JP4564082B2

JP4564082B2 - 摺動部材

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Publication number: JP4564082B2
Application number: JP2008161721A
Authority: JP
Inventors: 功一猿渡; 幸彦籠原; 知之韮澤
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2028-06-20
Also published as: EP2135735B1; JP2010001981A; DE602009000483D1; ATE493265T1; US20090317654A1; US8053088B2; EP2135735A1

Description

本発明は、裏金層、Ａｌ基軸受合金層、オーバレイ層を備えた摺動部材に関する。

摺動部材、例えば自動車のエンジンに用いられるすべり軸受としては、一般に、裏金層上にＡｌ系又はＣｕ系の軸受合金層を被着したものが用いられている。又、通常、軸受合金層の表面にオーバレイ層を形成して、軸受特性の向上を図っている。

ところが近年、エンジンの高出力化によって、すべり軸受が受ける面圧が従来よりも高くなり、又、燃費向上のために、低粘度の潤滑油が用いられるようになり、従来よりも油膜切れが生じ易く、焼付が生じ易くなっている。そのため、非焼付性に優れたすべり軸受が要望されてきている。

非焼付性を向上させた摺動部材としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この摺動部材は、Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面にオーバレイ層としての電気Ｓｎめっきが施されている。この摺動部材では、Ｓｎめっき前のＡｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の最大表面粗さ（Ｒｚ）を５．５μｍ以下にしている。Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の最大表面粗さ（Ｒｚ）を５．５μｍ以下にすることにより、Ｓｎめっき表面の凹凸が少なくなり、潤滑油が少なく且つ面圧が高い摺動条件においてもＥＨＬ（弾性流体潤滑）式での潤滑により、カジリ、焼付を防止することができるとされている。

ここで、一般的に、Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材には、結晶サイズの大きい初晶Ｓｉ粒子と、微細な共晶Ｓｉ粒子が存在している。そして、特許文献１に開示された発明は、電気Ｓｎめっきを施す前のＡｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面に、高濃度の水酸化ナトリウム溶液から成るアルカリ液を用いたアルカリエッチングを行い、低濃度の硝酸等から成るスマット液を用いたスマット処理を行っている。これらのアルカリエッチング及びスマット処理により、Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面の初晶Ｓｉ粒子及び共晶Ｓｉ粒子は溶解されて、初晶Ｓｉ粒子は小さくなり、共晶Ｓｉ粒子はほとんど除去される。このように、Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面に存在するＳｉを小さく或いは除去させると、Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面の凹凸は小さくなり、オーバレイ層の表面の凹凸もＡｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面に応じて小さくなるとされている。
特開平１０−７７９６８号公報

オーバレイ層の表面に凹凸が形成されていると、凹部（凸部相互間）に潤滑油が貯留され、これにより、非焼付性が向上する。このオーバレイ層の表面の凸部相互間に潤滑油を貯留する方法においては、潤滑油が貯留される領域（いわゆる、油溜まり域）に密接に関係する凸部の分布や大きさが、非焼付性の良し悪しに影響していると考えられる。

しかしながら、特許文献１では、オーバレイ層の表面の凸部の大きさや分布、或いは、このオーバレイ層の表面の凸部の形状に密接に関連するＡｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面の凸部の大きさや分布について全く検討がされていない。特に特許文献１では、スマット処理により、小さい共晶Ｓｉ粒子のほとんどを溶解除去するため、残存する初晶Ｓｉ粒子の相互間隔は長くなりがちである。Ａｌ−Ｓｉ共晶系合金基材の表面のＳｉ粒子の相互間隔が長いと、オーバレイ層の表面に生ずる凸部間の間隔も長くなる。すると、相手材の変形やオーバレイ層の変形等によって潤滑油の貯留に寄与する隙間、つまり凸部間と相手材との間に生ずる隙間が狭められがちで、潤滑油の貯留性が悪くなる。

