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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022091644
(43)【公開日】2022-06-21
(54)【発明の名称】摺動部材及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
F16C 33/12 20060101AFI20220614BHJP
F16C 9/02 20060101ALI20220614BHJP
C23C 26/00 20060101ALI20220614BHJP
C23C 28/00 20060101ALI20220614BHJP
C25D 5/48 20060101ALI20220614BHJP
【ＦＩ】
F16C33/12 Z
F16C33/12 A
F16C9/02
C23C26/00 B
C23C28/00 A
C25D5/48
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020204628
(22)【出願日】2020-12-09
(71)【出願人】
【識別番号】591001282
【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095577
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 富雅
(74)【代理人】
【識別番号】100100424
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 知公
(72)【発明者】
【氏名】安田 絵里奈
(72)【発明者】
【氏名】稲見 茂
(72)【発明者】
【氏名】羽根田 祐磨
【テーマコード（参考）】
3J011
3J033
4K024
4K044
【Ｆターム（参考）】
3J011AA10
3J011AA20
3J011BA02
3J011DA01
3J011DA02
3J011JA02
3J011KA04
3J011MA02
3J011NA01
3J011QA03
3J011QA05
3J011SB05
3J011SB20
3J033AA05
3J033AB01
3J033AB03
3J033AC01
3J033GA05
3J033GA07
4K024AA01
4K024AA07
4K024AA08
4K024AA14
4K024AB01
4K024AB19
4K024BA09
4K024BB05
4K024DA03
4K024DA04
4K024DA10
4K024DB07
4K024DB10
4K024GA03
4K044AA06
4K044BA01
4K044BA10
4K044BA21
4K044BB01
4K044BB03
4K044BC01
4K044BC02
4K044CA04
4K044CA07
4K044CA15
4K044CA18
4K044CA53
4K044CA67
(57)【要約】 （修正有）
【課題】摺動部材の耐腐食性を向上する。
【解決手段】軟質金属層５の深層は小さい結晶粒径の結晶粒子で構成し、その表層のみに大径な結晶粒子（粗大結晶）１０を配置して、表面における結晶粒界の個数を少なくする。そのため、この発明では、軟質金属の結晶が積層してなる金属軟質層を有する摺動部材において、軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数を、４～１１個（但し、粒子長が１．０μｍ以下の結晶は除く）とし、軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とする。
【選択図】図２
【解決手段】軟質金属層５の深層は小さい結晶粒径の結晶粒子で構成し、その表層のみに大径な結晶粒子（粗大結晶）１０を配置して、表面における結晶粒界の個数を少なくする。そのため、この発明では、軟質金属の結晶が積層してなる金属軟質層を有する摺動部材において、軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数を、４～１１個（但し、粒子長が１．０μｍ以下の結晶は除く）とし、軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軟質金属の結晶が積層してなる軟質金属層を有する摺動部材であって、
前記軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数が、４～１１個（但し、粒子長が１．０μｍ以下の結晶は除く）であり、
前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均は１．５μｍ以下である、摺動部材。
