特許 6810049 すべり軸受部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6810049

(24)【登録日】2020年12月14日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】すべり軸受部材

(51)【国際特許分類】

   C25D 7/10 20060101AFI20201221BHJP

   F16C 33/12 20060101ALI20201221BHJP

   C22C 13/02 20060101ALI20201221BHJP

   C22C 13/00 20060101ALI20201221BHJP

   C25D 5/10 20060101ALI20201221BHJP

   C25D 5/26 20060101ALI20201221BHJP

   C25D 5/36 20060101ALI20201221BHJP

   C25D 15/02 20060101ALI20201221BHJP

   B32B 15/02 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   C25D7/10

   F16C33/12 A

   C22C13/02

   C22C13/00

   C25D5/10

   C25D5/26 K

   C25D5/36

   C25D15/02 E

   C25D15/02 F

   B32B15/02

【請求項の数】17

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2017-543778(P2017-543778)

(86)(22)【出願日】2016年2月19日

(65)【公表番号】特表2018-513908(P2018-513908A)

(43)【公表日】2018年5月31日

(86)【国際出願番号】AT2016050033

(87)【国際公開番号】WO2016131074

(87)【国際公開日】20160825

【審査請求日】2019年2月13日

(31)【優先権主張番号】A50128/2015

(32)【優先日】2015年2月19日

(33)【優先権主張国】AT

(73)【特許権者】

【識別番号】315015564

【氏名又は名称】ミバ・グライトラーガー・オーストリア・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100187702

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 律生

(74)【代理人】

【識別番号】100162204

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100172269

【弁理士】

【氏名又は名称】▲徳▼永 英男

(72)【発明者】

【氏名】ヤーコプ ツィダル

【審査官】 池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１３２７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２２２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１０１５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｄ ７／１０

Ｂ３２Ｂ １５／０２

Ｃ２２Ｃ １３／００

Ｃ２２Ｃ １３／０２

Ｃ２５Ｄ ５／１０

Ｃ２５Ｄ ５／２６

Ｃ２５Ｄ ５／３６

Ｃ２５Ｄ １５／０２

Ｆ１６Ｃ ３３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持部材と、少なくとも１つの摺動層（４）と、少なくとも１つの被覆層（５）とをこの順番で相上下して含み、少なくとも１つの前記摺動層（４）は少なくとも１つの第１の錫ベース合金から形成され、少なくとも１つの前記被覆層（５）は少なくとも１つの別の錫ベース合金から形成され、第１の錫ベース合金と別の錫ベース合金はＣｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｓｂ，Ａｓ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｔｌからなる群に属する少なくとも１つの元素および／または非金属粒子を含み、残部が錫及び不純物からなり、少なくとも１つの第１の錫ベース合金と少なくとも１つの別の錫ベース合金はβ錫粒子（１３）を含んでいるすべり軸受部材（１）において、
少なくとも１つの前記被覆層（５）は少なくとも半径方向内側の表面（１７）の領域で軸受内径（１６）の少なくとも５×１０^-6から軸受内径（１６）の５０×１０^-6までの範囲から選択された層厚（１５）を有しており、少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１５）は１．５μｍ以上１５μｍ以下であり、
少なくとも１つの第１の錫ベース合金が５以上、２５以下の強度指数ＦＩを有しており、少なくとも１つの別の錫ベース合金が０．３以上、３以下の強度指数ＦＩを有しており、前記摺動層（４）の強度指数は前記摺動層（４）の上に直接配置される少なくとも１つの前記被覆層（５）の強度指数の５倍以上であり、強度指数ＦＩは次式

【数1】

によって定義され、式中、文字ＣはＣｕ，Ｎｉ，Ａｇの元素のうちの少なくとも１つを表し、文字ＳはＳｂおよび／またはＡｓおよび／または非金属粒子を表し、文字ＢはＰｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｔｌの元素のうちの少なくとも１つを表し、ωはそれぞれの文字Ｃ，ＳおよびＢに割り当てられる錫ベース合金の構成要素の合計割合を表すことを特徴とするすべり軸受部材。

【請求項2】

前記摺動層（４）の層厚は、前記被覆層（５）の層厚よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項3】

前記支持部材は、支持層（３）を形成することを特徴とする、請求項１又は２のすべり軸受部材（１）。

【請求項4】

前記支持部材と前記摺動層（４）との間に軸受金属層（３ａ）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項5】

少なくとも１つの前記被覆層（５）は少なくともすべり軸受部材裏面（８）にも配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項6】

少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１５）は半径方向内側の表面（１７）の領域で当該表面（１７）のＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７：２０１０の算術粗さ平均値Ｒａの２倍よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項7】

少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１５）は半径方向内側の表面（１７）の領域で当該表面（１７）のＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７：２０１０の平均最大高さＲｚの２倍よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項8】

すべり軸受部材裏面（８）における少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１９）は半径方向内側の表面（１７）の領域における少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１５）の０．１倍から０．５倍の間であることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項9】

少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１５）はＶＤＡ２００７に定める測定方法によるドミナント波形プロフィルＷＤｃの平均高さ（１８）の０．３倍から５倍の大きさであることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項10】

前記摺動層（４）およびこれに当接する前記被覆層（５）における、β錫粒子（１３）の優先配向は等しいことを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項11】

少なくとも１つの前記摺動層（４）の錫ベース合金は０重量％から４０重量％の間のアンチモンを含んでいることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項12】

少なくとも１つの前記摺動層（４）の錫ベース合金は０重量％から２５重量％の間の銅を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項13】

少なくとも１つの前記被覆層（５）の錫ベース合金は０重量％から３重量％の間の銅および／またはアンチモンおよび０．０１重量％から１０重量％の間のビスマスおよび／または鉛を含んでいることを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項14】

前記被覆層（５）はβ錫粒子（１３）からなる粒子層を有していることを特徴とする、請求項１〜１３のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項15】

少なくとも１つの前記被覆層（５）におけるβ錫粒子（１３）は少なくとも１つの前記被覆層（５）の層厚（１５）の１０％から９０％の間の平均粒度を有していることを特徴とする、請求項１〜１３のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項16】

少なくとも１つの前記被覆層（５）は電解析出されることを特徴とする、請求項１〜１５のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【請求項17】

少なくとも１つの前記被覆層（５）は少なくとも１つの前記摺動層（４）の上に直接配置されていることを特徴とする、請求項１〜１６のうちいずれか１項に記載のすべり軸受部材（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に支持層を形成する支持部材と、少なくとも１つの摺動層と、少なくとも１つの被覆層と、場合により／好ましくは支持部材と少なくとも１つの摺動層との間の少なくとも１つの軸受金属層とをこの順番で相上下して含み、少なくとも１つの摺動層は少なくとも１つの第１の錫ベース合金から形成され、少なくとも１つの被覆層は少なくとも１つの別の錫ベース合金から形成され、第１の錫ベース合金と別の錫ベース合金はＣｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｓｂ，Ａｓ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｔｌを含む群に属する少なくとも１つの元素および／または非金属粒子を含み、少なくとも１つの第１の錫ベース合金と少なくとも１つの別の錫ベース合金はβ錫粒子を含んでいるすべり軸受部材、特にラジアルすべり軸受部材に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車産業用のすべり軸受のいわゆる摺動層、もしくはすべり層としての錫ベース合金の使用は、すでに久しい以前から知られている。たとえばこの点に関しては、特許文献１（７５％から９９．７５％のＳｎを含むＳｎ−Ｃｕ合金）、特許文献２（最大２重量％のＣｕおよび場合により少量のＡｓ，ＮｉおよびＣｄを含むホワイトメタル）、特許文献３（３重量％から２０重量％の銅、残りの錫）、特許文献４（３９重量％から５５重量％のＣｕおよび残りのＳｎからなるＳｎ−Ｃｕ粒子を浸透させた錫マトリクス）、特許文献５および６（２０重量％以下のＳｂ、１０重量％以下のＣｕ、および合計で１．５重量％以下のＰｂおよびＢｉを含む錫ベース合金、このときＳｂとＣｕの合計割合は２重量％から２２重量％の間であり、β錫粒子は特定の配向または特定の粒度を有する）を参照されたい。