また、当初大形の初晶Ｓｉ粒子はスマット処理によって溶解されるとはいっても比較的大きいまま残存し、この比較的大形の初晶Ｓｉ粒子によってオーバレイ層に生ずる凸部も比較的大形のものとなる。すると、油溜まり域に貯留された潤滑油が、局部当たり等によって潤滑油不足の生じている箇所に流れようとする場合に、この凸部に邪魔されて、潤滑油は流れ難くなり、結果として潤滑油の供給が不十分になり、焼付が生じてしまう虞がある。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非焼付性に優れる摺動部材を提供する。

請求項１の発明では、Ｓｉを必須成分とするＡｌ基軸受合金層上に中間層を介してオーバレイ層を被着した摺動部材において、前記Ａｌ基軸受合金層は、そのＡｌ合金中のＳｉ粒子が前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出した状態で分布することにより凹凸状になった凹凸状表面を有し、前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出する前記Ｓｉ粒子は、９０％以上が粒径２μｍ以下の大きさで、且つ、隣合うこの粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態で分布し、前記Ａｌ基軸受合金層上に前記中間層を介して被着された前記オーバレイ層は、その表面が、前記Ａｌ基軸受合金層の表面の凹凸に応じた凹凸状を成していることを特徴とするものである。

図２（ａ）は、Ａｇの中間層を被着する直前におけるＡｌ基軸受合金層の表面のＳｉ粒子の分布を顕微鏡写真に基づいて図示したもので、各Ｓｉ粒子は、自身の半分以下の部分がＡｌ基軸受合金層の平坦面から突出しており、残りの部分がその平坦面の内側に埋まっている。このようなＡｌ基軸受合金層の平坦面から突出しているＳｉ粒子がＡｌ基軸受合金層の表面における凸部となり、これらの凸部間の部分が平坦面である凹部となる。本発明において、平坦面とは、摺動部材の層の厚さ方向に平行な断面において、境界として略直線状に見えるところである。なお、このＡｌ基軸受合金層の平坦面を符号Ｈ_１で表し、Ｓｉ粒子の大きさをＳｉ粒子の最長部分の外接円の径寸法ｄ_ｓで表すものとする。
図２（ｂ）は、Ｓｉ粒子が等間隔で縦横に並んでおり、そのＳｉ粒子は全て同径の球形であると仮定した場合のＡｌ基軸受合金層の表面の模式図である。

図１は、例えば、このＡｌ基軸受合金層１の表面にＡｇの中間層２を電気めっきにより被着し、更に、このＡｇの中間層２の表面にＢｉ又はＢｉ合金から成るオーバレイ層３を被着した状態の拡大断面図である。図１において、オーバレイ層３の表面の平坦面（凸部間の平坦面）を符号Ｈ_３で示した。図１、図２（ｂ）において、隣合うＳｉ粒子の重心間の平坦面Ｈ_１と平行な線に沿った距離をｄ_ｍとし、中間層の厚さ（平坦面Ｈ_１と中間層の平坦面Ｈ_２との距離）をｔ_ａとし、オーバレイ層の厚さ（平坦面Ｈ_２と平坦面Ｈ_３との距離）をｔ_ｂとし、Ｓｉ粒子のＡｌ基軸合金層の平坦面Ｈ_１から突出している高さをｔ_ｓ１とし、中間層の平坦面Ｈ_２から突出している高さをｔ_ｓ２とし、オーバレイ層の平坦面Ｈ_３から突出している高さをｔ_ｓ３とする。また、隣合うＳｉ粒子の間の平坦面Ｈ_１での距離をｄ_ａとし、オーバレイ層の隣合う凸部の間の平坦面Ｈ_３での距離をｄ_ｘとする。

中間層の表面及びオーバレイ層の表面は、図１に示すように、Ａｌ基軸受合金層の表面の凹凸に応じた凹凸状を成している。即ち、Ａｌ基軸受合金層の平坦面Ｈ_１からＳｉ粒子の一部が突出（ｔ_ｓ１）していることにより、中間層の表面に、ｔ_ｓ１の突出に応じた凸部が形成され（ｔ_ｓ２）、オーバレイ層の表面に、ｔ_ｓ１（ｔ_ｓ２）の突出に応じた凸部が形成され（ｔ_ｓ３）、オーバレイ層の表面の隣合う凸部間に油溜まり域が形成される。