前記軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数が、４～１１個（但し、粒子長が１．０μｍ以下の結晶は除く）であり、
前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均は１．５μｍ以下である、摺動部材。
【請求項2】
前記軟質金属はビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金である、請求項１に記載の摺動部材。
【請求項3】
前記軟質金属層の上に樹脂層が更に積層される、請求項１又は請求項２に記載の摺動部材。
【請求項4】
軟質金属層を有する摺動部材の製造方法であって、
基材表面に軟質金属の結晶を積層して、前駆層を形成するステップと、
前記前駆層の表層を構成する前記結晶の一部を変成してこれを粗大化する結晶粗大化ステップと、を含む摺動部材の製造方法であって、
前記結晶粗大化ステップでは、前記前駆層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数を４～１１個（但し、粒子長が１μｍ以下の結晶は除く）とし、
前記前駆層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とする、
摺動部材の製造方法。
基材表面に軟質金属の結晶を積層して、前駆層を形成するステップと、
前記前駆層の表層を構成する前記結晶の一部を変成してこれを粗大化する結晶粗大化ステップと、を含む摺動部材の製造方法であって、
前記結晶粗大化ステップでは、前記前駆層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数を４～１１個（但し、粒子長が１μｍ以下の結晶は除く）とし、
前記前駆層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とする、
摺動部材の製造方法。
【請求項5】
前記軟質金属はビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金である、請求項４に記載の製造方法。
【請求項6】
前記軟質金属層の上に樹脂層を更に積層する、請求項４又は５に記載の製造方法。
【請求項7】
前記結晶粗大化ステップはウエットブラストによりなされる、請求項４～６のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は摺動部材及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
摺動部材は一般的に基材層と表面層とを備え、表面層で被摺動部材を支持する。この表面層の全部又は一部が軟質な金属材料を用いてめっきで形成されることがある。
かかる摺動部材において、特許文献１には、軟質金属層を構成する材料として、結晶粒径が０．１μｍ～１μｍの軟質材料の結晶粒を塊状に集合させたものが提案されている。
細かい結晶粒を有するめっき層は特許文献２にも開示されている。
かかる摺動部材において、特許文献１には、軟質金属層を構成する材料として、結晶粒径が０．１μｍ～１μｍの軟質材料の結晶粒を塊状に集合させたものが提案されている。
細かい結晶粒を有するめっき層は特許文献２にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１７／０９４０９４号公報
【特許文献2】特開２００３－１５６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示のようにある程度細かい結晶粒を有するめっき層を軟質金属層とすると、その表面を摺動面としたとき、Ｈａｌｌ－Ｐｅｔｃｈの関係により、被膜強度が向上し、高い耐疲労性を備える。
ところで、近年の自動車用エンジンは、環境問題への意識の高まりや法規制により、ハイブリッドシステムやアイドリングストップシステム、ダウンサイジング化によるエンジンの軽量化など、低燃費なエンジンへと開発が進んでいる。ターボチャージャーを使用したエンジンのダウンサイジング化により、従来のエンジンと同等の動力性能を確保したままエンジンが小型化するため、軸径、メタル幅が縮小される。そのため、負荷荷重が従来に比べて増加するなど、自動車エンジン用軸受は従来に比べて、厳しい環境で使用される傾向があり、耐腐食性、耐疲労性の向上が求められる。
特許文献１に記載の軟質金属層を採用した場合、耐疲労性は確保されるが、耐腐食性に課題がある。即ち、結晶粒が細かくなると腐食の起点が多くなり、腐食が進行しやすくなる。
ところで、近年の自動車用エンジンは、環境問題への意識の高まりや法規制により、ハイブリッドシステムやアイドリングストップシステム、ダウンサイジング化によるエンジンの軽量化など、低燃費なエンジンへと開発が進んでいる。ターボチャージャーを使用したエンジンのダウンサイジング化により、従来のエンジンと同等の動力性能を確保したままエンジンが小型化するため、軸径、メタル幅が縮小される。そのため、負荷荷重が従来に比べて増加するなど、自動車エンジン用軸受は従来に比べて、厳しい環境で使用される傾向があり、耐腐食性、耐疲労性の向上が求められる。
