摺動部材
【課題】従来より生産性が良く耐疲労性および非焼付性に優れる摺動部材を提供する。
【解決手段】摺動部材１１は、軸受合金層１３と、軸受合金層１３上に設けられたＮｉ基中間層１４と、Ｎｉ基中間層１４上に設けられたＳｎ基オーバレイ層１５とを備えている。Ｓｎ基オーバレイ層１５は、少なくとも１層から構成されている。Ｓｎ基オーバレイ層１５を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層は、Ｓｎと３質量％以上のＣｕとを含んでいる。Ｓｎ基オーバレイ層１５を構成する層のうちＮｉ基中間層１４に接する層は、Ｓｎと８質量％以下のＣｕとを含んでいる。
【解決手段】摺動部材１１は、軸受合金層１３と、軸受合金層１３上に設けられたＮｉ基中間層１４と、Ｎｉ基中間層１４上に設けられたＳｎ基オーバレイ層１５とを備えている。Ｓｎ基オーバレイ層１５は、少なくとも１層から構成されている。Ｓｎ基オーバレイ層１５を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層は、Ｓｎと３質量％以上のＣｕとを含んでいる。Ｓｎ基オーバレイ層１５を構成する層のうちＮｉ基中間層１４に接する層は、Ｓｎと８質量％以下のＣｕとを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受合金層上にＮｉ基中間層を介してＳｎ基オーバレイ層が設けられた摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受合金層上にＮｉ基中間層が設けられ、Ｎｉ基中間層上にＳｎ基オーバレイ層が設けられた摺動部材は、耐疲労性に優れ、例えば自動車の内燃機関のすべり軸受に用いられている。このような構成の摺動部材は、例えば特許文献１、２に開示されている。
特許文献１の摺動部材は、軸受合金層とＳｎ基オーバレイ層との間に２層構造の中間層が設けられた構成である。すなわち、この摺動部材は、軸受合金層上にＮｉからなる第１のＮｉ基中間層が設けられ、第１のＮｉ基中間層上にＳｎとＮｉとからなる第２のＮｉ基中間層が設けられ、第２のＮｉ基中間層上にＳｎ基オーバレイ層が設けられた構成である。また、Ｓｎ基オーバレイ層は、３９〜５５質量％のＣｕを含んでいる。そして、特許文献１では、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎの中間層側への拡散によりＳｎ基オーバレイ層中のＣｕの濃度を高めている。これにより、摺動部材の耐疲労性の向上が図られている。
【０００３】
特許文献２の摺動部材は、Ｎｉ基中間層上に０．５〜２０質量％のＣｕを含むＳｎ基オーバレイ層が設けられた構成である。そして、特許文献２では、内燃機関の使用などによって摺動部材が加熱されるときに、Ｎｉ基中間層中のＮｉがＳｎ基オーバレイ層中のＳｎと結合して、非焼付性に優れるＳｎ−Ｎｉ系化合物が形成されるようになっている。これにより、摺動部材の非焼付性の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４７９９５号公報
【特許文献２】特表２００７−５０１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の摺動部材は、ＳｎとＮｉとからなるＮｉ基中間層を電気めっきによって形成しなければならない。そのＮｉ基中間層は、成分が偏在したり表面が粗くなり易く、非常に形成しにくいため、摺動部材としての生産性が悪い。
特許文献２の摺動部材は、内燃機関の使用などによって摺動部材が加熱されるときに、非焼付性に優れるＳｎ−Ｎｉ系化合物が生成されるとともに、非焼付性に劣るＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の層も生成されることがある。そのため、特許文献２の摺動部材は、昨今の苛酷な使用では十分な非焼付性を有さないことがある。
【０００６】
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、従来より生産性が良く耐疲労性および非焼付性に優れる摺動部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態の摺動部材は、軸受合金層と、この軸受合金層上に設けられたＮｉ基中間層と、Ｎｉ基中間層上に設けられたＳｎ基オーバレイ層とを備えている。そして、この摺動部材は、Ｓｎ基オーバレイ層が少なくとも１層から構成され、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層がＳｎと３質量％以上のＣｕとを含み、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうちＮｉ基中間層に接する層がＳｎと８質量％以下のＣｕとを含むことを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
軸受合金層としては、例えばＣｕ基軸受合金層、Ａｌ基軸受合金層などがある。軸受合金層がＣｕ基軸受合金層である場合、当該Ｃｕ基軸受合金層は、Ｃｕ、あるいはＣｕに必要に応じてＣｕ以外の元素を含ませたＣｕ合金から形成されている。Ｃｕ合金としては、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ合金などがある。軸受合金層がＡｌ基軸受合金層である場合、当該Ａｌ基軸受合金層は、Ａｌ、あるいはＡｌに必要に応じてＡｌ以外の元素を含ませたＡｌ合金から形成されている。Ａｌ合金としては、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ａｌ−Ｓｎ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金などがある。
軸受合金層は、鉄などから形成される裏金層上に設けられていてもよい。
【０００９】
本発明のＮｉ基中間層は、軸受合金層とＳｎ基オーバレイ層とを接着する機能を有するとともに、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎが軸受合金層側へ拡散して脆性化合物を生成するのを実質的に防止する機能も有するものである。Ｎｉ基中間層は、ＮｉまたはＮｉ合金から形成されている。Ｎｉ合金としては、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金などがある。
また、Ｎｉ基中間層は、多層構造としてもよい。Ｎｉ基中間層が多層構造の場合、Ｎｉ基中間層を構成する各層はＮｉまたは上述のＮｉ合金から形成されている。
【００１０】
