JPH03215695A

JPH03215695A - 摺動部材

Info

Publication number: JPH03215695A
Application number: JP1012090A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Fujisawa; 義和藤沢; Takeshi Narushige; 成重　丈志; Yuzuru Miyazaki; 譲宮崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1991-09-20
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JP2519557B2

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】Ａ．発明の目的（１）産業上の利用分野本発明は摺動部材、特に、相手部材との摺動面側に、Ｐ
ｂ合金からなる表面層を備えた摺動部材に関する。

（２）従来の技術従来、この種摺動部材として、前記表面層をＰｂ−Ｓｎ
系合金より構成した平面軸受が知られている（特開昭５
６−９６０８８号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題この種平面軸受は、エンジンにおけるクランクシャフト
のジャーナル部、コンロッドの大端部等に適用されてい
るが、エンジンが高速、且つ高出力化の傾向にある現在
の状況下では、従来の平面軸受は、その表面層の耐焼付
き性が乏しいという問題がある．これは、表面層を構成
するＰｂ−ｓｎ系合金の結晶形態に起因するもので、そ
の結晶形態は結晶面がランダムに配向したものである。

本発明は飾記に鑑み、Ｐｂに対するＳｎの配合量を特定
すると共にＰｂ合金の結晶形態を特定することにより、
表面層の耐焼付き性を向上させた前記摺動部材を提供す
ることを目的とする。

Ｂ．発明の構成（１）　　課題を解決するための手段本発明は、相手部材との摺動面側に、Ｐｂ合金からなる
表面層を備えた摺動部材において、前記Ｐｂ合金は３重
量％以上、２０重量％以下のＳｎを含有し、また前記Ｐ
ｂ合金の結晶形態は、略単一方向に配向した結晶面を持
つ形態であることを特徴とする。

（２）作　用Ｐｂ合金において、Ｓｎの含有量を前記のように特定し
、またその結晶形態を前記のように特定すると、表面層
の耐焼付き性を向上させ、また表面層に耐疲労性を具備
させることができる。

たりし、Ｓｎの含有量が３重量％未満であると、表面層
の耐疲労性が低下し、一方、２０重置％を上回ると、表
面層の耐焼付き性が低下する。

（３）実施例第１．第２図において、摺動部材としての平面軸受ｌは
、エンジンにおけるクランクシャフトのジャーナル部、
コンロッドの大端部等に適用されるもので、第１および
第２半体１ｔ，ｌｚよりなる。両半体１＋，Ｉｇは同一
構造を有し、裏金２と、その裏金２の相手部材との摺動
面側に形成されたライニング層３と、そのライニング層
３０表面に形成された表面層４とを備えている。裏金２
およびライニング層３間には銅メッキ層が、またライニ
ング層３および表面層４間にはニッケルメッキバリャ層
がそれぞれ必要に応じて設けられる．裏金２は圧延鋼板
より構成され、その厚さは平面輪受ｌの設定厚さにより
決められる。ライニング層３は銅、銅系合金、アルミニ
ウム、アルミニウム系合金等より構成され、その厚今は
５０〜５００μｍ、通常は３０９μｍ程度である。表面
層４はＰｂ合金より構成され、その厚さは５〜５０μｍ
、通常は２０μｍ程度である．表面層４を構成するＰｂ合金は、８０〜９０重量％のＰ
ｂと３〜２０重量％のＳｎとを含有し、必要に応じてＣ
ｕ，Ｉｎ，Ａｇから選択される少なくとも一種をｌＯ重
量％以下含有する。

Ｃｕは表面層４の硬さを向上させる機能を有するが、そ
の含有量が１０重量％を上回ると、硬さが高くなり過ぎ
て相手部材の摩耗量が増加する．Ｃｕを添加する場合に
哄、表面層４の硬さＨ　ｍ　ｖが１７〜２０になるよう
に、その含有量を調整するのが望ましい．ＩｎおよびＡｇは、表面層４を軟化して初期なじみ特性
を改善する機能を有するが、その含有量が１０重量％を
上回ると、表面層４の強度が低下する。Ｉｎ，Ａｇを添
加する場合には、表面層４の硬さＨｍｖが１２〜ｌ５に
なるように、その含有量を調整するのが望ましい．表面層４は、電気メッキ法により形成されるもので、メ
ッキ液としては、４０〜１　８　０　ｇ／Ｉ！のＰｂ”
、１．５　〜３５ｇ／ｊ！のＳｎ”、必要に応じて１　
５　ｇ／ｌ以下のＣｕ”を含むホウフッ化系メッキ液が
用いられる。またメッキ液の温度は１０〜３５゜Ｃ１陰
極電流密度は２〜１５Ａ／ｄｍ”にそれぞれ設定される
。

