[go: up one dir, main page]

WO2019187448A1 - 摺動部材及びその製造方法 - Google Patents

摺動部材及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019187448A1
WO2019187448A1 PCT/JP2018/048166 JP2018048166W WO2019187448A1 WO 2019187448 A1 WO2019187448 A1 WO 2019187448A1 JP 2018048166 W JP2018048166 W JP 2018048166W WO 2019187448 A1 WO2019187448 A1 WO 2019187448A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing alloy
alloy layer
intermetallic compound
metal layer
back metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/048166
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健良 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Metal Co Ltd
Original Assignee
Daido Metal Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Metal Co Ltd filed Critical Daido Metal Co Ltd
Priority to DK18912565.1T priority Critical patent/DK3779218T3/da
Priority to KR1020207015473A priority patent/KR102382450B1/ko
Priority to EP18912565.1A priority patent/EP3779218B1/en
Priority to CN201880076147.5A priority patent/CN111386404B/zh
Publication of WO2019187448A1 publication Critical patent/WO2019187448A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/122—Multilayer structures of sleeves, washers or liners
    • F16C33/125—Details of bearing layers, i.e. the lining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/24—Brasses; Bushes; Linings with different areas of the sliding surface consisting of different materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C13/00—Alloys based on tin
    • C22C13/02—Alloys based on tin with antimony or bismuth as the next major constituent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/30—Alloys based on one of tin, lead, antimony, bismuth, indium, e.g. materials for providing sliding surfaces
    • F16C2204/34—Alloys based on tin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F16C2223/44—Coating surfaces by casting molten material on the substrate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/08—Time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/12—Force, load, stress, pressure
    • F16C2240/18—Stress
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/26—Speed, e.g. rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/48—Particle sizes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70—Diameters; Radii
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm

Definitions

  • the present invention relates to a sliding member and a manufacturing method thereof.
  • the sliding member used in the bearing device has a bearing alloy layer on the side that slides with the counterpart member.
  • the bearing alloy layer is used as a sliding member by being laminated with a back metal layer such as steel.
  • the bearing alloy layer is required to use a material that does not contain Cd, Pb, etc., for example, in order to reduce the burden on the environment.
  • materials that meet the demand for high strength have been proposed for bearing alloy layers mainly composed of Sn and Cu without containing substances that cause environmental loads (see References 1 and 2).
  • the intermetallic compound precipitated on the bearing alloy layer is refined by adding Co, Mn, Sc, Ge or the like to Sn—Sb—Cu which is a component of the bearing alloy layer.
  • the sliding member of the cited document 1 is aiming at the improvement of an intensity
  • Zn is added to Sn as a main component to increase the strength of the matrix and to refine the intermetallic compound.
  • the sliding member of the cited document 2 is aiming at the improvement of an intensity
  • any of the conventional techniques increases the strength of the bearing alloy layer of the sliding member, it cannot ensure sufficient wear resistance. That is, in the case of the cited document 1, the intermetallic compound contained in the bearing alloy layer is likely to drop off from the bearing alloy layer with the wear of the sliding surface by miniaturization. Therefore, there is a problem that the wear of the bearing alloy layer is likely to proceed and the wear resistance is lowered. Similarly, in the case of the cited document 2, even if the strength of the parent phase of the bearing alloy layer is increased, the refined intermetallic compound is easily removed from the bearing alloy layer, and the wear resistance is reduced.
  • an object of the present invention is to provide a sliding member with improved wear resistance and high adhesion strength between the bearing alloy layer and the back metal layer.
  • the sliding member of the present embodiment for achieving the above object includes a back metal layer, a bearing alloy layer, and an intermetallic compound.
  • the bearing alloy layer is laminated on the back metal layer, and forms a sliding surface on the opposite side to the back metal layer.
  • the intermetallic compound is contained in the structure of the bearing alloy layer, is harder than the average hardness of the entire bearing alloy layer, and is closer to the sliding surface than the side closer to the back metal layer in the bearing alloy layer. The average diameter of the particles is set large.
  • the intermetallic compound has a larger average particle diameter on the side closer to the sliding surface and a smaller average particle diameter on the side closer to the back metal layer far from the sliding surface.
  • the intermetallic compound has higher hardness than the parent phase of the bearing alloy layer. Therefore, in the bearing alloy layer, the progress of wear is suppressed by the presence of an intermetallic compound having a large average particle diameter on the side close to the sliding surface. As a result, the wear resistance of the bearing alloy layer is improved.
  • the average particle diameter on the sliding surface side is desirably larger than 70 ⁇ m.
  • the average particle diameter on the back metal layer side is smaller than that on the side close to the sliding surface side.
  • the average diameter of the particles on the back metal layer side is desirably 70 ⁇ m or less. Furthermore, since the average diameter of the intermetallic compound particles is reduced, the strength of the bearing alloy layer as a whole is improved. Accordingly, not only the strength of the bearing alloy layer can be increased, but also the wear resistance can be improved, the occurrence of cracks in the bearing alloy layer can be reduced, and the adhesive strength with the back metal layer can be increased.
  • the average diameter of the intermetallic compound particles in the bearing alloy layer has a region that decreases proportionally from the sliding surface side toward the back metal layer side.
  • the average diameter of the intermetallic compound changes proportionally, the generation of stress accompanying a change in temperature is reduced, and the toughness can be easily ensured.
  • the intermetallic compound preferably has an average particle diameter of 80 ⁇ m or more on the sliding surface side.
  • the intermetallic compound can easily suppress the progress of wear. Therefore, the wear resistance can be reliably improved.
  • the intermetallic compound is a value of a ratio of the average particle diameter (B) on the sliding surface side to the average particle diameter (A) on the back metal layer side (B / A) is preferably B / A ⁇ 1.3.
  • the ratio value (B / A) is more preferably B / A ⁇ 1.5.
  • the bearing alloy layer is an Sn group containing Sn as a main component.
  • the intermetallic compound is a Sn—Sb alloy.
  • the back metal layer is steel.
  • the bearing alloy layer is formed by centrifugal casting on the other surface side of the backing metal layer, The particle diameter of the intermetallic compound contained in the bearing alloy layer is controlled.
  • centrifugal casting the bearing alloy layer is uniformly laminated on the inner peripheral side of the back metal layer.
  • the alloy to be the bearing alloy layer is cast into the back metal layer, one surface side that is the surface of the back metal layer opposite to the bearing alloy layer is cooled.
  • the particle diameter of the intermetallic compound to be crystallized is changed by controlling the cooling of one side of the back metal layer.
  • the average diameter of the particles of the intermetallic compound on the side close to the back metal layer and the side close to the sliding surface of the bearing alloy layer is controlled with high accuracy. Therefore, the particle diameter of the intermetallic compound in the bearing alloy layer can be surely varied.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a sliding member according to an embodiment, and is an enlarged view of a portion I in FIG. 2.
  • the typical perspective view showing the sliding member by one embodiment Schematic showing the evaluation of the sliding member according to one embodiment
  • the sliding member 10 includes a back metal layer 11 and a bearing alloy layer 12.
  • the back metal layer 11 is made of, for example, steel such as Fe or low carbon steel, or a copper alloy.
  • the bearing alloy layer 12 is laminated on one end face side of the back metal layer 11.
  • the bearing alloy layer 12 is provided on the inner peripheral surface side of the back metal layer 11.
  • the bearing alloy layer 12 has a sliding surface 13 on the end surface opposite to the back metal layer 11. The sliding surface 13 slides with a mating member (not shown).
  • the bearing alloy layer 12 is made of an Sn alloy containing Sn as a main component.
  • the bearing alloy layer 12 contains an intermetallic compound 14 in the structure as shown in FIG.
  • the main component of the intermetallic compound 14 is Sn, which is the main component of the bearing alloy layer 12.
  • This intermetallic compound 14 is harder than the average hardness of the bearing alloy layer 12.
  • the bearing alloy layer 12 contains Sn as a main component and at least Sb is added.
  • the bearing alloy layer 12 contains a Sn—Sb compound as the intermetallic compound 14.
  • the bearing alloy layer 12 may be added with Cu or Ag.
  • the bearing alloy layer 12 can contain a Sn—Cu or Sn—Ag compound as the intermetallic compound 14.
  • the bearing alloy layer 12 can also contain a Sn—X compound having the additive element X, such as Sn—Sb—Cu, Sn—Sb—Ag, and Sn—Sb—Cu—Ag compounds. Furthermore, the bearing alloy layer 12 is not limited to the element that becomes the intermetallic compound 14, and may contain Bi, Cd, In, or the like that dissolves in the structure.
  • the intermetallic compound 14 included in the bearing alloy layer 12 has a larger average particle diameter on the side closer to the sliding surface 13 than on the side closer to the back metal layer 11.
  • the average particle diameter is an average value of the particle diameters of three particles extracted by extracting three particles from one having a large particle diameter in an arbitrary field of view when the bearing alloy layer 12 is observed.
  • the average diameter of the particles on the side close to the back metal layer 11 is the average diameter (A).
  • the average diameter of the particles on the side close to the sliding surface 13 is the average diameter (B).
  • the thickness direction from the interface 15 toward the sliding surface 13 side Image analysis is performed by observing the bearing alloy layer 12 in a range of 500 ⁇ m square from a position of 10 ⁇ m to a position of 510 ⁇ m and in a direction perpendicular to the thickness direction. Then, in an arbitrary observation field, three particles having a large particle diameter are extracted from the particles of the intermetallic compound 14 included in the observation field. The average particle diameter (A) is calculated by averaging the three extracted particle diameters.
  • the thickness direction extends from the position of the sliding surface 13 toward the interface 15 to the position of 500 ⁇ m.
  • the bearing alloy layer 12 is observed in a range of 500 ⁇ m square in a direction perpendicular to the vertical direction, and image analysis is performed. Then, in an arbitrary observation field, three particles having a large particle diameter are extracted from the particles of the intermetallic compound 14 included in the observation field.
  • the average particle diameter (B) is calculated by averaging the three extracted particle diameters.
  • the particle diameter can be measured by any method, for example, a method using the diameter of a circumscribed circle, a method using the length of the maximum straight line among the straight lines passing through the center of gravity of the target particle and connecting two points on the outline. Can be measured.
  • the particles of the intermetallic compound 14 included in the bearing alloy layer 12 are not necessarily a regular shape such as a sphere or a rectangular parallelepiped, and may have an irregular shape with protruding needle-like portions. Therefore, any method may be adopted by image analysis. In this embodiment, the length of the largest straight line among the straight lines that pass through the center of gravity of the target particle and connect the two points on the outer shell is adopted as the particle diameter.