そして、請求項１の発明では、Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出するＳｉ粒子の９０％以上が粒径２μｍ以下の大きさで、且つ、隣合うこの粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態で分布していることにより、オーバレイ層の突出高さの差を小さくさせて、位置による油溜まりの大きさのばらつきを小さくすることができ、且つ、凸部間の間隔は長くなり過ぎず、オーバレイ層の表面に形成される油溜まり域は偏りなく分布する状態とすることができる。そのため、この油溜まり域の形成で潤滑油の貯留性が向上し、非焼付性を向上させることができる。

また、Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出するＳｉ粒子の９０％以上が粒径２μｍ以下の大きさであると、油溜まり域に貯留された潤滑油が、局部当たり等によって潤滑油不足の生じている箇所に流れようとする場合に、この凸部に邪魔されることはなく、潤滑油を流れ易くでき、結果として潤滑油を十分供給することができ、非焼付性を向上させることができる。

ここで、一般に、摺動部材、例えばすべり軸受（Ａｌ軸受）は、次のようにして製造される。まず、例えば量産性に優れたベルト鋳造装置によってＡｌ基軸受合金の板材を製造する（鋳造工程）。その後、この鋳造されたＡｌ基軸受合金を圧延して薄い板状にして（圧延工程）、薄くなったＡｌ基軸受合金の板材に接着層を構成する薄いアルミニウム合金板を圧接して複層アルミニウム合金板を製造し、この複層アルミニウム合金板を、裏金層を構成する鋼板に圧接して軸受形成用板材（バイメタル）を製造し（圧接工程）、この軸受形成用板材を、数時間加熱する焼鈍を行う（熱処理工程）。その後、この軸受形成用板材を加工して（機械加工工程）、その軸受形成用板材の表面を、アルカリ及び酸のエッチング液で表面処理をし（表面処理工程）、中間層を形成させるための電気めっき及び中間層上にオーバレイを形成させるための電気めっきが行われ（めっき工程）、すべり軸受が製造される。

そして、本発明では、Ａｌ基軸受合金層のＳｉ粒子の粒径を２μｍ以下にするため、鋳造材料として好ましくは請求項８又は９に示す成分のＡｌ基軸受合金を用い、鋳造工程において、溶融したＡｌ基軸受合金を急冷、例えば３０〜１００℃／ｓｅｃの速度で急冷することにより、結晶サイズが小さい共晶Ｓｉ粒子を晶出させ、結晶サイズが大きい初晶Ｓｉ粒子を極力晶出させなくしている。これにより、バイメタルとして製造された段階では、この粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態になる。好ましくは、Ｓｉ粒子はすべて１０μｍ以下で、且つ、２μｍを超え１０μｍ以下のＳｉ粒子が１０％以下である。更に好ましくは、２μｍを超え５μｍ以下が５％以下、５μｍを超え１０μｍ以下が１％以下である。

請求項２の発明では、隣合う粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士の重心間の距離は、当該粒径２μｍ以下のＳｉ粒子の平均粒径の２〜５倍で、オーバレイ層の平坦面から突出している凸部の高さは、前記粒径２μｍ以下のＳｉ粒子がＡｌ基軸受合金層の表面から突出している高さの０．６〜１倍であることを特徴とするものである。

隣合う粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士の重心間の距離ｄ_mが、粒径２μｍ以下のＳｉ粒子の平均粒径の２倍以上であると、オーバレイ層の表面の凹凸の凸部間の距離が長くなることによって、隣合う凸部の裾部分が互いにくっつき合うことがなく、オーバレイ層の表面に必要な凹凸高低差を設けることができ、多くの潤滑油を貯留できる油溜まり域を形成することができる。一方、粒径２μｍ以下のＳｉ粒子の平均粒径の５倍以下であると、良好な油溜まり域を形成させることが可能になる。本発明において、平均粒径とは、各Ｓｉ粒子のｄ_sの平均である。

