WO2022019059A1 - 摺動部材 - Google Patents

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WO2022019059A1
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oxide
sliding member
lining
intermediate layer
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茂幸 須賀
浩規 杉谷
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Taiho Kogyo Co Ltd
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a sliding member provided with an overlay of an alloy plating film of Bi and Sb.
  • Patent Document 1 discloses a technique for improving seizure resistance by forming bismuth oxide on the surface of an overlay.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve fatigue resistance.
  • the sliding member is a sliding member having an overlay formed by an alloy plating film of Bi and Sb, and Bi-Sb oxide is formed on the surface of the overlay.
  • Bi-Sb oxide is more resistant to brittle fracture than bismuth oxide.
  • the presence of Bi-Sb oxide on the surface of the overlay prevents the formation and growth of bismuth oxide. Therefore, the Bi-Sb oxide formed on the surface of the overlay can prevent the bismuth oxide from falling off and improve the fatigue resistance of the sliding member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sliding member 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the sliding member 1 includes a back metal 10, a lining 11, and an overlay 12.
  • the sliding member 1 is a metal member having a semicircular shape obtained by dividing a hollow cylinder into two equal parts in the diameter direction, and has a semicircular arc shape.
  • the slide bearing A is formed by combining the two sliding members 1 so as to form a cylinder.
  • the slide bearing A bearings a columnar mating shaft 2 (crankshaft of an engine) in a hollow portion formed inside.
  • the outer diameter of the mating shaft 2 is formed to be slightly smaller than the inner diameter of the slide bearing A.
  • Lubricating oil engine oil
  • the sliding member 1 has a structure in which a back metal 10, a lining 11, an intermediate layer 13, and an overlay 12 are laminated in order from the center of curvature. Therefore, the back metal 10 constitutes the outermost layer of the sliding member 1, and the overlay 12 constitutes the innermost layer of the sliding member 1.
  • the back metal 10, the lining 11, the intermediate layer 13, and the overlay 12 each have a certain thickness in the circumferential direction.
  • the thickness of the back metal 10 is, for example, 1.5 mm
  • the thickness of the lining 11 is, for example, 0.2 mm to 0.3 mm
  • the thickness of the intermediate layer 13 is, for example, 1.0 to 7.0 ⁇ m
  • the overlay 12 is used.
  • the thickness of the overlay is, for example, 3 to 20 ⁇ m.
  • Twice the radius of the surface of the overlay 12 on the center side of the curvature is, for example, 55 mm.
  • the width of the slide bearing A is, for example, 19 mm.
  • the inside means the curvature center side of the sliding member 1
  • the outside means the side opposite to the curvature center of the sliding member 1.
  • the inner surface of the overlay 12 constitutes the sliding surface of the mating shaft 2.
  • the back metal 10 is made of steel containing, for example, 0.15% by mass of C, 0.06% by mass of Mn, and the balance is Fe.
  • the back metal 10 may be formed of a material capable of supporting the load from the mating shaft 2 via the lining 11 and the overlay 12, and may not necessarily be formed of steel.
  • the lining 11 is a layer laminated inside the back metal 10 and constitutes a base layer.
  • the lining 11 is made of a Cu alloy.
  • the elements contained in the lining 11 are not limited, and examples thereof include examples in which the lining 11 is composed of a Cu—Bi alloy.
  • elements other than Cu and Bi may be added.
  • Bi, Sn, and Ni each contain 5% by mass, 5% by mass, and 5% by mass, and the balance is Cu.
  • the lining 11 can be formed of a Cu alloy containing 3% by mass and 3% by mass of Bi and In, respectively, and the balance is Cu.
  • the lining 11 may be an alloy other than the Cu alloy, for example, an Al alloy.
  • Various elements are assumed as the elements added to the Al alloy, and examples thereof include Sn, Si, and Mg. More specifically, for example, the lining 11 can be configured by an Al alloy containing 7% by mass and 3% by mass of Sn and Si, respectively, and the balance is Al. Further, the lining 11 can be formed of an Al alloy containing 3% by mass of Mg and the balance being Al.
  • unavoidable impurities may be contained.
  • the unavoidable impurities in the lining 11 are Mg, Ti, B, Pb, Cr and the like, and impurities and the like mixed in refining or scrap are assumed.
  • the content of unavoidable impurities in the lining 11 is, for example, 0.5% by mass or less as a whole.
  • the intermediate layer 13 may be omitted or may be provided to use various functions.
  • the lining 11 is a Cu alloy
  • the amount of Cu diffused from the lining 11 to the overlay 12 is reduced. It is possible to reduce the possibility that the fatigue resistance is lowered.
  • the intermediate layer containing Ag as a main component may be, for example, pure Ag, Ag-Sn, or the like. In the latter case, the Sn concentration may be, for example, 20% by mass.
  • the intermediate layer 13 may be composed of a plurality of layers.
  • a first intermediate layer containing Cu as a main component is formed on the lining 11
  • a second intermediate layer containing Ag as a main component is formed between the first intermediate layer and the overlay 12.
  • the first intermediate layer may be, for example, a configuration in which it is pure Cu.
  • the second intermediate layer may be, for example, pure Ag, Ag-Sn, or the like. In the latter case, the Sn concentration may be, for example, 20% by mass.
  • composition of the intermediate layer is not limited to these examples, for example, a first intermediate layer containing Ag as a main component is formed on various linings, and Ag-is formed between the first intermediate layer and the overlay 12.
  • the configuration may be such that a second intermediate layer containing Sn as a main component is formed.
  • the amount of Cu diffused from the Cu of the first intermediate layer to the overlay 12 can be reduced by the second intermediate layer containing Ag as a main component, and the possibility that the fatigue resistance is lowered is reduced. can do. Further, since the first intermediate layer is formed by Cu, the possibility of delamination between the second intermediate layer and the lining 11 can be reduced.
  • the intermediate layer 13 may contain unavoidable impurities. The content of unavoidable impurities in the intermediate layer 13 is, for example, 0.5% by mass or less as a whole.
  • the overlay 12 is a layer laminated on the inner surface of the lining 11.
  • the overlay 12 is an alloy plating film of Bi and Sb, and a Bi—Sb oxide is formed on the surface thereof.
  • the overlay 12 may contain unavoidable impurities.
  • the content of unavoidable impurities in the overlay 12 is, for example, 0.5% by mass or less as a whole.
  • the sliding member can be formed by the back metal 10 of 5 mm.
  • a sliding member can be formed by a back metal 10 having a thickness of 1.5 mm.
  • a Bi-Sb oxide is formed on the surface of the overlay 12 according to the present embodiment.