  • the intermetallic compound 14 has an average particle diameter (B) of 80 ⁇ m or more on the sliding surface 13 side.
  • the intermetallic compound 14 has higher hardness than the Sn parent phase of the bearing alloy layer 12.
  • the bearing alloy layer 12 has a relatively large intermetallic compound 14 in which the average particle diameter becomes the average diameter (B) on the side close to the sliding surface 13.
  • the bearing alloy layer 12 has a large average particle diameter (B), and the progress of wear is suppressed by the intermetallic compound 14 having high hardness. That is, the bearing alloy layer 12 has a higher hardness than the Sn matrix and a relatively large intermetallic compound 14, so that the progress of wear in the bearing alloy layer 12 is suppressed by the high intermetallic compound 14.
  • the bearing alloy layer 12 has improved wear resistance.
  • the back metal layer 11 and the bearing alloy layer 12 have different linear expansion coefficients. Therefore, when a change in temperature occurs in the sliding member 10, the interface 15 between the back metal layer 11 and the bearing alloy layer 12 is closer to the back metal layer 11 of the bearing alloy layer 12 due to the difference in expansion amount. Stress is generated. As a result, when the particles of the intermetallic compound 14 become large, the stress generated at the interface between the parent phase and the intermetallic compound 14 that is the secondary phase tends to concentrate and become large, and cracks may occur.
  • the average diameter (A) of the particles of the intermetallic compound 14 on the back metal layer 11 side is set smaller than the average diameter (B) of the particles on the side close to the sliding surface 13 side.
  • the stress generated at the interface between the parent phase and the intermetallic compound 14 can be reduced. That is, since the bearing alloy layer 12 has a small average diameter (A) of the intermetallic compound 14 contained therein, the occurrence of cracks is suppressed. As a result, in the bearing alloy layer 12, cracks hardly extend to the interface between the bearing alloy layer 12 and the back metal layer 11 on the side close to the back metal layer 11, and the adhesive strength is improved.
  • the bearing alloy layer 12 becomes difficult to peel off from the back metal layer 11. Furthermore, since the average diameter (B) of the particles of the intermetallic compound 14 is reduced, the strength of the bearing alloy layer 12 is also improved as a whole. Accordingly, not only can the strength of the bearing alloy layer 12 be increased, but also the wear resistance can be improved, and the occurrence of cracks in the bearing alloy layer 12 can be reduced, and the adhesion between the back metal layer 11 and the bearing alloy layer 12 can be reduced. Strength can also be increased.
  • the intermetallic compound 14 has an average particle diameter (B) of 80 ⁇ m or more on the sliding surface 13 side.
  • B average particle diameter of the particles of the intermetallic compound 14 on the sliding surface 13 side.
  • the intermetallic compound 14 has a sufficiently large particle diameter.
  • the intermetallic compound 14 can easily suppress the progress of wear in the bearing alloy layer 12. Therefore, the wear resistance can be reliably improved.
  • the intermetallic compound 14 has the following value of the ratio of the average particle diameter (B) on the sliding surface 13 side to the average particle diameter (A) on the back metal layer 11 side: Is set. That is, the ratio value (B / A) is set to B / A ⁇ 1.3. By setting the ratio value (B / A) to B / A ⁇ 1.5, both higher wear resistance of the bearing alloy layer 12 and reduction of cracks can be achieved.
  • the intermetallic compound 14 has a large difference between the average diameter (A) on the side close to the back metal layer 11 and the average diameter (B) on the side close to the sliding surface 13, thereby The improvement of the wear resistance by the 14 particles and the improvement of the adhesive strength by the small intermetallic compound 14 are reliably achieved.
  • the sliding member 10 is manufactured by centrifugal casting. Specifically, a cylindrical tube member as shown in FIG.
  • the molten alloy that becomes the bearing alloy layer 12 is supplied to the inner peripheral side of the rotating back metal layer 11.
  • the bearing alloy layer 12 is formed on the inner peripheral side of the back metal layer 11.
  • the outer peripheral surface of the back metal layer 11 opposite to the surface on which the bearing alloy layer 12 is cast is cooled.
  • the cooling of the outer peripheral surface of the back metal layer 11 varies depending on, for example, the type of liquid to be sprayed and the supply amount.
  • the cooling rate of the bearing alloy layer 12 cast on the inner peripheral side of the back metal layer 11 changes.
  • the average diameter (A) and the average diameter (B) of the particles of the intermetallic compound 14 contained in the bearing alloy layer 12 are controlled. That is, when the cooling rate is increased, an intermetallic compound 14 having a small average diameter (A) is generated, and when the cooling rate is decreased, an intermetallic compound 14 having a large average diameter (B) is generated.
  • the intermetallic compound 14 contained in the bearing alloy layer 12 is controlled to have a small average diameter (A) near the back metal layer 11 and a large average diameter (B) near the sliding surface 13.
  • the bearing alloy layer 12 is made of Sn alloy
  • the back metal layer 11 is made of low carbon steel.
  • the sliding member 10 has an outer diameter of 600 mm, an axial length of 200 mm, and a thickness of the back metal layer 11 of 12 mm.
  • the amount of water supplied during cooling is 2400 to 2800 L / min, and the cooling time is 13 seconds.
  • the example of the sliding member 10 of this embodiment is described based on FIG.
  • the influence of the average diameter (A) and the average diameter (B) of the particles of the intermetallic compound 14 included in the bearing alloy layer 12 on the performance of the sliding member 10 is evaluated.
  • the evaluation of the sliding member 10 is based on the amount of wear of the sliding member 10 and the adhesive strength between the back metal layer 11 and the bearing alloy layer 12.
  • wear resistance a flat test piece having a thickness of 2 mm was cut out from the sliding member 10 produced by the above production method, and a reciprocating sliding test was performed on the test piece.
  • the conditions of the reciprocating sliding test were set such that the reciprocating sliding distance was 20 mm, the sliding speed was 1.0 mm / s, the number of reciprocations was 50 times, and the load was 10 N.
  • a Chalmer test piece was prepared in which the thickness of the bearing alloy layer 12 was 3 mm and the thickness of the backing metal layer 11 was 12 mm in accordance with ISO 4386 from the sliding member 10 manufactured by the above manufacturing method. And the adhesive strength test was implemented with respect to this test piece. The condition of the adhesive strength test was set to 10 MPa / s. And the test piece evaluated the abrasion amount and adhesive strength.
  • the amount of wear of the sliding member 10 is 4 ⁇ m or less, it is an excellent product “ ⁇ ”, if it is larger than 4 ⁇ m and 6 ⁇ m or less, it is a “good” product. It was. Further, the adhesive strength of the sliding member 10 is an excellent product “ ⁇ ” of 80 MPa or more, a pass product “ ⁇ ” of 70 MPa or more and less than 80 MPa, and a reject product “ ⁇ ” that does not correspond to this embodiment of less than 70 MPa. did.
  • test piece 1 to “test piece 11” corresponding to the examples are all sliding more than the average diameter (A) of the particles of the intermetallic compound 14 on the side close to the back metal layer 11.
  • the average diameter (B) of the particles of the intermetallic compound 14 on the side close to the surface 13 is large. Therefore, “test piece 1” to “test piece 11” all have a small amount of wear and high adhesive strength.
  • the “test piece 13” corresponding to the comparative example has a smaller average diameter (B) than the average diameter (A). Therefore, the “test piece 13” has a large wear amount.
  • Test specimen 1” to “test specimen 7”, “test specimen 9”, and “test specimen 10” corresponding to the examples are the average diameter (B) of the particles of the intermetallic compound 14 on the side close to the sliding surface 13. Is greater than 80 ⁇ m. Therefore, all of “test piece 1” to “test piece 7”, “test piece 9”, and “test piece 10” have a small amount of wear. On the other hand, the “test specimen 12” to “test specimen 14” and “test specimen 16” corresponding to the comparative examples all have an average diameter (B) smaller than 80 ⁇ m.
  • test piece 8 and “test piece 11” corresponding to the examples have an average diameter (B) of 79 ⁇ m and are close to 80 ⁇ m, they are slightly more resistant than other test pieces corresponding to the examples. Low wear.
  • the particles of the intermetallic compound 14 included in the bearing alloy layer 12 on the side close to the sliding surface 13 can reduce the wear of the bearing alloy layer 12 by setting the average diameter (B) larger than 80 ⁇ m. It turns out that it contributes greatly.
  • Test piece 1” to “test piece 10” corresponding to the examples are ratios of the average diameter (A) to the average diameter (B) of the intermetallic compound 14 (B / A) of 1.3. That's it. Therefore, in each of “test piece 1” to “test piece 10”, the adhesive strength between the back metal layer 11 and the bearing alloy layer 12 is sufficiently secured. In particular, all of “test piece 1” to “test piece 5” and “test piece 9” have (B / A) of 1.5 or more. Therefore, these “test piece 1” to “test piece 5” and “test piece 9” are not only excellent in wear resistance but also have a higher adhesive strength between the back metal layer 11 and the bearing alloy layer 12. It has become.
  • test piece 12” to “test piece 14” corresponding to the comparative example does not contain Sb as an additive element in the bearing alloy layer 12. Therefore, in these “test pieces 12” to “test pieces 14”, it is difficult to control the particle diameter of the intermetallic compound 14, and the average diameter (B) and the ratio value (B / A) are included in a desired range. I can't. As a result, it can be seen that the wear of the bearing alloy layer 12 proceeds. In “Comparative Example 15”, although the average diameter (B) is larger than 80 ⁇ m, the ratio value (B / A) is smaller than 1.3 and the adhesive strength is small. This is considered to be because “Comparative Example 15” is an excess of 20% by mass of Sb added to the bearing alloy layer 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