Ｓｎ基オーバレイ層は、ＳｎにＣｕを含ませて形成され、必要に応じてそれら以外の元素を含ませて形成されている。Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎは、当該Ｓｎ基オーバレイ層の靱性を良好にし、耐疲労性を向上させている。また、このＳｎ基オーバレイ層にＣｕを含ませることにより、Ｓｎ基オーバレイ層の強度を高めることができる。
【００１１】
ただし、Ｃｕを含ませると、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基オーバレイ層中のＳｎとＣｕとの結合による非焼付性に劣るＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物生成のリスクがある。一方、本実施形態の摺動部材が内燃機関などの高温環境下で使用される場合において、当該摺動部材が加熱されると、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎは、Ｓｎ基オーバレイ層からＮｉ基中間層側へ拡散しやすくなる。これにより、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基オーバレイ層中のＳｎとが結合して、Ｎｉ3Ｓｎ4などのＳｎ−Ｎｉ系化合物の層がＳｎ基オーバレイ層とＮｉ基中間層との界面に形成されやすくなる。このＳｎ−Ｎｉ系化合物は非焼付性に優れるため、摺動部材の非焼付性は向上する。これにより、ＳｎとＮｉとからなるＮｉ基中間層を製造時に形成せずとも、本実施形態の摺動部材を高温環境下で使用することにより、当該摺動部材の非焼付性を良好にすることができる。
【００１２】
Ｓｎ基オーバレイ層は、少なくとも１層から構成されている。以下、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側、すなわち摺動相手の相手部材と接する層を「Ｓｎ基摺動層」と称し、Ｎｉ基中間層に接する層を「Ｓｎ基底部層」と称して説明する。
【００１３】
Ｓｎ基オーバレイ層が２層から構成されている場合、Ｓｎ基オーバレイ層は、Ｓｎ基底部層上にＳｎ基摺動層が設けられた構成となる。
Ｓｎ基オーバレイ層が１層から構成されている場合、Ｓｎ基摺動層とＳｎ基底部層とは、同じ層となる。なお、Ｓｎ基オーバレイ層が１層から構成され、層の厚さが２μｍを超え、且つＳｎ基オーバレイ層の厚さ方向において成分に傾斜、すなわち濃度勾配がある場合、当該Ｓｎ基オーバレイ層のうちＮｉ基中間層に接する面から厚さ方向で２μｍの厚さ部分までをＳｎ基底部層とし、残りの部分をＳｎ基摺動層とする。
上記「厚さ方向」とは、Ｓｎ基オーバレイ層の摺動面を水平な面とみなしたときに、この水平な面に対して垂直な方向のことである。
【００１４】
Ｓｎ基オーバレイ層が３層以上から構成されている場合、Ｓｎ基オーバレイ層は、Ｓｎ基摺動層と、Ｓｎ基底部層と、これらの層に挟まれた１層以上のＳｎ基中間層とから構成される。各層は、Ｓｎに、必要に応じてＳｎ以外の元素を含ませて形成されている。
【００１５】
Ｓｎ基オーバレイ層のＳｎ基摺動層は、３質量％以上のＣｕを含んでいる。Ｓｎ基摺動層にＣｕが３質量％以上含まれている場合、耐疲労性を十分に発揮させることができる。このＳｎ基摺動層は、１２質量％以下のＣｕを含んでいることが好ましい（請求項２）。Ｓｎ基摺動層にＣｕが１２質量％以下含まれている場合、Ｓｎ基摺動層は、硬くなり過ぎず良好な靱性を有し、Ｓｎ基摺動層の耐疲労性の低下を抑制することができる。
【００１６】
Ｓｎ基オーバレイ層のＳｎ基底部層は、８質量％以下のＣｕを含んでいる。Ｓｎ基底部層にＣｕが８質量％以下含まれていることにより、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基オーバレイ層中のＳｎとＣｕとが結合して形成されるＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量を減らしてＳｎ基オーバレイ層とＮｉ基中間層との界面でのＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の層の形成を極力抑制することができる。Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物は、非焼付性が劣る性質があるため、Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量が減らされている本実施形態の摺動部材の非焼付性は良好となる。
【００１７】
Ｓｎ基底部層は、５質量％未満のＣｕを含んでいることがより好ましい（請求項３）。Ｓｎ基底部層にＣｕが５質量％未満含まれている場合、Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量を極力減らしてＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の層の形成を防止することができるので、上述した非焼付性の効果を一層得ることができる。なお、Ｓｎ基オーバレイ層が２層以上から構成されている場合、Ｓｎ基底部層は、Ｃｕを含んでいなくてもよい。
【００１８】
Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうちＮｉ基中間層に接する層であるＳｎ基底部層は、厚さが０．５μｍ以上であることが好ましい（請求項４）。Ｓｎ基底部層の厚さが０．５μｍ以上である場合、Ｓｎ基摺動層中のＣｕがＮｉ基中間層に到達しにくくなる。これにより、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基摺動層中のＳｎとＣｕとが結合して生成されるＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量が減り、相対的にＳｎ−Ｎｉ系化合物の生成量の割合が増し、摺動部材の非焼付性をより一層良好にすることができる。また、Ｓｎ基底部層の厚さは、耐疲労性の観点から１５μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
Ｓｎ基オーバレイ層の断面は、ＦＩＢ−ＳＩＭ（Ｆｏｃｕｓ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ 走査イオン顕微鏡）、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）、ＥＰＭＡ（電子線プローブマイクロアナライザー）、ＥＤＳ（ＥＤＸ）（エネルギー分散型Ｘ線分光分析法）、ＷＤＸ（波長分散型Ｘ線分光法）などで観察、測定される。Ｓｎ基底部層の厚さおよびＳｎ基摺動層の厚さは、上述の電子顕微鏡などの画像から観察視野内の各層の最大の厚みの寸法を測定して求められる。