  • the overlay 12 is formed by oxidizing the alloy plating film of Bi and Sb.
  • an example of a method for manufacturing a sliding member will be described by taking as an example a configuration in which the lining 11 is a Cu alloy containing Sn, Ni, and Bi and the intermediate layer 13 is Ag—Sn.
  • a flat plate of low carbon steel having the same thickness as the back metal 10 is prepared.
  • the powder of the material constituting the lining 11 is sprayed on the flat plate made of low carbon steel.
  • powders of Cu, Sn, Ni, and Bi are sprayed on a flat plate of low carbon steel so as to have a mass ratio of each component in the lining 11 described above.
  • alloy powders such as Cu—Sn, Cu—Ni, and Cu—Bi may be sprayed on a flat plate of low carbon steel as long as the mass ratio of each component is satisfied.
  • the particle size of the powder may be adjusted to, for example, 150 ⁇ m or less by a test sieve (JIS Z8801).
  • the flat plate of low carbon steel and the powder sprayed on the flat plate are sintered.
  • the sintering temperature is controlled to 700 to 1000 ° C., and sintering is performed in an inert atmosphere. After sintering, it is cooled.
  • the lining 11 does not necessarily have to be formed by sintering, and may be formed by casting or the like. When cooling is complete, a Cu alloy layer is formed on the flat plate of low carbon steel.
  • the low carbon steel on which the Cu alloy layer is formed is pressed so that the hollow cylinder is divided into two equal parts in the diameter direction.
  • the low carbon steel is press-processed so that the outer diameter of the low carbon steel matches the outer diameter of the sliding member 1.
  • the surface of the Cu alloy layer formed on the back metal 10 is machined.
  • the cutting amount is controlled so that the thickness of the Cu alloy layer formed on the back metal 10 is the same as that of the lining 11.
  • the lining 11 is formed by the Cu alloy layer after cutting.
  • the cutting process is performed by, for example, a lathe set with a cutting tool material made of sintered diamond.
  • Ag and Sn are laminated by electroplating to a thickness of, for example, 2 ⁇ m, and an intermediate layer 13 is formed.
  • concentrations of Ag and Sn formed as the intermediate layer 13 can be adjusted by adjusting the concentration of metal ions in the plating bath.
  • Bi and Sb are laminated on the surface of the intermediate layer 13 by electroplating, for example, to a thickness of 8 to 20 ⁇ m.
  • the procedure of electroplating is as follows, for example. First, the surface of the intermediate layer 13 is washed with water. Further, the surface of the intermediate layer 13 is pickled to remove unnecessary oxides from the surface of the intermediate layer 13. After that, the surface of the intermediate layer 13 is washed with water again.
  • the bath composition was, for example, the bath composition of a plating bath containing methanesulfonic acid: 150 g / L, methanesulfonic acid Bi: 20 g / L, and an organic surfactant: 25 g / L.
  • methanesulfonic acid 150 g / L
  • methanesulfonic acid Bi 20 g / L
  • an organic surfactant 25 g / L.
  • pure Sb was dissolved by electrolysis, for example, by 1.0 g / L.
  • the bath temperature of the plating bath was set to 30 ° C.
  • the current supplied to the lining 11 was a direct current, and the current density was 2.0 A / dm 2 .
  • methanesulfonic acid can be adjusted between 50 and 250 g / L
  • methanesulfonic acid Bi can be adjusted between 5 and 40 g / L
  • the amount of Sb to be dissolved is It can be adjusted between 0.3 and 1.5 g / L
  • the organic surfactant can be adjusted between 0.5 and 50 g / L.
  • the bath temperature of the plating bath can be adjusted at 20 to 50 ° C.
  • the current density of the current supplied to the lining 11 can be adjusted at 0.5 to 7.5 A / dm 2 .
  • the concentration of Sb in the overlay 12 can be increased by increasing the ion concentration of Sb in the plating bath.
  • an oxide film is formed on the surface of the overlay 12.
  • various methods can be mentioned. For example, it can be realized by an oxidation treatment in which the product is immersed in paraffin oil containing 1000 ppm of organic peroxides (methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, etc.) after electroplating, washing with water and drying, and heated at 150 ° C. for 50 hours. .. Further, the oxidation treatment may be performed by electroplating, washing with water, heating the dried product at 200 ° C. for 50 hours, or the like in an air atmosphere.
  • organic peroxides methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, etc.
  • the molten material of the lining 11 is injected into a mold, and the molten material of the lining 11 is pulled out from the opening of the mold in the casting direction, so that the continuous casting plate of the lining 11 is formed. It is formed. Further, the continuous cast plate of the lining 11 is cold-rolled to the thickness of the lining 11. Further, the low carbon steel plate of the back metal 10 is also cold-rolled to form a rolled plate in which the continuous cast plate of the lining 11 and the low carbon steel plate of the back metal 10 are crimped.
  • the intermediate layer 13 is formed by electroplating or the like.
  • the intermediate layer 13 is composed of a first intermediate layer and a second intermediate layer, for example, Cu is laminated on the surface of the lining 11 by electroplating to a thickness of 1 ⁇ m or the like to form the first intermediate layer.
  • the second intermediate layer is formed by laminating Ag or the like on the surface of the first intermediate layer by electroplating, for example, by a thickness of 3 to 6 ⁇ m.
  • the sliding member 1 is completed. Further, when the two sliding members 1 are combined in a cylindrical shape, a slide bearing is formed.
  • the overlay 12 may have both Bi and Sb (both are more than 0% by mass), and the Sb concentration is arbitrary.
  • Tables 1 and 2 are diagrams showing the main composition of each depth of the overlay 12 for a plurality of Examples and Comparative Examples having different Sb concentrations (mass concentration).
  • the lining 11 is a 200 ⁇ m Cu alloy containing Sn, Ni, and Bi
  • the intermediate layer 13 is 2 ⁇ m of Ag—Sn.
  • the overlay 12 is a layer of 15 ⁇ m.
  • the lining 11 is a 300 ⁇ m Al alloy containing Sn and Si
  • the intermediate layer 13 is a 4 ⁇ m layer in which Ag is Ag
  • the overlay 12 is a 15 ⁇ m layer. ..
  • Example 13 and Comparative Example 13 the lining 11 is a 300 ⁇ m Al alloy containing Sn and Si, the intermediate layer 13 is a 1 ⁇ m Cu first intermediate layer, and the 5 ⁇ m Ag second intermediate layer is an overlay. 12 is a layer of 15 ⁇ m. Further, in the examples, the oxidation treatment in paraffin oil was performed, but in the comparative example, the oxidation treatment was not performed.