【0003】

さらに従来技術には、いわゆる錫フラッシュを構成するための錫、または錫合金が記載されている。たとえば特許文献７が記載しているように、これはすべり軸受の厚さ１μｍよりも小さい保護層であり、酸化に対する表面保護としての役目を果たすとともに、すべり面の視覚的な外観を改善する。錫フラッシュはあまりに軟質であるため、すべり軸受の初回の使用開始時にシャフトから剥離される。慣らし運転挙動のある程度の改善を錫フラッシュによって実現することができるが、本来の慣らし運転層は錫フラッシュの下に位置する摺動層であって、これが摩擦相手の幾何学的な適合化を可能にする。これとは異なり、特許文献７は、純粋な錫からなる厚さ約５μｍの機能層を記載している。この機能層は鉛ベース合金の上に配置される。それにより接触面のところで、低融点の共晶合金が形成される。さらに、鉛素材との直接的な接触によって鉛の相互拡散が発生することがある。

【0004】

特許文献８は、強化金属および／または無機粒子を含有する錫ベース合金からなる被覆層を有する多層すべり軸受を記載しており、その含有率は、厚みに関して中央の領域では高く、表面領域ではゼロであり、または中央よりも低くなっている。

【0005】

通常、錫ベース合金から形成される多層すべり軸受は、これに対して課せられる役割を満足のいくように果たす。たとえば高速回転をするエンジン（約１０００回転／分から３０００回転／分）、たとえばトラック用エンジン、ガソリンエンジン、鉱山用・船舶用の用途のためのエンジン、ならびに中速回転をするエンジン（約３００回転／分から１０００回転／分）、たとえば船舶用や発電所用の用途のもの、すなわち通常高負荷をうけるラジアルすべり軸受のようないくつかの特別な用途については、高い負荷に基づき、半径方向内側の表面で強化された表面コーティングが適用される。このとき通常、コーティング前の表面状態がコーティングされた表面にあらわれる。このとき精密中ぐり加工やブローチ加工の溝が、半径方向ないし軸方向への表面の波形を引き起こす。このような波形は、特に強化された表面コーティングの場合、作動開始時に極端に高い局所的な負荷をもたらす。表面の起伏によってシャフトは、きわめて薄く、状況によっては途切れつつある油膜を介して、主として溝先端（凸部）によって支承される。それと同時に強化コーティングの高い耐摩耗性は、シャフトに合わせた軸受表面のそれ自体として望ましい適合化（適合化摩耗）があまりにゆっくりと生じ、もしくは不十分な程度にしか生じないことにつながる。このように緩慢な適合化摩耗の段階では、まだ完全ではない部分的な支持割合に基づく表面コーティングの過負荷によって疲労、亀裂、および／またはチッピングなどの形態の損傷が生じることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】イギリス特許出願公開第５６６３６０Ａ号明細書

【特許文献2】ドイツ実用新案第８２０６３５３Ｕ１号明細書

【特許文献3】ドイツ特許第１９７２８７７７Ｃ２号明細書

【特許文献4】ドイツ特許第１９９６３３８５Ｃ１号明細書

【特許文献5】オーストリア特許出願公開第５０９１１２Ａ１号明細書

【特許文献6】オーストリア特許出願公開第５０９１１１Ａ１号明細書

【特許文献7】米国特許出願公開第６，０００，８５３Ａ号明細書

【特許文献8】ドイツ特許第１００５４４６１Ｃ２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、高負荷をうけるラジアルすべり軸受の慣らし運転段階中における摺動層の局所的な過負荷を低減し、ないしは回避することにある。

【0008】

高負荷をうけるラジアルすべり軸受は、特に、上記の説明区分によれば、高速回転および中速回転をするエンジンで採用されるラジアルすべり軸受である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の課題は、冒頭に述べたすべり軸受部材において、少なくとも１つの第１の錫ベース合金が、５以上、２５以下の強度指数ＦＩを有しており、少なくとも１つの別の錫ベース合金が、０．３以上、３以下の強度指数ＦＩを有しており、摺動層の強度指数は、摺動層の上に直接配置される、少なくとも１つの被覆層の強度指数の少なくとも５倍であり、強度指数ＦＩは次式

【0010】

【数1】

【0011】

によって定義され、式中、文字ＣはＣｕ，Ｎｉ，Ａｇの元素のうちの少なくとも１つを表し、文字ＳはＳｂおよび／またはＡｓおよび／または非金属粒子を表し、文字ＢはＰｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｔｌの元素のうちの少なくとも１つを表し、ωはそれぞれの文字Ｃ，ＳおよびＢに割り当てられる錫ベース合金の構成要素の合計割合を表すことによって解決される。

【0012】

このとき利点となるのは、少なくとも１つの別の錫ベース合金からなる強度の低い被覆層が、慣らし運転中に迅速に摩耗することである。ただしこのとき、摩滅した粒子が潤滑油とともに運び出されるのではなく、ないしは全面的に運び出されるのではなく、この軟質の層の比較的高い延性に基づき、摺動層の表面の波形の平坦化が行われる。その下に配置されている強度指数の高い摺動層は、その際に少なくとも１つの被覆層のための支持をするように作用する。これに加えてこの層構造は、すべり軸受部材の慣らし運転の後、機械的な加工により生じた少なくとも１つの摺動層の表面の谷部の中で、強度指数の低い少なくとも１つの被覆層が少なくとも部分的に維持されるという利点がある。それによりこの層は、すべり軸受部材の通常動作のときにそのトライボロジー挙動に関して、特にすべり軸受部材の異物粒子の埋設能力ないし潤滑挙動に関して協同作用する。このとき少なくとも１つの摺動層の波形の隆起部によって、谷部の少なくとも１つの別の錫ベース合金のための支持作用が実現される。これに加えて被覆層は、軸受表面の凸部に合わせた軸受表面の適合化も広面積にわたって改善する。このような適合化の必要性は、表面の凸部、底面穴、軸受形状の表面ジオメトリーの相違（たとえば真円度、円錐度、本体相互のアライメント）によってもたらされる。このような相違は、当然ながら、各コンポーネントのサイズにともなって増大する。従来技術から知られる「錫フラッシュ」は、慣らし運転段階で急速に摩耗落ちするので、このような要求事項を十分に満たすことができない。

