネシウムのうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１５】
また前記金属基材は、第１の多孔質金属基材を前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包み、摺動表面に前記第１の多孔質金属基材を露出させた複合材であり、前記金属粒子は前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であり、前記付着金属は、前記金属粒子をショットブラストすることにより前記第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成されることが好ましい。
【００１６】
特に前記第１の多孔質金属基材は鉄系多孔質材であり、前記第２の金属基材はアルミニウム合金であり、前記金属粒子は亜鉛であり、前記付着金属は前記摺動表面の前記鉄系多孔質材面に機械的に付着形成されていることが好ましい。
【００１７】
また前記ショットブラストの処理条件は下記条件であるとよい。
【００１８】
金属粒子の粒径：１５０μｍ以上７５０μｍ以下、エア圧：０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下、噴射距離：５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、投射時間：５秒以上４５秒以下。
【発明の効果】
【００１９】
金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより、前記金属粒子の一部は前記金属基材と機械的合金化（メカニカルアロイニング）して機械的に付着される。前記金属粒子は前記金属基材より軟質であるため前記金属基材表面を荒らすことがない。
【００２０】
また前記付着金属は前記基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆っていることによって付着した金属粒子の特性が表面特性として表れ、摺動表面の摺動特性が改質される。また摺動表面に前記金属基材より摩擦係数の小さい金属粒子が機械的に付着することにより摺動表面の摩擦係数を低減できる。
【００２１】
また前記金属基材は、鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包んだ複合材のうちのいずれかひとつであることによって、軽量で優れた強度を有する。
【００２２】
また前記金属粒子は、亜鉛、すず、金、銅及びマグネシウムのうちの少なくとも一種を含むことによって、基材より軟質なそれぞれの金属が持つ特性によって摺動表面の摺動特性が改良される。
【００２３】
また前記金属基材は、第１の多孔質金属基材に前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包み、摺動表面に前記第１の多孔質金属基材を露出させた複合材であってもよい。金属基材を第１の多孔質金属と第２の金属との複合材とすることにより、両方の金属の利点を持つ摺動部材となる。
【００２４】
また前記金属粒子は前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であることにより、前記金属粒子をショットブラストすると、前記金属粒子は前記第２の金属基材の摺動面には凹部を形成することが出来、且つ前記第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成される。そのため複合材である前記金属基材の摺動面は両金属基材の摺動面とも改質され摺動特性を向上できる。
【００２５】
特に前記第１の多孔質金属基材は鉄系多孔質材であり、前記第２の金属基材はアルミニウム合金であり、前記金属粒子は亜鉛であることが好ましい。鉄系多孔質材にアルミニウム合金を鋳包み、摺動表面に前記鉄系多孔質材を露出させた金属基材は、鉄系材料に比べ軽く、またアルミニウム合金単体よりも強度が高く摺動材料として優れている。
【００２６】
又金属粒子を鉄より軟質でアルミニウム合金より硬質な亜鉛とすることによって、アルミニウム合金面は亜鉛のショットブラストによって凹部ができるが、鉄系多孔質材表面には傷が付かないため摺動材料の摺動面の表面粗さ（Ｒｚ）をあまり大きくさせない。
【００２７】
また鉄系多孔質材より軟質な亜鉛は、鉄系多孔質材表面に機械的に付着する。亜鉛は鉄系多孔質材に比べ摩擦係数が小さいため、亜鉛が付着することにより鉄系多孔質材の表面の摩擦係数を下げ、ひいては摺動表面全体の摩擦係数を下げることが出来、焼き付き時間を低減できる。従って鉄系多孔質材とアルミニウム合金の割合を調節することによって、その表面特性を調節することが出来る。
【００２８】
