滑動構(gòu)件以及滑動軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在滑動面上對象軸進行滑動的滑動構(gòu)件以及滑動軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有一種技術(shù)，通過對Cu合金的表面進行超聲波清洗，從而在該表面上形成許多空壁，并通過電鍍在該空壁內(nèi)以及Cu合金的表面上形成Bi的覆蓋層(參照專利文獻I)。由此，能往空壁內(nèi)填充Bi，并且以使空壁內(nèi)的Bi成為固定物的方式在Cu合金的表面上形成Bi的覆蓋層。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2009-203504號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的問題
[0007]然而，由于空壁內(nèi)的Bi和覆蓋層的Bi連續(xù)生長，因此會發(fā)生空壁內(nèi)的Bi與覆蓋層的Bi的結(jié)晶方向一致的問題。換句話說，由于在與滑動面垂直的方向上，空壁內(nèi)的Bi的晶界與覆蓋層的Bi的晶界連續(xù)，因此會發(fā)生疲勞破壞沿著該連續(xù)的晶界從覆蓋層傳播到Cu合金的問題。
[0008]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種能防止疲勞破壞從軟質(zhì)層傳播到基層內(nèi)的技術(shù)。
[0009]用于解決問題的技術(shù)方案
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的滑動構(gòu)件以及滑動軸承具備:由比基體軟的軟質(zhì)材料構(gòu)成的軟質(zhì)粒子析出到基體中的基層；以及由軟質(zhì)材料形成于基層的表面上的軟質(zhì)層。另夕卜，在基層與軟質(zhì)層之間的界面上，形成有具有軟質(zhì)粒子所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的軟質(zhì)材料的結(jié)晶顆粒與具有軟質(zhì)層所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的軟質(zhì)材料的結(jié)晶顆粒的邊界。
[0011]在上述結(jié)構(gòu)中，在析出到基層中的軟質(zhì)粒子中，該基層與軟質(zhì)層的界面中存在的軟質(zhì)粒子與軟質(zhì)層接合。即，構(gòu)成基層與軟質(zhì)層的界面中存在的軟質(zhì)粒子的軟質(zhì)材料、以及構(gòu)成軟質(zhì)層的軟質(zhì)材料相互接合。如此，在基層與軟質(zhì)層的界面中存在的軟質(zhì)粒子與軟質(zhì)層之間，相同的軟質(zhì)材料進行接合。在本發(fā)明中，在相同的軟質(zhì)材料進行接合的界面上，形成有具有軟質(zhì)粒子所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造(結(jié)晶顆粒大小排列方向等)的軟質(zhì)材料的結(jié)晶顆粒與具有軟質(zhì)層所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的軟質(zhì)材料的結(jié)晶顆粒的邊界。因此，能使軟質(zhì)層中的軟質(zhì)材料的晶界與基層中的軟質(zhì)粒子的軟質(zhì)材料的晶界不連續(xù)，能防止在軟質(zhì)層中產(chǎn)生的晶界破壞貫穿基層與軟質(zhì)層的界面。即，能防止在軟質(zhì)層中產(chǎn)生的疲勞破壞經(jīng)由軟質(zhì)粒子傳播至基層。另外，能防止軟質(zhì)層所包含的軟質(zhì)材料以外的合金成分沿著晶界擴散至基層中的軟質(zhì)粒子。即，能防止軟質(zhì)層中的軟質(zhì)材料以外的合金成分經(jīng)由軟質(zhì)粒子擴散至基層。
[0012]進而，也可以在具有軟質(zhì)粒子所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的軟質(zhì)材料的結(jié)晶顆粒與具有軟質(zhì)層所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的軟質(zhì)材料的結(jié)晶顆粒的邊界上，形成軟質(zhì)材料的氧化膜。即，通過在基層的表面上層疊軟質(zhì)層時，預(yù)先對露出到基層的表面的軟質(zhì)粒子進行氧化，從而能防止軟質(zhì)層的軟質(zhì)材料從露出到基層的表面上的軟質(zhì)粒子進行外延生長。即，即使在露出到基層的表面上的軟質(zhì)粒子上，也能使具有與該軟質(zhì)粒子所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造不同的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的軟質(zhì)粒子的結(jié)晶顆粒生長。
[0013]另外，基層的基體可以為Cu合金，軟質(zhì)材料可以為Bi。由于Bi比Cu合金軟，因此能通過Bi的軟質(zhì)層來確保密封性。Cu合金是指具有Cu為主成分的合金。另外，由于Bi幾乎不固溶于Cu，因此能析出Bi軟質(zhì)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)對象軸的硬度來選擇基體的材料。另外，軟質(zhì)材料可以是比基體軟并且是可析出到基體中的材料，也可以是例如Pb。
【附圖說明】
[0014]圖1是滑動構(gòu)件的立體圖。
[0015]圖2的(2A)、(2B)是滑動構(gòu)件的剖面示意圖。
[0016]圖3的(3A)、(3B)是滑動構(gòu)件的剖面照片。
【具體實施方式】
[0017]此處，按照下述的順序就本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0018](I)第一實施方式:
[0019](1-1)滑動構(gòu)件的結(jié)構(gòu):