【００２０】
Ｎｉ基中間層は、０．０１質量％以上３質量％以下のＦｅを含んでいることが好ましい（請求項５）。Ｎｉ基中間層にＦｅが含まれている場合、Ｎｉ基中間層中のＮｉとＦｅとが結合してＦｅＮｉ3が生成される。このＦｅＮｉ3がＮｉ基中間層中に存在することにより、Ｎｉ基中間層のＮｉ中に格子欠陥が存在しやすくなる。格子欠陥が存在することにより、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎとＮｉ基中間層中のＮｉとが拡散移動し易くなってＳｎとＮｉとが結合しやすくなる。これにより、非焼付性の向上を図るＮｉ3Ｓｎ4等のＳｎ−Ｎｉ系化合物が生成されやすくなり、摺動部材の非焼付性は良好となる。Ｎｉ基中間層中にＦｅが０．０１質量％以上含まれている場合、上述したＦｅの効果を十分に得ることができる。Ｎｉ基中間層中にＦｅが３質量％以下含まれている場合、Ｎｉ基中間層中のＮｉのひずみが大きくなり過ぎず、Ｎｉ基中間層が脆くなることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す摺動部材でありＳｎ基オーバレイ層が２層構造の断面図
【図２】摺動部材のＳｎ基オーバレイ層が１層構造の断面図
【図３】摺動部材のＳｎ基オーバレイ層が多層構造の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜図３に示す本発明の一実施形態の摺動部材１１は、裏金層１２上に設けられた軸受合金層１３と、軸受合金層１３上に設けられたＮｉ基中間層１４と、Ｎｉ基中間層１４上に設けられたＳｎ基オーバレイ層１５とを備えている。この実施形態では、軸受合金層１３がＣｕ基軸受合金層であるとして説明する。
【００２３】
図１に示す摺動部材１１のＳｎ基オーバレイ層１５は、２層構造であり、Ｓｎ基摺動層１５ａとＳｎ基底部層１５ｂとを有している。
図２に示す摺動部材１１のＳｎ基オーバレイ層１５は１層構造であり、Ｓｎ基摺動層１５ａは摺動面側の領域であり、Ｓｎ基底部層１５ｂはＮｉ基中間層１４側の領域である。
図３に示す摺動部材１１のＳｎ基オーバレイ層１５は、多層構造であり、Ｓｎ基摺動層１５ａと、Ｓｎ基底部層１５ｂと、少なくとも１層からなるＳｎ基中間層１５ｃとを有している。
【００２４】
次に、本実施形態の摺動部材１１の耐疲労性および非焼付性の効果について説明する。
まず、本実施形態の摺動部材１１と同様の構成の試料である実施例品１〜１６及び比較例品１〜４の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、軸受合金層としてのＣｕ基軸受合金層を、鉄から形成された裏金層上にＣｕ基軸受合金用粉末を散布し、焼結、圧延することによって、当該裏金層上に設けた。これにより、裏金層とＣｕ基軸受合金層とからバイメタルが形成される。次に、このバイメタルをプレスによって加工し、半割軸受を得た。そして、この半割軸受の内周側の表面に、電気めっきによって表１に示す成分のＮｉ基中間層を形成し、このＮｉ基中間層上に電気めっきによって表１に示す成分のＳｎ基オーバレイ層を形成し、表１に示す試料を得た。
【００２６】
実施例品１〜６は、Ｓｎ基オーバレイ層が１層構造であるため、Ｓｎ基摺動層の成分および厚さはＳｎ基底部層の成分および厚さと同じである。したがって、実施例品１〜６のＳｎ基摺動層の成分および厚さについては、表１のＳｎ基摺動層の欄の記載を省略し、表１のＳｎ基底部層の欄に記載する。
【００２７】
実施例品７〜１６は、Ｓｎ基オーバレイ層が２層構造であり、Ｎｉ基中間層上にＳｎ基オーバレイ層のＳｎ基底部層が形成され、Ｓｎ基底部層上にＳｎ基摺動層が形成されている。
実施例品１〜１６のＮｉ基中間層は、塩化ニッケル、ホウ酸、スルファミン酸ニッケルを含むスルファミン酸浴で形成した。また、実施例品１、３〜５、１１〜１６のスルファミン酸浴には、鉄の成分が含まれている。本実施例では、厚さはそれぞれ３．５μｍとした。
実施例品１〜１６のＳｎ基オーバレイ層は、一般的なスルホン酸浴で形成した。
【００２８】
比較例品１〜４は、Ｎｉ基中間層の成分、Ｓｎ基オーバレイ層の成分および厚さが実施例品１〜１６と異なる以外、実施例品１〜１６と同様の製造方法によって得た。
比較例品１、２、４はＳｎ基オーバレイ層が１層構造であるため、比較例品１、２、４のＳｎ基摺動層の成分および厚さについては、表１のＳｎ基摺動層の欄の記載を省略し、表１のＳｎ基底部層の欄に記載する。
【００２９】
試料のＳｎ基底部層およびＳｎ基摺動層の厚さは、電流密度の大きさ、めっき時間を適宜変更して調整した。例えば、実施例品９、１０では、Ｓｎ基底部層をそれぞれ１分、３分の電気めっきで形成し、Ｓｎ基摺動層をそれぞれ１５分、１０分の電気めっきで形成して得た。
【００３０】
Ｓｎ基オーバレイ層およびＮｉ基中間層の断面は、ＦＩＢ−ＳＩＭ、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＰＭＡなどを適宜選択して観察した。
この実施形態では、層の厚さが２μｍ以上の場合、濃度分析は、ＥＰＭＡまたはＳＥＭ−ＥＤＸ（ＷＤＸ）を用いて行った。この場合の濃度分析は、次の長方形の領域で行った。この濃度分析では、濃度分析する長方形の一方の辺を、測定する層の厚さ方向に延び、測定する層の厚さの８０％の長さの辺とした。このとき、長方形の一方の辺の中心を、層の厚さ方向の中央と一致させている。長方形の他方の辺は、測定する層の厚さ方向に対して垂直方向に２０μｍ延びる辺とした。
【００３１】
また、層の厚さが２μｍ未満の場合、濃度分析は、ＴＥＭ−ＥＤＸ（ＷＤＸ）を用いて行った。この場合の濃度分析は、濃度分析する長方形の一方の辺を、測定する層の厚さ方向に延び、測定する層の厚さの８０％の長さの辺とした。このとき、長方形の一方の辺の中心を、層の厚さ方向の中央と一致させている。長方形の他方の辺は、測定する層の厚さ方向に対して垂直方向に２μｍ延びる辺とした。
【００３２】
例えば、実施例品７では、ＳＥＭを用いてＳｎ基摺動層、ＴＥＭを用いてＳｎ基底部層の厚さを測定した。実施例品７の顕微鏡倍率はそれぞれ２，０００倍、１０，０００倍であり、ＳＥＭ−ＥＤＸによってＳｎ基摺動層のＣｕの成分量、ＴＥＭ−ＥＤＸによってＳｎ基底部層のＣｕの成分量を定量化した。
実施例品１０では、ＳＥＭを用いてＳｎ基摺動層およびＳｎ基底部層の厚さを測定した。実施例品１０の顕微鏡倍率は２，０００倍であり、この顕微鏡倍率で画像解析を行い、Ｓｎ基摺動層のＣｕの成分量およびＳｎ基底部層のＣｕの成分量を定量化した。
【００３３】