特許文献１に記載の軟質金属層を採用した場合、耐疲労性は確保されるが、耐腐食性に課題がある。即ち、結晶粒が細かくなると腐食の起点が多くなり、腐食が進行しやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、結晶粒界を起因とする腐食は軟質金属層の表面を構成する結晶を大径化し、もって腐食の起点を少なくすればよいことに気が付いた。
軟質金属層を形成するめっきの条件を調整して、軟質金属層を構成する結晶の結晶粒径を大きくすると、上記Ｈａｌｌ－Ｐｅｔｃｈの効果が減殺される。
そこで、軟質金属層の深層は小さい結晶粒径の結晶粒子で構成し、その表層のみに大経な結晶粒子を配置して、当該表面における腐食の起点を少なくすることを検討した。
この発明は、かかる検討を鋭意続けた本発明者らが見出したものであり、この発明の第１の局面は次のように規定される。即ち、
軟質金属の結晶が積層してなる金属軟質層を有する摺動部材であって、
前記軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数が、４～１１個（但し、粒子長が１．０μｍ以下の結晶は除く）であり、
前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均は１．５μｍ以下である、摺動部材。
軟質金属層を形成するめっきの条件を調整して、軟質金属層を構成する結晶の結晶粒径を大きくすると、上記Ｈａｌｌ－Ｐｅｔｃｈの効果が減殺される。
そこで、軟質金属層の深層は小さい結晶粒径の結晶粒子で構成し、その表層のみに大経な結晶粒子を配置して、当該表面における腐食の起点を少なくすることを検討した。
この発明は、かかる検討を鋭意続けた本発明者らが見出したものであり、この発明の第１の局面は次のように規定される。即ち、
軟質金属の結晶が積層してなる金属軟質層を有する摺動部材であって、
前記軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数が、４～１１個（但し、粒子長が１．０μｍ以下の結晶は除く）であり、
前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均は１．５μｍ以下である、摺動部材。
【0006】
このように規定されるこの発明の第１の局面の摺動部材によれば、３２×４０μｍの観察範囲に現れる結晶の数が４～１１個と少ないので、腐食の起点が少なくなり、もって耐腐食性が向上する。
観察範囲に現れる結晶の個数が４未満となると、軟質金属層の表層の結晶が大きくなりすぎて、耐疲労性が低下する。他方、観察範囲に現れる結晶の個数が１１個を超えると、腐食の起点の数が多くなるので、耐腐食性が低下するおそれがある。
なお、軟質金属層を構成するすべての結晶が大径化され、軟質金属層の表層ばかりではなくその深層においてもその粒径が上記範囲のように大径化されると、耐腐食性の向上はみられるものの、耐疲労性が不十分になるおそれがある。そこでこの発明では、前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とした。
ここに、結晶粒径は軟質金属層の表面の垂直断面を切片法により画像処理して得たものである。切片法は、観察画像上に形成した円周を通過する結晶粒の数で、円周の長さを除算することにより、結晶粒の結晶粒径を計測した。本件発明では、直径２μmの円周長さより算出した。
観察範囲に表出する結晶粒子の粒子長は結晶粒子に外接矩形を設けてその長辺の長さをもって粒子長とする。
観察範囲に現れる結晶の個数が４未満となると、軟質金属層の表層の結晶が大きくなりすぎて、耐疲労性が低下する。他方、観察範囲に現れる結晶の個数が１１個を超えると、腐食の起点の数が多くなるので、耐腐食性が低下するおそれがある。
なお、軟質金属層を構成するすべての結晶が大径化され、軟質金属層の表層ばかりではなくその深層においてもその粒径が上記範囲のように大径化されると、耐腐食性の向上はみられるものの、耐疲労性が不十分になるおそれがある。そこでこの発明では、前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とした。
ここに、結晶粒径は軟質金属層の表面の垂直断面を切片法により画像処理して得たものである。切片法は、観察画像上に形成した円周を通過する結晶粒の数で、円周の長さを除算することにより、結晶粒の結晶粒径を計測した。本件発明では、直径２μmの円周長さより算出した。
観察範囲に表出する結晶粒子の粒子長は結晶粒子に外接矩形を設けてその長辺の長さをもって粒子長とする。