【0013】

すべり軸受部材の１つの実施態様では、少なくとも１つの被覆層が少なくともすべり軸受部材裏面にも配置されることが意図されていてよい。少なくとも１つの被覆層は、すべり軸受部材の残りの層を包み込むのが特別に好ましい。それにより、１工程で、すべり軸受部材裏面だけでなく、少なくとも１つの摺動層の半径方向内側の表面にも少なくとも１つの別の錫ベース合金を設けることが可能であり、少なくとも１つの別の錫ベース合金が、半径方向内側の表面上で上に述べた効果を惹起するが、すべり軸受部材裏面では同時に腐食防止部としても利用することができる。このように、すべり軸受部材の前面と裏面での同時の析出により、すべり軸受部材を製造するときの相応の時間節約を実現することができる。少なくとも１つの被覆層が他の層を全面的に包み込み、すなわち、それにより少なくとも１つの被覆層が軸方向の端面にも析出される実施態様にも、同様のことが当てはまる。ただしこのケースでは、少なくとも１つの被覆層はアキシャルすべり面としても作用する。

【0014】

すべり軸受部材のさらに別の好ましい実施態様では、少なくとも１つの被覆層は少なくとも半径方向内側の表面の領域で軸受内径の少なくとも５×１０^-6から軸受内径の５０×１０^-6までの範囲から選択された層厚を有しており、少なくとも１つの被覆層の層厚は１．５μｍ以上、１５μｍ以下であることが意図されていてよい。すなわちこの実施態様により、前述した絶対的な限界値内で、少なくとも１つの被覆層の層厚を決定するにあたり、軸受内径と軸受クリアランスも考慮される。それにより、少なくとも２つの異なる錫ベース合金からなる層構造との協同作用で潤滑剤膜の摩滅をより良く防止することができ、それにより、慣らし運転段階でのすべり軸受部材の損傷をいっそう効果的に防ぐことができる。

【0015】

さらに別の実施態様では、少なくとも１つの被覆層の層厚は半径方向内側の表面の領域で、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７：２０１０に定める当該表面の算術粗さ平均値Ｒａの２倍よりも大きくなっており、および／または少なくとも１つの被覆層の層厚は半径方向内側の表面の領域で、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７：２０１０に定める当該表面の平均最大高さ粗さＲｚの２倍よりも小さくなっていることを意図することができる。少なくとも１つの被覆層の層厚は、これら両方の条件が該当するように選択されるのが好ましい。 一方ではＲａを考慮することで、少なくとも１つの被覆層の下の比較的硬い摺動層の慣らし運転中におけるネガティブな影響をいっそう低減することができ、他方ではＲｚを考慮することで、少なくとも１つの被覆層が少なくとも１つの摺動層による十分な支持作用を維持できる。

【0016】

すべり軸受部材裏面における少なくとも１つの被覆層の層厚は、半径方向内側の表面の領域における少なくとも１つの被覆層の層厚の０．１倍から０．５倍であり得る。すべり軸受部材は軸受シートで回転するべきでなく、すべり軸受部材裏面の少なくとも１つの別の層は２つの硬質の素材の間に配置され、すなわちすべり軸受部材の支持層と軸受マウントの素材との間に配置され、さらには、すべり軸受部材裏面には軸受マウントとすべり軸受部材の間のミクロ運動しか予想されないので、すべり軸受部材裏面における少なくとも１つの被覆層の層厚が低減されるのが好ましい。すべり軸受部材裏面における少なくとも１つの被覆層は摩滅することが意図されないからである。層厚を低減することで、少なくとも１つの被覆層に対する支持層の支持作用をより良く有効にすることができる。他方では、すべり軸受部材裏面における少なくとも１つの被覆層により、すべり軸受部材にとっての腐食防止も実現することができる。

【0017】

さらに別の実施態様では、層厚は、ＶＤＡ２００７「ドミナント波形の幾何学的な製品仕様、表面性質、定義、および特性量」に基づく測定方法によるドミナント波形プロフィルＷＤｃの平均高さの０．３倍から５倍、特に１倍から２倍の大きさであることが意図されていてよい。

【0018】

少なくとも１つの摺動層および少なくとも１つの被覆層の錫ベース合金は、それ自体公知であるようにβ錫粒子を含む。このとき、少なくとも１つの摺動層および／または少なくとも１つの被覆層の互いに当接する少なくとも２つの層におけるβ錫粒子の優先配向がほぼ同じであると好ましく、互いに当接する両方の層は摺動層と被覆層であるのが好ましい。このとき、最高の配向指数を有する被覆層のＸ線回折強度が摺動層の最高の配向指数を有するＸ線回折強度でもあり、もしくは、最高の配向指数を有する摺動層の３つのＸ線回折強度のうちの１つであり、または、特に被覆層の２番目および／または３番目に高い配向指数を有するＸ線回折強度も、摺動層の２番目および／または３番目の配向指数を有するＸ線回折強度であると特別に好ましい。このとき１．５以下、特に２以下の指数を有するＸ線回折強度は、アライメントが低すぎるとして無視される。それにより、互いに結合された両方の層の結合強度を改善することができる。互いに当接する層の境界面のところで、一方の層の粒子が他方の層の「隙間」へ良好に嵌り合うことによって、一種の噛合効果が観察されるからである。

【0019】

少なくとも１つの摺動層の錫ベース合金は０重量％から４０重量％のアンチモンおよび／または０重量％から２５重量％の銅を含んでいるのが好ましく、それにより、少なくとも１つの摺動層が、一方では摩滅に由来する異物粒子に対する良好な埋設能力を有し、他方では相応に高い強度を有する。

【0020】

少なくとも１つの被覆層の錫ベース合金は、０重量％から３重量％の銅および／またはアンチモンと、０．０１から１０重量％のビスマスおよび／または鉛とを含むことができ、それにより、少なくとも１つの被覆層をいっそう容易に変形可能に構成することができる。このことはひいては、すべり軸受部材の慣らし運転段階中における少なくとも１つの被覆層を有する少なくとも１つの摺動層の波形の上に挙げた平坦化効果に対してプラスに作用する。

【0021】

少なくとも１つの被覆層はβ錫粒子のただ１つの粒子層を有することを意図することができ、それにより、少なくとも１つの摺動層の表面の波形の谷部で少なくとも１つの被覆層の結合強度を改善することができる。

【0022】

別の実施態様では、少なくとも１つの被覆層のβ錫粒子は、少なくとも１つの被覆層の層厚の１０％から９０％の間の平均粒度を有することが意図される。この範囲内の平均粒度を有するβ錫粒子の構成により、β錫粒子からなるマトリクスをいっそう容易に変形可能に構成することができ、それによってマトリクスがそれ自体として低い強度指数を有することになる。それにより、少なくとも１つの被覆層の強度指数の範囲から逸脱することなしに、それ自体として強度向上をさせるようにマトリクスに対して作用するいっそう高い割合の別の元素を合金添加し、そのようにして、少なくとも１つの被覆層のトライボロジー特性を他の合金元素を通じて改善することが可能である。

【0023】

少なくとも１つの被覆層は電解析出されるのが好ましい。それにより、指向性の粒子成長の構成をより良く制御可能だからである。これに加えて、それにより上に挙げた少なくとも２つの側での、好ましくは全面的に包み込む、少なくとも１つの被覆層の析出もいっそう容易に具体化することができる。

【0024】

さらに、少なくとも１つの被覆層は少なくとも１つの摺動層の上に直接配置されることが意図されていてよく、それにより、すべり軸受部材支持割合および慣らし運転時間の短縮および慣らし運転時間中のすべり軸受部材の改善された支持能力に関して、上に述べた効果をいっそう改善することができる。

【0025】

本発明のより良い理解のために、以下の図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。
図面はそれぞれ簡素化された模式的な図を示している：

