JP2003156046A

JP2003156046A - 摺動部材

Info

Publication number: JP2003156046A
Application number: JP2002162951A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kawachi; 利明川地; Hideo Ishikawa; 日出夫石川; Masaaki Sakamoto; 雅昭坂本
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】オーバレイ層にＢｉまたはＢｉ合金を用いる
ようにしながらも、耐摩耗性の向上を図る。【解決手段】軸受合金層２上に中間層３を介してオー
バレイ層４を形成する。オーバレイ層４は、Ｂｉまたは
Ｂｉ合金に硬質粒子を０．０５〜２５vol ％含有させた
材料により形成する。このようにＢｉまたはＢｉ合金を
用いるようにしながらも、硬質粒子を含有させること
で、オーバレイ層４の耐摩耗性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受合金層上にＢ
ｉまたはＢｉ合金を用いたオーバレイ層を設けてなる摺
動部材に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】自動車などの内燃機関
には、Ｃｕ系或いはＡｌ系の軸受合金を用いたすべり軸
受が使用され、通常、その表面には、なじみ性を向上さ
せるために、オーバレイ層が形成される。このオーバレ
イ層としては、従来、軟質なＰｂ合金が使用され、一部
にはＳｎ合金が用いられている。

【０００３】ところが、Ｐｂは環境汚染物質であるの
で、できれば使用を止めることが好ましい。このため
に、従来より種々の研究開発が行われており、その一例
として、例えば特開２００１−２０９５５には、Ｐｂ合
金に代えて、ＢｉまたはＢｉ合金を用いることが提案さ
れている。

【０００４】しかしながら、Ｂｉは展性に欠けるため、
ＢｉまたはＢｉ合金をオーバレイ層として電気めっきに
より形成する場合、その厚さを厚く形成することが難し
いという事情がある。このため、ＢｉまたはＢｉ合金を
用いてオーバレイ層を形成した場合、特に耐摩耗性に劣
るという問題がある。

【０００５】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、オーバレイ層にＢｉまたはＢｉ
合金を用いるようにしながらも、耐摩耗性の向上を図る
ことができる摺動部材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、軸受合金層上にオーバレイ層
を設けてなる摺動部材において、前記オーバレイ層は、
ＢｉまたはＢｉ合金に硬質粒子を０．０５〜２５vol ％
含有させた材料により形成したこと特徴とするものであ
る。

【０００７】硬質粒子は耐摩耗性の向上に寄与する。Ｂ
ｉまたはＢｉ合金を用いてオーバレイ層を形成する際
に、その層厚さが薄い場合でも、硬質粒子を含有させる
ことにより、オーバレイ層の耐摩耗性を向上させること
が可能となる。また、ＢｉまたはＢｉ合金は融点が比較
的低く、高温度下の使用で流動しやすくなるが、硬質粒
子の存在によってその流動が抑えられ、非焼付性も向上
させることが可能となる。

【０００８】この場合、硬質粒子の含有率が０．０５vo
l ％未満では、硬質粒子による耐摩耗性を向上させる効
果が得られず、２５vol ％を越えると、軸受としての使
用時にオーバレイ層としての伸びを欠き、なじみ性が劣
り、亀裂や剥がれが発生しやすくなり、やはり耐摩耗性
を向上させる効果が得られなくなる。

【０００９】上記硬質粒子の最大粒径は５μｍ以下とす
ることが好ましい（請求項２の発明）。オーバレイ層の
厚さは、Ｐｂ合金の場合、通常は１５〜３０μｍである
が、ＢｉまたはＢｉ合金をオーバレイ層として電気めっ
きによって形成する場合、その厚さを厚く形成すること
が難しく、５〜１５μｍとなる。この場合、そのオーバ
レイ層に含有させる硬質粒子の粒径が５μｍより大きい
と、軸受としての使用時において、その硬質粒子による
相手材に対するアタック性が大きくなり、また、油膜の
形成に悪影響を及ぼし、非焼付性を低下させるおそれが
ある。

【００１０】含有させる硬質粒子としては、金属のホウ
化物、ケイ化物、酸化物、窒化物、炭化物、金属間化合
物のうちのいずれかを用いることができる（請求項３の
発明）。

【００１１】ここで、ホウ化物としては、ＮｉＢ、Ｎｉ
_３Ｂ、ＣｒＢ、ＺｒＢ_２、ＣｏＢ、ＴｉＢ_２、ＶＢ_２、
ＴａＢ_２、ＷＢ、ＭｏＢ、Ｆｅ−Ｂ系などがあり、ケイ
化物としては、ＴｉＳｉ_２、ＷＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、Ｔ
ａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｍｎ−Ｓｉ系な
どがあり、酸化物としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔ
ｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＷＯ、ＭｏＯ_３、Ｍｎ−Ｏ系、Ｆｅ
−Ｏ系、Ｖ−Ｏ系などがあり、窒化物としては、Ｓｉ_３
Ｎ_４、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＴａＮ、ＶＮ、ＡｌＮ、Ｃ−Ｂ
Ｎ、Ｃｒ_２Ｎなどがあり、炭化物としては、ＷＣ、Ｓｉ
Ｃ、Ｂ_４Ｃ、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＶＣ、ＺｒＣなどがあ
り、金属間化合物としては、Ｎｉ−Ｓｎ系、Ｆｅ−Ｗ
系、Ｆｅ−Ｍｏ系、Ｆｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ
−Ａｌ系、Ｃｒ−Ａｌ系、Ｖ−Ａｌ系、Ｔｉ−Ａｌ系、
Ｗ−Ａｌ系などがある。また、他の硬質粒子の材料とし
ては、Ｎｉ基自溶性合金（Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ系）、Ｃｏ基
自溶性合金（Ｃｏ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｂ系）がある。

