滑動構件以及滑動軸承的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在滑動面上對象軸進行滑動的滑動構件以及滑動軸承。
【背景技術】
[0002]已知有一種在Cu合金上由Ni等形成中間層，并在該中間層上形成Bi覆蓋層的技術(參照專利文獻I)。由此，通過由柔軟的Bi形成的覆蓋層，能提高密封性。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2011-163382號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的問題
[0007]然而，存在中間層和覆蓋層之間的貼合性不足的問題。即，存在通過使中間層和覆蓋層之間裂開的破壞進一步發(fā)展而使覆蓋層從中間層剝離的問題。
[0008]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種提高軟質層的貼合性的技術。
[0009]用于解決問題的技術手段
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的滑動構件以及滑動軸承具備:由比基體軟的軟質材料構成的軟質粒子析出到基體中的基層；以及由軟質材料形成于基層的表面上的軟質層。該軟質層包括軟質材料從基層的軟質粒子外延生長后的外延生長部。
[0011]由于與析出到基層中的軟質粒子相同的軟質材料的軟質層與該軟質粒子接合，因此能提高軟質層與基層的貼合性。由于軟質粒子原本就析出到了基層中，因此與軟質層接合的軟質粒子成為固定物從而能提高軟質層與基層的貼合性。特別是，由于軟質層中的外延生長部是軟質粒子的軟質材料外延生長后的部分，因此與基層的軟質粒子堅固地結合。由于外延生長部與基層的軟質粒子如此堅固地結合后的部分以貫穿基層與軟質層的界面的方式形成，因此能阻止基層與軟質層的界面處的剝離的發(fā)展，能提高軟質層與基層的貼合性。
[0012]基層只要至少包括基體和軟質粒子即可，例如還可以由軸瓦支承。軟質材料既可以是比基體柔軟的材料，也可以是在形成基層時可析出到基體中的材料。例如，軸套還可以比基體中的軟質材料的固溶極限更大量地包含軟質材料。軟質層在與基層之間的界面上，包括與基層的基體接合的部分、以及與露出到基層的表面的軟質粒子接合的部分。其中，在與露出到基層的表面的軟質粒子接合的部分中，形成有軟質材料從軟質粒子外延生長后的外延生長部。
[0013]基層的基體可以是Cu合金，軟質材料可以是Bi。由于Bi比Cu合金軟，因此通過形成Bi的軟質層，從而能確保密封性。此外，Cu合金是指具有Cu作為其主成分的合金。另夕卜，由于Bi幾乎不固溶于Cu，因此能析出Bi的軟質粒子到Cu合金中。其中，基層的基體不限于Cu合金，可以根據(jù)對象軸的硬度、作用于對象軸的負載等來選擇基體的材料。另外，軟質材料可以是比基體軟，并且可析出到基體中的材料，也可以是例如Pb、Sn、In。
【附圖說明】
[0014]圖1是滑動構件的立體圖。
[0015]圖2的(2A)、(2B)是滑動構件的剖面示意圖。
[0016]圖3的(3A)、(3B)是聲發(fā)射的曲線圖。
[0017]圖4的(4A)，(4B)是滑動構件的剖面照片。
【具體實施方式】
[0018]此處，按照下述的順序就本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0019](I)第一實施方式:
[0020](1-1)滑動構件的結構:
[0021](1-2)測量方法:
[0022](1-3)滑動構件的制造方法:
[0023](2)其他實施方式:
[0024](I)第一實施方式:
[0025](1-1)滑動構件的結構:
[0026]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的滑動構件I的立體圖?；瑒訕嫾蘒包括軸瓦10、軸套11以及覆蓋層12?；瑒訕嫾蘒是將中空狀的圓筒在直徑方向上二等分后的半切形狀的金屬構件，剖面為半圓弧狀。通過將兩個滑動構件I以變?yōu)閳A筒狀的方式進行組合，來形成滑動軸承A?；瑒虞S承A由形成于內(nèi)部的中空部分軸支承圓柱形的對象軸2(發(fā)動機的曲軸)。對象軸2的外徑形成為比滑動軸承A的內(nèi)徑稍小。向形成于對象軸2的外周面和滑動軸承A的內(nèi)周面之間的間隙提供潤滑油(機油)。此時，對象軸2的外周面在滑動軸承A的內(nèi)周面上滑動。
[0027]滑動構件I具有按離曲率中心從遠到近的順序，按順序層疊有軸瓦10、軸套11以及覆蓋層12的構造。因此，軸瓦10構成滑動構件I的最外層，覆蓋層12構成滑動構件I的最內(nèi)層。軸瓦10、軸套11以及覆蓋層12各自在圓周方向上具有固定的厚度。軸瓦10的厚度為1.3mm，軸套11的厚度為0.2mm，覆蓋層12的厚度為ΙΟμπι。覆蓋層12的曲率中心側的表面半徑為(滑動構件I的內(nèi)徑)40mm。以下，內(nèi)側意指滑動構件I的曲率中心側，夕卜側意指與滑動構件I的曲率中心相反的一側。覆蓋層12的內(nèi)側表面構成對象軸2的滑動面。
