JPH0289813A - 滑り軸受 - 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） 本発明は滑り軸受に関し、より詳しくは内燃機関の主軸
受及びコンロッド軸受に用いて好適なアルミニウム系及
び銅系滑り軸受に関する。

（従来の技術） 従来、アルミニウム系合金の滑り軸受としては既に種々
のものが知られている。一般にアルミニウム系合金の滑
り軸受は、裏金の表面にへ〇Ｓｎ系軸受合金層を形成し
たものからなるが、その他、裏金の表面に形成したＡρ
−Ｓｎ系軸受合金層上にオーバレイ層を形成したもの、
裏金の表面に純ＡＩ２層を介してＡρ−Ｓｎ系軸受合金
層を形成したもの等が知られている。また、銅系滑り軸
受　は、Ｃｕ−８ｎ系、Ｃｕ−Ｐｂ−５ｎ系、Ｃｕ−Ｉ
ｎ−５ｎ系軸受合金を裏金表面に積層しかつ必要により
オーバレイ層を形成したものら知られているや 最近の自動車用エンジンにおいては高出力や高回転化が
図られ、また低燃費化に伴って高温度で低粘度オイルが
使用されることから、軸受にとってはより厳しい条件と
なってきており、−層の性能向上が望まれている。

特に、上記した条件の下では、裏金とこれを支持するハ
ウジング又はコンロッドとの間でフレッティング摩耗が
生じ、その結果摩耗粉の堆積、或いは潤滑油の炭化によ
るスラッジの堆積等が裏金表面で起こり易く、上記堆積
物が裏金表面で成長すると軸受の最表面が部分的に盛り
上がりを生じて軸受面内の強い片当たり状態となり、そ
の部分で集中荷重が発生して軸受が早期に疲労破壊する
ことがあった。又、同様のフレッティング摩耗はコンロ
ッド軸受でも起こり、軸受の疲労破壊を招くことがあっ
た。

従来、このフレッティングの対策として、（イ）軸受背
面（ハウジングと接する面）にポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）をコーティングする、（ロ）軸受背面
をパフ研摩処理する、あるいは（ハ）軸受背面に銅めっ
きをするなどの対策が考案されて来た。また、上記した
最近の自動車エンジン用軸受の使用条件下では、軸受の
焼付や初期摩耗が起こり易くなり、またオイルパンにお
けるオイルの温度が１４０℃以上と高くなるに伴って軸
受は高温での疲労にさらされることが多くなった。この
対策としては主として、（ニ）滑り軸受合金及びオーバ
レイの組成及び／又は組織の改良が図られて来た。

従来、鉛系合金が通常の潤滑条件で使用される軸受のオ
ーバレイとして使用されて来た。

方、ドライ潤滑条件で使用される軸受にはＰＴＦＥが潤
滑性にすぐれているため鉛系合金のオーバレイに代わっ
て使用されることがあった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、フレッティング摩耗の対策の中で（イ）
の対策では、軸受を組込んだ初期にはフレッティング防
止の効果はあるもののＰＴＦＥコーティングの密着性が
よくないために、フレッティング防止効果の信頼性に欠
けるという問題があった。また（口）、（ハ）の対策で
は十分な低摩耗特性が得られないため十分なるフレッテ
ィング防止効果を達成することができなかった。また、
（ニ）の対策により滑り軸受　の疲労性は著しく向上し
たが、滑り軸受の構造面からの耐疲労性向上が望まれて
いた。

一方、オーバレイとしてＰＴＦＥを使用した場合は、Ｐ
ＴＦＥコーティングの密着性がよくないために、オーバ
レイとして充分な機能を発揮する前に剥離することがあ
った。

本発明者等は上述のような事情に鑑み、滑り軸受の構造
について種々の検討を行なった結果、優れた性能が得ら
れる滑り軸受を提供するには、低摩耗性特性にすぐれた
ＰＴＦＥコーティングの改良が最ム有望であることを見
出し、さらに研究を進めた。すなわち本発明の第一の目
的は低摩擦特性をできるだけ損なわない方法でＰＴＦＥ
コティングの密着性を改良して、耐フレツテイング疲労
性にすぐれた滑り軸受を提供することである。

本発明の第二の目的は、すぐれた密着性を有するＰＴＦ
Ｅコーティングを滑り軸受の軸またはコンロッ下と接す
る面に設けて、軸に対する耐燐付性、耐摩耗性及び高温
耐疲労性を高めることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の滑り軸受は、裏金の表面に、アルミニウムもし
くは銅系軸受合金層、および必要によりオーバレイＩ帽
を順次形成したものにおいて、ＰＴＦＥとＮｉ及び／又
はＣＯの複合めっき層を（ａ）軸受合金層側のｆ＆表面
、（ｂ）裏金の最表面、あるいは（ｃ）軸受合金層と裏
金の両者の最表面に形成したことを特徴とする。