【００１２】オーバレイ層は、軸受合金層との接着強度
を高めるために、軸受合金層上に中間層を介して形成す
ることが好ましく、その中間層としては、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇのなかから選ばれたいずれか一種の金
属または当該金属を主成分とする合金を用いることが好
ましい（請求項４の発明）。

【００１３】中間層をＳｎ、Ｓｎ合金などで構成した場
合、ＳｎはＢｉ中に拡散して拡散化合物を形成するとい
う拡散結合により接着性を得ることになる。しかしなが
ら、このような拡散結合の場合には、高面圧下での使用
によって軸受面の温度が百数十度といった高温度になる
と、拡散化合物の結晶が成長し、融点が低下するため、
オーバレイ層が剥がれたりするという不具合がある。

【００１４】これに対し、上記したＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、
Ｃｕ、Ａｇのうち、Ｃｕ及びＡｇはＢｉと原子結合し、
その原子結合によって接着性を得ることになるため、高
温度での使用によるオーバレイ層の剥がれという問題を
生じ難く、接着性に優れたものとなる。また、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｆｅについても、同様な接着性を期待できる。な
お、本発明にあっては、軸受合金はＣｕ合金、Ａｌ合金
のいずれであっても良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１に示すように、鋼板からなる裏金層１上にＣｕ
合金またはＡｌ合金からなる軸受合金層２を設け、この
軸受合金層２上に中間層３を電気めっきによって形成
し、さらにその中間層３の上に、電気めっきによってオ
ーバレイ層４を形成して、下記の表１に示す発明品試料
１〜６、及び比較品試料７〜９を得た。この場合、中間
層３の厚さとしては０．５〜５μｍ、オーバレイ層４の
厚さとしては５〜１５μｍである。

【００１６】中間層３としては、Ａｇ単体を用いた例
と、Ｃｕ合金を用いた例とを示している。なお、表１に
おいて、中間層における元素記号の前の数字は、その元
素の含有量（質量％）である。

【００１７】オーバレイ層４のマトリクスとしては純Ｂ
ｉとし、硬質粒子としてはＳｉ_３Ｎ _４とＡｌ_２Ｏ_３を用
いた。オーバレイ層４のめっきは、ＰＲ電解法（period
ic reverse current electroplating ）により形成し
た。ＰＲ電解法とは、陰極電流を定期的に陽極電流に切
り換える方法で、一般に陰極電流時間に対して１０〜２
０％程度の陽極電流時間で切り換える。陽極電流時間が
長い程レベリング効果は良いが、陽極電流期間はＢｉめ
っきが溶け出るわけであるから、めっき速度は遅くな
る。

【００１８】そして、このようにして得た各試料につい
て摩耗試験を行い、その結果を表１に示した。なお、摩
耗試験は表２に示す条件にて行った。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】上記表１から、比較品試料７〜９では、オ
ーバレイ層の摩耗量が１０（１０⁻ ^３ｍｍ）以上である
のに対し、本発明品試料１〜６では、オーバレイ層の摩
耗量は７（１０^−３ｍｍ）以下であり、本発明品試料の
方が比較品試料より耐摩耗性に優れていることがわか
る。

【００２２】ここで、上記表１をさらに詳細に検討して
みる。まず、比較品試料７は、オーバレイ層に硬質粒子
を含有しておらず、摩耗量が多くなっている。また、比
較品試料８は、オーバレイ層に硬質粒子を含有してはい
るが、その含有率が０．０２vol ％と低くなっており、
この場合も摩耗量は多く、硬質粒子の効果がみられな
い。さらに、比較品試料９は、オーバレイ層に硬質粒子
を含有してはいるが、その含有率が３０vol ％と高くな
っており、この場合も摩耗量が多くなっている。

【００２３】これに対して、本発明品試料１は硬質粒子
の含有率が０．１vol ％、本発明品試料６は硬質粒子の
含有率が２０vol ％であり、この範囲では摩耗量が少な
くなっている。この結果から、本発明品試料１〜６のよ
うに、硬質粒子の含有率を０．０５〜２５vol ％とする
ことで、耐摩耗性を向上させることができる。

【００２４】なお、本発明による摺動部材は内燃機関の
すべり軸受に好適するが、用途はこれに限られない。

【図面の簡単な説明】

【図１】摺動部材の断面図

【符号の説明】

図面中、１は裏金層、２は軸受合金層、３は中間層、４
はオーバレイ層である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本雅昭名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 QA03 SB02 SB03 SB15 SB20 SE10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受合金層上にオーバレイ層を設けてな
る摺動部材において、前記オーバレイ層は、Ｂｉまたは
Ｂｉ合金に硬質粒子を０．０５〜２５vol ％含有させた
材料により形成したことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】前記硬質粒子の最大粒径が５μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】前記硬質粒子は、金属のホウ化物、ケイ
化物、酸化物、窒化物、炭化物、金属間化合物のうちの
いずれかであ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】前記オーバレイ層は前記軸受合金層上に
中間層を介して形成され、前記中間層は、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇのなかから選ばれたいずれか一種の金
属または当該金属を主成分とする合金であることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部材。