JPH03115560A - すべり軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関用すべり軸受、より好ましくは半割
軸受の製造方法に係わり、特に軸受合金層と表面層との
接着性に優れた、すべり軸受の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 これまでの、すべり軸受における軸受合金表面上への表
面層を設ける手段としては、電気メツキまたは軸受台金
表面上へ直接スパッタリングにより表面層を設けていた
。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の電気メツキによる表面層の製造方法は、排水処理
に美大な費用がかかり、また目的とする表面層の成分を
得るためには厳格な液管理を要し、複雑な工程を経なけ
ればならない。またＩｎを含有する合金から成る表面層
をメツキにより設ける場合は、この合金を直接メツキす
ることが出来ないためｐｂ金合金メツキした上にＩｎを
メツキし、熱処理により拡散させ、成分の均一化を行っ
ている。

またスパッタリングの使用の場合には以下の問題があっ
た。即ち軸受合金表面は、表面切削及び時間の経過に従
い、酸化皮膜および表面変質層を形成するが、これまで
、これらの経時変化により生じた層を除去しないで、直
接にスパッタリングにより表面層を設けるため、軸受合
金層と表面層との接着強度は小さく、表面層が剥離する
という問題があり、かつスパッタリング手段は量産手段
として適していない。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消した、すべ
り軸受の製造法を得ることである。

く課題を解決するための手段〉 本発明のすべり軸受製造法は、軸受合金層を備えたすべ
り軸受素材を設け、真空中にて、軸受台金層の酸化皮膜
及び表面変質層の少なくとも一部を、アルゴンガスによ
るイオンボンバードで除去し、さらに加熱して軸受合金
層表面を活性化状態にせしめた後、表面層用合金の薄膜
を物理的気相蒸着法により該軸受合金層に形成して３〜
６０ミクロンの表面層を設けることを特徴とする。軸受
合金層と表面層との間にＮｉまたはＣｕ合金などの拡散
防止層を備えるのが好ましい。

く作用〉 物理的気相蒸着法（以下ＰＶＤ法と記載する）により軸
受合金上に表面層を形成させる場合、その接着が問題と
なる。軸受合金の表面は、酸化皮膜または表面変質層で
被われている。特にアルミ合金は強固な酸化皮膜で被わ
れているため、ＰＶＤ法により設けられた皮膜との接着
を阻害する。そこで本発明は、この酸化皮膜及び表面変
質層を除去するため、軸受台金層を備えたずベリ軸受素
材を陰極として電圧をかけることにより、アルゴン陽イ
オンが軸受合金表面をボンバードし、その衝突エネルギ
ーにより酸化皮膜や表面変質層を除去し、その後、酸化
皮膜や表面変質層の除去された軸受合金表面に表面層用
合金薄膜をＰＶＤ法により設けて表面層を形成すること
に゛よ゛りより強い接着を得る方法である。また、真空
槽内ですべり軸受素材を加熱することにより軸受台金と
表面層との反応エネルギーを高め、合金化を促進させ、
より強い接着を得ることができ、また表面層合金の粒子
間の結合を高め、より強い接着層を得ることができる。

なお表面層の厚さは、軸の片当りによる焼き付きを防止
するため最小３ミクロンが必要であり、また強度と経済
的な理由で６０ミクロンにとどめるものである。

また軸受合金層と表面層の間に、０．１〜５ミクロンの
ＮｉまたはＣｕ合金の拡散防止層を、ＰＶＤ法または電
気メツキによって設けることも表面層成分のＩｎ、　Ｓ
ｎの軸受合金への拡散による濃度低下を防ぎ、耐食性を
改善し、すべり軸受の性能を向上させる。