また、実施例品３では、ＩＣＰ分析装置によってＮｉ基中間層のＦｅの成分量を定量化した。ＩＣＰ分析ではその性質上、Ｓｎ基オーバレイ層や軸受合金層の成分の影響もあるので、予めそれらの成分量も測定して補正を行ってＦｅの成分量を求めた。
また、ＧＤＳ分析装置によってもＮｉ基中間層のＦｅの成分量を求めることができた。
【００３４】
表１中の「Ｎｉ系化合物の組成」の欄は、試料に１５０℃の熱を５００時間加えた後にＮｉ基中間層とＳｎ基オーバレイ層との界面を観察し、当該界面近傍に存在するＮｉ系化合物のうち観察している断面に占める面積の割合が最も多いＮｉ系化合物を示している。各Ｎｉ系化合物の面積は、上述の電子顕微鏡の画像解析によって得た。試料に１５０℃の熱を５００時間加えた理由は、製品として使用される摺動部材の使用環境に近い環境での当該摺動部材の耐疲労性及び非焼付性の効果を確認するためである。
【００３５】
このようにして得られた実施例品１〜１６については、表２に示す試験条件で耐疲労性試験を行い、表３に示す試験条件で非焼付性試験を行った。比較例品１〜３については、表３に示す試験条件で非焼付性試験を行った。比較例品４については、表２に示す試験条件で耐疲労性試験を行った。
耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
次に、耐疲労性試験および非焼付性試験の結果について解析する。
実施例品１〜１６と比較例品１〜３との対比から、実施例品１〜１６は、「Ｎｉ系化合物の組成」がＳｎ−Ｎｉ化合物であったため、摺動部材の使用環境に近い環境において比較例品１〜３よりも非焼付性に優れていると推測できる。
また、実施例品１と比較例品４の対比から、実施例品１は、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層が３質量％以上のＣｕを含んでいるため、比較例品４よりも耐疲労性に優れていることが理解できる。
【００４０】
実施例品６と比較例品１との対比から、実施例品６は、Ｓｎ基底部層が８質量％以下のＣｕを含んでいるため、比較例品１よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
実施例品１０、１３の対比から、実施例品１０は、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層であるＳｎ基摺動層が１２質量％以下のＣｕを含んでいるため、実施例品１３よりも耐疲労性に優れていることが理解できる。
【００４１】
実施例品３、４の対比から、実施例品３は、Ｓｎ基底部層に５質量％未満のＣｕを含んでいるため、実施例品４よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
実施例品７、８の対比から、実施例品８は、Ｓｎ基底部層の厚さが０．５μｍ以上であるため、実施例品７よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
【００４２】
実施例品２、１１の対比、および実施例品６、１５の対比から、実施例品１１、１５は、Ｎｉ基中間層に０．０１質量％以上のＦｅを含んでいるため、それぞれ実施例品２、６よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
【００４３】
なお、図示はしないが、Ｎｉ基中間層を、Ｎｉの代わりにＮｉ合金を用いても、耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果は、Ｎｉ基中間層としてＮｉを用いた場合とほぼ同じであった。
また、Ｓｎ基オーバレイ層を、３層以上の構成にしても、耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果は、２層構造の場合とほぼ同じであった。
【００４４】
軸受合金層を、Ｃｕ基軸受合金層の代わりにＡｌ基軸受合金層を用いても、耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果は、Ｃｕ基軸受合金層を用いた場合とほぼ同じであった。この軸受合金層がＡｌ基軸受合金層の場合の試料は、一般的に製造されるＡｌ基軸受合金層上に、上述のＮｉ基中間層およびＳｎ基オーバレイ層を形成させることにより得られる。軸受合金層がＡｌ基軸受合金層からなる摺動部材は、例えば次のようにして得られる。
【００４５】
まず、Ａｌ基軸受合金層を形成するＡｌ合金を溶融し、必要に応じてその他の成分を添加し、連続鋳造によってＡｌ基軸受合金板を得る。その後、Ａｌ基軸受合金板に薄いＡｌ板を圧接する。次に、そのＡｌ板を介してＡｌ基軸受合金板を裏金鋼板に圧接する。これによりバイメタルが形成される。このバイメタルを軸受合金層がＣｕ基軸受合金層であるバイメタルと同様に、半割軸受状に加工し、内周側の表面にＮｉ基中間層およびＳｎ基オーバレイ層を設けることにより、軸受合金層がＡｌ基軸受合金層からなる摺動部材が得られる。
【００４６】
本実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
軸受合金層、Ｎｉ基中間層、Ｓｎ基オーバレイ層、裏金層には、不可避的不純物が含まれ得る。また、これらの各層には、必要に応じて、酸化物や炭化物等の硬質粒子、硫化物やグラファイト等の固体潤滑剤が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
図面中、１１は摺動部材、１３は軸受合金層、１４はＮｉ基中間層、１５はＳｎ基オーバレイ層を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受合金層上にＮｉ基中間層を介してＳｎ基オーバレイ層が設けられた摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受合金層上にＮｉ基中間層が設けられ、Ｎｉ基中間層上にＳｎ基オーバレイ層が設けられた摺動部材は、耐疲労性に優れ、例えば自動車の内燃機関のすべり軸受に用いられている。このような構成の摺動部材は、例えば特許文献１、２に開示されている。
特許文献１の摺動部材は、軸受合金層とＳｎ基オーバレイ層との間に２層構造の中間層が設けられた構成である。すなわち、この摺動部材は、軸受合金層上にＮｉからなる第１のＮｉ基中間層が設けられ、第１のＮｉ基中間層上にＳｎとＮｉとからなる第２のＮｉ基中間層が設けられ、第２のＮｉ基中間層上にＳｎ基オーバレイ層が設けられた構成である。また、Ｓｎ基オーバレイ層は、３９〜５５質量％のＣｕを含んでいる。そして、特許文献１では、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎの中間層側への拡散によりＳｎ基オーバレイ層中のＣｕの濃度を高めている。これにより、摺動部材の耐疲労性の向上が図られている。