（作用） 上述のような構造を有する滑り軸受は、複合めっき層を
設けた面の密着性が高く、摩擦係数が低く、かつ耐熱性
が高くなる。このため、（ａ）の場合は軸受使用中の長
期にわたってフレッティングが起こり難くなる。（ｂ）
の場合は、軸又はコンロッドと接する軸受表面に密着性
良好なＰＴＦＥが存在するため、なじみ性が良好である
。この作用により初期摩耗が少なくなる。またＮｉ等の
存在により耐卆耗性が向上する。加えて、これらの作用
により、耐疲労性が高められる。この耐疲労性向上は、
軸受台金の主成分であるアルミニウムおよび銅よりも摩
擦特性にすぐれるＰＴＦＥ及び耐熱性にすぐれるＮｉ／
Ｃｏを共用するコーティング層を軸受台金層上に設けた
ことが寄与していると考えられる。

（実施例） 以下複合めっき層を軸受台金層と裏金の両側に設けまた
オーバレイを設けた上記（ハ）を図示する実施例につい
て本発明の詳細な説明するが、これらの説明より、複合
めっきを片側に設けた（イ）及び（ロ）の実施例の構成
も明らかになるであろう。第１図において、１は裏金、
２はＡｅ系軸軸受合金屑３はオーバレイ層で、４は裏金
１の最表面はコーティング層、５はＡｅ系軸軸受合金層
最表面に設けた合金層である。

裏金１としては通常の裏金鋼板、例えば５ＰＣＣを用い
る。Ａｐ系軸軸受合金層２、特に限定されないが、軸受
使用雰囲気温度（１５０〜２００℃）で強度の高いもの
が必要な場合は、Ａｇに３〜２０ｗｔ％のＳｎと総量で
０．１〜１ｗｔ％のＣｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｏ
、Ｎｂのうちの１種以上を添加した材料を用いることが
好ましい。

上記ＡＪ２系軸受合金Ｒ３の材料としては、上記した成
分に、さらに５ｗｔ％以下のｐｂ、１０ｗｔ％以下のＳ
ｔ、２．５ｗｔ％以下のＣｕ及び／又はＭｇのうちの１
種以上を含有させてもよい。上記ｐｂはなじみ性を向上
させるとともにＳｎの潤滑性を改善し、Ｓｉはそれ自体
の硬さ及びＳｔと池の元素との金属間化合物の硬さが高
いので、耐摩耗性を向上させる。さらにＣｕ及び／又は
Ｍｇは材料の伸びをあまり低下させずに強度を向上する
効果がある。

又、上記裏金１とＡρ系軸軸受合金２の間に硬さの低い
Ａｇ層を介在させてクツションの機能をもたせてもよい
。

さらに上記オーバレイ層３はｐｂ系合金からなる。この
Ｐｂ系合金としては、ｐｂに、１５ｗｔ％以下のＳｎ、
１５ｗｔ％以下のＩｎ、５ｗｔ％以下のＣｕ、５ｗｔ％
以下のｓｂのうちの１種以上を添加した材料を用いるこ
とが望ましい、このオーバレイ屑三は、化学メツキ、電
気メツキ或いは乾式メツキ（スパッタリング等）によっ
て形成することができ、４ピ・要によればＡＱ系軸軸受
合金Ｎ３上下地処理とし、４〜５μｍ厚以下のＮｉメツ
キ又はＣｕメツキを形成し、そのメツキ上に形成しても
よい。

上記オーバレイ層は、軸粗さ、うねり等に対し、初期な
じみ性にすぐれ、片当りに対しても容易に変形、流動、
窄耗してなじむようになる。また耐焼付性に富むととも
に、異物の埋収性も持つ。

本発明に係る滑り軸受の最も大きな特徴は、Ｎｉおよび
／またはＣｏ（以下、Ｎｉ−Ｃｏと記す）から実質的に
なる複合めっき層によるコーティング４．５を設けるこ
とにあり、エンジンの過酷な運転条１↑下においてらフ
レッティング及び焼付を防止しようとするものである。

コーティング層ｌｌ、５内にＮｉ−Ｃｏを分散させるこ
とによって耐熱性および密着性が高められる。またＮｉ
−Ｃｏそれ自身は異物の堆積を妨げないが、コーティン
グ層４．５に分散された場合、ＰＴＦＥとともに異物の
堆積を妨げることが分かった。コーティング層内にＮｉ
−ＣｏとＰＴＦＥを相互に分散させるためにはＮｉ−Ｃ
ｏの電解めっきまたは無電解めっき中にＰＴＦＥを同時
析出する複合めっき法によらなければならない。

ＰＴＦＥをＮ１−Ｃｏと同時析出させるためには、ＰＴ
ＦＥが一般にはめっき液中で凝集しあるいは沈降し易い
ので、ＰＴＦＥとＮｉ−Ｃｏのイオンを含有するめっき
液を強力に撹拌しながらめっきするなどの対策を講する
必要がある。好ましくは、特公昭５６−４５２号に開示
されたような陽イオン性界面活性化合物を含有する陽荷
電ポリフルオロカーボンをめっき液に添加する。この場
合には、ＰＴＦＥがめつき液中に安定して分散するので
、強力に撹拌する対策を講ぜずに所望の複合めっきを得
ることができる。めっき液の種類は、限定されるもので
はないが、次亜リン酸とニッケルを適宜の比率で混合し
た無電解めっき液、ワットＮｉ電解めっき液、次亜リン
酸とコバルトを適宜の比率で混合したＣＯ無電解めっき
液が好ましい。