第３図は表面層４の摺動面４ａにおける金属組織を示す
電子顕微鏡写真（１０．０００倍）である。この表面層
４は８重量％のＳｎと、２重量％のＣｕとを含有するＰ
ｂ合金よりなる。その表面層４は銅合金製ライニング層
３上に形成され、表面層４を形成する際の電気メッキ処
理における陰極電流密度は８Ａ／ｄｍ”に設定された。

摺動面４ａにおけるＰｂ合金の結晶は、頂点を摺動面４
ａに向けた四角錐体をなし、その４つの斜面はミラー指
数で（１１．１）面に平行な面に属する。

第４図は前記Ｐｂ合金のＸ線回折図であり、ミラー指数
で（２００）面および（４００）面の回折ピークのみが
認められる。

こ一で、結晶面の配同性を表わす指数として配向指数Ｏ
ｅを、 Σ　Ｉ　　ｈｋｆ（但し、ｈｋＩ！．はミラー指数、Ｉｈｋｆは（ｈｋｊ！）面の積分強度、Σｈｋｆｆｉは
Ｉ　ｈｋｆｆｉの総和）と定義すると、或（ｈｋｆ）面
において、その配向指数Ｏｅが１００％に近ければ近い
程、その（ｈｋｊ２）面と直交する方向へ配向した結晶
面が多いことになる。

前記Ｐｂ合金（７）（２００）面および（４００）面に
おける積分強度１　ｈｋｊ２および配向指数Ｏｅは表Ｉ
の通りである。

表　　　　　　Ｉ表Ｉより、前記Ｐｂ合金の（ｈ００）面における配向指
数Ｏｅは１００％であり、したがってＰｂ合金は結晶軸
ａ，ｂ，ｃにおいて各軸方向に配向した結晶面、即ち（
ｈ００）面を持つことになる。

第５図は従来例表面層の摺動面における金属組織を示す
電子顕微鏡写真（１０，０００倍）である。この表面層
は８重量％のＳｎと、２重量％のＣｕとを含有するＰｂ
合金よりなり、表面層は電気メッキ処理により銅合金製
ライニング層上に形成されたもので、エンジン用クラン
クシャフトのジャーナル部に適用される。

第６図は従来例Ｐｂ合金のＸ線回折図である。

本図からは特定の結晶面への配向は認められない。

種々の（ｈｋｊ２）面における積分強度Ｔｈｋｆおよび
配向指数Ｏｅは表■の通りである。

表 ■ 第５図および表■から明らかなように、従来例Ｐｂ合金
の結晶形態は結晶面がランダムに配向した形態である。

表■は、各種平面軸受において、その表面層の組成、結
晶配同性、したがって配向指数Ｏｅ等を比較したもので
ある。

本発明■は前記本発明におけるＰｂ合金（第３図）に該
当する．本発明■は、本発明■に比べて陰極電流密度を１０Ａ／
ｄｍ”に変えたもので、それに伴い表面層の組成が異な
る．硬さは本発明Ｉに比べて向上している．本発明■は、銅合金製ライニング層上にＰｂＳｎ合金メ
ッキを行い、次いでＩｎメッキを行い、その後熱拡散に
よりＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ合金を形成したものである．熱拡
散温度は１　５　０　’Ｃで、処理時間は１時間である
．比較例■は前記従来例におけるＰｂ合金（第５図）に該
当する。