  • the Sb concentration was 2.0% by mass to 12.0% by mass in Examples 1 to 6 and Examples 7 to 12, and also in Comparative Examples 1 to 6 and Comparative Examples 7 to 12.
  • the Sb concentration is 2.0% by mass to 12.0% by mass.
  • the Sb concentration is 5.0% by mass.
  • the concentration of Sb in the overlay 12 can be adjusted by increasing or decreasing the concentration of Sb in the plating bath of electroplating.
  • the main composition at each depth position from the outermost surface of the overlay 12 is shown. That is, the main compositions at depths of 0 ⁇ m (outermost surface), 0.01 ⁇ m, 0.05 ⁇ m, 0.1 ⁇ m, 1 ⁇ m, and 3 ⁇ m of each sample are shown.
  • the main composition at each depth position was measured using a scanning X-ray photoelectron spectroscopy analyzer (PHI X-tool manufactured by ULVAC-PHI). That is, the measurement regions were set at the depths of 0 ⁇ m, 0.01 ⁇ m, 0.05 ⁇ m, 0.1 ⁇ m, 1 ⁇ m, and 3 ⁇ m in the depth direction of the overlay 12, and X-ray photoelectron spectroscopy was performed.
  • the size and shape of the measurement area is a square with a side of 2 mm, and the composition existing in the measurement area is specified from the binding energy obtained for the measurement area at each depth, and the abundance ratio of each composition is quantified from the peak area ratio. It was made into.
  • the main composition may be defined by various methods. For example, N compounds (N is an integer of 1 or more) may be defined as the main composition in descending order of abundance ratio. Further, the main composition may be a compound having an abundance ratio equal to or higher than a threshold value and up to N compounds having an abundance ratio higher than the threshold value. In any case, the compound with the highest abundance ratio is the main composition.
  • the main composition on the outermost surface is Bi-Sb oxide (Bi-Sb-O).
  • Bi-Sb-O compound is larger than the abundance ratios of other compounds and elemental metals, at least on the outermost surface.
  • Bi-Sb oxide is formed as a main composition over the entire surface of the sliding surface between the overlay 12 and the mating shaft 2.
  • the main composition on the outermost surface is not an oxide.
  • Bi-Sb oxide is a very stable compound. Therefore, the presence of the Bi-Sb oxide on the outermost surface can protect the overlay 12. Therefore, Examples 1 to 13 in which the Bi-Sb oxide is present on the outermost surface have higher fatigue resistance than Comparative Examples 1 to 13 in which the Bi-Sb oxide is not present on the outermost surface.
  • Table 1 the results of fatigue tests performed on the sliding members of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 13 are shown as the fatigue area ratio (%).
  • FIG. 3 is a graph showing the fatigue area ratio (%).
  • the horizontal axis is the Sb concentration in the overlay 12, and Examples 1 to 6 are plotted with black circles, Examples 7 to 12 are plotted with black squares, and Example 13 is plotted with black triangles. Comparative Examples 1 to 6 are plotted with white circles, Comparative Examples 7 to 12 are plotted with white squares, and Comparative Example 13 is plotted with white triangles.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a fatigue test. First, as shown in FIG. 2, a connecting rod R having columnar through holes formed at both ends in the length direction was prepared, and a test shaft H (hatching) was supported by the through holes at one end.
  • An overlay 12 (black) similar to that of the sliding member 1 was formed on the inner peripheral surface of the through hole of the connecting rod R bearing the test shaft H.
  • the test shaft H was supported on both outer sides of the connecting rod R in the axial direction of the test shaft H, and the test shaft H was rotated so that the sliding speed was 6.6 m / sec.
  • the sliding speed is the relative speed between the surface of the overlay 12 and the test axis H.
  • the end of the connecting rod R on the opposite side of the test shaft H was connected to the moving body F that reciprocates in the length direction of the connecting rod R, and the reciprocating load of the moving body F was set to 100 MPa. Further, engine oil at about 140 ° C. was supplied between the connecting rod R and the test shaft H.
  • the fatigue test of the overlay 12 was performed by continuing the above state for 100 hours. Then, after the fatigue test, the inner surface (sliding surface) of the overlay 12 is photographed from a position on a straight line orthogonal to the surface so that the straight line is the main optical axis, and the photographed image is taken. An evaluation image was obtained. Then, the damaged portion of the surface of the overlay 12 projected on the evaluation image is observed and specified by a binocular (magnifying mirror), and the damaged portion area, which is the area of the damaged portion, is projected on the evaluation image. The percentage of the value divided by the area of the entire surface of 12 was measured as the fatigue area ratio.
  • Bi-Sb oxide is present on the outermost surface as in Examples 1 to 13, the possibility that the element existing in the portion deeper than the outermost surface is oxidized can be reduced. Therefore, in the overlay 12, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) can be prevented from being generated and growing as a main composition.
  • bismuth oxide since bismuth oxide is brittle, when it is formed on the overlay 12, bismuth oxide may fall off during the process of using the sliding member.
  • Bi-Sb oxide when Bi-Sb oxide is present on the outermost surface as in Examples 1 to 13, it is possible to prevent Bi from being oxidized in a region deeper than the outermost surface to generate bismuth oxide. Therefore, in Examples 1 to 13, it is considered that the prevention of the formation of bismuth oxide also contributes to the improvement of fatigue resistance.
  • the Sb concentration is 2.0% by mass to 12.0% by mass, but if Bi-Sb oxide is present on the surface at any Sb concentration in this concentration range, Bi-Sb oxidation occurs.
  • the fatigue area rate is smaller than when there is no object. Therefore, it is considered that the fatigue resistance is improved by forming the Bi—Sb oxide at an arbitrary concentration in which the Sb concentration in the overlay 12 is more than 0% by mass.
  • the Sb concentration in the overlay 12 may be controlled. For example, when it is desired to reduce the fatigue area ratio to 11% or less, it is preferable to set the Sb concentration in the overlay 12 to 3.0% by mass or more and 10.0% by mass or less.
  • the main compositions are Bi-Sb oxide and antimony oxide (Sb 2) immediately below the layer in which the Bi-Sb oxide is the main composition. O 3 ).
  • Bi-Sb oxide is present as the main composition in the surface layer, and at a depth of 0.1 ⁇ m immediately below the Bi-Sb oxide, the main composition is Bi-Sb oxide and antimony oxide (Sb 2 O 3).
  • Sb 2 O 3 antimony oxide
  • the main composition is Bi-Sb oxide and antimony oxide (Sb 2 O 3).
  • no oxide was observed, and Bi and Sb were present as the main compositions.