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】ハーフシェルの形態のラジアルすべり軸受部材を示す側面図である。

【図2】支持割合曲線（右）を含む粗さ曲線（左）である。

【図3】図１のすべり軸受部材を示す部分図である。

【図4】すべり軸受部材の一実施態様を示す部分図である。

【図5】すべり軸受部材の支持能力に依存する、被覆層の層厚とＲｚとの商の推移である。

【図6】すべり軸受部材の支持能力に依存する、被覆層の層厚とＲａとの商の推移である。

【図7】すべり軸受部材の支持能力に依存する、被覆層の層厚とＷＤｃとの商の推移である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

はじめに断っておくと、別々に説明されている実施形態においても、同じ部品には同じ符号ないし同じ部品名称が付されており、説明全体に含まれている開示は、同じ符号ないし同じ部品名称をもつ同じ部品にも内容に即して転用することができる。説明の中で選択している位置指定、たとえば上側、下側、側方なども、直接的に記載ならびに図示されている図面を対象とするものであるが、このような位置指定も位置変更をすれば内容に即して新たな位置に転用することができる。

【0028】

図１には、金属製のすべり軸受部材１、特にラジアルすべり軸受部材が側面図として示されている。これはすべり軸受部材本体２を有している。すべり軸受部材本体２は、支持層３と、その上に配置された少なくとも１つの軸受金属層３ａと、その上に配置された少なくとも１つの摺動層４と、少なくとも１つの摺動層４の上に配置された少なくとも１つの被覆層５（被覆層）とをこの順番で含んでおり、ないしは支持層３と、少なくとも１つの摺動層４と、これと結合された少なくとも１つの被覆層５とで成り立っている。少なくとも１つの被覆層５は、少なくとも１つの摺動層４の上に直接配置されて、これと結合されるのが好ましい。

【0029】

摺動層４および被覆層５に関わる「少なくとも１つの」という概念により、摺動層４が異なる組成の複数の個別層から構成されていてよく、および／または被覆層５が異なる組成の複数の個別層から構成されていてよく、ないしは、これら複数の個別層で成り立っていてよいことを表現するものとする。あるいは、摺動層４および／または被覆層５の少なくともいくつかの合金元素の濃度が、すべり軸受部材１の半径方向内側の表面へと向かう方向で連続的に減少または増加していくことも考えられる。これらすべてのケースにおいて摺動層４および被覆層５の組成は、表１に掲げるこれら両方の層の一般的な組成についての以下の記載に準じて、これらが摺動層４全体および被覆層５全体の個々の合金元素の平均の量割合を表していると理解されるものとする。

【0030】

さらに摺動層４は、特に支持層３を形成する支持部材の上で直接配置されることが可能であり、すなわちそれによって軸受金属層３ａが省略される。このような直接コーティングは、たとえばコンロッドアイで適用される。少なくとも１つの被覆層５は、この実施態様の場合にも摺動層４の上に配置される。場合により、この実施態様では支持部材と少なくとも１つの摺動層４との間に結合層および／または拡散遮蔽層を配置することができる。

【0031】

図１に破線で示すところに見られるとおり、すべり軸受部材本体２は追加の層、たとえば少なくとも１つの被覆層４と少なくとも１つの摺動層３との間に配置された少なくとも１つの中間層６も有することができる。少なくとも１つの中間層６は、たとえば拡散遮蔽層および／または少なくとも１つの結合層であってよい。

【0032】

さらに、少なくとも１つの被覆層５が少なくとも１つの摺動層４の半径方向内側の表面７に配置されるだけでなく、図１に同じく破線で示すように、少なくとも１つの被覆層５がすべり軸受部材裏面８にも配置されることが可能である。そのさらに別の実施態様では、少なくとも１つの被覆層５は、すべり軸受部材本体２の少なくとも近似的にすべての、ないしはすべての表面に、すなわち軸方向の端面９および／または半径方向の端面１０にも、配置されることが意図されていてよい。

【0033】

すべり軸受部材１は、少なくとも１つの他のすべり軸受部材とともに、−設計上の構造に応じて１つを超える別のすべり軸受部材が存在し得る−、それ自体知られているようにすべり軸受を形成する。このとき、すべり軸受の作動時に比較的高い負荷をうけるすべり軸受部材は、本発明に基づくすべり軸受部材１によって形成されるのが好ましい。あるいは、少なくとも１つの別のすべり軸受部材のうち少なくとも１つが、本発明に基づくすべり軸受部材１によって形成されるという選択肢もある。

【0034】

図１に示すすべり軸受部材１はハーフシェルの形態で構成されている。さらに、すべり軸受部材１がすべり軸受ブッシュとして構成されることが可能である。このケースでは、すべり軸受部材１が同時にすべり軸受となる。さらにはこれ以外の分割、たとえば３分割という選択肢もあり、それにより、すべり軸受部材１は２つの他のすべり軸受部材と１つのすべり軸受をなすように組み合わされ、これら両方の他のすべり軸受部材のうち少なくとも１つは同じくすべり軸受部材１として構成されていてよい。このケースでは、すべり軸受部材は１８０°の角度範囲ではなく１２０°の角度範囲を覆う。

【0035】

特にすべり軸受部材１は、自動車産業ないし上記の説明に準ずるエンジンで適用するために意図される。

【0036】

支持層３は鋼材でできているのが好ましいが、これ以外の適当な素材、たとえば青銅などでできていてもよい。

【0037】

軸受金属層３ａは、この目的のために従来技術から知られているような銅ベース合金またはアルミニウムベース合金からなる。たとえば軸受金属層３ａはＤＩＮ ＩＳＯ ４３８３に定める銅ベースの合金、たとえばＣｕ−Ｓｎ１０％，Ｃｕ−Ａｌ１０％−Ｆｅ５％−Ｎｉ５％，Ｃｕ−Ｚｎ３１％−Ｓｉ，Ｃｕ−Ｐｂ２４％−Ｓｎ２％，Ｃｕ−Ｓｎ８％−Ｂｉ１０％，Ｃｕ−Ｓｎ４％−Ｚｎなどからなる。

【0038】

少なくとも１つの中間層６は、この目的のために従来技術から知られる素材からなる。

【0039】

少なくとも１つの摺動層４は、少なくとも１つの第１の錫ベース合金からなる。少なくとも１つの被覆層５は、少なくとも１つの別の錫ベース合金からなる。少なくとも１つの第１の錫ベース合金と少なくとも１つの別の錫ベース合金は、いずれもβ錫粒子と、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｔｌを含む、またはこれらからなる群に属する１つまたは複数の元素とからなるマトリクスからなる。さらに、このような少なくとも１つの元素の代替として、またはその追加として、非金属粒子が少なくとも１つの第１の錫ベース合金および／または少なくとも１つの別の錫ベース合金に含まれていてもよい。非金属粒子は特に無機粒子、たとえばＡｌ₂Ｏ₃，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＴｉＯ₂，ＳｉＣなどである。無機粒子は０．０５μｍから５μｍの間、特に０．１μｍから２μｍの間の最大の粒子サイズを有するのが好ましい。

