滑动构件以及滑动轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在滑动面上对象轴进行滑动的滑动构件以及滑动轴承。
【背景技术】
[0002]已知有一种在Cu合金上由Ni等形成中间层，并在该中间层上形成Bi覆盖层的技术(参照专利文献I)。由此，通过由柔软的Bi形成的覆盖层，能提高密封性。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011-163382号公报
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的问题
[0007]然而，存在中间层和覆盖层之间的贴合性不足的问题。即，存在通过使中间层和覆盖层之间裂开的破坏进一步发展而使覆盖层从中间层剥离的问题。
[0008]本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种提高软质层的贴合性的技术。
[0009]用于解决问题的技术手段
[0010]为实现上述目的，本发明的滑动构件以及滑动轴承具备:由比基体软的软质材料构成的软质粒子析出到基体中的基层；以及由软质材料形成于基层的表面上的软质层。该软质层包括软质材料从基层的软质粒子外延生长后的外延生长部。
[0011]由于与析出到基层中的软质粒子相同的软质材料的软质层与该软质粒子接合，因此能提高软质层与基层的贴合性。由于软质粒子原本就析出到了基层中，因此与软质层接合的软质粒子成为固定物从而能提高软质层与基层的贴合性。特别是，由于软质层中的外延生长部是软质粒子的软质材料外延生长后的部分，因此与基层的软质粒子坚固地结合。由于外延生长部与基层的软质粒子如此坚固地结合后的部分以贯穿基层与软质层的界面的方式形成，因此能阻止基层与软质层的界面处的剥离的发展，能提高软质层与基层的贴合性。
[0012]基层只要至少包括基体和软质粒子即可，例如还可以由轴瓦支承。软质材料既可以是比基体柔软的材料，也可以是在形成基层时可析出到基体中的材料。例如，轴套还可以比基体中的软质材料的固溶极限更大量地包含软质材料。软质层在与基层之间的界面上，包括与基层的基体接合的部分、以及与露出到基层的表面的软质粒子接合的部分。其中，在与露出到基层的表面的软质粒子接合的部分中，形成有软质材料从软质粒子外延生长后的外延生长部。
[0013]基层的基体可以是Cu合金，软质材料可以是Bi。由于Bi比Cu合金软，因此通过形成Bi的软质层，从而能确保密封性。此外，Cu合金是指具有Cu作为其主成分的合金。另夕卜，由于Bi几乎不固溶于Cu，因此能析出Bi的软质粒子到Cu合金中。其中，基层的基体不限于Cu合金，可以根据对象轴的硬度、作用于对象轴的负载等来选择基体的材料。另外，软质材料可以是比基体软，并且可析出到基体中的材料，也可以是例如Pb、Sn、In。
【附图说明】
[0014]图1是滑动构件的立体图。
[0015]图2的(2A)、(2B)是滑动构件的剖面示意图。
[0016]图3的(3A)、(3B)是声发射的曲线图。
[0017]图4的(4A)，(4B)是滑动构件的剖面照片。
【具体实施方式】
[0018]此处，按照下述的顺序就本发明的实施方式进行说明。
[0019](I)第一实施方式:
[0020](1-1)滑动构件的结构:
[0021](1-2)测量方法:
[0022](1-3)滑动构件的制造方法:
[0023](2)其他实施方式:
[0024](I)第一实施方式:
[0025](1-1)滑动构件的结构:
[0026]图1是本发明的一个实施方式的滑动构件I的立体图。滑动构件I包括轴瓦10、轴套11以及覆盖层12。滑动构件I是将中空状的圆筒在直径方向上二等分后的半切形状的金属构件，剖面为半圆弧状。通过将两个滑动构件I以变为圆筒状的方式进行组合，来形成滑动轴承A。滑动轴承A由形成于内部的中空部分轴支承圆柱形的对象轴2(发动机的曲轴)。对象轴2的外径形成为比滑动轴承A的内径稍小。向形成于对象轴2的外周面和滑动轴承A的内周面之间的间隙提供润滑油(机油)。此时，对象轴2的外周面在滑动轴承A的内周面上滑动。
[0027]滑动构件I具有按离曲率中心从远到近的顺序，按顺序层叠有轴瓦10、轴套11以及覆盖层12的构造。因此，轴瓦10构成滑动构件I的最外层，覆盖层12构成滑动构件I的最内层。轴瓦10、轴套11以及覆盖层12各自在圆周方向上具有固定的厚度。轴瓦10的厚度为1.3mm，轴套11的厚度为0.2mm，覆盖层12的厚度为ΙΟμπι。覆盖层12的曲率中心侧的表面半径为(滑动构件I的内径)40mm。以下，内侧意指滑动构件I的曲率中心侧，夕卜侧意指与滑动构件I的曲率中心相反的一侧。覆盖层12的内侧表面构成对象轴2的滑动面。