  • oxides other than Bi-Sb-O are also produced at the deep position of the overlay 12.
  • the sliding member from becoming brittle due to bismuth oxide.
  • the Bi-Sb oxide protects the surface to prevent the formation of bismuth oxide and tolerate fatigue. It is possible to improve the sex.
  • the sliding member having an Sb concentration of 0 in the overlay 12 for example, the overlay 12 is made of Bi, Bi-Cu, Bi-Sn, etc., and the other layers are the same as those of Examples 1 to 13. Even if a certain sliding member is subjected to an oxidation treatment, it is difficult to protect the outermost surface with an oxide.
  • the intermediate layer 13 and the lining 11 are different between Examples 1 to 6, Example 7 to Example 12, and Example 13. That is, the intermediate layer 13 of Examples 1 to 6 is made of Ag—Sn.
  • the intermediate layer 13 of Examples 7 to 12 is made of Ag.
  • the intermediate layer of Example 13 is composed of a first intermediate layer (Cu) and a second intermediate layer (Ag). Comparing these examples, the main composition of the overlay 12 is the same, and the fatigue area ratio is also very close. Further, when compared with Comparative Example 1 to Comparative Example 6, Comparative Example 7 to Comparative Example 12, and Comparative Example 13, the fatigue-resistant area is smaller in the example. Therefore, it is considered that the improvement of the fatigue-resistant area by forming the Bi-Sb oxide on the outermost surface of the overlay 12 made of Bi and Sb can be achieved regardless of the composition of the intermediate layer 13 and the lining 11.
  • the main composition at each depth position from the outermost surface shown in Table 1 is the result of measurement for the sliding member before the fatigue test.
  • the main composition was measured even after the fatigue test.
  • no change was observed in the main composition at each depth position in both Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 13. That is, on the outermost surfaces of Comparative Examples 1 to 13, oxide was not formed as a main composition even after the fatigue test. Therefore, in the normal use process of the sliding member 1, the Bi-Sb oxide is uniformly applied over the entire surface of the sliding member 1 in a state where the oxidation treatment is not positively performed as in Comparative Examples 1 to 13. It is difficult to form. On the other hand, when the oxidation treatment is positively performed as in Examples 1 to 13, Bi-Sb oxide is uniformly formed over the entire surface of the outermost surface.
  • Bi-Sb oxide is formed on the outermost surface in Comparative Examples 1 to 13. It is possible that Bi is locally oxidized to produce bismuth oxide. When bismuth oxide is generated, the bismuth oxide is brittle, and therefore the fatigue resistance is lowered due to the bismuth oxide falling off or the like. Therefore, as in Examples 1 to 13, the Bi-Sb oxide can be surely improved by forming the Bi-Sb oxide over the entire surface of the outermost surface by performing the oxidation treatment in advance.
  • the sliding member 1 constituting the sliding bearing A bearing the crankshaft of the engine is exemplified, but the sliding member 1 of the present invention may be used to form the sliding bearing A for other purposes.
  • the sliding member 1 of the present invention may be used to form a radial bearing such as a gear bush for a transmission, a piston pin bush, or a boss bush.