〈実施例〉 以下、本発明の詳細な説明する。

マグネトロンスパッタ装置を使用し、第１表に示す表面
層成分および軸受合金について実験を行った。

第１図に示すように、軸受台金層を有する半割軸受素材
１を回転治具６に取り付け、真空室７内に挿入した後、
真空引きし１０＝Ｔｏｒｒに達した後アルゴンガスを導
入し１０−２〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒに保持した。次に半割
軸受１を陰極とし、陽極３との間に５００　Ｖの電位を
かけ、グロー放電させ、正に電荷したアルゴンイオンを
陰極の半割軸受１に衝突させ、アルゴンボンバードを行
い、軸受合金層の表面酸化膜および表面変質層を除去し
た。その後、真空排気を行って室内を清浄した後、再び
アルゴンガスを導入し１０−２〜１０＝Ｔｏｒｒに保持
した。次に表面層成分を持つ鋳造板を張り付けたターゲ
ット２を陰極とし、陽極３との間にｓｏｏ　ｖの電位を
かけ、グロー放電させ正に電荷したアルゴンイオンが陰
極のターゲット２に衝突させ衝突エネルギーにより飛び
出した粒子を、ターゲットと平行に配置した半割軸受１
の内面に蒸着させた。なお、ターゲットは、マグネット
４により磁場をかけ、表面層成分を効率良く蒸着させた
。また、半割軸受素材°゛１は、回転治具６により回転
させ、ヒーター５により２００°Ｃに加熱した後、蒸着
させ、軸受合金と表面層との反応エネルギーを高め、合
金化を促進させ、より強い接着を得て、また表面層合金
の粒子間の結合を高め、より強い表面層を得た。

第１表に示すように、製法の比較としてスパツタリング
の前に、アルゴンボンバードの有無、および加熱の有無
について実験した。また、電気メツキによる方法と比較
した。

接着試験の結果を第２表に示す。接着試験は、半割軸受
製品を圧平した後、丸棒（直径１０　ｍｍ　）の先端に
エポキシ樹脂接着剤を塗布し、表面層に接着させた後、
引張試験機にて引っ張り、破断荷重を測定し、丸棒の断
面積で除して接着強さを求めた。第２表より明らかなよ
うに、アルゴンボンバードにより接着強さは向上してい
る。特にアルミ合金において、強固なアルミ酸化皮膜を
除去して接着強さを大幅に向上させている。また、半割
軸受を加熱することにより接着強さは向上している。

特に銅合金において、表面層成分のＳｎとの境界でＣｕ
　Ｓｎ化合物を生成し、接着強さを大幅に向上させてい
る。

通常のスパッタリングによる方法は、電気メツキによる
方法と比べ接着強さは劣るが、本発明による方法により
、電気メツキによる方法と同等な接着強さが得られた。

次に、焼付試験機にて調査した結果を第３表に示す。

試験条件は、周速１０ｍ／秒で１０分毎に５０ｋｇ／ａ
ｍ２の累積荷重をかけていって焼き付いた面圧をもとめ
た。

第３表に示すように、通常のスパッタリングによる方法
は、電気メツキによる方法と比べ焼付荷重は劣った。こ
れは、高速回転で高荷重がかかり、表面層に高温で大き
なせん断荷重が働き、接着強さが劣るため、表面層が剥
離して焼き付きに至るものである。

いっぽう、接着強さを改善した本発明による方法は、焼
付荷重を大幅に向上させた。また、電気メツキによる方
法と比べても優れ七いた。

なお、実施例では、すべり軸受として半割軸受を用いた
が、これに固執することなく、スラストワッシャー等の
他の形状を用いてもよい。

第２表 中部 接着剤個所で破断 第３表 〈発明の効果〉 以上のように、ＰＶＤ法をすべり軸受の表面層の製造方
法に適用した。これにより電気メツキのように排水処理
設備を必要とせず、また工程も自動的に一定の条件でコ
ントロールでき無人運転も可能である。また目的とする
表面層成分を、鋳造、及び鋳造の難しい材料は焼結、複
合張り合わせ等によりターゲツト板を作成することによ
り、ターゲットの成分をそのまま軸受内面に蒸着するこ
とができ、電気メツキのように、二層メツキによる熱処
理拡散は不要となった。更にアルゴンボンバードにより
接着界面の酸化皮膜および汚れを除去し、また加熱する
ことにより接着界面の合金化を促進し、ＰＶＤによる方
法の接着を改善し、量産性の問題を解決し耐焼付特性に
優れた、すべり軸受の製造に優れた効果を発揮するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実験装置の概略を示す。 １、半割軸受用素材　５．ヒーター ２、ターゲット　　　６１回転治具 ３、陽極　　　　　　７．真空室 ４、マグネット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．軸受合金層を備えたすべり軸受素材を設け、真空中
   にて、軸受合金層の酸化皮膜及び表面変質層の少なくと
   も一部を、アルゴンガスによるイオンボンバードで除去
   し、さらに加熱して軸受合金層表面を活性化状態にせし
   めた後、表面層用合金の薄膜を物理的気相蒸着法により
   該軸受合金層に形成して３〜６０ミクロンの表面層を設
   けることを特徴とする、軸受合金層と表面層との接着性
   に優れたすべり軸受の製造方法。
2. ２．軸受合金層と表面層との間にＮｉまたはＣｕ合金な
   どの拡散防止層を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第一項に記載の製造方法。