また前記ショットブラストの処理条件は上記条件であることによって適正に金属粒子を金属基材に機械的に付着させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の摺動材料は、金属基材と付着金属とを有する。
【００３０】
また前記付着金属は、前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成される。
【００３１】
本発明における金属基材は、摺動材料として用いられる金属からなる基材であれば特に限定はない。例えば鉄系金属、アルミニウム系金属、マグネシウム系金属が挙げられる。
【００３２】
特に金属基材として鉄系金属を含むものが強度的に好ましい。例えば鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包んだ複合材が挙げられる。
【００３３】
また金属基材は、第１の多孔質金属基材を前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包んだ複合材であると好ましい。例えば第１の多孔質金属基材が鉄系金属、第２の金属基材がアルミニウム系金属とする複合材、第１の多孔質金属基材が鉄系金属、第２の金属基材がマグネシウム系金属とする複合材が挙げられる。
【００３４】
特に金属基材は鉄系多孔質材にアルミニウム合金を鋳包んだ複合材であると、軽量で強度にも優れた基材となり好ましい。
【００３５】
金属基材の形状は、特に限定はなく、摺動部材としての用途に合わせたものとなる。例えば本発明の摺動材料は、一部表面が摺動面となるエンジンブロック、油圧ポンプ、コンプレッサー部品、軸受け等に使用できる。
【００３６】
本発明における金属粒子は、用いる金属基材より軟質であり且つ摩擦係数が小さいものであれば特に限定はない。例えば、金属粒子としてアルミニウム、亜鉛、すず、金、銅、マグネシウム及びニッケルが用いられてもよい。
【００３７】
また金属粒子は、粒子すべてが同じ金属でも良いし、芯となる金属の表面に他の金属をコーティングしたものでもよい。その場合コーティングされた金属が用いる金属基材より軟質で、摩擦係数が小さいもの、且つ低融点の金属であればよい。
【００３８】
また金属基材が複合材の場合は、金属粒子は、前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であることが好ましい。例えば第１の多孔質金属基材が鉄系金属、第２金属基材がアルミニウム系金属の場合、金属粒子としては、亜鉛、銅、すず等が好ましい。
【００３９】
また金属粒子の粒径は１５０μｍ以上７５０μｍ以下が望ましい。この範囲内の粒径であることによって摺動表面にショットブラストされることによって摺動表面に付着形成されやすい。
【００４０】
前記金属粒子はショットブラストされることによって摺動表面に機械的に付着形成される。前記金属粒子は前記金属基材と機械的合金化（メカニカルアロイニング）して機械的に付着される。前記金属粒子は前記金属基材より軟質であるため前記金属基材表面を荒らすことがなく、金属基材の表面粗さ（Ｒｚ）をあまり大きくしない。
【００４１】
金属基材が複合材の場合、前記金属粒子は、自身よりも硬質である第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成される。また前記金属粒子は自身よりも軟質である第２の金属基材の摺動表面には凹部を形成させることが出来る。凹部は潤滑油等のある摺動面においては油溜まりとなり、さらに摺動特性を向上させることが出来る。
【００４２】
また前記付着金属は前記基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆っている。摺動表面の少なくとも８％以上を覆っていることによって、付着した金属粒子の特性が表面特性として表れ、摺動表面の摺動特性が改質される。
【００４３】
また摺動表面に前記金属基材より摩擦係数の小さい金属粒子が機械的に付着することにより摺動表面の摩擦係数を低減できる。
【００４４】
特に金属基材が鉄系多孔質材をアルミニウム合金で鋳包んだ複合材の場合は、金属粒子は亜鉛が好ましい。
【００４５】
鉄系多孔質材の形状は、特に限定されない。例えば円筒状、リング状、板状、円板状でもよい。
【００４６】
鉄系多孔質材は、空隙率１２％以上５０％以下が望ましい。この範囲の空隙率を持つ多孔質材であれば、アルミニウム合金との密着性と強度とがともに良好な摺動材料となる。
【００４７】
また鉄系多孔質材は、摺動部材の全体に用いられていても良いし、摺動面周辺の一部に用いられていても良い。
【００４８】
またアルミニウム合金は、Cu、Si、Mg、Zn、Fe、Mn、Ni、Sn、Tiを含むことが出来る。
【００４９】
例えばアルミニウム合金としてＪＩＳ規格のＡ２０００系及びＡＤＣ１２、ＡＣ８Ａ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ２Ｂ等が挙げられる。