比較例■は本発明■と同一の組成を有する。

比較例■は表面層を備えてお，らず、アルミニウム合金
製ライニング層が摺動面を形成している。

そのアルミニウム合金は、１．７重量％のＰｂと、１２
重置％のＳｎと、０．　７重量％のＣｕと、０．　３重
量％のｓｂと、２．５重量％のＳｉとを含有する．第７
図は本発明１−ｆｆｌおよび比較例１　−１の焼付きテ
スト結果を示す．焼付きテストは、回転軸に各平面軸受を摺擦させ、その
平面軸受に対する負荷荷重を漸次増加させることにより
行われ、第７図は各平面軸受の表面層（比較例■ではラ
イニング層）が焼付きを発生したときの面圧を求めたも
のである．テスト条件は次の通りである。回転軸の材質
ＪＩＳ　　Ｓ４８Ｃ材に窒化処理を施したもの、回転軸
の回転数　６００Ｏｒｐｍ　、給油温度　１２０℃、給
油圧力　３　ｋｇ／ｄ、負荷荷重　１　ｋｇ／ｓｅｃ　
．第７図から明らかなように、本発明Ｉ〜ｍは比較例１
，　　ＩＩに比べて優れた耐焼付き性を有する．これは
、表面層におけるＰｂ合金の結晶形態に起因する。即ち
、本発明Ｉ〜■においては、Ｐｂ合金の結晶形態が、表
■から明らかなように（ｈ００）面における配向指数が
１００％であって、単一方向に配向した結晶面を持つ形
態であるが、比較例１，　　ＩＩにおいてはＰｂ合金の
結晶形態がランダム配向した結晶面を持つ形態であるか
らである。

第８図は本発明における表面層の他の例を示し、そのＰ
ｂ合金の組成は本発明Ｉと同一であるが、陰極電流密度
をＩＯＡ／ｄｍ”に設定して、本発明Ｉの場合よりも高
くしたものである。

この電子顕微鏡写真の倍率は第３図と同じ１０，０００
倍であるが、陰極電流密度を高くしたことに伴い第３図
に比べて四角錐体が大きく成長していることが判る。

このＰｂ合金の結晶配向性は、（ｈｏｏ）面における配
向指数Ｏｅが９７．５％、（１１１）面における配向指
数Ｏｅが１．３％であり、その結晶形態は略単一方向に
配向した結晶面を持つ形態である。

表面層４の耐焼付き性を向上させるためには、（ｈ　Ｏ
　Ｏ）面における配向指数Ｏｅは５０〜１００％、好ま
しくは６０％以上に設定される。特に、苛酷な状況下に
おいて、耐焼付き性を要求されるときには、（ｈｏｅ）
面における配向指数Ｏｅは９７％以上に設定される。

なお、表面層にＡｇを含有させる場合には、Ｐｂ，Ｓｎ
イオンを含み、Ａｇイオンを添加したメッキ液を用いる
電気メッキ処理、といった手法が採用される。また本発
明における結晶面の配向方向は（ｈ００）面に限定され
るものではなく、例えば（１　１　１）面、（２２０）
面等に平行な結晶面でもよい。さらに本発明は平面軸受
に限らず、他の摺動部材にも適用される。

Ｃ，発明の効果本発明によれば、表面層を構成するＰｂ合金の組成およ
びその結晶形態を前記のように特定することによって、
表面層の耐焼付き性を向上させた摺動部材を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１．第２図は平面軸受を示し、第１図は分解平面図、
第２図は第１図■−■線断面図、第３図は本発明に係る
表面層の金属組織を示す顕微鏡写真、第４図は本発明に
係る表面層を構成するＰｂ合金のＸ線回折図、第５図は
従来例に係る表面層の金属組織を示す顕微鏡写真、第６
図は従来例に係る表面層を構成するＰｂ合金のＸ線回折
図、第７図は焼付きテスト結果を示すグラフ、第８図は
本発明に係る他の表面層の金属組織を示す顕微鏡写真で
ある。ｌ・・・平面軸受（摺動部材）、４・・・表面層、４ａ
・・・摺動面第１図第２図第７図ｌ ■ ■ ■ ■ ■ 補正の内容第８図手続補正書，．）こニ〕〃平成３年３月−６日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相手部材との摺動面側に、Ｐｂ合金からなる表面
層を備えた摺動部材において、前記Ｐｂ合金は３重量％
以上、２０重量％以下のＳｎを含有し、また前記Ｐｂ合
金の結晶形態は、略単一方向に配向した結晶面を持つ形
態であることを特徴とする摺動部材。
（２）前記Ｐｂ合金は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ａｇから選択され
る少なくとも一種を１０重量％以下含有している、第（
１）項記載の摺動部材。