[0028]轴瓦10由钢形成，所述钢含有0.15界七％的C、0.06界七％的Mn，余部由Fe构成。此夕卜，轴瓦10可以由经由轴套11和覆盖层12而能支承来自对象轴2的负载的材料形成，并非一定要由钢来形成。
[0029]轴套11是层叠在轴瓦10的内侧的层，构成本发明的基层。轴套11含有10?七％的Sn、8wt5^^^ Bi，余部由Cu和不可避免的杂质构成。轴套11的不可避免的杂质为Mg、T1、B、Pb、Cr等，是在精炼或废料中混入的杂质。不可避免的杂质的含量整体小于等于1.0wt%。
[0030]图2A是滑动构件I的剖面示意图。此外，在图2A中，忽略了滑动构件I的曲率。在轴套11中，Bi粒子Ilb析出到由Cu-Sn合金构成的基体Ila中。Bi粒子Ilb比Cu-Sn合金软，构成本发明的软质粒子。另外，Bi构成本发明的软质材料。通过采用硬质的Cu-Sn合金作为轴套11的基体11a，能提高滑动构件I的强度以及耐磨损性。
[0031]轴套11的剖面中的Bi粒子Ilb的平均等效圆直径为100 μ m。S卩，轴套11的剖面中的Bi粒子Ilb的平均面积为2500 X μ m2。另外，轴套11的剖面中的Bi粒子Ilb的面积占比为10%。由于轴套11中的Bi粒子Ilb的分布均匀且不具有方向依赖性，因此轴套11与覆盖层12的界面X上的Bi粒子Ilb的平均等效圆直径、平均面积以及面积占比可以视作与任意剖面上的Bi粒子Ilb的平均等效圆直径、平均面积以及面积占比相同。
[0032]覆盖层12是层叠在轴套11的内侧表面上的层，构成本发明的软质层。轴套11的内侧表面构成轴套11与覆盖层12的界面X。覆盖层12由Bi和不可避免的杂质构成。覆盖层12的不可避免的杂质为Sn、Fe、Pb等，是从覆盖层12的电镀液等混入的杂质。不可避免的杂质的含量整体小于等于1.0wt%，Bi的含量大于等于99%。
[0033]覆盖层12包括外延生长部12b和自我生长部12a。外延生长部12b是以露出到轴套11的内侧表面的Bi粒子Ilb作为起点由进行了外延生长的Bi的结晶构成的部分。因此，外延生长部12b中的Bi的结晶颗粒构造(结晶颗粒的大小、排列方向)与轴套11的Bi粒子Ilb的Bi的结晶颗粒构造相同。轴套11的Bi粒子Ilb的Bi的结晶颗粒构造由Bi粒子Ilb析出到轴套11中时的结晶生长条件来决定。
[0034]由于外延生长部12b是露出到轴套11的内侧表面上的Bi粒子Ilb进行了外延生长的部分，所以与轴套11的Bi粒子Ilb进行坚固地结合。外延生长部12b与轴套11的Bi粒子Ilb坚固地结合而一体化的部分，形成为贯穿轴套11与覆盖层12的界面X。
[0035]图2B是示意性地示出覆盖层12从轴套11剥离的样子的图。如该图所示，即使在产生了在轴套11与覆盖层12的界面X上发生剥离的破坏E的情况下，也能由外延生长部12b和轴套11的Bi粒子Ilb结合后的部分阻止该破坏E的发展。因此，能提高轴套11和覆盖层12的贴合性。
[0036]图3A、3B是表示对滑动构件I的滑动面作用摩擦力的情况下的声发射的程度的曲线图。图3A、3B的横轴表示作用于覆盖层12的垂直负载，第一纵轴(右侧的轴)表示摩擦力。如图3A、3B所示，摩擦力(虚线)与垂直负载大致成比例。图3A、3B的第二纵轴(左侧的轴)表示声发射的程度，值越大则表示声发射的程度越大。声发射的程度与对覆盖层12作用摩擦力时发出的声音的音压相对应。
[0037]图3A表示对外延度的平均值为70%的滑动构件I(实施方式)的滑动面作用摩擦力的情况下的声发射的程度，图3B表示对外延度的最大值为10%的滑动构件I (比较例)的滑动面作用摩擦力的情况下的声发射的程度。声发射是指由于作用于滑动面的摩擦力所产生的滑动构件I的内部破坏而发出的声波。构成声发射的主因的滑动构件I的内部破坏被认为主要是在轴套11与覆盖层12的界面X上发生剥离的破坏。由于构成覆盖层12的Bi不固溶于构成轴套11的基体的Cu，并且不与Cu形成化合物，因此覆盖层12与轴套11容易在界面X处剥离。外延度是指轴套11和覆盖层12在界面X处的外延生长部12b的占有率越大则变得越大的指标，详细情况后述。
[0038]对比图3A和3B，在外延度的平均值为70%的图3A的滑动构件I中几乎不产生声发射(实线)，与此相对，在外延度的平均值为50%以下的图3B的滑动构件1(比较例)中产生了声发射。因此，在外延度大的情况下，能防止界面X处的轴套11与覆盖层12的剥离，使覆盖层12与轴套11的贴合性良好。
[0039]自我生长部12a是由以形成于基体Ila的表面上的核作为起点生长出的Bi的结晶构成的部分。因此，自我生长部12a中的Bi的结晶颗粒构造由将覆盖层12层叠在轴套11的表面上时的结晶生长条件来决定。因此，外延生长部12b的结晶颗粒构造和自我生长部12a各自的晶粒构造由互不相同的结晶生长条件决定。因此，覆盖层1