【００５０】
鉄系多孔質材にアルミニウム合金を鋳包んだ複合材の製造方法は通常の鋳造方法であり、特に限定はない。
【００５１】
例えば目的に応じた所定形状になるように、所定形状の型に、摺動面に鉄系多孔質材が露出する位置に設置し、前記アルミニウム合金を、所定圧力、所定温度で鋳造し、鉄系多孔質材を鋳包み、なおかつ多孔質材の孔内まで、アルミニウム合金を鋳包む。
【００５２】
その後、所定温度で冷却し、摺動材料を型から取り出す。
【００５３】
次いで型から取り出した摺動材料の摺動面にホーニング加工を行う。該ホーニング加工を施すことにより摺動面は、鉄系多孔質材表面とアルミニウム合金表面の両方が存在する表面となる。
【００５４】
次にホーニング加工を施された摺動面に下記条件でショットブラスト処理を行う。
【００５５】
ショット粒材質：亜鉛、ショット粒の粒径：１５０μｍ以上７５０μｍ以下、エア圧：０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下、噴射距離：５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、投射時間：５秒以上４５秒以下。
【００５６】
上記条件は、鉄系多孔質材を傷つけずに、鉄系多孔質材の表面に亜鉛が機械的に付着形成されることが出来る条件である。
【００５７】
そのため、該摺動部材は、鉄系多孔質材の摺動表面に新たな傷を付けずに、鉄系多孔質材表面に亜鉛が機械的に付着されることにより、低い摩擦係数を持つことが出来、良好な摺動特性を持つことが出来る。
【００５８】
また必要な面に部分的にショットブラスト処理を行うことが出来るので、従来から行われている電解腐食処理に比べ、低コストで簡便に処理を行うことが出来る。
【００５９】
以下に、摺動部材の試験例を説明する。試験例として金属基材は鉄系の多孔質材にアルミニウム合金を鋳包んだものを用いた。図１に試験例の摺動部材の製造方法の一部説明図（断面図）を示す。
【００６０】
鉄系の多孔質材である、空隙率１８％の円筒状の鉄系多孔質焼結体１を用意した。鉄系多孔質焼結体１の材質は、純鉄（ＫＩＰ４４０Ｂ）を用いた。鉄系多孔質焼結体１の形状は直径８６ｍｍの円筒形状であり、高さ１６０ｍｍ、筒の厚み５ｍｍのものを用いた。
【００６１】
図１に示すように、上記鉄系多孔質焼結体１をシリンダーブロックの金型２に、摺動面に鉄系多孔質焼結体１が面するように設置した。金型２はシリンダーブロックの金型であり、図１に示すような筒状の形状となっている。
【００６２】
この金型２にアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）を、鉄系多孔質焼結体１の外周面側と底面から注湯した。このときの鋳造条件は、溶湯温度６８０℃、型温２５０℃、鉄基多孔質焼結体１の予熱８００℃、溶湯圧力８３ＭＰａとした。
【００６３】
このようにして、アルミニウム合金溶湯を、鉄系多孔質焼結体１の外周面側と底面から内部へ鋳包んだ。このようにして得られたシリンダーボア３の摺動内周面を、ホーニングマシンでホーニング加工した。
【００６４】
上記のように製造されたシリンダーボア３を用いて各種条件でショットブラスト処理を行いその表面観察を行った。
【００６５】
ショットブラスト処理は、前記シリンダーボア３の摺動面である筒の内面にショットブラスト装置４を用いて行った。ショットブラスト装置は、新東ブレーター社製を用いた。
【００６６】
表１に実施したショットブラスト処理条件を示す。また図２に表１に示した条件でショットブラスト処理を行った一部のシリンダーボアの摺動内周面表面のＥＰＭＡマッピング像（ＥＰＭＡ：電子線プローブマイクロアナライザー）を示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
図２には表１のＮｏ．８（記載Ｎｏ．２−４）である金属粒子として亜鉛を用いたものの表面のＥＰＭＡマッピングを記載した。ＥＰＭＡは、島津製作所製ＥＰＭＡ−１６００を用いて行った。図２の左上図は各組成金属の元素分布像を示し、右上、右下、左下図はそれぞれアルミニウム、亜鉛、鉄の元素分布像を示す。各４図はどれも同一場所をマッピングしたものである。左上図は、金属の各組成をマッピングしたものであり、比重が重い金属が白く記載され、軽い金属が黒く記載される。この場合黒で表されているのがアルミニウム合金、白く表されたものが亜鉛、白っぽい灰色で記載されたものが鉄を表す。
【００６９】
同様に右上図はアルミニウムの元素分布像を示し、右上図において白い部分がアルミニウムを示す。左下図は鉄の元素分布像を示し、白く示される部分が鉄を示す。また右下図は亜鉛の元素分布像を示し、白く見える部分が亜鉛を示す。
【００７０】
この４図から、亜鉛はアルミニウムではなく鉄部分に付着していることが分かる。
【００７１】