  • the sliding member of the present invention may be a thrust bearing, various washers, or a swash plate for a car air conditioner compressor.
  • the matrix of the lining 11 is not limited to the Cu alloy and the Al alloy, and the material of the matrix may be selected according to the hardness of the mating shaft 2. Further, the back metal 10 is not essential and may be omitted.

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Abstract

【課題】層間の剥離を防止しつつ良好な耐疲労性を実現可能なオーバーレイを備えた摺動部材を提供する。 【解決手段】 ＢｉとＳｂの合金めっき皮膜によって形成されたオーバーレイを備えた摺動部材であって、前記オーバーレイの表面に、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物が形成されている。

Description

摺動部材
　本発明は、ＢｉとＳｂの合金めっき皮膜のオーバーレイを備えた摺動部材に関する。
　従来、Ｂｉからなるオーバーレイを備えた摺動部材が知られている。例えば、特許文献１においては、オーバーレイの表面に酸化ビスマスを形成することによって、耐焼付性を向上させる技術が開示されている。
特許第６０８７６８４号
　しかしながら、特許文献１の摺動部材をエンジンオイル中で使用すると、酸化が進行し、酸化ビスマスの厚さが厚くなる。酸化ビスマスは硬質で脆いため、オーバーレイに酸化ビスマスが多く存在すると、使用中に酸化ビスマスがオーバーレイから脱落するなどして、耐疲労性が低下する。
　本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、耐疲労性を向上させることを目的とする。
　前記の目的を達成するため、摺動部材は、ＢｉとＳｂの合金めっき皮膜によって形成されたオーバーレイを備えた摺動部材であって、前記オーバーレイの表面に、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物が形成されている。
　Ｂｉ－Ｓｂ酸化物は、酸化ビスマスよりも脆性破壊に強い。また、オーバーレイの表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在することにより、酸化ビスマスの生成および成長が防止される。このため、オーバーレイの表面に形成されたＢｉ－Ｓｂ酸化物は、酸化ビスマスの脱落等が発生することを防止し、摺動部材の耐疲労性を向上させることができる。
本発明の実施形態にかかる摺動部材の斜視図である。 疲労試験の説明図である。 疲労面積率のグラフである。
　ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１－１）摺動部材の構成：
（１－２）摺動部材の製造方法：
（２）実験結果：
（３）他の実施形態：
　（１－１）摺動部材の構成：
  図１は、本発明の一実施形態にかかる摺動部材１の斜視図である。摺動部材１は、裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２とを含む。摺動部材１は、中空状の円筒を直径方向に２等分した半割形状の金属部材であり、断面が半円弧状となっている。２個の摺動部材１を円筒状になるように組み合わせることにより、すべり軸受Ａが形成される。すべり軸受Ａは内部に形成される中空部分にて円柱状の相手軸２（エンジンのクランクシャフト）を軸受けする。相手軸２の外径はすべり軸受Ａの内径よりもわずかに小さく形成されている。相手軸２の外周面と、すべり軸受Ａの内周面との間に形成される隙間に潤滑油（エンジンオイル）が供給される。その際に、すべり軸受Ａの内周面上を相手軸２の外周面が摺動する。
　摺動部材１は、曲率中心から遠い順に、裏金１０とライニング１１と中間層１３とオーバーレイ１２とが順に積層された構造を有する。従って、裏金１０が摺動部材１の最外層を構成し、オーバーレイ１２が摺動部材１の最内層を構成する。裏金１０とライニング１１と中間層１３とオーバーレイ１２とは、それぞれ円周方向において一定の厚みを有している。裏金１０の厚みは、例えば１．５ｍｍであり、ライニング１１の厚みは、例えば０．２ｍｍ～０．３ｍｍであり、中間層１３の厚みは、例えば１．０～７．０μｍであり、オーバーレイ１２の厚みは、例えば、３～２０μｍである。オーバーレイ１２の曲率中心側の表面の半径の２倍（摺動部材１の内径）は、例えば５５ｍｍである。すべり軸受Ａの幅は、例えば１９ｍｍである。以下、内側とは摺動部材１の曲率中心側を意味し、外側とは摺動部材１の曲率中心と反対側を意味することとする。オーバーレイ１２の内側の表面は、相手軸２の摺動面を構成する。
　本実施形態において裏金１０は、例えば、Ｃを０．１５質量％含有し、Ｍｎを０．０６質量％含有し、残部がＦｅからなる鋼で形成されている。なお、裏金１０は、ライニング１１とオーバーレイ１２とを介して相手軸２からの荷重を支持できる材料で形成されればよく、必ずしも鋼で形成されなくてもよい。
　ライニング１１は、裏金１０の内側に積層された層であり、基層を構成する。本実施形態において、ライニング１１は、Ｃｕ合金によって構成されている。ライニング１１に含有される元素は限定されないが、例えば、Ｃｕ－Ｂｉ合金によってライニング１１を構成する例が挙げられる。むろん、Ｃｕ，Ｂｉ以外の元素が添加されていてもよく、例えば、Ｂｉ，Ｓｎ，Ｎｉのそれぞれが５質量％，５質量％，５量％含有し、残部がＣｕであるＣｕ合金によってライニング１１を構成可能である。また、Ｂｉ，Ｉｎのそれぞれが３質量％，３質量％含有し、残部がＣｕであるＣｕ合金によってライニング１１を構成可能である。
　さらに、ライニング１１は、Ｃｕ合金以外の合金、例えば、Ａｌ合金であっても良い。Ａｌ合金に添加される元素も種々の元素が想定され、例えば、Ｓｎ，Ｓｉ，Ｍｇ等が挙げられる。より具体的には、例えば、Ｓｎ，Ｓｉのそれぞれが７質量％，３質量％含有し、残部がＡｌであるＡｌ合金によってライニング１１を構成可能である。また、Ｍｇが３質量％含有し、残部がＡｌであるＡｌ合金によってライニング１１を構成可能である。
　むろん、これらの元素の有無や濃度は一例であり、不可避不純物が含まれていてもよい。ライニング１１の不可避不純物はＭｇ，Ｔｉ，Ｂ，Ｐｂ，Ｃｒ等であり、精錬もしくはスクラップにおいて混入する不純物等が想定される。ライニング１１における不可避不純物の含有量は、例えば、全体で０．５質量％以下である。
　中間層１３は、省略されても良いし、各種の機能を利用するために設けられても良い。例えば、ライニング１１がＣｕ合金である構成において、オーバーレイ１２とライニング１１との間にＡｇを主成分とする中間層１３が形成されると、ライニング１１からオーバーレイ１２に拡散するＣｕの量を低減させることができ、耐疲労性が低下する可能性を低減することができる。なお、Ａｇを主成分とする中間層は、例えば、純Ａｇであっても良いし、Ａｇ－Ｓｎ等であっても良い。後者の場合、Ｓｎの濃度は、例えば、２０質量％である構成が挙げられる。