また、オーバレイ層の平坦面から突出している凸部の高さ、即ち、ｔ_ｓ３が、粒径２μｍ以下のＳｉ粒子がＡｌ基軸受合金層の表面から突出している高さｔ_ｓ１の０．６倍以上であると、オーバレイ層の表面の凸部間（油溜まり域）に潤滑油が貯留され易くなる。なお、上限値は、Ｓｉ粒子がＡｌ基軸受合金層の表面から突出している高さｔ_ｓ１と同じ値（ｔ_ｓ１の１倍）になる。

請求項３の発明では、粒径２μｍ以下のＳｉ粒子がＡｌ基軸受合金層の平坦面から突出している平均高さは、０．１〜１．０μｍであり、オーバレイ層の平坦面から突出している平均高さは、０．０８〜１．０μｍであることを特徴とするものである。
油溜まり域の形成において好ましい。

また、粒径２μｍ以下のＳｉ粒子のＡｌ基軸受合金層の平坦面から突出している高さが、前記Ｓｉ粒子の粒径の０．５倍以下であることが好ましい。
粒径２μｍ以下のＳｉ粒子の前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出している高さｔ_s1が、Ｓｉ粒子の粒径の０．５倍以下であると、各Ｓｉ粒子の半身を超える部分がそのＡｌ合金中に埋め込まれた状態になるので、Ｓｉ粒子がＡｌ基軸受合金層から脱落し難くなる。

請求項４の発明では、オーバレイ層での平坦面の長さは、Ａｌ基軸受合金層での対応する平坦面の長さよりも長い、即ち、ｄ_x＞ｄ_aの関係が成立つことを特徴とするものである。
上記オーバレイ層表面形態を実現するには、表面処理工程後の軸受形成用板材の表面に中間層を形成させるための電気めっき及び中間層上にオーバレイを形成させるための電気めっきを行うが、オーバレイを形成させるための電気めっきは、中間層を形成させるための電気めっきの電流密度の１．２〜１２倍程度で、且つ、通常の６０〜９０％の電流密度で行うことが望ましい。

オーバレイ層の表面に適切な凸部間距離を設けることができることによって、隣合う凸部の裾部分が互いにくっつき合うことがない。そのため、オーバレイ層の表面に必要な凹凸高低差を設けることができ、多くの潤滑油を貯留できる油溜まり域を形成することができる。

本発明において、平坦面の長さとは、摺動部材の層の厚さ方向に平行な断面において、隣合う凸部の裾端間距離である。
一般に、電気めっきで形成される凸部と平坦面とは、滑らかに繋がっている。その場合は、平坦面から曲率をもって凸形状になり始める位置を、裾端とする。
オーバレイ層での平坦面の長さｄ_ｘは、Ａｌ基軸受合金層での対応する平坦面の長さｄ_ａの１．１〜１．５倍であることが好ましい。

請求項５の発明では、Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出しているＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の平坦面からの突出部分の平面積の合計は、当該Ａｌ基軸受合金層の平面積の２〜１０％であることを特徴とするものである。なお、ここでいう、Ｓｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の平坦面からの突出部分の平面積の合計とは、粒径が２μｍを超えるＳｉ粒子がある場合はそれを含むすべてのＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の平坦面からの突出部分の平面積の合計のことである。

上記Ｓｉ粒子突出形態を実現するには、めっき工程前に、軸受形成用板材の表面を、アルカリエッチング液で通常の１．２〜２倍程度の浸漬時間及び酸洗液で通常の０．８〜１．２倍程度の浸漬時間で表面処理をすることが望ましい。

Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出しているＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の平坦面からの突出部分の平面積の合計が、当該Ａｌ基軸受合金層の平面積の２％以上であると、非焼付性をより向上させることができる量の潤滑油を貯留することが可能な油溜まり域を形成させることができる。

Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出しているＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の平坦面からの突出部分の平面積の合計が、当該Ａｌ基軸受合金層の平面積の１０％以下であると、Ａｌ基軸受合金層とオーバレイ層（中間層）との接着性が損なわれることを積極的に防止することができる。

請求項６の発明では、上記構成の中間層の厚さを０．５〜５μｍとし、上記構成のオーバレイ層の厚さを２〜１０μｍであることを特徴とするものである。
中間層の厚さを０．５μｍ以上にすることにより、中間層の強度を維持でき、接着効果を十分に発揮させることができる。また、中間層の厚さを５μｍ以下にすることにより、中間層の表面に、Ａｌ基軸受合金層の表面の凹凸に応じた凹凸を容易に形成させることができる。

オーバレイ層の厚さを２μｍ以上にすることにより、オーバレイ層の軸受特性を十分に発揮させることができる。接着性の面でも好ましい。また、オーバレイ層の厚さを１０μｍ以下にすることにより、オーバレイ層の表面に、Ａｇの中間層の表面の凹凸に応じた凹凸を容易に形成させることができる。

請求項７の発明では、Ａｌ基軸受合金層が、１〜１０質量％のＺｎと、３〜８質量％のＳｉと、不可避的不純物を除く残部のＡｌとから成り、中間層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金のいずれかであり、オーバレイ層は、Ｂｉ又はＢｉ合金であることを特徴とするものである。また、請求項８の発明では、Ａｌ基軸受合金層が、１〜１０質量％のＺｎと、３〜８質量％のＳｉと、０．１〜５質量％のＣｕと、０．０５〜３質量％のＭｇと、不可避的不純物を除く残部のＡｌとから成り、中間層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金のいずれかであり、オーバレイ層は、Ｂｉ又はＢｉ合金であることを特徴とするものである。

３〜８質量％のＳｉは、共晶を生じ易い含有量で、サイズの大きい初晶Ｓｉ粒子の晶出を抑制して、サイズの小さい共晶Ｓｉ粒子を晶出させることができ、更に、３質量％以上のＳｉとすることにより、効率的にＳｉ粒子重心間の距離を平均６μｍ以下にすることができる。また、８質量％以下のＳｉとすることにより、Ａｌ基軸受合金層の表面にＳｉ粒子が過度に晶出することを防止し、Ａｌ基軸受合金層とオーバレイ層（中間層）との接着性を良好にすることができる。

Ａｌ基軸受合金層にＺｎが１〜１０質量％、Ｃｕが０．１〜５質量％、Ｍｇが０．０５〜３質量％が存在すると、これらの元素はＡｌと固溶体を形成し、これによりマトリクス強度を高くすることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。
本発明の実施例とした摺動部材、例えばすべり軸受の基本形態を、図４に示す。図４に示すすべり軸受４は、鋼から成る裏金層５上にＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系のＡｌ合金から成るＡｌ基軸受合金層１が設けられ、このＡｌ基軸受合金層１上にＡｇから成る中間層２を介してＢｉ又はＢｉ合金から成るオーバレイ層３が設けられた構造である。そして、本発明の効果を確認するために、表１に示す試料（実施例１〜１１及び比較例１〜４）を製作し、焼付試験及びキャビテーション試験を行った。

試料の製法を述べると、まず、表１に示す組成成分のＡｌ基軸受合金を溶融させて、鋳造工程での鋳造冷却速度を表１に示す速度で行ってＡｌ基軸受合金の板材を製造し、Ａｌ基軸受合金の板材を圧延して薄い板状にし、薄くなったＡｌ基軸受合金の板材を、裏金層を構成する鋼板に圧接して軸受形成用板材（バイメタル）を製造した。そして、このバイメタルを焼鈍した後、半円状に加工して半割状のすべり軸受（半割軸受）を得た。その後、この半割軸受のＡｌ基軸受合金層の表面を電解脱脂し、前処理した後、Ａｇの中間層をめっきで形成させ、その中間層上にＢｉのオーバレイ層をめっきで形成させて、各試料を得た。なお、実施例１〜１１では、浸漬時間９０秒でアルカリエッチング後、浸漬時間６０秒で酸洗してから、中間層を電流密度０．８〜３Ａ／ｄｍ^２で、オーバレイ層を電流密度０．９〜４Ａ／ｄｍ^２で、それぞれの厚さに合わせた所定時間の電気めっきを行った。比較例１〜４では、浸漬時間６０秒でアルカリエッチング後、浸漬時間６０秒で酸洗してから、中間層及びオーバレイ層を電流密度１〜６Ａ／ｄｍ^２で、それぞれの厚さに合わせた所定時間の電気めっきを行った。めっき液温度は、いずれも２５〜４０℃で行った。