【0007】
前記軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均は次のようにして求める。
軟質金属層の断面画像を厚さ方向に５等分して、表面側の第１層は除き、その下側の第２～第５層の均等に分配された複数個所（例えば５箇所）において切片法を実施し、その結晶粒径を演算する。得られた結晶粒径の平均を演算する。
軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍとすることにより、十分な耐疲労性が確保できる。結晶粒径の平均が１．５μｍを上回ると、軟質金属層の耐疲労性が低下するおそれがある。
なお、結晶粒径の平均の下限は特に限定されるものではないが、０．３μｍ以上とすることが好ましい。
軟質金属層の断面画像を厚さ方向に５等分して、表面側の第１層は除き、その下側の第２～第５層の均等に分配された複数個所（例えば５箇所）において切片法を実施し、その結晶粒径を演算する。得られた結晶粒径の平均を演算する。
軟質金属層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍとすることにより、十分な耐疲労性が確保できる。結晶粒径の平均が１．５μｍを上回ると、軟質金属層の耐疲労性が低下するおそれがある。
なお、結晶粒径の平均の下限は特に限定されるものではないが、０．３μｍ以上とすることが好ましい。
【0008】
この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１又は第２の局面に規定の摺動部材において、前記軟質金属はビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金である。
第２の局面で列挙した軟質金属が、工業的にみて、摺動部材の軟質金属層を構成するものとして最適であると考える。
第１又は第２の局面に規定の摺動部材において、前記軟質金属はビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金である。
第２の局面で列挙した軟質金属が、工業的にみて、摺動部材の軟質金属層を構成するものとして最適であると考える。
【0009】
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
第１又は２の局面に規定の摺動部材において、前記軟質金属層の上に樹脂層が更に積層される。
このように規定される第３の局面の摺動部材によれば、
軟質金属層の表面に当該樹脂層を積層することにより、更に耐腐食性が向上する。樹脂層がオイルを浸透させ難いからである。この樹脂層が部分的に又は全体的に摩耗して軟質金属層の表面が露出したとき、軟質金属層の表面が粗大結晶で覆われているため、腐食の起点の数が少なく、耐腐食性が維持される。
第１又は２の局面に規定の摺動部材において、前記軟質金属層の上に樹脂層が更に積層される。
このように規定される第３の局面の摺動部材によれば、
軟質金属層の表面に当該樹脂層を積層することにより、更に耐腐食性が向上する。樹脂層がオイルを浸透させ難いからである。この樹脂層が部分的に又は全体的に摩耗して軟質金属層の表面が露出したとき、軟質金属層の表面が粗大結晶で覆われているため、腐食の起点の数が少なく、耐腐食性が維持される。
【0010】
この発明の第４の局面は次のように規定される。即ち、
軟質金属層を有する摺動部材の製造方法であって、
基材表面に軟質金属の結晶を積層して、前駆層を形成するステップと、
前記前駆層の表層を構成する前記結晶の一部を変成してこれを粗大化する結晶粗大化ステップと、を含む摺動部材の製造方法であって、
前記結晶粗大化ステップでは、前記前駆層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数を４～１１個（但し、粒子長が１μｍ以下の結晶は除く）とし、
前記前駆層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とする、
摺動部材の製造方法。
このように規定される第４の局面の製造方法により製造される摺動部材によれば、請求項１に記載の発明と同じ作用を奏する。
軟質金属層を有する摺動部材の製造方法であって、
基材表面に軟質金属の結晶を積層して、前駆層を形成するステップと、
前記前駆層の表層を構成する前記結晶の一部を変成してこれを粗大化する結晶粗大化ステップと、を含む摺動部材の製造方法であって、
前記結晶粗大化ステップでは、前記前駆層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲に表出する前記結晶の数を４～１１個（但し、粒子長が１μｍ以下の結晶は除く）とし、
前記前駆層の表面に表出しない結晶の結晶粒径の平均を１．５μｍ以下とする、
摺動部材の製造方法。