本実施形態の摺動部材は、裏金層、軸受合金層及び金属間化合物を備える。軸受合金層は、裏金層に積層され、裏金層と反対側に摺動面を形成する。金属間化合物は、軸受合金層の組織中に含まれ、軸受合金層の全体における平均硬さよりも硬く、軸受合金層において裏金層に近い側よりも摺動面に近い側における粒子の平均径が大きい。

Description

摺動部材及びその製造方法
　本発明は、摺動部材及びその製造方法に関する。
　軸受装置に用いられる摺動部材は、相手部材と摺動する面側に軸受合金層を備えている。軸受合金層は、例えば鋼などの裏金層と積層されることにより、摺動部材として用いられる。この軸受合金層は、環境への負荷の軽減を図るため、例えばＣｄ、Ｐｂなどを含まない材料の利用が求められている。従来、ＳｎやＣｕを主成分とする軸受合金層においても、環境への負荷となる物質を含むことなく、高い強度への要求に応える材料が提案されている（引用文献１、２参照）。
　引用文献１の場合、軸受合金層の成分となるＳｎ－Ｓｂ－Ｃｕに、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｇｅ等を添加することにより、軸受合金層に析出する金属間化合物を微細化している。これにより、引用文献１の摺動部材は、強度の向上を図っている。また、引用文献２の場合、主成分となるＳｎにＺｎを添加することにより、母相の強度を高めるとともに、金属間化合物を微細化している。これにより、引用文献２の摺動部材は、強度の向上を図っている。
　しかしながら、いずれの従来技術も、摺動部材の軸受合金層の強度は高まるものの、耐摩耗性は十分に確保できない。つまり、引用文献１の場合、軸受合金層に含まれる金属間化合物は、微細化することにより、摺動面の摩耗にともなって軸受合金層から脱落しやすくなる。そのため、軸受合金層の摩耗が進みやすく、耐摩耗性が低下するという問題がある。同様に、引用文献２の場合、軸受合金層の母相の強度を高めても、微細化された金属間化合物は軸受合金層から脱落しやすく、耐摩耗性が低下する。一方、軸受合金層の耐摩耗性を向上するために金属間化合物の粒子径を大きくすると、母相と金属間化合物との界面からクラックが発生し易くなる。発生したクラックが裏金層との界面に伸展すると、軸受合金層と裏金層との界面では剥離を生じるおそれがある。
特表２０１１－５１３５９２号公報 特表２０１６－５２０７１５号公報
　そこで、本発明の目的は、耐摩耗性が向上するとともに、軸受合金層と裏金層との接着強度も高い摺動部材を提供することにある。
　上記の目的を達成するための本実施形態の摺動部材は、裏金層と、軸受合金層と、金属間化合物とを備える。軸受合金層は、前記裏金層に積層され、前記裏金層と反対側に摺動面を形成する。金属間化合物は、前記軸受合金層の組織中に含まれ、前記軸受合金層の全体における平均硬さよりも硬く、前記軸受合金層において前記裏金層に近い側よりも前記摺動面に近い側における粒子の平均径が大きく設定されている。
　このように、金属間化合物は、摺動面に近い側で粒子の平均径が大きく、摺動面から遠い裏金層に近い側で粒子の平均径が小さくなる。
　金属間化合物は、軸受合金層の母相よりも硬度が高い。そのため、軸受合金層は、摺動面に近い側に、粒子の平均径が大きな金属間化合物が存在することにより、摩耗の進行が抑えられる。その結果、軸受合金層は、耐摩耗性が向上する。摺動面側における粒子の平均径は、７０μｍよりも大きいことが望ましい。一方、金属間化合物は、裏金層側における粒子の平均径が、摺動面側に近い側におけるそれよりも小さい。これにより、軸受合金層は、母相と金属間化合物との界面からクラックが発生しにくくなり、軸受合金層と裏金層との接着力が十分に確保される。裏金層側における粒子の平均径は、７０μｍ以下であることが望ましい。さらに、金属間化合物の粒子の平均径が小さくなることにより、全体として軸受合金層の強度そのものも向上する。従って、軸受合金層の強度を高めることができるだけでなく、耐摩耗性も向上することができるとともに、軸受合金層におけるクラックの発生を低減し、裏金層との接着強度も高めることができる。本実施形態の場合、軸受合金層における金属間化合物の粒子の平均径は、摺動面側から裏金層側に向けて比例的に小さくなる領域を有するのが望ましい。軸受合金層は、金属間化合物の平均径が比例的に変化することにより、温度の変化にともなう応力の発生が低減され、靱性の確保を容易にすることができる。
　本実施形態の摺動部材では、前記金属間化合物は、前記摺動面側における粒子の平均径が８０μｍ以上であることが好ましい。
　このように、摺動面側における金属間化合物の粒子の平均径を８０μｍ以上に設定することにより、金属間化合物は摩耗の進行を抑えやすくなる。従って、耐摩耗性を確実に向上することができる。
　また、本実施形態の摺動部材では、前記金属間化合物は、前記裏金層側における粒子の平均径（Ａ）に対する前記摺動面側における粒子の平均径（Ｂ）の比の値（Ｂ／Ａ）が、Ｂ／Ａ≧１．３であることが好ましい。そして、本実施形態の摺動部材では、前記比の値（Ｂ／Ａ）は、Ｂ／Ａ≧１．５であることがさらに好ましい。
　このように、粒子の平均径の比の値を設定することにより、耐摩耗性の向上と接着強度の向上とが両立される。つまり、裏金層に近い側と摺動面に近い側との間で金属間化合物の粒子の平均径に十分な差を生じさせることにより、本実施形態の摺動部材は、大きな金属間化合物の粒子による耐摩耗性の向上と、小さな金属間化合物による接着強度の向上とが両立される。従って、耐摩耗性をより向上することができるとともに、裏金層との接着強度もより高めることができる。
　本実施形態の摺動部材では、前記軸受合金層は、Ｓｎを主成分とするＳｎ基である。また、本実施形態の摺動部材は、前記金属間化合物は、Ｓｎ－Ｓｂ合金である。本実施形態の摺動部材では、前記裏金層は、鋼である。
　このように、軸受合金層と裏金層とを異なる材料で形成する場合でも、金属間化合物の粒子の平均径を裏金層に近い側で小さくする。これにより、軸受合金層におけるクラックの発生を低減することができ、裏金層との接着強度も高めることができる。
　本実施形態の摺動部材の製造方法では、円環状の前記裏金層の一方の面側を冷却しながら、前記裏金層の他方の面側に、遠心鋳造により前記軸受合金層を形成して、前記軸受合金層に含まれる前記金属間化合物の粒子径を制御する。
　いわゆる遠心鋳造を用いることにより、軸受合金層は裏金層の内周側に均一に積層される。この軸受合金層となる合金を裏金層に鋳造するとき、裏金層の軸受合金層と反対側の面である一方の面側は冷却される。このとき、裏金層の一方の面側の冷却を制御することにより、結晶化する金属間化合物の粒子径が変化する。これにより、軸受合金層の裏金層に近い側と摺動面に近い側における金属間化合物の粒子は、平均径が精度よく制御される。従って、軸受合金層における金属間化合物の粒子径を確実に異ならせることができる。
一実施形態による摺動部材を示す模式図であって、図２のＩ部分を拡大した図 一実施形態による摺動部材を示す模式的な斜視図 一実施例による摺動部材の評価を示す概略図