　中間層１３は、複数の層によって構成されていても良い。例えば、ライニングがＡｌ合金である構成において、ライニング１１上にＣｕを主成分とした第１中間層が形成され、第１中間層とオーバーレイ１２との間にＡｇを主成分とした第２中間層が形成される構成等が挙げられる。これらの構成において、第１中間層は、例えば、純Ｃｕである構成が挙げられる。第２中間層は、例えば、純Ａｇであっても良いし、Ａｇ－Ｓｎ等であっても良い。後者の場合、Ｓｎの濃度は、例えば、２０質量％である構成が挙げられる。むろん、中間層の構成は、これらの例に限定されず、例えば、各種のライニング上にＡｇを主成分とした第１中間層が形成され、第１中間層とオーバーレイ１２との間にＡｇ－Ｓｎを主成分とした第２中間層が形成される構成等であっても良い。
　以上の構成によれば、Ａｇを主成分とする第２中間層によって第１中間層のＣｕからオーバーレイ１２に拡散するＣｕの量を低減させることができ、耐疲労性が低下する可能性を低減することができる。また、Ｃｕによって第１中間層が形成されていることにより、第２中間層とライニング１１との間の層間の剥離が発生する可能性を低減できる。なお、中間層１３に不可避不純物が含まれていても良い。中間層１３における不可避不純物の含有量は、例えば、全体で０．５質量％以下である。
　オーバーレイ１２は、ライニング１１の内側の表面上に積層された層である。オーバーレイ１２は、ＢｉとＳｂの合金めっき皮膜であり、表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成されている。なお、オーバーレイ１２に不可避不純物が含まれていても良い。オーバーレイ１２における不可避不純物の含有量は、例えば、全体で０．５質量％以下である。
　以上の構成により、例えば、厚さが８～２０μｍのオーバーレイ１２，厚さが２μｍのＡｇ－Ｓｎからなる中間層１３，厚さが０．２ｍｍのＣｕ合金からなるライニング１１，厚さが１．５ｍｍの裏金１０によって摺動部材を形成可能である。また、例えば、厚さが３～１０μｍのオーバーレイ１２，厚さが３～６μｍの第２中間層，厚さが１μｍの第１中間層，厚さが０．３ｍｍのＡｌ合金からなるライニング１１，厚さが１．５ｍｍの裏金１０によって摺動部材を形成可能である。
　（１－２）摺動部材の製造方法：
  本実施形態にかかるオーバーレイ１２の表面にはＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成されている。オーバーレイ１２は、ＢｉとＳｂの合金めっき皮膜を酸化させることによって形成される。ここでは、ライニング１１がＳｎ，Ｎｉ，Ｂｉを含有するＣｕ合金であり、中間層１３がＡｇ－Ｓｎである構成を例にして摺動部材の製造方法の例を説明する。摺動部材の製造方法の位置例においては、まず、裏金１０と同じ厚みを有する低炭素鋼の平面板が用意される。
　次に、低炭素鋼で形成された平面板上に、ライニング１１を構成する材料の粉末を散布する。具体的に、上述したライニング１１における各成分の質量比となるように、例えば、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｂｉの粉末が低炭素鋼の平面板上に散布される。ライニング１１においては、各成分の質量比を満たしていればよく、Ｃｕ－Ｓｎ，Ｃｕ－Ｎｉ，Ｃｕ－Ｂｉ等の合金粉末が低炭素鋼の平面板上に散布されてもよい。粉末の粒径は、試験用ふるい（ＪＩＳ　Ｚ８８０１）によって、例えば１５０μｍ以下に調整されてもよい。
　次に、低炭素鋼の平面板と、当該平面板上に散布した粉末とが焼結される。焼結温度は７００～１０００℃に制御され、不活性雰囲気中で焼結される。焼結後、冷却される。なお、ライニング１１は必ずしも焼結によって形成されなくてもよく、鋳造等によって形成されてもよい。冷却が完了すると、低炭素鋼の平面板上にＣｕ合金層が形成される。
　次に、中空状の円筒を直径方向に２等分した形状となるように、Ｃｕ合金層が形成された低炭素鋼がプレス加工される。このとき、低炭素鋼の外径が摺動部材１の外径と一致するようにプレス加工される。
　次に、裏金１０上に形成されたＣｕ合金層の表面が切削加工される。このとき、裏金１０上に形成されたＣｕ合金層の厚みがライニング１１と同一となるように、切削量が制御される。これにより、切削加工後のＣｕ合金層によってライニング１１が形成される。切削加工は、例えば焼結ダイヤモンドで形成された切削工具材をセットした旋盤によって行われる。
　次に、ライニング１１の表面上において、ＡｇおよびＳｎが電気めっきによって、例えば２μｍの厚みだけ積層され、中間層１３が形成される。なお、ここでは、めっき浴中の金属イオン濃度を調整することによって中間層１３として形成されるＡｇ，Ｓｎの濃度を調整することができる。
　次に、中間層１３の表面上にＢｉおよびＳｂが電気めっきによって、例えば８～２０μｍの厚みだけ積層される。電気めっきの手順は、例えば以下のとおりである。まず、中間層１３の表面が水洗される。さらに、中間層１３の表面を酸洗され、中間層１３の表面から不要な酸化物が除去される。その後、中間層１３の表面が、再度、水洗される。
　以上の前処理が完了すると、めっき浴に浸漬させたライニング１１に電流が供給され、電気めっきが行われる。浴組成は、例えば、メタンスルホン酸：１５０ｇ／Ｌとメタンスルホン酸Ｂｉ：２０ｇ／Ｌと有機系界面活性剤：２５ｇ／Ｌとを含むめっき浴の浴組成とした。以上のめっき浴において、電気分解によって純Ｓｂを、例えば１．０ｇ／Ｌだけ溶解させた。めっき浴の浴温度を、３０℃とした。さらに、ライニング１１に供給する電流を直流電流とし、その電流密度を２．０Ａ／ｄｍ2とした。
　なお、めっき浴において、例えば、メタンスルホン酸は５０～２５０ｇ／Ｌの間で調整可能であり、メタンスルホン酸Ｂｉは５～４０ｇ／Ｌの間で調整可能であり、溶解されるＳｂの量は０．３～１．５ｇ／Ｌの間で調整可能であり、有機系界面活性剤は０．５～５０ｇ／Ｌの間で調整可能である。また、めっき浴の浴温度は２０～５０℃で調整可能であり、ライニング１１に供給する電流の電流密度は０．５～７．５Ａ／ｄｍ2で調整可能である。オーバーレイ１２におけるＳｂの濃度は、めっき浴におけるＳｂのイオン濃度を大きくすることによって高くすることができる。
　以上のようにして、電気めっきが行われた後に、水洗と乾燥が行われる。次に、オーバーレイ１２の表面に酸化膜が形成される。酸化膜の形成法としては、種々の手法が挙げられる。例えば、電気めっき、水洗および乾燥の後に、有機過酸化物（メチルエチルケトンペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド等）を１０００ｐｐｍ含むパラフィン油中に製品を浸漬し、１５０℃で５０時間加熱する酸化処理によって実現可能である。また、大気雰囲気において電気めっき、水洗、乾燥後の製品を２００℃で５０時間加熱する処理等によって酸化処理が行われてもよい。
　なお、ライニング１１がＡｌ合金である場合、例えば、ライニング１１の溶融材料が鋳型に注入され、当該鋳型の開口からライニング１１の溶融材料が鋳造方向に引き抜かれることによって、ライニング１１の連続鋳造板が形成される。さらに、ライニング１１の連続鋳造板が、ライニング１１の厚さとなるまで冷間圧延される。さらに、裏金１０の低炭素鋼板も合わせて冷間圧延されることにより、ライニング１１の連続鋳造板と裏金１０の低炭素鋼板とが圧着された圧延板が形成される。
　さらに、中間層１３は、電気めっき等によって形成される。中間層１３が第１中間層、第２中間層によって構成される場合、例えば、ライニング１１の表面上にＣｕが電気めっきによって１μｍ等の厚みだけ積層されることにより、第１中間層が形成される。また、第１中間層の表面上にＡｇ等が電気めっきによって例えば３～６μｍの厚みだけ積層されることにより、第２中間層が形成される。
　（２）実験結果：