【0040】

最大の粒子サイズは規格ＩＳＯ１３３２０：２００９に準ずるレーザ回折によって判定される。

【0041】

図２には、粗さプロフィル（図の左側の部分）と支持割合曲線（図の右側の部分）が示されている。これにより、本発明の根底にある問題を詳しく説明することにする。

【0042】

上に説明したとおり、高負荷のかかるラジアルすべり軸受では強化された表面コーティングが用いられる。基材がコーティングされた後の精密中ぐりやブローチといった通常の最終加工は、溝の形成に基づき、半径方向ないし軸方向で表面の波形を引き起こす。このようなミクロの波形は、強化された表面コーティングにおいて、動作開始時に極端に高い局所的な負荷をもたらす。表面の起伏により、シャフトは主として溝先端部によって、きわめて薄い、状況によっては摩滅した油膜を介して支承される。

【0043】

図２の左側の部分には、精密中ぐりで生じるような軸方向の粗さプロフィルが示されている。

【0044】

精密中ぐりスピンドルの回転によって波形が生じ、たとえば０．１−０．２ｍｍの波形先端部の間の間隔１１が１回転ごとの送りによって生じる。

【0045】

このような波形に本来のランダムな粗さが重なり合うが、その帯域幅はしばしばプロフィル高さのごく一部−本例ではおよそ４分の１−を占めるにすぎず、その様子は図２に波形の「ジグザグ形の」プロフィルによって図示されている。

【0046】

図２の右側には、左側に示す粗さプロフィルに対する支持割合曲線（アボット曲線）が示されている。

【0047】

粗さピークのわずかな可塑変形と摩耗により、本例ではすべり軸受部材の慣らし運転の開始時には、軸受表面の接触面積のわずか約２０％の部分で軸が支持されている（支持割合２０％）。

【0048】

潤滑剤が、力の一部を、軸受表面の凹凸面の低いところに位置するプロフィル領域へも伝達するが、特に、低粘性の薄い潤滑油を使用した場合にはこの割合が低くなる。

【0049】

すなわち約２倍（支持割合５０％）から５倍（支持割合２０％）だけ高い負荷が表面で予想される。強化されたコーティングの卓越した耐摩耗性により、慣らし運転段階、すなわちプロフィルの約８０％（したがって潤滑剤を考慮に入れれば表面の約１００％）がシャフトの支持に貢献するまでの時間が、大幅に遅くなる。

【0050】

約２倍から５倍だけ高くなった局所的な負荷は、強化された層の疲労強度も上回り、その結果、早期の損傷へとつながる。

【0051】

約０．１ｍｍの間隔での表面の小規模な誤差だけが局所的な支持割合を低減させるわけではなく、ミリメートル（たとえばエッジ部）やセンチメートル（摺動面の壁厚変動）の間隔での類似する大きさの形状誤差も、支持割合に不都合な影響を及ぼす。

【0052】

高負荷をうけるすべり軸受部材のこのような問題をより良く統御できるようにするために、本発明に基づくすべり軸受部材１は、少なくとも１つの摺動層４と、好ましくは少なくとも１つの摺動層４の上に直接配置される少なくとも１つの被覆層５からからなる組み合わせを有している。これに関して図３には、図１のすべり軸受部材１の一部分が示されている。この図面から明らかなとおり、少なくとも１つの被覆層５は、少なくとも１つの別の摺動層４の表面７の波形に倣って形成される。

【0053】

このとき少なくとも１つの摺動層４は、少なくとも１つの第１の錫ベース合金でできており、少なくとも１つの第１の錫ベース合金は少なくとも５以上、かつ２５以下、特には１０以上、かつ２５以下の強度指数ＦＩを有している。少なくとも１つの被覆層５は少なくとも１つの別の錫ベース合金でできているが、この錫ベース合金は少なくとも０．３以上、かつ３以下、特には０．３以上、かつ１．５以下の強度指数ＦＩを有するにすぎない。

【0054】

このような両方の層の組み合わせによって、少なくとも１つの被覆層５の数マイクロメートルの摩耗が、支持割合の明らかな改善およびこれにともなって局所的な過負荷の明らかな低減をもたらすことが実現される。
強度指数ＦＩは次式

【数2】

によって定義され、式中、文字ＣはＣｕ，Ｎｉ，Ａｇの元素のうちの少なくとも１つを表し、文字ＳはＳｂおよび／または非金属粒子を表し、文字ＢはＰｂ，Ｂｉ，Ｔｅ，Ｔｌの元素のうちの少なくとも１つを表し、ωはそれぞれの文字Ｃ，ＳおよびＢに割り当てられる錫ベース合金の構成要素の合計割合を表す。

【0055】

被覆層５の０．３の強度指数のもとでは、純錫層を有するものと比較したときのすべり軸受部材１のトライボロジー挙動の大幅な改善は観察できなかった。その理由はおそらく、工業的な純錫であっても当然ながら不純物を有していることにある。錫は今日、通常９９．９５％超の純度で入手できる。それぞれ約０．００５−０．０１％の鉛、アンチモン、ビスマス（３つの主不純物元素）による個別不純物は標準である。電解製造プロセスが適用される場合、アンチモンとビスマスの各元素は通常さらに少なくなる。これらはアノードからわずかにしか電解質に溶解しないからである。それにより、たとえばいわゆる錫フラッシュのために使用される析出した錫は、いっそう低い含有率の「不純物」を有している。すなわち少なくとも０．３の強度指数は、通常の不純物を含む純錫によっては実現できないのである。

【0056】

鉛、アンチモン、またはビスマスによるドーピングのない錫合金は、低温保管されるときの同素変態に対して十分な程度に保護されない。合計で、０．０４％の鉛、ビスマス、およびアンチモンの含有によって、変態開始までの時間と変態速度を十分に遅延させることができる。

【0057】

被覆層５の強度指数が３超においては、被覆層の適合化能力が、高い強度によって低減する。

【0058】

さらに、少なくとも１つの摺動層４と少なくとも１つの被覆層５の間に移行領域が構成されることが可能である。この理由により、本明細書では「少なくとも１つの摺動層４」ないし「少なくとも１つの被覆層５」という表現を使用している。それにより、摺動層４および／または被覆層５を多層に構成されたものとみなすことができるからである。

【0059】

摺動層４と被覆層５の間の移行領域は、少なくとも３以上５以下の強度指数ＦＩを有することができる。

【0060】

それにより、摺動層４と被覆層５からなる層システムを、半径方向への強度指数が傾斜変化する勾配層として構成することも可能である。

【0061】

移行領域は、被覆層５の層厚１５よりも大きくない層厚を有するのが好ましい。したがって、被覆層５の層厚１５について上に挙げた値が移行領域にも当てはまる。

【0062】

摺動層４も少なくとも０．０４％の鉛、ビスマス、およびアンチモンの合計割合を含んでいるのが好ましい。

【0063】

摺動層４の強度指数ＦＩが５未満であるとき、摺動層は、すべり軸受部材１の希望される特性プロフィルに相当するのではない耐摩耗性を有する。その一方で、その適合化能力と汚れ埋設能力（慣らし運転された状態のときも含む）は、２５を超える強度指数では明らかに低下する。

【0064】

少なくとも１つの被覆層５は電解析出されるのが好ましい。少なくとも１つの摺動層４も、電解析出されるのが好ましい。電解析出はそれ自体として公知であるので、この点に関しては、錫ベース合金の電解析出の条件の範囲内において本件明細書に取り入れられる、たとえば出願人に由来するオーストリア特許第５０９１１１Ｂ１号明細書やオーストリア特許第５０９８６７Ｂ１号明細書などの関連する従来技術を参照されたい。