　以下、摺動部材の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１及び図２に示すように摺動部材１０は、裏金層１１及び軸受合金層１２を備えている。裏金層１１は、例えばＦｅや低炭素鋼をはじめとする鋼、あるいは銅合金等で形成されている。軸受合金層１２は、裏金層１１の一方の端面側に積層されている。例えば図２に示すように裏金層１１を円筒状に形成する場合、軸受合金層１２は裏金層１１の内周面側に設けられている。軸受合金層１２は、裏金層１１と反対側の端面に摺動面１３を形成している。摺動面１３は、図示しない相手部材と摺動する。
　軸受合金層１２は、Ｓｎを主成分とするＳｎ合金からなる。軸受合金層１２は、図１に示すように組織中に金属間化合物１４を含んでいる。金属間化合物１４の主成分は、軸受合金層１２の主成分であるＳｎである。この金属間化合物１４は、軸受合金層１２の平均硬さよりも硬い。本実施形態の場合、軸受合金層１２は、Ｓｎを主成分とし、少なくともＳｂが添加されている。この場合、軸受合金層１２は、金属間化合物１４として、Ｓｎ－Ｓｂ化合物を含んでいる。また、軸受合金層１２は、ＣｕやＡｇを添加してもよい。この場合、軸受合金層１２は、金属間化合物１４として、Ｓｎ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ａｇ化合物を含むことができる。軸受合金層１２は、例えばＳｎ－Ｓｂ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ｓｂ－Ａｇ、Ｓｎ－Ｓｂ－Ｃｕ－Ａｇ化合物のように、添加元素Ｘを有するＳｎ－Ｘ化合物を含むこともできる。さらに、軸受合金層１２は、金属間化合物１４となる元素に限らず、組織中に固溶するＢｉ、Ｃｄ、Ｉｎ等を含んでいてもよい。
　本実施形態の場合、軸受合金層１２に含まれる金属間化合物１４は、裏金層１１に近い側よりも摺動面１３に近い側における粒子の平均径が大きく設定されている。ここで、粒子の平均径とは、軸受合金層１２を観察した任意の視野において、粒子径の大きなものから３つの粒子を抽出し、抽出した３つの粒子の粒子径の平均値である。裏金層１１に近い側における粒子の平均径は、平均径（Ａ）とする。一方、摺動面１３に近い側における粒子の平均径は、平均径（Ｂ）とする。
　本実施形態の場合、軸受合金層１２の裏金層１１に近い側では、裏金層１１と軸受合金層１２との界面１５を０μｍとしたとき、界面１５から摺動面１３側へ向かう厚さ方向へ１０μｍの位置から５１０μｍの位置までと当該厚さ方向に垂直な方向へ５００μｍ四方の範囲で軸受合金層１２を観察して画像解析を実施する。そして、任意の観察視野において、観察視野に含まれる金属間化合物１４の粒子のうち粒子径の大きなものから３つを抽出する。粒子の平均径（Ａ）は、これら抽出した３つの粒子径を平均して算出する。
　また、軸受合金層１２の摺動面１３に近い側では、摺動面１３を０μｍとしたとき、摺動面１３の位置から界面１５へ向かう厚さ方向へ５００μｍの位置までと当該厚さ方向に垂直な方向へ５００μｍ四方の範囲で軸受合金層１２を観察して画像解析を実施する。そして、任意の観察視野において、観察視野に含まれる金属間化合物１４の粒子のうち粒子径の大きなものから３つを抽出する。粒子の平均径（Ｂ）は、抽出した３つの粒子径を平均して算出する。
　粒子径の測定方法は、例えば外接円の径を用いる方法、対象となる粒子の重心を通りかつ外郭の２点を結ぶ直線のうち最大となる直線の長さを用いる方法等、任意の方法で測定することができる。軸受合金層１２に含まれる金属間化合物１４の粒子は、必ずしも球形や直方体などの定型的ではなく、針状の部分が突出したいびつな形状を呈することがある。そのため、画像解析によって、任意の方法を採用すればよい。本実施形態では、後者である、対象となる粒子の重心を通りかつ外郭の２点を結ぶ直線のうち最大となる直線の長さを粒子径として採用している。
　本実施形態の摺動部材１０では、金属間化合物１４は、摺動面１３側における粒子の平均径（Ｂ）が８０μｍ以上である。金属間化合物１４は、軸受合金層１２のＳｎ母相よりも硬度が高い。このように、軸受合金層１２は、摺動面１３に近い側に、粒子の平均径が平均径（Ｂ）となる比較的大きな金属間化合物１４が存在する。これにより、軸受合金層１２は、粒子の平均径（Ｂ）が大きく、硬度の高い金属間化合物１４によって摩耗の進行が抑えられる。つまり、軸受合金層１２に、Ｓｎ母相よりも硬度が高く、比較的大きな金属間化合物１４が存在することにより、軸受合金層１２における摩耗の進行は硬度の高い金属間化合物１４によって抑えられる。その結果、軸受合金層１２は、耐摩耗性が向上する。
　これに対し、軸受合金層１２に含まれる金属間化合物１４のすべてを平均径（Ｂ）に設定すると、次のような問題が生じる。つまり、裏金層１１と軸受合金層１２とは、線膨張係数が異なる。そのため、摺動部材１０に温度の変化が生じたとき、裏金層１１と軸受合金層１２との界面１５では、膨張量の違いに起因して、軸受合金層１２の裏金層１１に近い側に応力が生じる。その結果、金属間化合物１４の粒子が大きくなると、母相と二次相である金属間化合物１４との界面に生じる応力が集中して大きくなりやすく、クラックが生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、裏金層１１側における金属間化合物１４の粒子の平均径（Ａ）を、摺動面１３側に近い側における粒子の平均径（Ｂ）よりも小さく設定している。平均径（Ａ）を平均径（Ｂ）よりも小さく設定することにより、母相と金属間化合物１４との界面に生じる応力を小さくすることができる。つまり、軸受合金層１２は、これに含まれる金属間化合物１４の平均径（Ａ）が小さいことから、クラックの発生が抑えられる。その結果、軸受合金層１２は、裏金層１１に近い側においてクラックが軸受合金層１２と裏金層１１との界面に伸展しにくくなり、接着強度が向上する。これにより、軸受合金層１２は裏金層１１から剥がれにくくなる。さらに、金属間化合物１４の粒子の平均径（Ｂ）が小さくなることにより、軸受合金層１２の強度そのものも全体として向上する。従って、軸受合金層１２の強度を高めることができるだけでなく、耐摩耗性も向上することができるとともに、軸受合金層１２におけるクラックの発生を低減し、裏金層１１と軸受合金層１２との接着強度も高めることができる。
　本実施形態の摺動部材１０では、金属間化合物１４は、摺動面１３側における粒子の平均径（Ｂ）が８０μｍ以上である。このように、摺動面１３側における金属間化合物１４の粒子の平均径（Ｂ）が８０μｍ以上であることにより、金属間化合物１４は十分に大きな粒子径を有することとなる。その結果、金属間化合物１４は、軸受合金層１２における摩耗の進行を抑えやすくなる。従って、耐摩耗性を確実に向上することができる。
　本実施形態の摺動部材１０では、金属間化合物１４は、裏金層１１側における粒子の平均径（Ａ）に対する摺動面１３側における粒子の平均径（Ｂ）の比の値を次のように設定している。つまり、比の値（Ｂ／Ａ）は、Ｂ／Ａ≧１．３に設定している。そして、この比の値（Ｂ／Ａ）は、Ｂ／Ａ≧１．５に設定することにより、軸受合金層１２のより高い耐摩耗性の向上とクラックの低減とを両立することができる。つまり、金属間化合物１４は、裏金層１１に近い側の平均径（Ａ）と摺動面１３に近い側の平均径（Ｂ）との間に十分な差が生じることにより、大きな金属間化合物１４の粒子による耐摩耗性の向上と、小さな金属間化合物１４による接着強度の向上とが確実に両立される。