[0020](1-2)測量方法:
[0021](1-3)滑動構(gòu)件的制造方法:
[0022](2)其他實施方式:
[0023](I)第一實施方式:
[0024](1-1)滑動構(gòu)件的結(jié)構(gòu):
[0025]圖1是本發(fā)明的一個實施方式的滑動構(gòu)件I的立體圖?；瑒訕?gòu)件I包括軸瓦10、軸套11以及覆蓋層12?；瑒訕?gòu)件I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(gòu)件，截面為半圓弧狀。通過兩個滑動構(gòu)件I組合成圓筒形，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。
[0026]滑動構(gòu)件I具有按離曲率中心從遠到近的順序，按順序?qū)盈B有軸瓦10、軸套11以及覆蓋層12的構(gòu)造。因此，軸瓦10構(gòu)成滑動構(gòu)件I的最外層，覆蓋層12構(gòu)成滑動構(gòu)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(cè)的表面半徑為(滑動構(gòu)件I的內(nèi)徑)40mm。以下，內(nèi)側(cè)意指滑動構(gòu)件I的曲率中心側(cè)，夕卜側(cè)意指與滑動構(gòu)件I的曲率中心相反的一側(cè)。覆蓋層12的內(nèi)側(cè)表面構(gòu)成對象軸2的滑動面。
[0027]軸瓦10由鋼形成，所述鋼含有0.15wt%的C、0.06wt%的Mn，剩余部分由Fe構(gòu)成。此外，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的載荷的材料形成，并非一定要由鋼來形成。
[0028]軸套11是層疊在軸瓦10的內(nèi)側(cè)的層，構(gòu)成本發(fā)明的基層。軸套11含有10wt%的511、8被％的扮，剩余部分由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。軸套11的不可避免的雜質(zhì)為Mg、T1、B、Pb、Cr等，是在精煉或廢料中混入的雜質(zhì)。不可避免的雜質(zhì)的含量整體小于等于1.0wt % ο
[0029]圖2A是滑動構(gòu)件I的剖面示意圖。此外，在圖2A中，忽略了滑動構(gòu)件I的曲率。在軸套11中，Bi粒子Ilb析出到由Cu-Sn合金構(gòu)成的基體Ila中。Bi粒子Ilb比Cu-Sn合金軟，構(gòu)成本發(fā)明的軟質(zhì)粒子。另外，Bi構(gòu)成本發(fā)明的軟質(zhì)材料。通過采用硬質(zhì)的Cu-Sn合金作為軸套11的基體11a，能提高滑動構(gòu)件I的強度以及耐磨損性。
[0030]軸套11的剖面上的Bi粒子Ilb的平均等效圓直徑為100 μπι。S卩，軸套11的剖面上的Bi粒子Ilb的平均面積為2500X μπι2。另外，軸套11的剖面上的Bi粒子Ilb的面積占比為10%。由于軸套11上的Bi粒子Ilb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。
[0031]覆蓋層12是層疊在軸套11的內(nèi)側(cè)表面上的層，構(gòu)成本發(fā)明的軟質(zhì)層。軸套11的內(nèi)側(cè)表面構(gòu)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(zhì)構(gòu)成。覆蓋層12的不可避免的雜質(zhì)為Sn、Fe、Pb等，是從覆蓋層12的電鍍液等混入的雜質(zhì)。不可避免的雜質(zhì)的含量整體小于等于1.0wt%，Bi的含量大于等于99%。
[0032]覆蓋層12中的Bi的結(jié)晶顆粒構(gòu)造由將覆蓋層12層疊到軸套11的表面上時的結(jié)晶生長條件決定。因此，構(gòu)成軸套11與覆蓋層12的界面X中存在的Bi粒子Ilb的Bi結(jié)晶顆粒構(gòu)造、以及構(gòu)成覆蓋層12的Bi結(jié)晶顆粒構(gòu)造由相互不同的結(jié)晶生長條件決定。因此，軸套11與覆蓋層12的界面X中存在的Bi粒子Ilb與覆蓋層12由相互相同的Bi形成，但它們之間形成有結(jié)晶顆粒構(gòu)造不同的結(jié)晶顆粒的邊界Y。即，在軸套11與覆蓋層12之間的界面X，形成有具有析出到軸套11中的B粒子Ilb所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的Bi的結(jié)晶顆粒與具有覆蓋層12所特有的結(jié)晶顆粒構(gòu)造的Bi的結(jié)晶顆粒的邊界Y。
[0033]圖2B是示意性地示出在覆蓋層12產(chǎn)生了疲勞破壞D的樣子的圖。如該圖所示，即使在覆蓋層12產(chǎn)生了疲勞破壞D的情況下，也能防止疲勞破壞D貫穿Bi粒子Ilb與覆蓋層12的邊界Y。Bi粒子Ilb與覆蓋層12相互間結(jié)晶顆粒構(gòu)造不同是由于在Bi粒子Ilb與覆蓋層12的邊界Y上Bi的晶界不連續(xù)。因此，能防止在覆蓋層12產(chǎn)生的晶界破壞貫穿軸套11與覆蓋層12的界面X。即，能防止在覆蓋層12產(chǎn)生的疲勞破壞D經(jīng)由Bi粒子Ilb傳播至軸套11。另外，能防止覆蓋層12所包含的Bi以外的合金成分沿著晶界擴散至Bi粒子lib。S卩，能防止覆蓋層12中的Bi以外的合金成分經(jīng)由Bi粒子Ilb擴散至軸套11。
[0034](1-2)測量方法:
[0035]通過以下方法測量出在上述的實施方式中示出的各數(shù)值。
[0036]由ICP發(fā)光分光分析裝置(島津社制ICPS-8100)測量出構(gòu)成滑動構(gòu)件I的各層的元素的質(zhì)量。
[0037]按照以下順序測量出軸套11中的Bi粒子Ilb的平均等效圓直徑。首先，以粒子徑2 μπι的鋁粒子研磨軸套11的任意剖面(不限于垂直于對象軸2的旋轉(zhuǎn)軸方向的方向)。通過由電子顯微鏡(日本電子制JSM-6610A)，將軸套11的剖面中面積為0.02mm2的任意觀察視場范圍(縱0.1mmX橫0.2mm的矩形范圍)以500倍進行拍攝，從而得到觀察圖