【０００３】
特許文献２の摺動部材は、Ｎｉ基中間層上に０．５〜２０質量％のＣｕを含むＳｎ基オーバレイ層が設けられた構成である。そして、特許文献２では、内燃機関の使用などによって摺動部材が加熱されるときに、Ｎｉ基中間層中のＮｉがＳｎ基オーバレイ層中のＳｎと結合して、非焼付性に優れるＳｎ−Ｎｉ系化合物が形成されるようになっている。これにより、摺動部材の非焼付性の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４７９９５号公報
【特許文献２】特表２００７−５０１８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の摺動部材は、ＳｎとＮｉとからなるＮｉ基中間層を電気めっきによって形成しなければならない。そのＮｉ基中間層は、成分が偏在したり表面が粗くなり易く、非常に形成しにくいため、摺動部材としての生産性が悪い。
特許文献２の摺動部材は、内燃機関の使用などによって摺動部材が加熱されるときに、非焼付性に優れるＳｎ−Ｎｉ系化合物が生成されるとともに、非焼付性に劣るＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の層も生成されることがある。そのため、特許文献２の摺動部材は、昨今の苛酷な使用では十分な非焼付性を有さないことがある。
【０００６】
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、従来より生産性が良く耐疲労性および非焼付性に優れる摺動部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態の摺動部材は、軸受合金層と、この軸受合金層上に設けられたＮｉ基中間層と、Ｎｉ基中間層上に設けられたＳｎ基オーバレイ層とを備えている。そして、この摺動部材は、Ｓｎ基オーバレイ層が少なくとも１層から構成され、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層がＳｎと３質量％以上のＣｕとを含み、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうちＮｉ基中間層に接する層がＳｎと８質量％以下のＣｕとを含むことを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
軸受合金層としては、例えばＣｕ基軸受合金層、Ａｌ基軸受合金層などがある。軸受合金層がＣｕ基軸受合金層である場合、当該Ｃｕ基軸受合金層は、Ｃｕ、あるいはＣｕに必要に応じてＣｕ以外の元素を含ませたＣｕ合金から形成されている。Ｃｕ合金としては、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ合金などがある。軸受合金層がＡｌ基軸受合金層である場合、当該Ａｌ基軸受合金層は、Ａｌ、あるいはＡｌに必要に応じてＡｌ以外の元素を含ませたＡｌ合金から形成されている。Ａｌ合金としては、Ａｌ−Ｓｎ合金、Ａｌ−Ｓｎ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金などがある。
軸受合金層は、鉄などから形成される裏金層上に設けられていてもよい。
【０００９】
本発明のＮｉ基中間層は、軸受合金層とＳｎ基オーバレイ層とを接着する機能を有するとともに、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎが軸受合金層側へ拡散して脆性化合物を生成するのを実質的に防止する機能も有するものである。Ｎｉ基中間層は、ＮｉまたはＮｉ合金から形成されている。Ｎｉ合金としては、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金などがある。
また、Ｎｉ基中間層は、多層構造としてもよい。Ｎｉ基中間層が多層構造の場合、Ｎｉ基中間層を構成する各層はＮｉまたは上述のＮｉ合金から形成されている。
【００１０】
Ｓｎ基オーバレイ層は、ＳｎにＣｕを含ませて形成され、必要に応じてそれら以外の元素を含ませて形成されている。Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎは、当該Ｓｎ基オーバレイ層の靱性を良好にし、耐疲労性を向上させている。また、このＳｎ基オーバレイ層にＣｕを含ませることにより、Ｓｎ基オーバレイ層の強度を高めることができる。
【００１１】
ただし、Ｃｕを含ませると、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基オーバレイ層中のＳｎとＣｕとの結合による非焼付性に劣るＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物生成のリスクがある。一方、本実施形態の摺動部材が内燃機関などの高温環境下で使用される場合において、当該摺動部材が加熱されると、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎは、Ｓｎ基オーバレイ層からＮｉ基中間層側へ拡散しやすくなる。これにより、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基オーバレイ層中のＳｎとが結合して、Ｎｉ3Ｓｎ4などのＳｎ−Ｎｉ系化合物の層がＳｎ基オーバレイ層とＮｉ基中間層との界面に形成されやすくなる。このＳｎ−Ｎｉ系化合物は非焼付性に優れるため、摺動部材の非焼付性は向上する。これにより、ＳｎとＮｉとからなるＮｉ基中間層を製造時に形成せずとも、本実施形態の摺動部材を高温環境下で使用することにより、当該摺動部材の非焼付性を良好にすることができる。
【００１２】
Ｓｎ基オーバレイ層は、少なくとも１層から構成されている。以下、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側、すなわち摺動相手の相手部材と接する層を「Ｓｎ基摺動層」と称し、Ｎｉ基中間層に接する層を「Ｓｎ基底部層」と称して説明する。
【００１３】
Ｓｎ基オーバレイ層が２層から構成されている場合、Ｓｎ基オーバレイ層は、Ｓｎ基底部層上にＳｎ基摺動層が設けられた構成となる。
Ｓｎ基オーバレイ層が１層から構成されている場合、Ｓｎ基摺動層とＳｎ基底部層とは、同じ層となる。なお、Ｓｎ基オーバレイ層が１層から構成され、層の厚さが２μｍを超え、且つＳｎ基オーバレイ層の厚さ方向において成分に傾斜、すなわち濃度勾配がある場合、当該Ｓｎ基オーバレイ層のうちＮｉ基中間層に接する面から厚さ方向で２μｍの厚さ部分までをＳｎ基底部層とし、残りの部分をＳｎ基摺動層とする。