　次に、本実施形態による摺動部材１０の製造方法について説明する。
　摺動部材１０は、遠心鋳造によって製造される。具体的には、裏金層１１として図２に示すような円筒状の筒部材が用意される。そして、軸受合金層１２となる溶融した合金は、回転する裏金層１１の内周側に供給される。裏金層１１に供給された合金を冷却することにより、軸受合金層１２は裏金層１１の内周側に形成される。ここで、裏金層１１は、軸受合金層１２が鋳造される面とは反対側の外周面が冷却される。裏金層１１の外周面の冷却は、例えば吹き付ける液体の種類や供給量によって変化する。この裏金層１１の冷却を調整することにより、裏金層１１の内周側に鋳造される軸受合金層１２の冷却速度が変化する。このように鋳造される軸受合金層１２の冷却速度を変化させることにより、軸受合金層１２に含まれる金属間化合物１４の粒子の平均径（Ａ）及び平均径（Ｂ）は制御される。つまり、冷却速度を大きくすると小さな平均径（Ａ）の金属間化合物１４が生成し、冷却速度を小さくすると大きな平均径（Ｂ）の金属間化合物１４が生成する。これにより、軸受合金層１２に含まれる金属間化合物１４は、裏金層１１に近い側で小さな平均径（Ａ）に、摺動面１３に近い側で大きな平均径（Ｂ）に制御される。比の値（Ｂ／Ａ）を大きくしたい場合、吹き付ける液体として水を用い、単位時間当たりの供給量を多くすることが望ましい。一例として本実施形態の場合、摺動部材１０は、軸受合金層１２をＳｎ合金とし、裏金層１１を低炭素鋼としている。また、摺動部材１０は、外径を６００ｍｍ、軸方向の長さを２００ｍｍ、裏金層１１の厚さを１２ｍｍに設定している。この場合、冷却時に供給する水量は２４００～２８００Ｌ／ｍｉｎ、冷却時間は１３秒である。
　以下、本実施形態の摺動部材１０の実施例を図３に基づいて説明する。
　実施例では、軸受合金層１２に含まれる金属間化合物１４の粒子の平均径（Ａ）及び平均径（Ｂ）が摺動部材１０の性能に与える影響を評価している。具体的には、摺動部材１０の評価は、摺動部材１０の摩耗量、及び裏金層１１と軸受合金層１２との接着強度に基づいている。耐摩耗性の評価では、上記の製造方法で製造した摺動部材１０から厚さが２ｍｍの平板状の試験片を削り出し、この試験片に対して往復摺動試験を実施した。往復摺動試験の条件は、往復摺動距離を２０ｍｍ、摺動速度を１．０ｍｍ／ｓ、往復回数を５０回、荷重を１０Ｎに設定した。接着強度の評価では、上記の製造方法で製造した摺動部材１０からＩＳＯ４３８６に則って軸受合金層１２の厚さを３ｍｍとし、裏金層１１の厚さを１２ｍｍとしたチャルマー試験片を作製した。そして、この試験片に対して接着強度試験を実施した。接着強度試験の条件は、１０ＭＰａ／ｓに設定した。そして、試験片は、摩耗量及び接着強度を評価した。摺動部材１０の摩耗量は、４μｍ以下であれば優良品「◎」、４μｍより大きく６μｍ以下であれば合格品「○」、６μｍより大きければ本実施形態に該当しない不合格品「×」とした。また、摺動部材１０の接着強度は、８０ＭＰａ以上を優良品「◎」、７０ＭＰａ以上であって８０ＭＰａ未満を合格品「○」、７０ＭＰａ未満を本実施形態に該当しない不合格品「×」とした。
　図３に示すように実施例に該当する「試験片１」～「試験片１１」は、いずれも裏金層１１に近い側における金属間化合物１４の粒子の平均径（Ａ）よりも、摺動面１３に近い側における金属間化合物１４の粒子の平均径（Ｂ）が大きい。そのため、「試験片１」～「試験片１１」は、いずれも摩耗量が小さく、かつ接着強度が高い。これに対し、比較例に該当する「試験片１３」は、平均径（Ａ）よりも平均径（Ｂ）の方が小さい。そのため、「試験片１３」は、摩耗量が大きくなっている。
　実施例に該当する「試験片１」～「試験片７」、「試験片９」及び「試験片１０」は、摺動面１３に近い側における金属間化合物１４の粒子の平均径（Ｂ）が８０μｍよりも大きい。そのため、「試験片１」～「試験片７」、「試験片９」及び「試験片１０」は、いずれも摩耗量が小さい。一方、比較例に該当する「試験片１２」～「試験片１４」及び「試験片１６」は、いずれも平均径（Ｂ）が８０μｍよりも小さい。また、実施例に相当する「試験片８」及び「試験片１１」は、平均径（Ｂ）が７９μｍであると、８０μｍに近いことから、実施例に該当する他の試験片よりもやや耐摩耗性が低い。これらにより、軸受合金層１２において摺動面１３に近い側に含まれる金属間化合物１４の粒子は、その平均径（Ｂ）を８０μｍより大きく設定することにより、軸受合金層１２の摩耗の低減に大きく寄与していることがわかる。
　実施例に該当する「試験片１」～「試験片１０」は、金属間化合物１４の平均径（Ａ）と平均径（Ｂ）との比である（Ｂ／Ａ）がいずれも１．３以上である。そのため、「試験片１」～「試験片１０」は、いずれも裏金層１１と軸受合金層１２との間の接着強度が十分に確保されている。特に、「試験片１」～「試験片５」、「試験片９」は、いずれも（Ｂ／Ａ）が１．５以上である。そのため、これら「試験片１」～「試験片５」、「試験片９」は、耐摩耗性に優れるだけでなく、いずれも裏金層１１と軸受合金層１２との間の接着強度がより大きくなっている。「比較例１６」は、（Ｂ／Ａ）が１．５よりも大きいものの、平均径（Ｂ）が５０μｍと小さい。そのため、「比較例１６」は、接着強度が確保されるものの、耐摩耗性が低い。このことから、金属間化合物１４の平均径（Ａ）と平均径（Ｂ）との比の値（Ｂ／Ａ）は、裏金層１１と軸受合金層１２との間の接着強度に影響を与え、これを１．３以上にすることにより、耐摩耗性のみならず接着強度が向上することがわかる。そして、比の値（Ｂ／Ａ）を１．５以上にすることにより、耐摩耗性及び接着強度はさらに向上することがわかる。
　その他に、比較例に該当する「試験片１２」～「試験片１４」は、軸受合金層１２における添加元素としてＳｂを含んでいない。そのため、これら「試験片１２」～「試験片１４」は、金属間化合物１４の粒径の制御が困難であり、平均径（Ｂ）及び比の値（Ｂ／Ａ）が所望の範囲に含まれない。その結果、軸受合金層１２の摩耗が進行することがわかる。また、「比較例１５」は、平均径（Ｂ）が８０μｍよりも大きいものの、比の値（Ｂ／Ａ）が１．３より小さく、接着強度が小さい。これは、「比較例１５」は、軸受合金層１２に添加されるＳｂが２０質量％と過剰であることが原因と考えられる。つまり、Ｓｂが過剰な「比較例１５」は、金属間化合物１４の粒子の平均径（Ａ）及び平均径（Ｂ）が大きくなりやすく、裏金層１１と軸受合金層１２との間の接着強度に影響を与えていると考えられる。同様に、「比較例１７」は、金属間化合物１４の粒子の平均径（Ｂ）が８０μｍより大きく耐摩耗性が高いものの、比の値（Ｂ／Ａ）が１．３より小さく、接着強度が小さい。このことからも、金属間化合物１４の粒子の平均径（Ａ）と平均径（Ｂ）との比の値（Ｂ／Ａ）は、裏金層１１と軸受合金層１２との間の接着強度に影響を与えることがわかる。
　以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