上記しためっき法により得られるコーティング中のＮｉ
−ＣｏとＰＴＦＥの比率は好ましくは１対０．０５〜０
．１重量部、より好ましくは１対０．０８〜０．０９重
量部である。またコーテインク層の厚みは好ましくは２
．５〜１５μｍ、より好ましくは５〜１５μｍである。

また、Ｎｉ−Ｃｏめっきを行なった後の母材をＰＴＦＥ
を分散する液体中に浸ｉ！すると１表面にはＰＴＦＥが
多く、中心にはＮｉ−Ｃｏが多く存在する濃度分布を有
するコーティングが得られる。このようなコーティング
は下地との密着力が高くかつ表面（軸と接する面）での
摩擦係数が低くなるため、ＰＴＦＥとＮｉ−Ｃｏの所望
特性を有効に活用して滑り軸受特性を一屑向上させるこ
とができる。なお、浸漬に代えてＰＴＦＥをはけ塗りあ
るいはスプレーコーティングしても同様の効果が得られ
る。

任意成分として：　ＰＴＦＥの非粘着性を改良するとと
もになじみ性を与えるフルオロカーボン（ＦＣ）、テト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル共重
合体（ＰＦＡ）などをコティングに添加してもよい。

以下、実験例によりさらに詳しく本発明を説明する。

（試料　１−第２図） オーバレイ層３：Ｐｂ−１０％５ｎ−２％Ｃｕ　／　５
μｍ厚 Ａρ−Ｓｎ系 軸受合金層２：ＡＬ−１２％５ｎ−１，５％Ｐｂ−２，
５％５ｉ−１％ Ｃｕ　　Ｏ−２％Ｃｒ 裏金１　　　　　：５ＰＣＣ （試料　２−第３図） 試料１のものにコーティング層４として、Ｎ１−ＰＴＦ
Ｈの複合めっき４を１５μｍ設けた。複合めっきの方法
は次のとおりであった。

Ｎｉイオンと次亜リン酸を１：１の重量比率で混合した
無電解Ｎｉめつき浴１ρを調製し、これに陽イオン性界
面活性フルオロカーボン液（前掲特公昭５６−４５２号
の出願人であるアクゾ・ナームローゼ・ペンノートシャ
ープ社の製品・商品名・ナイフロープイスバージョン）
を４０ｇ加えたＮｉ　−ＰＴＦＥ複金めっき浴を調製し
た。このめつき浴（液温９０℃）に試料１を、オーバレ
イ３にマスクを設けて、浸漬し、厚さ３〜５μｍのＮ１
−ＰＴＦＥ複合めっきのコーティングを施した。

（試料３） 試料３の複合めっき液のＮｉをＣｏに変え、めっき浴を
温度９０℃とし、撹拌しながら試料２と同様のコーティ
ング（厚み３〜５μｍ）を施した。

（試料４−第４図） 試料１のものにコーティング層５として、Ｎ１−ＰＴＦ
Ｈの複合めっき４を各々８，１５゜２０μｍ設けた。複
合めっきの方法は試料２と同じであった。

〈試料５） 試料４の複合めっき液のＮｉをＣｏに変え、めっき浴を
温度９０℃とし、撹拌しながら試料４と同様のコーティ
ング（厚み３〜５μｍ）を施した。

表　　１　（試験結果） 表２ 試験条件 （以下余白） （発明の効果） 以上説明したように、本発明により、裏金の最表面に、
ＰＴＦＥと、Ｎｉ及びＣｏの少なくとも１種とから実質
的になる複合めっき層を設けることによりフレッティン
グを効果的にかつ安定して防止することができる。

また、軸受合金層の最表面側に、ＰＴＦＥと、Ｎｉ及び
Ｃｏの少なくとも１種とから実質的になる複合めっき層
を設けることにより、初期摩耗が少なくなり、なじみ性
、耐疲労性、耐焼付性などが改良される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例に係る滑り軸受を説明するため
の断面図、 第２図は従来の滑り軸受試料の断面図、第３図及び第４
図は本発明の滑り軸受試料の断面図である。 １−裏金、２−軸受合金層、３−オーバレイ、４．５−
複合めっき層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アルミニウム又は銅系の軸受合金層及び裏金を含ん
   でなる滑り軸受において、前記裏金の最表面および前記
   軸受合金層側の最表面のいずれか一方または両方に、Ｐ
   ＴＦＥと、Ｎｉ及びＣｏの少なくとも１種とから実質的
   になる複合めっき層を設けたことを特徴とする滑り軸受
   。