【0065】

少なくとも１つの被覆層５の析出後、たとえば精密中ぐりによるすべり軸受部材１の最終加工は行われないのが好ましく、ないしは、最終加工はもはや必要ない。

【0066】

少なくとも１つの被覆層５をすべり軸受裏面８にも、ないしはすべり軸受部材１のその他の表面にも、特に視覚的に魅力があり、錆の形成に対して防護された薄い錫フラッシュの形態で析出しようとする場合、このことは、すべり軸受部材１の半径方向内側の面での少なくとも１つの被覆層５の析出と組み合わせることができる。このとき層厚は、すべり軸受部材裏面８のところで低減させることができ、それは、半径方向内側と半径方向外側とで電流の強さおよび／またはコーティング時間が相応に相違するように選択されることによる。

【0067】

非金属粒子は、それぞれの電解浴に添加して、錫とともに析出させることができる。

【0068】

少なくとも１つの摺動層４および少なくとも１つの被覆層５のそれぞれの強度指数は、それぞれの層の組成を通じて調整することができる。一般に、これらの層は下記の表１に掲げる個々の構成要素の割合を有しており、残りを錫が形成して１００重量％になる。表１ならびに全般に説明全体の量割合に関するすべての数字指定は（明文による何らかの別段の記載がない限り）、重量％の単位で理解されるべきものである。

【0069】

【表1】

【0070】

組成に関するこれらの記載は、摺動層４および被覆層５の錫ベース合金が、いずれの場合にも、表１のこれらの合金元素のうち少なくとも１つを含むと理解されるべきものである。そうしないと、これらの層の希望される強度指数が実現されないからである。すなわち、摺動層４のための純錫および被覆層５のための純錫は除外される。

【0071】

すべり軸受部材１の好ましい実施態様では、少なくとも１つの摺動層４の錫ベース合金は２重量％から１２重量％の間のアンチモンおよび／または２重量％から１２重量％の銅を含んでおり、および／または少なくとも１つの被覆層５の錫ベース合金は０重量％から０．５重量％の銅、または０重量％から０．５重量％のアンチモン、または０重量％から０．５重量％の銅とアンチモン、および０．０１から１０重量％のビスマス、または０．０１から２重量％の鉛、または０．０１から１０重量％のビスマスと鉛を含むことが意図されていてよい。

【0072】

すべり軸受部材１の別の好ましい実施態様では、少なくとも１つの摺動層４および／または少なくとも１つの被覆層５の錫ベース合金は、表１に掲げる合金元素の、特に錫、アンチモン、およびビスマスの各元素の、少なくとも０．０４重量％、特に少なくとも０．３重量％の合計割合を含んでいることが意図されていてよく、この層ないしこれらの層におけるこれらの元素の占める割合の上限は前掲の指定によって定義される。

【0073】

下記の表には、いくつかの比較例ならびに本発明に基づくすべり軸受部材１の実施例が示されている。

【0074】

さまざまな態様の被覆層５をすべり軸受ハーフシェル（幅２５ｍｍ、直径８０ｍｍ）に塗布し、動的なすべり軸受試験を施した。使用したすべり軸受シェルは不都合な表面性質を有している（Ｒａ＝０．７μｍ、Ｒｑ＝０．８μｍ、Ｒｚ＝２．８μｍ、Ｒｔ＝３μｍ）。

【0075】

それぞれ２回の試験を実施した。１つは摺動面の傾斜のない試験であり（態様１）、第２の試験は０．５μｍ／ｍｍだけ摺動面の傾斜のある試験である（態様２）。これら２回の試験は、理想的に一直線上に並ばない穴がある場合や、たとえば屈曲したコンロッドの場合に発生するような極端な負荷をエッジに対して及ぼす。態様１の試験は摩耗と顕微鏡所見に基づいて判定し、態様２の試験は目視と顕微鏡検査により判定した。個別評価を実験ごとに総合評価数０−５としてまとめた（０＝非常に悪い、５＝非常に良い）。

【0076】

より良い比較可能性のために、すべり軸受部材１の層構造は摺動層４を含めて一定に保ち、被覆層５だけを変化させた。

【0077】

コーティングの厚みは別段の断りがない限り２０μｍで同じく一定に保ち、摺動層４の厚みを含むとともに、本発明に基づく例では被覆層５の厚みを含む。

【0078】

組成の列において、元素ごとの数字はそのパーセンテージの質量割合を意味する（たとえばＳｎＴｅ１は、１重量％のテルルを含む錫を意味する）。略語ＦＩは強度指数を表す。左欄において、構造についての表では数字５は被覆層５を表し、数字４は摺動層４を表す。結果の表において、左列で数字１は態様１を表し、数字２は態様２を表す。これらの命名法は、明細書全体の例に関する表に当てはまる。

【0079】

【表2】

【0080】

被覆被覆層５が薄すぎ、摺動層４が軟質すぎたことが明らかである。

【0081】

【表3】

【0082】

被覆被覆層５が軟質すぎたことが明らかである。

【0083】

【表4】

【0084】

【表5】

【0085】

この層構造では摺動層４が軟質すぎた。

【0086】

【表6】

【0087】

被覆層５が薄すぎる。

【0088】

【表7】

【0089】

被覆被覆層５が薄すぎて軟質すぎる。

【0090】

【表8】

【0091】

被覆被覆層５が軟質すぎる。

【0092】

【表9】

【0093】

被覆被覆層５が薄すぎる。

【0094】

【表10】

【0095】

被覆被覆層５が厚すぎる。

【0096】

【表11】

【0097】

比較例２と比べたとき、すべり軸受部材１の支持能力の改善が実現された。

【0098】

【表12】

【0099】

この例では比較例３と比べたとき、すべり軸受部材１の支持能力の改善が実現された。

【0100】

【表13】

【0101】

比較例４と比べたとき、ここでは両方の試験態様に関わる改善が示された。

【0102】

【表14】

【0103】

比較例６と比べたとき、ここではすべり軸受部材１の耐久性に関わる改善が示された。

【0104】

【表15】

【0105】

比較例７と比べたとき、疲れ亀裂に関わる改善が実現された。

【0106】

【表16】

【0107】

比較例８と比べたとき、すべり面に対して法線方向の摩耗は大きくなっているものの、試験態様２に関わる改善が実現された。

【0108】

【表17】

【0109】

比較例９と比べたとき、傾斜していない支承に関しても傾斜した支承に関しても改善が示された。

【0110】

【表18】

【0111】

これらの結果を参照すると明らかなとおり、これらの実施態様は傾斜している支承について非常に適していない。

【0112】

【表19】

【0113】

高いＳｂを含む。
これらの結果は上記の例９に類似しているが、ここでは傾斜した支承に関わる改善が実現されている。

【0114】

【表20】

【0115】

このすべり軸受部材１は例９に類似する支持能力を示す。

【0116】

【表21】

【0117】

摺動層４に対して相対的に被覆被覆層５の非常に大きい厚みによって、すべり面に対して法線方向の負荷に関わる摩耗が増大している。

【0118】

【表22】

【0119】

例１２のこの構造は両方の試験態様に関して良好な結果を示しており、それにより、傾斜していない支承でも、傾斜した支承でも双方に適用することができる。

【0120】

【表23】

【0121】

さらに、コンロッドアイの直接コーティングされた底面穴を用いた２つの実験も行い、その際には両方のケースとも、完成した穴内径は試験軸受と同様であったが、摺動層４と被覆層５の合計厚さは、明らかに大きい４０μｍの層厚を有していた。
これらの実験ではコーティングは、付着を仲介する薄い中間層を備える鋼材に直接塗布された。