各ショットブラスト処理条件で行った各試料の表面粗さを接触式表面粗さ計で測定し表１のＲｚ（μｍ）の欄に記載した。
【００７２】
表１のＮｏ．１（記載Ｎｏ．０）（以下Ｎｏ．は記載Ｎｏ．を用いて説明する）は、ホーニングマシンでホーニング加工し、ショットブラスト処理を行わなかったものである。
【００７３】
表１の記載Ｎｏ．１は、ショット粒子をアルミナ砥粒＃８０（株式会社新東ブレーター製、品番ＡＦ８０中心粒径約１９０μｍ（粒径範囲１５０〜２１２μｍ）とし表１に記載の条件でショットブラスト処理を行ったものである。表１に見られるように表面粗さ（Ｒｚ）は１６．９μｍと大きなものとなっている。
【００７４】
表１の記載Ｎｏ．２、２−１、２−２はショット粒子をスチール（株式会社新東ブレーター製、品番ＳＢ−３、中心粒径約３００μｍ（粒径範囲１８０〜５００μｍ））とし、表１に記載のショット条件でショットブラスト処理を行ったものである。
【００７５】
スチールのショット粒子を用いているため、ショットブラスト処理により全体的にアルミニウム合金も鉄系多孔質焼結材も表面が削られ、表１に見られるように表面粗さＲｚが８．８μｍ以上と大きな値となった。
【００７６】
表１の記載Ｎｏ．３、２−３、２−４はショット粒子を亜鉛（株式会社新東ブレーター製、品番ＡＤ−４、中心粒径約４００μｍ（粒径範囲２９７〜７１０μｍ））とし、表１に記載のショット条件でショットブラスト処理を行ったものである。
【００７７】
表１に記載のように表面粗さは５μｍ未満と小さなものとなった。亜鉛のショット粒子は、アルミニウム合金より硬く鉄系多孔質焼結材より軟らかいため、鉄を傷つけずアルミニウム合金部分を選択的に切削することが出来るため表面粗さ（Ｒｚ）をあまり大きくしなかったと考えられる。
【００７８】
上記条件で作製した各シリンダーボア試料を用いて摺動実験を行った。
【００７９】
摺動実験は、摺動させる相手材をピストンリング（窒化ＳＵＳ）とし、往復摺動試験機を用いて、ストローク・速度：４０ｍｍ・５００ｃｐｍ、荷重：３ｋｇｆ、面圧最大ヘルツ応力：２０ｋｇｆ／ｍｍ２、試験温度：７０℃の条件で摺動試験を行い、焼付前の摩擦係数と焼き付き時間（分）を測定した。潤滑油としてＣＣ級ディーゼル用Ｅ／Ｇオイル、塗布：０．１３ｍｇ／ｃｍ２を用いた。
【００８０】
表２に、各試料の焼付前の摩擦係数と焼き付き時間を表した。また図３に表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き時間（分）とを比較したグラフ、図４に表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き前の摩擦係数とを比較したグラフを示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
摺動試験は試料の記載Ｎｏ．０、１、３、２−３、２−４で行った。
【００８３】
ショットブラスト処理を行っていない記載Ｎｏ．０の試料は、表面粗さ（Ｒｚ）が０．７μｍであり、摺動試験において０．１５分という短時間で焼き付いてしまった。また焼付前の摩擦係数も０．６４という高いものであった。
【００８４】
またアルミナを用いてショットブラスト処理を行った記載Ｎｏ．１の試料は、表面粗さ（Ｒｚ）が１６．９μｍという高いものである。記載Ｎｏ．１の試料は、摺動試験において焼付き時間は２９分であり、焼付前の摩擦係数は０．３であった。
【００８５】
それに対し亜鉛を用いてショットブラスト処理を行った記載Ｎｏ．３、２−３、２−４の試料は、表面粗さ（Ｒｚ）が２〜５μｍである。記載Ｎｏ．３、２−３、２−４の試料は、Ｒｚが低いにもかかわらず、焼き付き時間が他の試料に比べ大幅に向上した。また焼付前の摩擦係数も他の試料に比べ低くなった。
【００８６】
亜鉛をショット粒子に用いた試料は、鉄系焼結体表面を傷つけて表面粗さを大きくすることなく、鉄系焼結体表面に亜鉛が付着形成されたことにより摩擦係数を低減できたと考えられる。そのため摺動試験において試料全体の摩擦係数を小さくでき、これにより焼き付き時間を長くできたと考えられる。
【００８７】
またＥＰＭＡマッピングから計算された亜鉛の付着面積が８％以上であることにより効果があった。
【００８８】
このように上記摺動部材は、摺動面において摩擦係数の大きな金属面に低摩擦係数の付着金属を８％以上付着することが出来たことによって、表面粗さを大きくすることなく、低い摩擦係数を持つことによって、摺動特性を向上させる摺動部材となることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】試験例の摺動部材の製造方法の一部説明図（断面図）を示す。
【図２】本発明の試験例の摺動部材の内周面表面のＥＰＭＡマッピング像を表す。
【図３】表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き時間（分）とを比較したグラフを示す。