このようにして得た試料（実施例１〜１１及び比較例１〜４）の断面を顕微鏡により撮影し、その撮影画像により各寸法（めっき厚、ｄ_ｓ、ｄ_ｍ、・・・）を複数個所測定し、それぞれの寸法の平均値を表２に示す。なお、図２（ａ）の模式図は、実施例１のものである。
このような実施例１〜１１及び比較例１〜４に対して行った焼付試験の試験条件を表２に示し、その試験結果を表３に示す。

次に、上記試験の結果について解析する。
焼付試験の結果から、Ａｌ基軸受合金層の表面から突出するＳｉ粒子の９０％以上が粒径２μｍ以下の大きさで、且つ、隣合うこの粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態の実施例１〜１１は、比較例１〜４に比べて非焼付性に優れていた。実施例１〜４と比較例１〜４との対比から、Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出する前記Ｓｉ粒子が、９０％以上が粒径２μｍ以下の大きさで、且つ、隣合うこの粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態で分布すると、非焼付性に優れることが理解される。実施例１，２と実施例３，４との対比から、Ａｌ基軸受合金層の表面から突出しているＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の表面からの突出部分の平面積の合計が当該Ａｌ基軸受合金層の表面積の２〜５％であると、非焼付性に特に優れることが理解される。

更に、めっきの接着性評価をするためにキャビテーション試験を行った。キャビテーション試験は、図５に示す試験機を用いて、次の表４に示す条件にて行った。

キャビテーション試験は、具体的には、図５に示すように、水１１を貯留した水槽１２内に試料１３をセットし、水中において、その試料１３の摺動面に対し、超音波を発生するホーン１４から所定の隙間（０．５ｍｍ）を介して超音波（１９０００Ｈｚ）を３分間当てて、試験後にオーバレイ層又は中間層が剥がれたかを確認した（条件１）。表５に、オーバレイ層又は中間層が剥がれなかった試料を「○」、剥がれた試料を「×」で示す。

キャビテーション試験の結果から、隣合う粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態の実施例１〜１１は、良好な接着性を有していた。ここで、より高い接着性について検討するために、実施例５〜１１に対して、隙間を０．２ｍｍとすることにより、より厳しい条件でのキャビテーション試験を行った（条件２）。実施例５〜８と実施例９，１０との対比から、中間層のめっき厚が０．５μｍ以上及びオーバレイ層のめっき厚が２μｍ以上であると、Ａｌ基軸受合金層とオーバレイ層（中間層）との接着性に優れることが理解される。実施例５〜８と実施例１１との対比から、Ａｌ基軸受合金層の表面から突出しているＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の表面からの突出部分の平面積の合計がオーバレイ層の表面積の１０％以下であると、Ａｌ基軸受合金層とオーバレイ層（中間層）との接着性に特に優れることが理解される。

また、本実施の形態の摺動部材においてＢｉからなるオーバレイ層を用いると、下記のような有利な効果をも有していた。
Ｂｉは酸化され易く、生じた酸化膜は剥がれ易い。図３（ａ）は、オーバレイ層３を形成した直後の状態を示すが、その後、エンジンに組付けられて実際に使用されると、高温に晒され、図３（ｂ）に示すように表面に酸化膜（酸化ビスマスの膜）３が生成する。この酸化膜３ａは、凸部では、図３（ｃ）に示すように相手材との摩耗によって剥がされ、凸部間の凹部（油溜まり域）では、変動荷重等によるオーバレイ層３の変形等によって自然に剥がれ落ちて、図３（ｄ）に示すように凸部が当初の高さｔ_ｓ３に戻る。この酸化膜の脱落により、凸部間には以前とほとんど変わらない深さの凹部（油溜まり域）が再生されることとなる。