【0122】

【表24】

【0123】

【表25】

【0124】

【表26】

【0125】

【表27】

【0126】

すでに述べたとおり、摺動層４は、それぞれ異なる組成の複数の部分層が組み合わされていてよい。それにより、これらの部分層の強度指数がすべり軸受部材裏面８に向かう方向で高くなっていくことが可能である。同様のことは少なくとも１つの被覆層５にも当てはまる。個々の部分層の組成は、各表に掲げる例に準じて、ないしは一般に表１に掲げる錫ベース合金の個々の構成要素の割合の値に準じて、選択することができる。

【0127】

以下に一例として、複数の部分層からなる摺動層４および被覆層５の製造について説明する。掲げている電解質への考えられる添加物に関しては、オーストリア特許第５０９１１２Ｂ１号明細書を参照指示し、この点に関して同明細書を明文をもって引用する。

【0128】

実施例１６
摺動層４を析出するための電解質
Ｓｎ．．．．．５０ｇ／Ｌ（テトラフルオロホウ酸錫（ＩＩ）として）
Ｓｂ．．．．．７ｇ／Ｌ（三フッ化アンチモンとして）
Ｃｕ．．．．．７ｇ／Ｌ（テトラフルオロホウ酸銅として）

【0129】

【表28】

【0130】

被覆層５を析出するための電解質
Ｓｎ．．．．．４０ｇ／Ｌ（テトラフルオロホウ酸錫（ＩＩ）として）
Ｓｂ．．．．．０．５ｇ／Ｌ（三フッ化アンチモンとして）
Ｃｕ．．．０．２ｇ／Ｌ（テトラフルオロホウ酸銅として）

【0131】

【表29】

【0132】

実施例１７
摺動層４を析出するための電解質
Ｓｎ．．．．．５０ｇ／Ｌ（メタンスルホン酸錫（ＩＩ）として）
Ｃｕ．．．７ｇ／Ｌ（テトラフルオロホウ酸銅として）
Ｂｉ．．．．５ｇ／Ｌ（メタンスルホン酸ビスマスとして）

【0133】

【表30】

【0134】

被覆層５を析出するための電解質
Ｓｎ．．．．．２０ｇ／Ｌ（メタンスルホン酸錫（ＩＩ）として）
Ｂｉ．．．．．１ｇ／Ｌ（メタンスルホン酸ビスマスとして）
Ｃｕ．．．０．５ｇ／Ｌ（テトラフルオロホウ酸銅として）

【0135】

【表31】

【0136】

次に、すべり軸受部材１のその他の実施態様について説明する。

【0137】

図４から明らかなように、被覆層５はβ錫粒子１３の単一の粒子層１２でできている。ここでは被覆層５の錫ベース合金またはその他の構成要素の金属間化合物（フェーズ）１４が、ないしは非金属粒子１４が、これらのβ錫粒子１３の間でその粒子境界のところに埋め込まれていてよい。図４から明らかなとおり、摺動層４のβ錫粒子１３の異なる粒度に基づき、被覆層５との境界面のところに起伏のある摺動層表面が生じていて、被覆層５のβ錫粒子１３は摺動層４のβ錫粒子１３の上に直接成長している。それにより、摺動層４の上での被覆層５のいっそう高い結合強度をもたらす一種の噛合効果を実現することができる。

【0138】

少なくとも１つの被覆層５におけるβ錫粒子１３は、上に述べた理由により、少なくとも１つの被覆層５の層厚１５（図３）の１０％から９０％の間の平均粒度を有するのが好ましい。

【0139】

平均粒度はレーザ回折により、上に説明したように決定される。

【0140】

さらに、少なくとも１つの摺動層４および／または少なくとも１つの被覆層５の互いに当接する少なくとも２つの層におけるβ錫粒子１３の優先配向が等しいと好ましい。特に摺動層４のβ錫粒子と、その上に配置されてこれと結合される被覆層５のβ錫粒子１３は、等しい優先配向を有している。このとき、最高の配向指数を有する被覆層５のＸ線回折強度が、摺動層４の最高の配向指数を有するＸ線回折強度でもあり、もしくは、最高の配向指数を有する摺動層４の３つのＸ線回折強度のうちの１つであり、または、特に被覆層５の２番目および／または３番目に高い配向指数を有するＸ線回折強度も、摺動層４の２番目および／または３番目の配向指数を有するＸ線回折強度であると特別に好ましい。このとき１．５以下、特に２以下の指数を有するＸ線回折強度は、アライメントが低すぎるとして無視される。

【0141】

β錫粒子１３は、｛２２０｝および／または｛３２１｝（ミラー指数）に基づく配向であるのが好ましい。
優先配向を定量的に記述するために、配向指数Ｍ｛ｈｋｌ｝が次の式に準じて利用される：

【数3】

ここでＩ｛ｈｋｌ｝は、摺動層の｛ｈｋｌ｝平面についてのＸＲＤ強度（Ｘ線回折強度）を表し、Ｉ⁰｛ｈｋｌ｝は、完全に非配向の錫粉末試料（ＩＣＤＤ ＰＤＦ００−００４−０６７３）のＸＲＤ強度を表す。

【0142】

回折強度の合算ΣＩ｛ｈｋｌ｝ないしΣＩ⁰｛ｈｋｌ｝は同一の領域にわたって行われなければならず、たとえば｛２００｝から｛４３１｝までの反射のすべての強度を含まなければならず、このことは、ＣｕＫα放射を使用する場合、３０°から９０°の間の回折角２θを含むすべての反射に相当する。

【0143】

下記の表には、他の合金元素の０．００５重量％よりも少ない割合および１２．５の強度指数ＦＩを有するＳｎＣｕ１０Ｓｂ５の摺動層４（略号ＱＺ２）、他の合金元素の０．００５重量％よりも少ない割合および１２．５の強度指数ＦＩを有する、他の合金元素の０．００５重量％よりも少ない割合と１．３の強度指数とを有する合金ＳｎＣｕ１Ｂｉ０．０２が被覆層５として上に配置されたＳｎＣｕ１０Ｓｂ５の摺動層４（略号ＱＺ４）、および従来技術に相当する摺動層ＳｎＣｕ６Ｐｂ１（略号Ｒｅｆ．１）のＸ線回折強度（行３から５）ならびにこれに対応する配向指数（行６から８）がそれぞれ掲げられている。略号Ｓｎ−Ｒｅｆ．は、完全に非配向の錫粉末（ＩＣＤＤ ＰＤＦ００−００４−０６７３）を表す。

【0144】

【表32】

【0145】

下に掲げる試験結果については、ＱＺ０２の配向がアライメントａ、ＱＺ０４の配向がアライメントｂ、およびＲｅｆ．１の配向がアライメントｃで表されている。

【0146】

【表33】

【0147】

【表34】

【0148】

ここでβ錫粒子１３は、図４に示すように、長尺状の晶相（ハビトゥス）を有することができ、β錫粒子１３はその長軸をもって、すべり軸受部材１の内表面１７（図１）に対して法線方向に配向されていてよい。ここで特に好ましいのは、長尺状のβ錫粒子１３は、少なくとも近似的に正方形の断面（被覆層５の摺動面に並行した方向へ）の形態を有し、それにより、粒界の面積規模を低減することができるからである。それによってすべり軸受部材１の支持能力を改善することができる。