  以上のように、オーバーレイ１２の表面に酸化膜が形成されると、摺動部材１が完成する。さらに、２個の摺動部材１を円筒状に組み合わせると、すべり軸受が形成される。以上の摺動部材１において、オーバーレイ１２はＢｉ，Ｓｂの双方が存在すればよく（双方とも０質量％より多い）、Ｓｂ濃度は任意である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１，表２は、Ｓｂ濃度（質量濃度）が異なる複数の実施例と比較例について、オーバーレイ１２の深さ毎の主要組成を示した図である。なお、表１の実施例１～実施例６および比較例１～比較例６は、ライニング１１がＳｎ，Ｎｉ，Ｂｉを含有する２００μｍのＣｕ合金であり、中間層１３がＡｇ－Ｓｎである２μｍの層であり、オーバーレイ１２が１５μｍの層である。実施例７～１２および比較例７～１２は、ライニング１１がＳｎ，Ｓｉを含有する３００μｍのＡｌ合金であり、中間層１３がＡｇである４μｍの層であり、オーバーレイ１２が１５μｍの層である。実施例１３および比較例１３は、ライニング１１がＳｎ，Ｓｉを含有する３００μｍのＡｌ合金であり、中間層１３が１μｍのＣｕの第１中間層、５μｍのＡｇの第２中間層であり、オーバーレイ１２が１５μｍの層である。また、実施例においてはパラフィン油中での酸化処理が行われたが、比較例において酸化処理は行われていない。
　実施例１～実施例６、実施例７～実施例１２においてＳｂ濃度は２．０質量％～１２．０質量％であり、比較例１～比較例６、比較例７～比較例１２においてもＳｂ濃度は２．０質量％～１２．０質量％である。実施例１３、比較例１３において、Ｓｂ濃度は５．０質量％である。なお、オーバーレイ１２におけるＳｂの濃度は、電気めっきのめっき浴におけるＳｂ濃度の増減によって調整できる。
　表１，表２においては、オーバーレイ１２の最表面からの各深さ位置での主要組成が示されている。すなわち、各サンプルの深さ０μｍ（最表面），０．０１μｍ，０．０５μｍ，０．１μｍ，１μｍ，３μｍのそれぞれにおける主要組成が示されている。
　なお、各深さ位置における主要組成は、走査型Ｘ線光電子分光分析装置（アルバックファイ製　ＰＨＩ　Ｘ－ｔｏｏｌ）を用いて、計測された。すなわち、オーバーレイ１２の深さ方向における深さ０μｍ，０．０１μｍ，０．０５μｍ，０．１μｍ，１μｍ，３μｍの各位置において測定領域が設定され、Ｘ線光電子分光分析が行われた。また測定領域の大きさおよび形状は一辺２ｍｍの正方形であり、各深さの測定領域について得られた結合エネルギーから測定領域に存在する組成が特定され、ピーク面積比から各組成の存在比が定量化された。そして、存在比率が閾値以上の組成が主要組成として特定された。なお、主要組成は、種々の手法で定義されてよく、例えば、存在比率が大きい順にＮ個（Ｎは１以上の整数）の化合物が主要組成とされても良い。また、存在比率が閾値以上であり、かつ、存在比率の上位Ｎ個までの化合物が主要組成とされても良い。いずれにしても、最も存在比率が高い化合物は主要組成である。
　例えば、実施例１～実施例１３の全てにおいて最表面の主要組成はＢｉ－Ｓｂ酸化物（Ｂｉ－Ｓｂ－Ｏ）である。これらの実施例１～実施例１３の全てにおいて、少なくとも最表面において、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｏ化合物が他の化合物および単体金属の存在比率よりも大きい。実施例１～実施例１３においては、オーバーレイ１２と相手軸２との摺動面の全面に渡ってＢｉ－Ｓｂ酸化物が主要組成として形成されている。一方、比較例１～比較例１３の全てにおいて最表面の主要組成は酸化物ではない。
　Ｂｉ－Ｓｂ酸化物は、非常に安定性の高い化合物である。従って、最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在することにより、オーバーレイ１２を保護することができる。このため、最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在する実施例１～実施例１３は、最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在しない比較例１～比較例１３よりも耐疲労性が高い。表１においては、実施例１～実施例１３および比較例１～比較例１３の摺動部材に対して行った疲労試験の結果を疲労面積率（％）として示している。図３は、当該疲労面積率（％）を示すグラフである。なお、図３において横軸はオーバーレイ１２中のＳｂ濃度であり、実施例１～実施例６は黒丸、実施例７～実施例１２は黒四角、実施例１３は黒三角でプロットされている。比較例１～比較例６は白丸、比較例７～比較例１２は白四角、比較例１３は白三角でプロットされている。
　疲労面積率は、以下の手順で計測した。図２は、疲労試験の説明図である。まず、図２に示すように、長さ方向の両端に円柱状の貫通穴が形成されたコンロッドＲを用意し、一端の貫通穴にて試験軸Ｈ（ハッチング）を軸受けさせた。
　なお、試験軸Ｈを軸受けするコンロッドＲの貫通穴の内周面に摺動部材１と同様のオーバーレイ１２（黒色）を形成した。試験軸Ｈの軸方向におけるコンロッドＲの両外側において試験軸Ｈを軸受けし、摺動速度が６．６ｍ／秒となるように試験軸Ｈを回転させた。摺動速度とは、オーバーレイ１２の表面と試験軸Ｈとの間の相対速度である。試験軸Ｈとは反対側のコンロッドＲの端部を、コンロッドＲの長さ方向に往復移動する移動体Ｆに連結し、当該移動体Ｆの往復荷重を１００ＭＰａとした。また、コンロッドＲと試験軸Ｈとの間には、約１４０℃のエンジンオイルを給油した。
　以上の状態を１００時間にわたって継続することにより、オーバーレイ１２の疲労試験を行った。そして、疲労試験後において、オーバーレイ１２の内側の表面（摺動面）を、当該表面に直交する直線上の位置から当該直線を主光軸とするように撮影し、当該撮影された画像である評価画像を得た。そして、評価画像に映し出されたオーバーレイ１２の表面のうち損傷した部分をビノキュラー（拡大鏡）で観察して特定し、当該損傷した部分の面積である損傷部面積を、評価画像に映し出されたオーバーレイ１２の表面全体の面積で除算した値の百分率を疲労面積率として計測した。
　表１，表２および図３に基づいて、同一のＳｂ濃度のサンプル（例えば、実施例１と比較例１）を比較すると、全てのＳｂ濃度において、最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物を有する実施例１～実施例６の疲労面積率は、比較例１～比較例６の疲労面積率よりも小さい。実施例７～実施例１２の疲労面積率は、比較例７～比較例１２の疲労面積率よりも小さい。実施例１３の疲労面積率は、比較例１３の疲労面積率よりも小さい。従って、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物を有する摺動部材１は、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物を有していない摺動部材と比較して耐疲労性が高いと言える。
　また、実施例１～実施例１３のように最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在すると、最表面より深い部分に存在する元素が酸化する可能性を低減することができる。このため、オーバーレイ１２において、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）が主要組成として生成し、また、成長することを防止することができる。
　すなわち、酸化ビスマスは脆いため、オーバーレイ１２に形成されると、摺動部材の使用過程で酸化ビスマスが脱落し得る。しかし、実施例１～実施例１３のように最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在すると、最表面より深い領域でＢｉが酸化して酸化ビスマスが生成されることを防止することができる。従って、実施例１～実施例１３においては、酸化ビスマスの生成が防止されることも、耐疲労性の向上に寄与していると考えられる。実施例１～実施例１３においてＳｂ濃度は２．０質量％～１２．０質量％であるが、この濃度範囲におけるいずれのＳｂ濃度においても表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在するとＢｉ－Ｓｂ酸化物が存在しない場合より疲労面積率が小さい。従って、オーバーレイ１２におけるＳｂ濃度が０質量％より多い任意の濃度において、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物が形成されていることで耐疲労性が向上すると考えられる。