よって、オーバレイ層が凹凸を成していると、相手材がオーバレイ層の凸部によって支えられるため、凸部が早期に摩耗するのだが、凸部の突出高さｔ_ｓ３を低くすることを抑えることができるので、潤滑油の貯留量が減少し、ついには、貯留不能に至ることを、積極的に防止することができると考えられる。

なお、本発明において、凸部間に凹部が形成されているが、その平坦面である凹部において、Ｓｉ粒子の脱落による窪みが、Ａｌ基軸受合金層や中間層やオーバレイ層に形成されていても構わない。

本発明の摺動部材の断面を示す模式図Ａｌ基軸受合金層の表面の模式図で、（ａ）は顕微鏡写真に基づいて示す図、（ｂ）はＳｉ粒子が等間隔で縦横に並んだと仮定した場合の図オーバレイ層に形成された酸化ビスマスの脱落の様子を示す図摺動部材の断面を示す模式図キャビテーション試験機の概略構成図

符号の説明

図面中、１は軸受合金層、２は中間層、３はオーバレイ層、４はすべり軸受（摺動部材）を示す。

Claims

Ｓｉを必須成分とするＡｌ基軸受合金層上に中間層を介してオーバレイ層を被着した摺動部材において、
前記Ａｌ基軸受合金層は、そのＡｌ合金中のＳｉ粒子が前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出した状態で分布することにより凹凸状になった凹凸状表面を有し、
前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出する前記Ｓｉ粒子は、９０％以上が粒径２μｍ以下の大きさで、且つ、隣合うこの粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士が互いに重心間で平均６μｍ以下離れた状態で分布し、
前記Ａｌ基軸受合金層上に前記中間層を介して被着された前記オーバレイ層は、その表面が、前記Ａｌ基軸受合金層の表面の凹凸に応じた凹凸状を成していることを特徴とする摺動部材。
隣合う前記粒径２μｍ以下のＳｉ粒子同士の重心間の距離は、当該粒径２μｍ以下のＳｉ粒子の平均粒径の２〜５倍で、
前記オーバレイ層の平坦面から突出している凸部の高さは、前記粒径２μｍ以下のＳｉ粒子が前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出している高さの０．６〜１倍であることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
前記粒径２μｍ以下のＳｉ粒子が前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出している平均高さは、０．１〜１．０μｍであり、
前記オーバレイ層の平坦面から突出している平均高さは、０．０８〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の摺動部材。
前記オーバレイ層での平坦面の長さは、前記Ａｌ基軸受合金層での対応する平坦面の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の摺動部材。
前記Ａｌ基軸受合金層の平坦面から突出しているＳｉ粒子の、当該Ａｌ基軸受合金層の平坦面からの突出部分の平面積の合計は、当該Ａｌ基軸受合金層の平面積の２〜１０％であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の摺動部材。
前記中間層の厚さは０．５〜５μｍで、
前記オーバレイ層の厚さは２〜１０μｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の摺動部材。
前記Ａｌ基軸受合金層は、１〜１０質量％のＺｎと、３〜８質量％のＳｉと、不可避的不純物を除く残部のＡｌとから成り、
前記中間層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金のいずれかであり、
前記オーバレイ層は、Ｂｉ又はＢｉ合金であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摺動部材。
前記Ａｌ基軸受合金層は、１〜１０質量％のＺｎと、３〜８質量％のＳｉと、０．１〜５質量％のＣｕと、０．０５〜３質量％のＭｇと、不可避的不純物を除く残部のＡｌとから成り、
前記中間層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金のいずれかであり、
前記オーバレイ層は、Ｂｉ又はＢｉ合金であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の摺動部材。