上記「厚さ方向」とは、Ｓｎ基オーバレイ層の摺動面を水平な面とみなしたときに、この水平な面に対して垂直な方向のことである。
【００１４】
Ｓｎ基オーバレイ層が３層以上から構成されている場合、Ｓｎ基オーバレイ層は、Ｓｎ基摺動層と、Ｓｎ基底部層と、これらの層に挟まれた１層以上のＳｎ基中間層とから構成される。各層は、Ｓｎに、必要に応じてＳｎ以外の元素を含ませて形成されている。
【００１５】
Ｓｎ基オーバレイ層のＳｎ基摺動層は、３質量％以上のＣｕを含んでいる。Ｓｎ基摺動層にＣｕが３質量％以上含まれている場合、耐疲労性を十分に発揮させることができる。このＳｎ基摺動層は、１２質量％以下のＣｕを含んでいることが好ましい（請求項２）。Ｓｎ基摺動層にＣｕが１２質量％以下含まれている場合、Ｓｎ基摺動層は、硬くなり過ぎず良好な靱性を有し、Ｓｎ基摺動層の耐疲労性の低下を抑制することができる。
【００１６】
Ｓｎ基オーバレイ層のＳｎ基底部層は、８質量％以下のＣｕを含んでいる。Ｓｎ基底部層にＣｕが８質量％以下含まれていることにより、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基オーバレイ層中のＳｎとＣｕとが結合して形成されるＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量を減らしてＳｎ基オーバレイ層とＮｉ基中間層との界面でのＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の層の形成を極力抑制することができる。Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物は、非焼付性が劣る性質があるため、Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量が減らされている本実施形態の摺動部材の非焼付性は良好となる。
【００１７】
Ｓｎ基底部層は、５質量％未満のＣｕを含んでいることがより好ましい（請求項３）。Ｓｎ基底部層にＣｕが５質量％未満含まれている場合、Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量を極力減らしてＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の層の形成を防止することができるので、上述した非焼付性の効果を一層得ることができる。なお、Ｓｎ基オーバレイ層が２層以上から構成されている場合、Ｓｎ基底部層は、Ｃｕを含んでいなくてもよい。
【００１８】
Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうちＮｉ基中間層に接する層であるＳｎ基底部層は、厚さが０．５μｍ以上であることが好ましい（請求項４）。Ｓｎ基底部層の厚さが０．５μｍ以上である場合、Ｓｎ基摺動層中のＣｕがＮｉ基中間層に到達しにくくなる。これにより、Ｎｉ基中間層中に元々存在していた形態のＮｉとＳｎ基摺動層中のＳｎとＣｕとが結合して生成されるＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系化合物の生成量が減り、相対的にＳｎ−Ｎｉ系化合物の生成量の割合が増し、摺動部材の非焼付性をより一層良好にすることができる。また、Ｓｎ基底部層の厚さは、耐疲労性の観点から１５μｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
Ｓｎ基オーバレイ層の断面は、ＦＩＢ−ＳＩＭ（Ｆｏｃｕｓ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ 走査イオン顕微鏡）、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）、ＥＰＭＡ（電子線プローブマイクロアナライザー）、ＥＤＳ（ＥＤＸ）（エネルギー分散型Ｘ線分光分析法）、ＷＤＸ（波長分散型Ｘ線分光法）などで観察、測定される。Ｓｎ基底部層の厚さおよびＳｎ基摺動層の厚さは、上述の電子顕微鏡などの画像から観察視野内の各層の最大の厚みの寸法を測定して求められる。
【００２０】
Ｎｉ基中間層は、０．０１質量％以上３質量％以下のＦｅを含んでいることが好ましい（請求項５）。Ｎｉ基中間層にＦｅが含まれている場合、Ｎｉ基中間層中のＮｉとＦｅとが結合してＦｅＮｉ3が生成される。このＦｅＮｉ3がＮｉ基中間層中に存在することにより、Ｎｉ基中間層のＮｉ中に格子欠陥が存在しやすくなる。格子欠陥が存在することにより、Ｓｎ基オーバレイ層中のＳｎとＮｉ基中間層中のＮｉとが拡散移動し易くなってＳｎとＮｉとが結合しやすくなる。これにより、非焼付性の向上を図るＮｉ3Ｓｎ4等のＳｎ−Ｎｉ系化合物が生成されやすくなり、摺動部材の非焼付性は良好となる。Ｎｉ基中間層中にＦｅが０．０１質量％以上含まれている場合、上述したＦｅの効果を十分に得ることができる。Ｎｉ基中間層中にＦｅが３質量％以下含まれている場合、Ｎｉ基中間層中のＮｉのひずみが大きくなり過ぎず、Ｎｉ基中間層が脆くなることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す摺動部材でありＳｎ基オーバレイ層が２層構造の断面図
【図２】摺動部材のＳｎ基オーバレイ層が１層構造の断面図
【図３】摺動部材のＳｎ基オーバレイ層が多層構造の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜図３に示す本発明の一実施形態の摺動部材１１は、裏金層１２上に設けられた軸受合金層１３と、軸受合金層１３上に設けられたＮｉ基中間層１４と、Ｎｉ基中間層１４上に設けられたＳｎ基オーバレイ層１５とを備えている。この実施形態では、軸受合金層１３がＣｕ基軸受合金層であるとして説明する。
【００２３】
図１に示す摺動部材１１のＳｎ基オーバレイ層１５は、２層構造であり、Ｓｎ基摺動層１５ａとＳｎ基底部層１５ｂとを有している。
図２に示す摺動部材１１のＳｎ基オーバレイ層１５は１層構造であり、Ｓｎ基摺動層１５ａは摺動面側の領域であり、Ｓｎ基底部層１５ｂはＮｉ基中間層１４側の領域である。
図３に示す摺動部材１１のＳｎ基オーバレイ層１５は、多層構造であり、Ｓｎ基摺動層１５ａと、Ｓｎ基底部層１５ｂと、少なくとも１層からなるＳｎ基中間層１５ｃとを有している。
【００２４】
次に、本実施形態の摺動部材１１の耐疲労性および非焼付性の効果について説明する。