　なお、上述の疲労試験における耐疲労面積率が特定の値の範囲となるような摺動部材１を得たいのであれば、オーバーレイ１２におけるＳｂ濃度を制御してもよい。例えば、疲労面積率を１１％以下にしたい場合に、オーバーレイ１２におけるＳｂ濃度を３．０質量％以上、１０．０質量％以下にすると好ましい。
　さらに、実施例２～実施例６、実施例８～実施例１３においては、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物が主要組成である層の直下においては、主要組成がＢｉ－Ｓｂ酸化物および酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）となる。例えば、実施例２においては、表層においてＢｉ－Ｓｂ酸化物が主要組成として存在し、その直下の０．１μｍの深さにおいては、主要組成がＢｉ－Ｓｂ酸化物および酸化アンチモン（Ｓｂ2Ｏ3）となる。そして、さらに深い１μｍになると、酸化物は観測されず、ＢｉおよびＳｂが主要組成として存在している。このように、実施例２～実施例６、実施例８～実施例１３において、オーバーレイ１２の深い位置では、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｏ以外の酸化物も生成される。しかし、ＢｉとＳｂとを比較するとＳｂの方が酸化しやすいため、酸化アンチモンが酸化ビスマスより多く生成される。従って、酸化ビスマスの生成が抑制され、主要組成として（存在比率が最も多い化合物または２番目に多い化合物として）酸化ビスマスが存在せず、耐疲労性が向上する。
　従って、酸化ビスマスによって摺動部材が脆くなることを防止することができる。このように、Ｓｂ濃度が低くても、最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成されていれば、当該Ｂｉ－Ｓｂ酸化物が表面を保護することにより、酸化ビスマスの生成を防止し、耐疲労性を向上させることができる。一方、オーバーレイ１２におけるＳｂ濃度が０である摺動部材、例えば、オーバーレイ１２がＢｉからなる場合やＢｉ－Ｃｕ，Ｂｉ－Ｓｎ等からなり、他の層は実施例１～実施例１３と同様である摺動部材に酸化処理を行っても、最表面を酸化物で保護することは困難である。
　すなわち、Ｓｂが含まれないオーバーレイ１２に酸化処理を行うと、最表面に酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）が形成される。そして、最表面に酸化ビスマスが形成されたサンプルに上述の疲労試験を行うと、２０％を超えるような疲労面積率が得られる。すなわち、最表面に酸化ビスマスが形成された摺動部材は、脆い酸化ビスマスが脱落するなどの理由で、実施例と比較して耐疲労性が低下する。実施例においては、最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成されており、酸化ビスマスの生成や酸化ビスマスの脱落を抑制する。従って、オーバーレイ１２内に長期にわたってＢｉが維持され、軟質であるＢｉによる高いなじみ性を長期にわたって自足させることができる。
　実施例１～実施例６と実施例７～実施例１２と実施例１３とでは、中間層１３およびライニング１１が異なっている。すなわち、実施例１～実施例６の中間層１３は、Ａｇ－Ｓｎからなる。実施例７～実施例１２の中間層１３は、Ａｇからなる。実施例１３の中間層は、第１中間層（Ｃｕ）および第２中間層（Ａｇ）からなる。これらの実施例を比較すると、オーバーレイ１２における主要組成が同一であり、疲労面積率も非常に近い。さらに、比較例１～比較例６，比較例７～比較例１２、比較例１３と比較すると、耐疲労面積は実施例の方が小さい。従って、Ｂｉ，Ｓｂからなるオーバーレイ１２の最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物を形成することによる耐疲労面積の向上は、中間層１３およびライニング１１の組成によらず達成できると考えられる。
　なお、表１に示された、最表面からの各深さ位置での主要組成は、疲労試験前の摺動部材について測定した結果である。一方、疲労試験後においても主要組成は測定された。この結果、実施例１～実施例１３、比較例１～１３の双方において、各深さ位置での主要組成に変化は見られなかった。すなわち、比較例１～１３の最表面においては、疲労試験後であっても、酸化物が主要組成として形成されなかった。従って、比較例１～比較例１３のように積極的に酸化処理を行わない状態で、摺動部材１の通常の使用過程において、最表面の全面に渡って一様にＢｉ－Ｓｂ酸化物を形成させることは困難である。一方、実施例１～実施例１３のように積極的に酸化処理を行うと、最表面の全面に渡って一様にＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成される。
　比較例１～比較例１３において、通常の使用過程において最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成されにくくても、これらの比較例１～比較例１３においては最表面にＢｉ－Ｓｂ酸化物が形成されていないため、局所的にＢｉが酸化して酸化ビスマスが生成されることはあり得る。酸化ビスマスが生成されると、当該酸化ビスマスは脆いため、当該酸化ビスマスの脱落等に起因して耐疲労性が低下する。従って、実施例１～実施例１３のように、予め酸化処理を行うことによって最表面の全面に渡ってＢｉ－Ｓｂ酸化物を形成させることにより、確実に耐疲労性を向上させることができる。
　（３）他の実施形態：
  前記実施形態においては、エンジンのクランクシャフトを軸受けするすべり軸受Ａを構成する摺動部材１を例示したが、本発明の摺動部材１によって他の用途のすべり軸受Ａを形成してもよい。例えば、本発明の摺動部材１によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等のラジアル軸受を形成してもよい。さらに、本発明の摺動部材は、スラスト軸受であってもよく、各種ワッシャであってもよいし、カーエアコンコンプレッサ用の斜板であってもよい。
　また、ライニング１１のマトリクスはＣｕ合金やＡｌ合金に限られず、相手軸２の硬さに応じてマトリクスの材料が選択されればよい。また、裏金１０は、必須ではなく省略されてもよい。
１…摺動部材、２…相手軸、１０…裏金、１１…ライニング、１２…オーバーレイ、１３…中間層、Ａ…軸受、Ｆ…移動体、Ｈ…試験軸、Ｒ…コンロッド

Claims (4)

  1. 　ＢｉとＳｂの合金めっき皮膜によって形成されたオーバーレイを備えた摺動部材であって、
    　前記オーバーレイの表面に、Ｂｉ－Ｓｂ酸化物が形成されている、
    摺動部材。
  2. 　前記オーバーレイにおけるＳｂの濃度が２．０質量％以上かつ１２．０質量％以下である、
    請求項１に記載の摺動部材。
  3. 　前記オーバーレイにおけるＳｂの濃度が３．０質量％以上かつ１０．０質量％以下である、
    請求項１に記載の摺動部材。
  4. 　前記オーバーレイの深さ方向において、前記Ｂｉ－Ｓｂ酸化物の直下には酸化アンチモンが形成されている、
    請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の摺動部材。
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