Claims (8)

  1. 　裏金層と、
    　前記裏金層に積層され、前記裏金層と反対側に摺動面を形成する軸受合金層と、
    　前記軸受合金層の組織中に含まれ、前記軸受合金層の全体における平均硬さよりも硬く、前記軸受合金層において前記裏金層に近い側よりも前記摺動面に近い側における粒子の平均径が大きな金属間化合物と、
    　を備える摺動部材。
  2. 　前記金属間化合物は、前記摺動面側における粒子の平均径が８０μｍ以上である請求項１記載の摺動部材。
  3. 　前記金属間化合物は、前記裏金層側における粒子の平均径（Ａ）に対する前記摺動面側における粒子の平均径（Ｂ）の比の値（Ｂ／Ａ）が、
    　Ｂ／Ａ≧１．３
    　である請求項２記載の摺動部材。
  4. 　前記比の値（Ｂ／Ａ）は、
    　Ｂ／Ａ≧１．５
    　である請求項３記載の摺動部材。
  5. 　前記軸受合金層は、Ｓｎを主成分とするＳｎ基である請求項１から４のいずれか一項記載の摺動部材。
  6. 　前記金属間化合物は、Ｓｎ－Ｓｂ合金である請求項５記載の摺動部材。
  7. 　前記裏金層は、鋼である請求項１から６のいずれか一項記載の摺動部材。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項記載の摺動部材の製造方法であって、
    　円環状の前記裏金層の一方の面側を冷却しながら、前記裏金層の他方の面側に、遠心鋳造により前記軸受合金層を形成して、前記軸受合金層に含まれる前記金属間化合物の粒子径を制御する摺動部材の製造方法。
PCT/JP2018/048166 2018-03-28 2018-12-27 摺動部材及びその製造方法 Ceased WO2019187448A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK18912565.1T DK3779218T3 (da) 2018-03-28 2018-12-27 Glideelement og fremgangsmåde til fremstilling derfor
KR1020207015473A KR102382450B1 (ko) 2018-03-28 2018-12-27 슬라이딩 부재 및 그 제조 방법
EP18912565.1A EP3779218B1 (en) 2018-03-28 2018-12-27 Sliding member and production method therefor
CN201880076147.5A CN111386404B (zh) 2018-03-28 2018-12-27 滑动构件及其制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018062026A JP6959171B2 (ja) 2018-03-28 2018-03-28 摺動部材及びその製造方法
JP2018-062026 2018-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019187448A1 true WO2019187448A1 (ja) 2019-10-03

Family

ID=68059725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/048166 Ceased WO2019187448A1 (ja) 2018-03-28 2018-12-27 摺動部材及びその製造方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3779218B1 (ja)
JP (1) JP6959171B2 (ja)
KR (1) KR102382450B1 (ja)
CN (1) CN111386404B (ja)
DK (1) DK3779218T3 (ja)
WO (1) WO2019187448A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11193536B2 (en) * 2019-07-22 2021-12-07 Daido Metal Company Ltd. Sliding member