まず、本実施形態の摺動部材１１と同様の構成の試料である実施例品１〜１６及び比較例品１〜４の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、軸受合金層としてのＣｕ基軸受合金層を、鉄から形成された裏金層上にＣｕ基軸受合金用粉末を散布し、焼結、圧延することによって、当該裏金層上に設けた。これにより、裏金層とＣｕ基軸受合金層とからバイメタルが形成される。次に、このバイメタルをプレスによって加工し、半割軸受を得た。そして、この半割軸受の内周側の表面に、電気めっきによって表１に示す成分のＮｉ基中間層を形成し、このＮｉ基中間層上に電気めっきによって表１に示す成分のＳｎ基オーバレイ層を形成し、表１に示す試料を得た。
【００２６】
実施例品１〜６は、Ｓｎ基オーバレイ層が１層構造であるため、Ｓｎ基摺動層の成分および厚さはＳｎ基底部層の成分および厚さと同じである。したがって、実施例品１〜６のＳｎ基摺動層の成分および厚さについては、表１のＳｎ基摺動層の欄の記載を省略し、表１のＳｎ基底部層の欄に記載する。
【００２７】
実施例品７〜１６は、Ｓｎ基オーバレイ層が２層構造であり、Ｎｉ基中間層上にＳｎ基オーバレイ層のＳｎ基底部層が形成され、Ｓｎ基底部層上にＳｎ基摺動層が形成されている。
実施例品１〜１６のＮｉ基中間層は、塩化ニッケル、ホウ酸、スルファミン酸ニッケルを含むスルファミン酸浴で形成した。また、実施例品１、３〜５、１１〜１６のスルファミン酸浴には、鉄の成分が含まれている。本実施例では、厚さはそれぞれ３．５μｍとした。
実施例品１〜１６のＳｎ基オーバレイ層は、一般的なスルホン酸浴で形成した。
【００２８】
比較例品１〜４は、Ｎｉ基中間層の成分、Ｓｎ基オーバレイ層の成分および厚さが実施例品１〜１６と異なる以外、実施例品１〜１６と同様の製造方法によって得た。
比較例品１、２、４はＳｎ基オーバレイ層が１層構造であるため、比較例品１、２、４のＳｎ基摺動層の成分および厚さについては、表１のＳｎ基摺動層の欄の記載を省略し、表１のＳｎ基底部層の欄に記載する。
【００２９】
試料のＳｎ基底部層およびＳｎ基摺動層の厚さは、電流密度の大きさ、めっき時間を適宜変更して調整した。例えば、実施例品９、１０では、Ｓｎ基底部層をそれぞれ１分、３分の電気めっきで形成し、Ｓｎ基摺動層をそれぞれ１５分、１０分の電気めっきで形成して得た。
【００３０】
Ｓｎ基オーバレイ層およびＮｉ基中間層の断面は、ＦＩＢ−ＳＩＭ、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＰＭＡなどを適宜選択して観察した。
この実施形態では、層の厚さが２μｍ以上の場合、濃度分析は、ＥＰＭＡまたはＳＥＭ−ＥＤＸ（ＷＤＸ）を用いて行った。この場合の濃度分析は、次の長方形の領域で行った。この濃度分析では、濃度分析する長方形の一方の辺を、測定する層の厚さ方向に延び、測定する層の厚さの８０％の長さの辺とした。このとき、長方形の一方の辺の中心を、層の厚さ方向の中央と一致させている。長方形の他方の辺は、測定する層の厚さ方向に対して垂直方向に２０μｍ延びる辺とした。
【００３１】
また、層の厚さが２μｍ未満の場合、濃度分析は、ＴＥＭ−ＥＤＸ（ＷＤＸ）を用いて行った。この場合の濃度分析は、濃度分析する長方形の一方の辺を、測定する層の厚さ方向に延び、測定する層の厚さの８０％の長さの辺とした。このとき、長方形の一方の辺の中心を、層の厚さ方向の中央と一致させている。長方形の他方の辺は、測定する層の厚さ方向に対して垂直方向に２μｍ延びる辺とした。
【００３２】
例えば、実施例品７では、ＳＥＭを用いてＳｎ基摺動層、ＴＥＭを用いてＳｎ基底部層の厚さを測定した。実施例品７の顕微鏡倍率はそれぞれ２，０００倍、１０，０００倍であり、ＳＥＭ−ＥＤＸによってＳｎ基摺動層のＣｕの成分量、ＴＥＭ−ＥＤＸによってＳｎ基底部層のＣｕの成分量を定量化した。
実施例品１０では、ＳＥＭを用いてＳｎ基摺動層およびＳｎ基底部層の厚さを測定した。実施例品１０の顕微鏡倍率は２，０００倍であり、この顕微鏡倍率で画像解析を行い、Ｓｎ基摺動層のＣｕの成分量およびＳｎ基底部層のＣｕの成分量を定量化した。
【００３３】
また、実施例品３では、ＩＣＰ分析装置によってＮｉ基中間層のＦｅの成分量を定量化した。ＩＣＰ分析ではその性質上、Ｓｎ基オーバレイ層や軸受合金層の成分の影響もあるので、予めそれらの成分量も測定して補正を行ってＦｅの成分量を求めた。
また、ＧＤＳ分析装置によってもＮｉ基中間層のＦｅの成分量を求めることができた。
【００３４】
表１中の「Ｎｉ系化合物の組成」の欄は、試料に１５０℃の熱を５００時間加えた後にＮｉ基中間層とＳｎ基オーバレイ層との界面を観察し、当該界面近傍に存在するＮｉ系化合物のうち観察している断面に占める面積の割合が最も多いＮｉ系化合物を示している。各Ｎｉ系化合物の面積は、上述の電子顕微鏡の画像解析によって得た。試料に１５０℃の熱を５００時間加えた理由は、製品として使用される摺動部材の使用環境に近い環境での当該摺動部材の耐疲労性及び非焼付性の効果を確認するためである。
【００３５】
このようにして得られた実施例品１〜１６については、表２に示す試験条件で耐疲労性試験を行い、表３に示す試験条件で非焼付性試験を行った。比較例品１〜３については、表３に示す試験条件で非焼付性試験を行った。比較例品４については、表２に示す試験条件で耐疲労性試験を行った。
耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
次に、耐疲労性試験および非焼付性試験の結果について解析する。
実施例品１〜１６と比較例品１〜３との対比から、実施例品１〜１６は、「Ｎｉ系化合物の組成」がＳｎ−Ｎｉ化合物であったため、摺動部材の使用環境に近い環境において比較例品１〜３よりも非焼付性に優れていると推測できる。
また、実施例品１と比較例品４の対比から、実施例品１は、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層が３質量％以上のＣｕを含んでいるため、比較例品４よりも耐疲労性に優れていることが理解できる。
【００４０】
実施例品６と比較例品１との対比から、実施例品６は、Ｓｎ基底部層が８質量％以下のＣｕを含んでいるため、比較例品１よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
実施例品１０、１３の対比から、実施例品１０は、Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層であるＳｎ基摺動層が１２質量％以下のＣｕを含んでいるため、実施例品１３よりも耐疲労性に優れていることが理解できる。
【００４１】
実施例品３、４の対比から、実施例品３は、Ｓｎ基底部層に５質量％未満のＣｕを含んでいるため、実施例品４よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