【図４】表面粗さ（Ｒｚ）と焼き付き前の摩擦係数とを比較したグラフを示す。
【符号の説明】
【００９０】
１、鉄系多孔質焼結体、２、金型、３、シリンダーボア、４、ショットブラスト装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材と、
前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記金属基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成された付着金属と、
を有することを特徴とする摺動材料。
【請求項２】
前記金属基材は、鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包み、摺動表面に前記鉄系多孔質材を露出させた複合材のうちのいずれかひとつであり、
前記金属粒子は、亜鉛、すず、金、銅及びマグネシウムのうちの少なくとも一種を含む請求項１に記載の摺動材料。
【請求項３】
前記金属基材は、第１の多孔質金属基材に前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包み、摺動表面に前記第１の多孔質金属基材を露出させた複合材であり、前記金属粒子は前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であり、前記付着金属は、前記金属粒子をショットブラストすることにより前記第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成される請求項１に記載の摺動材料。
【請求項４】
前記第１の多孔質金属基材は鉄系多孔質材であり、前記第２の金属基材はアルミニウム合金であり、前記金属粒子は亜鉛であり、前記付着金属は前記摺動表面の前記鉄系多孔質材面に機械的に付着形成されている請求項３に記載の摺動材料。
【請求項５】
前記ショットブラストの処理条件は下記条件である請求項１〜４のいずれかに記載の摺動材料。
金属粒子の粒径：１５０μｍ以上７５０μｍ以下
エア圧：０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下
噴射距離：５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下
投射時間：５秒以上４５秒以下
【請求項１】
金属基材と、
前記金属基材の摺動表面に前記金属基材より軟質で且つ摩擦係数の小さい金属粒子をショットブラストすることにより前記金属基材の摺動表面の少なくとも８％以上を覆うように機械的に付着形成された付着金属と、
を有することを特徴とする摺動材料。
【請求項２】
前記金属基材は、鉄、鉄系合金、鉄系多孔質材、及び鉄系多孔質材にアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金を鋳包み、摺動表面に前記鉄系多孔質材を露出させた複合材のうちのいずれかひとつであり、
前記金属粒子は、亜鉛、すず、金、銅及びマグネシウムのうちの少なくとも一種を含む請求項１に記載の摺動材料。
【請求項３】
前記金属基材は、第１の多孔質金属基材に前記第１の多孔質金属基材よりも軟質の第２の金属基材を鋳包み、摺動表面に前記第１の多孔質金属基材を露出させた複合材であり、前記金属粒子は前記第１の多孔質金属基材よりも軟質で且つ、前記第２の金属基材よりも硬質であり、前記付着金属は、前記金属粒子をショットブラストすることにより前記第１の多孔質金属基材の摺動表面に機械的に付着形成される請求項１に記載の摺動材料。
【請求項４】
前記第１の多孔質金属基材は鉄系多孔質材であり、前記第２の金属基材はアルミニウム合金であり、前記金属粒子は亜鉛であり、前記付着金属は前記摺動表面の前記鉄系多孔質材面に機械的に付着形成されている請求項３に記載の摺動材料。
【請求項５】
前記ショットブラストの処理条件は下記条件である請求項１〜４のいずれかに記載の摺動材料。
金属粒子の粒径：１５０μｍ以上７５０μｍ以下
エア圧：０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下
噴射距離：５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下
投射時間：５秒以上４５秒以下
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２８４７０６（Ｐ２００７−２８４７０６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０９６９９（Ｐ２００６−１０９６９９）
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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