[0028]軸瓦10由鋼形成，所述鋼含有0.15界七％的C、0.06界七％的Mn，余部由Fe構成。此夕卜，軸瓦10可以由經(jīng)由軸套11和覆蓋層12而能支承來自對象軸2的負載的材料形成，并非一定要由鋼來形成。
[0029]軸套11是層疊在軸瓦10的內(nèi)側的層，構成本發(fā)明的基層。軸套11含有10?七％的Sn、8wt5^^^ Bi，余部由Cu和不可避免的雜質構成。軸套11的不可避免的雜質為Mg、T1、B、Pb、Cr等，是在精煉或廢料中混入的雜質。不可避免的雜質的含量整體小于等于1.0wt%。
[0030]圖2A是滑動構件I的剖面示意圖。此外，在圖2A中，忽略了滑動構件I的曲率。在軸套11中，Bi粒子Ilb析出到由Cu-Sn合金構成的基體Ila中。Bi粒子Ilb比Cu-Sn合金軟，構成本發(fā)明的軟質粒子。另外，Bi構成本發(fā)明的軟質材料。通過采用硬質的Cu-Sn合金作為軸套11的基體11a，能提高滑動構件I的強度以及耐磨損性。
[0031]軸套11的剖面中的Bi粒子Ilb的平均等效圓直徑為100 μ m。S卩，軸套11的剖面中的Bi粒子Ilb的平均面積為2500 X μ m2。另外，軸套11的剖面中的Bi粒子Ilb的面積占比為10%。由于軸套11中的Bi粒子Ilb的分布均勻且不具有方向依賴性，因此軸套11與覆蓋層12的界面X上的Bi粒子Ilb的平均等效圓直徑、平均面積以及面積占比可以視作與任意剖面上的Bi粒子Ilb的平均等效圓直徑、平均面積以及面積占比相同。
[0032]覆蓋層12是層疊在軸套11的內(nèi)側表面上的層，構成本發(fā)明的軟質層。軸套11的內(nèi)側表面構成軸套11與覆蓋層12的界面X。覆蓋層12由Bi和不可避免的雜質構成。覆蓋層12的不可避免的雜質為Sn、Fe、Pb等，是從覆蓋層12的電鍍液等混入的雜質。不可避免的雜質的含量整體小于等于1.0wt%，Bi的含量大于等于99%。
[0033]覆蓋層12包括外延生長部12b和自我生長部12a。外延生長部12b是以露出到軸套11的內(nèi)側表面的Bi粒子Ilb作為起點由進行了外延生長的Bi的結晶構成的部分。因此，外延生長部12b中的Bi的結晶顆粒構造(結晶顆粒的大小、排列方向)與軸套11的Bi粒子Ilb的Bi的結晶顆粒構造相同。軸套11的Bi粒子Ilb的Bi的結晶顆粒構造由Bi粒子Ilb析出到軸套11中時的結晶生長條件來決定。
[0034]由于外延生長部12b是露出到軸套11的內(nèi)側表面上的Bi粒子Ilb進行了外延生長的部分，所以與軸套11的Bi粒子Ilb進行堅固地結合。外延生長部12b與軸套11的Bi粒子Ilb堅固地結合而一體化的部分，形成為貫穿軸套11與覆蓋層12的界面X。
[0035]圖2B是示意性地示出覆蓋層12從軸套11剝離的樣子的圖。如該圖所示，即使在產(chǎn)生了在軸套11與覆蓋層12的界面X上發(fā)生剝離的破壞E的情況下，也能由外延生長部12b和軸套11的Bi粒子Ilb結合后的部分阻止該破壞E的發(fā)展。因此，能提高軸套11和覆蓋層12的貼合性。
[0036]圖3A、3B是表示對滑動構件I的滑動面作用摩擦力的情況下的聲發(fā)射的程度的曲線圖。圖3A、3B的橫軸表示作用于覆蓋層12的垂直負載，第一縱軸(右側的軸)表示摩擦力。如圖3A、3B所示，摩擦力(虛線)與垂直負載大致成比例。圖3A、3B的第二縱軸(左側的軸)表示聲發(fā)射的程度，值越大則表示聲發(fā)射的程度越大。聲發(fā)射的程度與對覆蓋層12作用摩擦力時發(fā)出的聲音的音壓相對應。
[0037]圖3A表示對外延度的平均值為70%的滑動構件I(實施方式)的滑動面作用摩擦力的情況下的聲發(fā)射的程度，圖3B表示對外延度的最大值為10%的滑動構件I (比較例)的滑動面作用摩擦力的情況下的聲發(fā)射的程度。聲發(fā)射是指由于作用于滑動面的摩擦力所產(chǎn)生的滑動構件I的內(nèi)部破壞而發(fā)出的聲波。構成聲發(fā)射的主因的滑動構件I的內(nèi)部破壞被認為主要是在軸套11與覆蓋層12的界面X上發(fā)生剝離的破壞。由于構成覆蓋層12的Bi不固溶于構成軸套11的基體的Cu，并且不與Cu形成化合物，因此覆蓋層12與軸套11容易在界面X處剝離。外延度是指軸套11和覆蓋層12在界面X處的外延生長部12b的占有率越大則變得越大的指標，詳細情況后述。
[0038]對比圖3A和3B，在外延度的平均值為70%的圖3A的滑動構件I中幾乎不產(chǎn)生聲發(fā)射(實線)，與此相對，在外延度的平均值為50%以下的圖3B的滑動構件1(比較例)中產(chǎn)生了聲發(fā)射。因此，在外延度大的情況下，能防止界面X處的軸套11與覆蓋層12的剝離，使覆蓋層12與軸套11的貼合性良好。
[0039]自我生長部12a是由以形成于基體Ila的表面上的核作為起點生長出的Bi的結晶構成的部分。因此，自我生長部12a中的Bi的結晶顆粒構造由將覆蓋層12層疊在軸套11的表面上時的結晶生長條件來決定。因此，外延生長部12b的結晶顆粒構造和自我生長部12a各自的晶粒構造由互不相同的結晶生長條件決定。因此，覆蓋層1