このように規定される第４の局面の製造方法により製造される摺動部材によれば、請求項１に記載の発明と同じ作用を奏する。
【0011】
この発明の第５の局面は次のように規定される。即ち、
第５の局面に規定の摺動部材の製造方法において、前記軟質金属はビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金である。
このように規定される第５の局面に規定の製造方法では、軟質金属として工業的に好適な材料を選択したので、摺動部材を安定してかつ安価に製造可能となる。
第５の局面に規定の摺動部材の製造方法において、前記軟質金属はビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金である。
このように規定される第５の局面に規定の製造方法では、軟質金属として工業的に好適な材料を選択したので、摺動部材を安定してかつ安価に製造可能となる。
【0012】
この発明の第６の局面は次のように規定される。即ち、
第４又は第５の局面に規定の摺動部材の製造方法において、前記軟質金属層の上に樹脂層を更に積層する。
樹脂層を構成する樹脂を選択することにより、耐焼付き性等の特性の向上を図ることができる。
この発明の第７の局面は次のように規定される、即ち、
第４～第６の局面に規定の摺動部材の製造方法であって、前記結晶粗大化ステップはウエットブラストによりなされる。
結晶粗大化ステップにウエットブラストを採用することにより、工程が簡素化されまた粗大結晶のサイズの調整が容易となる。
第４又は第５の局面に規定の摺動部材の製造方法において、前記軟質金属層の上に樹脂層を更に積層する。
樹脂層を構成する樹脂を選択することにより、耐焼付き性等の特性の向上を図ることができる。
この発明の第７の局面は次のように規定される、即ち、
第４～第６の局面に規定の摺動部材の製造方法であって、前記結晶粗大化ステップはウエットブラストによりなされる。
結晶粗大化ステップにウエットブラストを採用することにより、工程が簡素化されまた粗大結晶のサイズの調整が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、この発明を実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
摺動部材を構成する基材層は一般的に金属材料から構成される。
摺動部材の一例の軸受では、基材層は、鋼材からなる裏金層へ銅基の軸受合金層を積層した構成である。軸受合金層の上にＡｇ，Ｎｉ等からなる中間層を形成することもある。
基材層の上に軟質金属層が積層される。一般的に、この軟質金属層はめっきにより形成されるが、めっきに限定されるものではない。
軟質金属としてインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金を用いることができる。
めっきの方法としては湿式の電解めっきを用いることができるが、他のめっき法の採用を妨げるものではない。
摺動部材を構成する基材層は一般的に金属材料から構成される。
摺動部材の一例の軸受では、基材層は、鋼材からなる裏金層へ銅基の軸受合金層を積層した構成である。軸受合金層の上にＡｇ，Ｎｉ等からなる中間層を形成することもある。
基材層の上に軟質金属層が積層される。一般的に、この軟質金属層はめっきにより形成されるが、めっきに限定されるものではない。
軟質金属としてインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）及びアンチモン（Ｓｂ）から選ばれる１種若しくは２種以上、又はそれらの合金を用いることができる。
めっきの方法としては湿式の電解めっきを用いることができるが、他のめっき法の採用を妨げるものではない。
【0015】
これらの軟質金属で基材層にめっきを施すと、形成されためっき層を構成する結晶は所定の範囲の大きさに収まる。
この発明では、めっきにより形成された層であって、後述する結晶粗大化処理がなされていない層を前駆層と呼ぶ。
かかる前駆層を構成する軟質金属の結晶の結晶粒径は１．５μｍ以下とすることが好ましい。
この結晶粒径は、前駆層の垂直断面を画像処理し、切片法により得たものである。
めっき条件を調節することにより、前駆層を構成する結晶の構造が柱状となる。この柱状結晶の長軸は前駆層の表面に対して垂直方向となる。
この発明では、めっきにより形成された層であって、後述する結晶粗大化処理がなされていない層を前駆層と呼ぶ。
かかる前駆層を構成する軟質金属の結晶の結晶粒径は１．５μｍ以下とすることが好ましい。
この結晶粒径は、前駆層の垂直断面を画像処理し、切片法により得たものである。
めっき条件を調節することにより、前駆層を構成する結晶の構造が柱状となる。この柱状結晶の長軸は前駆層の表面に対して垂直方向となる。
【0016】