実施例品７、８の対比から、実施例品８は、Ｓｎ基底部層の厚さが０．５μｍ以上であるため、実施例品７よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
【００４２】
実施例品２、１１の対比、および実施例品６、１５の対比から、実施例品１１、１５は、Ｎｉ基中間層に０．０１質量％以上のＦｅを含んでいるため、それぞれ実施例品２、６よりも非焼付性に優れていることが理解できる。
【００４３】
なお、図示はしないが、Ｎｉ基中間層を、Ｎｉの代わりにＮｉ合金を用いても、耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果は、Ｎｉ基中間層としてＮｉを用いた場合とほぼ同じであった。
また、Ｓｎ基オーバレイ層を、３層以上の構成にしても、耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果は、２層構造の場合とほぼ同じであった。
【００４４】
軸受合金層を、Ｃｕ基軸受合金層の代わりにＡｌ基軸受合金層を用いても、耐疲労性試験の結果および非焼付性試験の結果は、Ｃｕ基軸受合金層を用いた場合とほぼ同じであった。この軸受合金層がＡｌ基軸受合金層の場合の試料は、一般的に製造されるＡｌ基軸受合金層上に、上述のＮｉ基中間層およびＳｎ基オーバレイ層を形成させることにより得られる。軸受合金層がＡｌ基軸受合金層からなる摺動部材は、例えば次のようにして得られる。
【００４５】
まず、Ａｌ基軸受合金層を形成するＡｌ合金を溶融し、必要に応じてその他の成分を添加し、連続鋳造によってＡｌ基軸受合金板を得る。その後、Ａｌ基軸受合金板に薄いＡｌ板を圧接する。次に、そのＡｌ板を介してＡｌ基軸受合金板を裏金鋼板に圧接する。これによりバイメタルが形成される。このバイメタルを軸受合金層がＣｕ基軸受合金層であるバイメタルと同様に、半割軸受状に加工し、内周側の表面にＮｉ基中間層およびＳｎ基オーバレイ層を設けることにより、軸受合金層がＡｌ基軸受合金層からなる摺動部材が得られる。
【００４６】
本実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
軸受合金層、Ｎｉ基中間層、Ｓｎ基オーバレイ層、裏金層には、不可避的不純物が含まれ得る。また、これらの各層には、必要に応じて、酸化物や炭化物等の硬質粒子、硫化物やグラファイト等の固体潤滑剤が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
図面中、１１は摺動部材、１３は軸受合金層、１４はＮｉ基中間層、１５はＳｎ基オーバレイ層を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受合金層と、
前記軸受合金層上に設けられたＮｉ基中間層と、
前記Ｎｉ基中間層上に設けられたＳｎ基オーバレイ層とを備え、
前記Ｓｎ基オーバレイ層は、少なくとも１層から構成され、
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層は、Ｓｎと、３質量％以上のＣｕとを含み、
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち前記Ｎｉ基中間層に接する層は、Ｓｎと、８質量％以下のＣｕとを含むことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層は、１２質量％以下のＣｕを含んでいることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち前記Ｎｉ基中間層に接する層は、５質量％未満のＣｕを含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の摺動部材。
【請求項４】
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち前記Ｎｉ基中間層に接する層は、厚さが０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項５】
前記Ｎｉ基中間層は、０．０１質量％以上３質量％以下のＦｅを含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項１】
軸受合金層と、
前記軸受合金層上に設けられたＮｉ基中間層と、
前記Ｎｉ基中間層上に設けられたＳｎ基オーバレイ層とを備え、
前記Ｓｎ基オーバレイ層は、少なくとも１層から構成され、
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層は、Ｓｎと、３質量％以上のＣｕとを含み、
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち前記Ｎｉ基中間層に接する層は、Ｓｎと、８質量％以下のＣｕとを含むことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち最も摺動面側に位置する層は、１２質量％以下のＣｕを含んでいることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち前記Ｎｉ基中間層に接する層は、５質量％未満のＣｕを含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の摺動部材。
【請求項４】
前記Ｓｎ基オーバレイ層を構成する層のうち前記Ｎｉ基中間層に接する層は、厚さが０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項５】
前記Ｎｉ基中間層は、０．０１質量％以上３質量％以下のＦｅを含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の摺動部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−６２９４２（Ｐ２０１２−６２９４２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６６７３（Ｐ２０１０−２０６６７３）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【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２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【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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