【0149】

あるいはこれと同じ理由により、β錫粒子１３が少なくとも近似的にサイコロ形の形態を有するのが好ましい場合もあり得る。

【0150】

さまざまな被覆層５を試験する過程で確認されたのは、０．２μｍ未満のβ錫粒子１３の粒度のとき、非常に高い内部応力が被覆層５で発生することである。１０μｍを超える粒度では、潤滑油の均等な保持や、好ましい潤滑間隙の形成を妨げる表面が生じる。

【0151】

すべり軸受部材１のさらに別の実施態様では、少なくとも１つの被覆層５におけるβ錫粒子１３の平均粒度、特に粒度が、摺動層４におけるβ錫粒子１３の平均粒度、特に粒度よりも大きいことが意図されていてよい。このことは、たとえば電解析出中に析出パラメータを変更することで実現することができ、それは、たとえば浴温度が引き上げられ、および／または析出速度、および／または電解浴中の錫濃度が引き下げられることによる。すべり軸受部材１の後からの温度処理も、この目的のために行うことができる。

【0152】

少なくとも１つの被覆層５のβ錫粒子１３は、摺動層４のβ錫粒子１３の上に直接成長させるのが好ましい。

【0153】

さらに、少なくとも１つの被覆層５は、摺動層４の少なくとも半径方向内側の表面７（図３）の領域で、軸受内径１６（図１）の少なくとも５×１０^-6から軸受内径１６（図１）の５０×１０^-6までの範囲から選択された層厚１５（図３）を有していると好ましく、少なくとも１つの被覆層５の層厚１５は１．５μｍ以上、１５μｍ以下、好ましくは２μｍ以上、１０μｍ以下、特に２．５μｍ以上、７．５μｍ以下、更には２μｍ以上、６μｍ以下であるのがよい。

【0154】

半径方向内側の被覆層５は、摺動層４と被覆層５から形成される全体層厚の１０％から５０％の間、特に１５％から３０％の間である層厚１５を有することができる。

【0155】

さらに、摺動層４の層厚が被覆層５の層厚よりも大きく、特に被覆層５の層厚の３倍よりも大きいと好ましい。

【0156】

軸受内径１６は半径方向でもっとも内側の表面におけるすべり軸受部材１の直径であり、その様子は図１から明らかとなる。このとき表面の波形は、波形の半分の高さでの測定によって考慮される。

【0157】

試験結果を参照しながら上に掲げた本発明に基づく例から明らかなとおり、１．５μｍ未満の層厚のとき、少なくとも１つの被覆層５の上に述べた効果は比較的弱く特徴づけられ、そのため、すべり軸受部材１の支持割合を希望される程度まで高めることができない。そのために、摺動面の局所的な過負荷を、場合によっては不十分にしか回避することができない。その一方で、１５μｍを超える被覆層５の層厚１５では、慣らし運転段階が再び長くなる程度までこの被覆層５が厚くなる。被覆層５の部分的な摩滅のためにいっそう多くの時間が必要になるからである。しかも１５μｍを超える層厚１５では、少なくとも１つの被覆層５の下に位置する、強度の高い摺動層４が、不十分にしか被覆層５に対する支持を提供しなくなる。

【0158】

少なくとも１つの摺動層４の表面性状（表面トポグラフィ）をより良く考慮するために、少なくとも１つの被覆層５の層厚１５は、半径方向内側の表面１７（図１）の領域で、この表面１７の粗さ算術平均値Ｒａ（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７：２０１０）の２倍よりも大きくなっており、および／または半径方向内側の表面１７の領域で、この表面１７の平均最大高さＲｚ（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７：２０１０）の２倍よりも小さいことが意図されていてよい。

【0159】

別の実施態様では、少なくとも１つの被覆層５の層厚１５（図３）は、前記のＶＤＡ２００７に準じて加工方向に対して法線方向で測定したとき、この層５の表面１７（図１）のドミナント波形プロフィルＷＤｃの平均高さ１８の０．３倍から５倍、特に１倍から２倍の大きさであることが意図されていてよい。

【0160】

少なくとも１つの被覆層５の厚みと表面粗さとの協同作用を調べるために、上に説明したように実験（傾斜なしでの態様１）を実施した。軸受シェルは、Ｒａ０．３−０．７μｍとＲｚ２−５μｍの範囲内の粗さを有する。さらに軸受シェルの３分の２において、ドミナント波形をＷＤｃ０．５−２．５μｍで発見することができた。

【0161】

この軸受シェルを本発明による実施例１１に準じてコーティングし、その際に、少なくとも１つの被覆層５の層厚１５は０．１から１２μｍの間で変動していた。

【0162】

図５から７は、ＳｎＣｕ１Ｓｂ０．５からなる少なくとも１つの被覆層５の層厚１５とそれぞれの粗さパラメータとの比率に依存して試験の結果を示す。ここでは縦軸に、前述の態様１に準ずる試験結果がプロットされている。横軸には、被覆層５の層厚１５とＲｚ（図５）ないしＲａ（図６）ないしＷｄｃ（図７）との比率がプロットされている。摺動層４は、この試験についてはＳｎＣｕ７Ｓｂ７ＢｉＰｂからなっていた。

【0163】

図５ないし図７から明らかにわかるように、層厚１５はＲｚの２倍よりも小さく、および／またはＲａの２倍よりも大きく、および／またはＷＤｃ＝０．５から５の範囲内にあるのが好ましい。

【0164】

さらに、すべり軸受部材裏面８における少なくとも１つの被覆層５の層厚１９（図１）は、半径方向内側の表面１７の領域における少なくとも１つの被覆層５の層厚１５の０．１倍から０．５倍であることが意図されていてよい。

【0165】

５μｍまたは、これ以上の裏面層厚では作動時の材料の変位のリスクが高くなり、このことは穴の変形や裏面当接部の劣化につながることがある。

【0166】

半径方向内側の被覆層５の層厚１５の０．１−０．５倍の範囲は、電解製造プロセスにあたり、裏面でのコーティング時間の中程度の（たとえば係数２−３だけの）短縮により、および／または電流密度の低減により、十分な耐食性を有しているが、材料変位のリスクが高くなることがない層厚１９を調整できるという利点を提供する。

【0167】

電流密度を過度に低減すると、たとえば、析出物の組成の大きな変化と、これにともなって耐食作用の低減につながることがある。

【0168】

各実施例はすべり軸受部材１の考えられる実施態様を示しているが、ここで付言しておくと、個々の実施態様の相互のさまざまな組み合わせも可能である。

【0169】

最後に念のため指摘しておくと、すべり軸受部材１の構造のより良い理解のために、すべり軸受部材ないしその構成要素は部分的に寸法どおりでなく、および／または拡大して、および／または縮小して図示されている。

【符号の説明】

【0170】

１ すべり軸受部材
２ すべり軸受本体
３ 支持層
３ａ 軸受金属層
４ 摺動層
５ 被覆層
６ 中間層
７ 表面
８ すべり軸受裏面
９ 端面
１０ 端面
１１ 間隔
１２ 粒子層
１３ β錫粒子
１４ 金属間化合物、或いは非金属粒子
１５ 被覆層の層厚
１６ 軸受内径
１７ 軸受表面
１８ 表面凹凸の高さ
１９ 軸受裏面の被覆層の層厚

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】