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7693498B2 (ja) * 2021-10-07 2025-06-17 大同メタル工業株式会社 滑り軸受及びその製造方法
JP7503089B2 (ja) * 2022-03-30 2024-06-19 大同メタル工業株式会社 摺動部材、および摺動部材の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05239695A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Taiho Kogyo Co Ltd 摺動部材
JPH05239696A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Taiho Kogyo Co Ltd 摺動部材
JP2006266445A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Daido Metal Co Ltd 摺動部材
JP2011513592A (ja) 2008-03-03 2011-04-28 ミバ・グライトラーゲル・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 錫基ホワイトメタルから成る滑り軸受合金
JP2016520715A (ja) 2013-04-15 2016-07-14 ツォレルン・ベーハーベー・グライトラガー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲーＺｏｌｌｅｒｎ ＢＨＷ Ｇｌｅｉｔｌａｇｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ スズ系すべり軸受合金
JP2017014571A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 大同メタル工業株式会社 摺動部材

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2283219A (en) * 1939-11-24 1942-05-19 Bohn Aluminium & Brass Corp Bearing
BE454702A (ja) * 1943-02-10 1944-04-29
GB749529A (en) * 1953-08-26 1956-05-30 Cyril James Faulkner Composite bearing structures and method of making the same
US4583293A (en) * 1984-04-30 1986-04-22 Smith Wanda L Liquid level gauge and sampling device
GB8929142D0 (en) * 1989-12-22 1990-02-28 Vandervell Ltd Bearings
JP3532240B2 (ja) * 1994-04-12 2004-05-31 株式会社東芝 スラスト軸受
JP3339780B2 (ja) * 1996-07-30 2002-10-28 エヌデーシー株式会社 耐摩耗性に優れる摺動材料
JP2006242354A (ja) * 2005-03-07 2006-09-14 Jtekt Corp すべり軸受及びポンプ装置
DE102007043941B3 (de) * 2007-09-14 2009-01-22 Zollern Bhw Gleitlager Gmbh & Co. Kg Gleitelement und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2010196813A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Daido Metal Co Ltd 摺動部材
JP5403636B2 (ja) * 2011-08-22 2014-01-29 大同メタル工業株式会社 銅系摺動材料
DE102012208345A1 (de) * 2012-05-18 2013-11-21 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
JP5981297B2 (ja) * 2012-10-17 2016-08-31 大同メタル工業株式会社 すべり軸受の製造方法およびすべり軸受のＳｎ基オーバレイ
JP5636033B2 (ja) * 2012-12-28 2014-12-03 大同メタル工業株式会社 摺動部材及びこれを用いた軸受装置
DE102013202121A1 (de) * 2013-02-08 2014-08-14 Ks Gleitlager Gmbh Metall/Kunststoff-Gleitlagerverbundwerkstoff und hieraus hergestelltes Gleitlagerelement
GB2513867A (en) * 2013-05-07 2014-11-12 Mahle Int Gmbh Sliding engine component
DE102013227186B4 (de) * 2013-12-27 2016-08-18 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlackbeschichtung und Gleitlager-Schichtverbundwerkstoff mit einer solchen
DE102013227187B4 (de) * 2013-12-27 2016-08-18 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlagerwerkstoff und Gleitlager-Verbundwerkstoff mit Zinksulfid und Bariumsulfat
EP3318656B1 (en) * 2016-03-04 2019-08-07 Kabushiki Kaisha Riken Sliding member and piston ring
JP6712203B2 (ja) * 2016-08-31 2020-06-17 大同メタル工業株式会社 摺動装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05239695A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Taiho Kogyo Co Ltd 摺動部材
JPH05239696A (ja) * 1992-02-28 1993-09-17 Taiho Kogyo Co Ltd 摺動部材
JP2006266445A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Daido Metal Co Ltd 摺動部材
JP2011513592A (ja) 2008-03-03 2011-04-28 ミバ・グライトラーゲル・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 錫基ホワイトメタルから成る滑り軸受合金
JP2016520715A (ja) 2013-04-15 2016-07-14 ツォレルン・ベーハーベー・グライトラガー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲーＺｏｌｌｅｒｎ ＢＨＷ Ｇｌｅｉｔｌａｇｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ スズ系すべり軸受合金
JP2017014571A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 大同メタル工業株式会社 摺動部材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3779218A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11193536B2 (en) * 2019-07-22 2021-12-07 Daido Metal Company Ltd. Sliding member

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019173851A (ja) 2019-10-10
EP3779218A4 (en) 2021-12-08
EP3779218A1 (en) 2021-02-17
EP3779218B1 (en) 2023-02-15
JP6959171B2 (ja) 2021-11-02
DK3779218T3 (da) 2023-05-01
KR20200072550A (ko) 2020-06-22
CN111386404A (zh) 2020-07-07
KR102382450B1 (ko) 2022-04-04
CN111386404B (zh) 2021-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101435381B (zh) 活塞环
WO2019187448A1 (ja) 摺動部材及びその製造方法
WO2004113749A1 (en) Bearings
JP2015148340A (ja) 多層滑り軸受
CN104481420A (zh) 一种新型抽油杆接箍及其制备工艺
JP2014129561A (ja) 摺動部材及びこれを用いた軸受装置
US20150368759A1 (en) Copper-base alloy
EP2634276B1 (en) Slide material with a tin matrix and bearing device
JP2021089073A (ja) 滑り軸受部材
JP5707245B2 (ja) 摺動部材
JPWO2018074212A1 (ja) 管用ねじ継手及び管用ねじ継手の製造方法
JP4504328B2 (ja) 摺動部材
JP2012041617A (ja) 鉄系溶射皮膜用溶射ワイヤ
US20120282481A1 (en) Sliding member
JP2018172725A (ja) 高耐食性鉛レス黄銅合金
WO2023190873A1 (ja) 摺動材
KR102314457B1 (ko) 수도 부재용 저연 황동 합금
US11473172B2 (en) Wear-resistant copper-zinc alloy and mechanical device using same
JP5871152B2 (ja) 溶射材、溶射皮膜及び構造体
CN110004324B (zh) 一种用于电弧沉积的环保高承载锡基巴氏合金材料
JPS63238249A (ja) Ｃｕ系合金製変速機用同期リング
EP4434744A1 (en) Sliding member and manufacturing method therefor
JP2019167575A (ja) 摺動部材
JP2024076052A (ja) 溶接材料、摺動部材および摺動部材の製造方法
US11215227B2 (en) Sliding member

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18912565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20207015473

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018912565

Country of ref document: EP

Effective date: 20201028