かかる前駆層の表面へウエットブラストを施したところ、前駆層の表面層の結晶が変成して、粗大結晶が形成された（結晶粗大化処理）。ここに粗大結晶とは前駆層を構成する結晶の一部が集合かつ融合して形成されたものと予想される。
粗大結晶は前駆層を構成する結晶より大柄な結晶である。
粗大結晶は前駆層を構成する結晶より大柄な結晶である。
【0017】
粗大結晶は、めっきにより形成された前駆層の表面へウエットブラストを施すことにより得られた。
前駆層へ一般的なブラストを施すと、前駆層の結晶は全体的に微細化される。また、本発明者らの検討によれば、ウエットブラストの条件を変化させたとき粗大結晶の粒子長も変化することが認められた。
ウエットブラストに用いるショット材、水温、ショット圧は、前駆層の材質に応じて任意に選択できる。
前駆層へ一般的なブラストを施すと、前駆層の結晶は全体的に微細化される。また、本発明者らの検討によれば、ウエットブラストの条件を変化させたとき粗大結晶の粒子長も変化することが認められた。
ウエットブラストに用いるショット材、水温、ショット圧は、前駆層の材質に応じて任意に選択できる。
【0018】
例えば、ショット材としてはアルミナ、ガラスビーズその他の汎用的なショット材を採用でき、その大きさも汎用的なものでよい。
実施例ではショット材とも噴出する水の温度は常温としているが、温水もしくは冷却水を用いることもできる。
選択された前駆層の材料やショット材の材質、大きさに応じて、ショット圧は適宜調整される。
実施例ではショット材とも噴出する水の温度は常温としているが、温水もしくは冷却水を用いることもできる。
選択された前駆層の材料やショット材の材質、大きさに応じて、ショット圧は適宜調整される。
【0019】
以上より、冷媒とともに、換言すれば、冷却しながらブラスト処理を前駆層の表面へ実施すれば、形成される粗大結晶大きさ及び分布割合を制御できる。冷媒として、ウエットブラストでは水を用いているが、その他、冷媒として、油やアルコールなどの液体、冷風や水蒸気などの気体を用いることもできる。
換言すれば、前駆層の表面へ応力を与えてその一部の結晶を変成させることを意味する。熱や光により表面の一部へ応力を与えることも可能である。
換言すれば、前駆層の表面へ応力を与えてその一部の結晶を変成させることを意味する。熱や光により表面の一部へ応力を与えることも可能である。
【実施例0020】
以下、この発明の実施例について説明する。
実施例の摺動部材１は、例えば図１に示す断面構造とした。より具体的には、鋼裏金層３の上に銅系の軸受合金層４をライニングしてバイメタルを製造し、このバイメタルを半円筒状又は円筒状に成形した。その後、軸受合金層４の表面をボーリング加工して表面仕上げをした。これにより基材層２（厚さ：１．５ｍｍ）が形成された。次に、半円筒状又は円筒状の成形物の表面を洗浄した（電解脱脂+酸洗浄）。
このようにして得られた基材層２の上面へ湿式めっきを施して、めっき層５（約１５μｍ）を積層させた。
実施例の摺動部材１は、例えば図１に示す断面構造とした。より具体的には、鋼裏金層３の上に銅系の軸受合金層４をライニングしてバイメタルを製造し、このバイメタルを半円筒状又は円筒状に成形した。その後、軸受合金層４の表面をボーリング加工して表面仕上げをした。これにより基材層２（厚さ：１．５ｍｍ）が形成された。次に、半円筒状又は円筒状の成形物の表面を洗浄した（電解脱脂+酸洗浄）。
このようにして得られた基材層２の上面へ湿式めっきを施して、めっき層５（約１５μｍ）を積層させた。
【0021】
本実施例でのめっき層５を形成したときのめっきの条件は、後述する表１の実施例４の「表層以外の結晶粒径」が得られるように調整している。この結晶粒径は前駆層を構成する結晶の結晶粒径に等しい。各結晶は柱状構造となっていた（図２参照）。
めっき液の組成、撹拌の仕方、温度、電流密度などを調整することで求める結晶粒径の結晶が得られる。これらの具体的条件は固定されるものではなく、めっきのオペレータの経験に基づき適宜選択されることは当業者であれば理解できよう。
めっき液の組成、撹拌の仕方、温度、電流密度などを調整することで求める結晶粒径の結晶が得られる。これらの具体的条件は固定されるものではなく、めっきのオペレータの経験に基づき適宜選択されることは当業者であれば理解できよう。
【0022】
上記のようにして得られた試料の前駆層を周知の方法で洗浄した。
続いて、前駆層の表面に対してウエットブラスト処理を行った。
ウエットブラストの条件は次の通りである。
ショット材：アルミナ＃４００
ショット圧：０．１～０．３ＭＰａ
水温：常温
続いて、前駆層の表面に対してウエットブラスト処理を行った。
ウエットブラストの条件は次の通りである。
ショット材：アルミナ＃４００
ショット圧：０．１～０．３ＭＰａ
水温：常温
【0023】
ウエットブラストのショット圧を変化させたとき、得られた試料の特性を表１に示す。
【表1】
【0024】
