JPH0777775B2

JPH0777775B2 - 摺動部材

Info

Publication number: JPH0777775B2
Application number: JP62222569A
Authority: JP
Inventors: 隆鈴木; 泰史山口; 辰彦福岡; 秀哉山寺; 康訓多賀
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPS6464840A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は摺動部材に関する。本発明は自動車ののエンジ
ン、例えばディーゼルエンジンで使用する多層軸受に利
用することができる。

［従来の技術］摺動部材としての多層軸受を例にとって従来技術を説明
する。自動車のエンジンのシャフトを支持する多層軸受
は、第５図に示すように、裏金100の上に、耐焼付性、
耐荷重性のよう銅−鉛系の合金で形成されたライニング
材101を被覆し、これにより軸受本体としての基部102を
形成し、そして、スズを含有する合金例えば鉛−スズ系
合金で形成された摺動層103を、その基部102の表面の上
に被覆しているが一般的な構成である。

ところで、上記した多層軸受では、一般的な軸受よりも
軸受性能が良好であるものの、使用につれて、軸受性能
が低下する問題がある。その理由は、以下の通りと推察
される。即ち、軸受は、荷重下で軸と摺動するため摺動
等により発生する熱の影響を受ける。そのため摺動表面
を形成する摺動層103は高温雰囲気にさらされやすい。
従って使用中に、摺動層103に含まれているスズがライ
ニング材101に拡散し、ライニング材101の銅と化合して
ライニング材101の表面に銅−スズ化合物が生成され、
故に、摺動層103に含まれているスズ含有量が正規の量
から減少し、場合によっては、摺動層103に含まれてい
るスズがほとんど消失し、摺動層103の耐食性、耐疲労
性等の摺動性が低下するためであると推察される。

この問題を改善するために、第６図に示すように、摺動
層103と基部102との間にニッケルをメッキしたバリヤ層
104を一層介在したものが開発されている。また、摺動
層103に銅を添加したものも開発されている。

しかしながら摺動層103と基部102との間にバリヤ層104
を介在したものでは、バリヤ層104は、銅−スズ化合物
の生成抑制機能を有するものの、ニッケル−スズ化合物
を生成するため若干ではあるが摺動層103のスズを減少
させると共に、ニッケルも減少するので寿命が短かい。
故に、使用が長期にわたると、摺動層103の表面にボイ
ドが発生したり、摺動層103の耐食性が低下したり、摺
動層103の強度や密着度が低下したりする等の不具合が
あった。また、摺動層103に銅を添加したものでも、同
様な不具合があった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記問題点を改善するためになされたものであ
り、その目的は、摺動層のボイドを抑制し、摺動層の耐
食性、強度、密着度を確保し、寿命を一層長くしうるに
有利な摺動部材を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］本発明者は摺動部材について鋭意研究した結果、スズを
含む摺動層と基部との間で、鉄またはコバルトを主成分
とする主バリヤ層を摺動層側に、ニッケルまたは亜鉛の
主成分とする副バリヤ層を基部側に介在させる構成とす
れば、摺動層のボイドを抑制し、摺動層の耐食性、強
度、密着度を確保しうることを見出し、本発明を完成し
たものである。その理由は、鉄又はコバルトからなりス
ズ拡散抑制効果の大きな主バリヤ層を副バリヤ層で補強
するため、主バリヤ層の寿命を長くでき、これによりス
ズの拡散抑制効果を長期にわたって確保しうるからであ
ると推察される。

すなわち、本発明にかかる摺動部材は、基部と、基部を
覆い摺動表面を形成するスズを含有する摺動層と、基部
と摺動層との間で、摺動層側に配置された鉄またはコバ
ルトと主成分とするスズ拡散抑制効果をもつ膜状の主バ
リヤ層と、基部側に配置されたニッケルまたは亜鉛を主
成分とする膜状の副バリヤ層とからなることを特徴とす
るものである。

基部は、摺動部材を実質的に形成するものである。基部
は、裏金と、裏金を覆う銅−銅系合金で形成されたライ
ニング層とで構成できる。裏金は、軟鋼などの鉄鋼材料
で形成できる。

摺動層は、基部を覆って摺動表面を形成するものであ
る。摺動層は、鉛基でスズを含有する合金で形成でき
る。例えば、摺動層を重量％で100％としたとき、５〜1
0％スズ、５〜10％インジウム、不可避の不純物、残部
鉛の合金で形成できる。なお、摺動層に重量％で２〜５
％の銅を含有させ、摺動層の強度を一層向上することも
できる。このようにすれば、主バリヤ層および副バリヤ
層による効果と銅含有効果とが相乗的に組み合わさっ
て、更に良好な効果が得られる。更に、耐摩耗性、耐食
性をより向上させるため、0.05〜５％アンチモンを添加
してもよい。

基部と摺動層との間には、摺動層側に配置された鉄また
はコバルトを主成分とする膜状の主バリヤ層と、基部側
に配置されたニッケルまたは亜鉛を主成分とする膜状の
副バリヤ層とが介在している。鉄又はコバルトを主成分
とする主バリヤ層は、スパッタリング、真空蒸着で形成
された薄膜で形成することができる。

ところで、主バリヤ層の厚みが薄いと強度が弱く主バリ
ヤ層が破れることがある。例えば、ライニング材に鉛が
含有されている場合に、摺動の際の熱膨脹により、第３
図に模式的に示したように、ライニング材３の鉛が主バ
リヤ層５を突破る。また、主バリヤ層を厚くすると、主
バリヤ層は裏金と同様に鉄を主成分とするため、耐焼付
性が問題となり、また、主バリヤ層が厚いと主バリヤ層
の形成に時間がかかり、価格も高くなる。このような観
点から、主バリヤ層の厚みは、0.2〜２μｍ程度が望ま
しい。

また、ニッケル又は亜鉛を主成分とする副バリヤ層は、
主バリヤ層の下地となり、主バリヤ層を補強するもので
ある。副バリヤ層は、電気メッキで形成された薄膜で形
成することができる。副バリヤ層の厚みは、主バリヤ層
の厚みなどによって適宜変更されるが、１〜４μｍ程度
とすることができる。

［発明の効果］本発明にかかる摺動部材によれば、摺動層のボイドを抑
制し、摺動層の耐食性、強度、密着度を確保するに有利
である。その理由は、鉄又はコバルトで形成されスズ拡
散抑制効果の大きな主バリヤ層を副バリヤ層で補強して
いるので、主バリヤ層のスズ拡散抑制効果を長期にわた
って確保できるためと推察される。従って本発明では摺
動部材の寿命を長くしうる。

［実施例］以下、本発明にかかる摺動部材を軸受に適用した実施例
について第１図、第２図を参照して説明する。

本実施例では、軸受本体を構成する基部１は、裏金２
と、裏金２を覆う銅−鉛系合金で形成されたライニング
材３で構成されている。裏金２の母材はSPCCである。ラ
イニング材３は、厚みが0.3mmであり、ライニング材３
全体を重量％で100％としたとき、24％鉛、３％スズ、
不可避の不純物、残部銅の合金で形成されている。

ライニング材３の表面には、ニッケルで形成された副バ
リヤ層４が被覆されている。副バリヤ層４は、厚みが２
μｍであり、電気メッキで形成されている。

副バリヤ層４の表面には、鉄を主成分とする主バリヤ層
５が被覆されている。主バリヤ層５は、厚みが0.5μｍ
であり、スパッタリングで形成されている。

そして、主バリヤ層５には摺動層６が被覆されている。
摺動層６は、他の部材と摺動する摺動表面を形成するも
のである。摺動層６は、厚みが15μｍであり、摺動層６
を重量％で100％としたとき、7.5％スズ、5.5％インジ
ウム、不可避の不純物、残部鉛の合金で形成されてい
る。