表１の結果は次のようにして得た。
軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲を確定した。
かかる観察範囲を画像処理して、切片法を用いて各結晶の結晶粒径を演算した。
「表層以外の結晶粒径の平均」は次のようにして得た。
観察範囲中の軟質金属層を深さ方向に５等分し、得られた分割層において粗大結晶が含まれている層（表層）を除いた各層から面方向に所定間隔をあけた位置において切片法を実行して結晶粒径を演算する。各位置で得られた結晶粒径の平均値もって「表層以外の結晶粒径の平均値」とした。
軟質金属層の表面からの垂直断面における３２×４０μｍの任意の観察範囲であって、前記表面を含む観察範囲を確定した。
かかる観察範囲を画像処理して、切片法を用いて各結晶の結晶粒径を演算した。
「表層以外の結晶粒径の平均」は次のようにして得た。
観察範囲中の軟質金属層を深さ方向に５等分し、得られた分割層において粗大結晶が含まれている層（表層）を除いた各層から面方向に所定間隔をあけた位置において切片法を実行して結晶粒径を演算する。各位置で得られた結晶粒径の平均値もって「表層以外の結晶粒径の平均値」とした。
【0025】
観察範囲に現れる結晶粒子を楕円近似し、その長径の長さ（粒子長）が１．０μｍを超えるものの数をカウントした。カウントにより得られた数が「観察範囲内の粗大結晶数」である。
観察範囲に現れた結晶粒子に外接矩形を設け、その長辺の長さをもって粒子長とすることもできる。
観察範囲に現れた結晶粒子に外接矩形を設け、その長辺の長さをもって粒子長とすることもできる。
【0026】
表１において、耐疲労試験は表２の条件で実行した。耐疲労試験の結果は表１において「疲労しない最大面圧（ＭＰａ）」として表記されている。
面圧をかける前に、給油温度を１３０℃として、２０時間の慣らし運転を行った。その後、給油温度は１３０℃に維持して、１０ＭＰａずつ面圧をかけていって、それぞれ、２０時間連続的に軸を回転させた。軟質金属層にクラックが発生しなかった最大面圧をもって表１の値とした。
【表2】
面圧をかける前に、給油温度を１３０℃として、２０時間の慣らし運転を行った。その後、給油温度は１３０℃に維持して、１０ＭＰａずつ面圧をかけていって、それぞれ、２０時間連続的に軸を回転させた。軟質金属層にクラックが発生しなかった最大面圧をもって表１の値とした。
【0027】
実施例４の試料の断面の概略図を図２に示す。
図中の符号１０が粗大結晶であり、軟質金属層５の表層に形成されている。軟質金属５の下側の部分は、ウエットブラストの影響が現れず、めっきにより形成された結晶がそのままの状態（柱状結晶）である。かかる結晶の結晶粒径を切片法で演算すると、得ら得た結晶粒径の平均は０．３μｍであった。
なお、比較例１はウエットブラストを実行しなかったときの試料である。
比較例２はめっき条件を変えて、大きな粒子長を持つ結晶粒子をめっきにより形成したときの試料である。
図中の符号１０が粗大結晶であり、軟質金属層５の表層に形成されている。軟質金属５の下側の部分は、ウエットブラストの影響が現れず、めっきにより形成された結晶がそのままの状態（柱状結晶）である。かかる結晶の結晶粒径を切片法で演算すると、得ら得た結晶粒径の平均は０．３μｍであった。
なお、比較例１はウエットブラストを実行しなかったときの試料である。
比較例２はめっき条件を変えて、大きな粒子長を持つ結晶粒子をめっきにより形成したときの試料である。
【0028】
表１の結果から、観察範囲に現れる粗大結晶の数は４～１１にすることが好ましいことがわかる。この範囲において、高い耐疲労性が得られている。
他方、観察範囲に現れる粗大結晶の数が１１を超えると（比較例１参照）、耐疲労性が不十分となる。結晶粒子の数が増えた結果、結晶粒界の個数も多くなるためと考えられる。
比較例２では、十分な耐疲労性が得られなかった。耐疲労性が低下した原因は専ら結晶の大径化による結晶自体の機械的強度低下などに起因し、腐食を起因とするものではないと考える。
他方、観察範囲に現れる粗大結晶の数が１１を超えると（比較例１参照）、耐疲労性が不十分となる。結晶粒子の数が増えた結果、結晶粒界の個数も多くなるためと考えられる。
比較例２では、十分な耐疲労性が得られなかった。耐疲労性が低下した原因は専ら結晶の大径化による結晶自体の機械的強度低下などに起因し、腐食を起因とするものではないと考える。
【0029】
この発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本発明の摺動部材を用いた内燃機関等の軸受機構使用装置は、優れた摺動特性を発揮する。
【符号の説明】
【0030】
１ 摺動部材
２ 基材層
３ 裏金層
４ 軸受合金層
５ 軟質金属層
１０ 粗大結晶
２ 基材層
３ 裏金層
４ 軸受合金層
５ 軟質金属層
１０ 粗大結晶
【図1】
【図2】