本実施例では、主バリヤ層５はスパッタリングで形成さ
れている。鉄は、スズに対して親和力が弱く、従ってス
ズの拡散抑制効果が大きい。鉄で形成された薄膜状の主
バリヤ層５は、副バリヤ層４で補強されている。副バリ
ヤ層４が形成されていないと、つまり主バリヤ層５のみ
であると、主バリヤ層５が破れやすくなる。このように
主バリヤ層５が破れると、摺動層６に含まれているスズ
が主バリヤ層５の破れた部分からライニング材３の鉛成
分側に拡散し、摺動層６のスズがほとんどなくなってし
まう。この点、本実施例では副バリヤ層４が主バリヤ層
５を補強しているので、主バリヤ層５の破れを回避しや
すく、主バリヤ層５のスズ拡散抑制効果を長い間にわた
って確保できる。

次に、本発明にかかる実施例２の要部を第４図に示す。
実施例２にかかる軸受は、基本的には実施例１の構成と
同様である。但し実施例２にかかる軸受では、摺動層７
には、銅が含有されている。即ち、摺動層７は、摺動層
７全体を重量％で100％としたとき、7.5％スズ、5.5％
インジウム、3.5％銅、不可避の不純物、残部鉛の合金
で形成されている。

上記した実施例１にかかる軸受の摺動層６、実施例２に
かかる軸受の摺動層７について、試験の一例として腐蝕
試験を行った。試験条件は以下のごとくである。即ち、
油種が劣化されたディーゼルエンジンオイル（15W−4
0）、塩基価１〜2mgKOH、油温180℃、試験時間400hrと
した。

比較例についても同様に試験した。第１表に示すよう
に、比較例１は、実施例１の場合と同じであり、但し主
バリヤ層が形成されていない。又第１表に示すように、
比較例２は、実施例１の場合と同様であり、副バリヤ層
が形成されていない。

試験結果を第２図に示す。第２図に示すように、腐蝕に
よる重量減少量は、本実施例１では0.9mg/cm²、本実施
例２では0.6mg/cm²と極めて少であり、主バリヤ層が形
成されていない比較例１では5.6mg/cm²、比較例２では3
7.3mg/cm²と多かった。比較例２の重量減少量は37.3mg/
cm²と多かった理由は、主バリヤ層が形成されているも
のの、副バリヤ層が形成されていないからである。即
ち、摺動層が全くなくなったとしても、重量減少量は15
mg/cm²であるが、主バリヤ層が副バリヤ層で補強されて
いないため、主バリヤ層が破れ、その結果ライニング材
に含まれている鉛まで腐蝕し、重量減少量が増加したた
めであると推察される。このように実施例１と比較例２
との比較から、副バリヤ層の存在は耐食性の確保の意味
で極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の要部の概略断面図、第２図は腐蝕試
験の結果を示すグラフであり、第３図は主バリヤ層が破
損している状態を示す概略断面図、第４図は実施例２の
要部の概略断面図、第５図は比較例１の要部の概略側面
図、第６図は比較例２の要部の概略側面図である。図中、１は基部、２は裏金、３はライニング材、４は副
バリヤ層、５は主バリヤ層、６は摺動層を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福岡辰彦愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (72)発明者山寺秀哉愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者多賀康訓愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献特開昭60−166183（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−162299（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−68489（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基部と、該基部を覆い摺動表面を形成するスズを含有する摺動層
と、該基部と該摺動層との間で、該摺動層側に配置された鉄
またはコバルトを主成分とするスズ拡散抑制効果をもつ
膜状の主バリヤ層と、該基部側に配置されたニッケルま
たは亜鉛を主成分とする膜状の副バリヤ層とからなるこ
とを特徴とする摺動部材。
【請求項２】主バリヤ層は、厚みが0.2〜２μｍの薄膜
で構成されている特許請求の範囲第１項記載の摺動部
材。
【請求項３】副バリヤ層は厚みが１〜４μｍである特許
請求の範囲第１項記載の摺動部材。
【請求項４】基部は、裏金と、裏金を覆い銅−鉛系合金
で形成されたライニング材とで構成されている特許請求
の範囲第１項記載の摺動部材。