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]已知有一种技术，通过对Cu合金的表面进行超声波清洗，从而在该表面上形成许多空壁，并通过电镀在该空壁内以及Cu合金的表面上形成Bi的覆盖层(参照专利文献I)。由此，能往空壁内填充Bi，并且以使空壁内的Bi成为固定物的方式在Cu合金的表面上形成Bi的覆盖层。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2009-203504号公报
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的问题
[0007]然而，由于空壁内的Bi和覆盖层的Bi连续生长，因此会发生空壁内的Bi与覆盖层的Bi的结晶方向一致的问题。换句话说，由于在与滑动面垂直的方向上，空壁内的Bi的晶界与覆盖层的Bi的晶界连续，因此会发生疲劳破坏沿着该连续的晶界从覆盖层传播到Cu合金的问题。
[0008]本发明是鉴于上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种能防止疲劳破坏从软质层传播到基层内的技术。
[0009]用于解决问题的技术方案
[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。另夕卜，在基层与软质层之间的界面上，形成有具有软质粒子所特有的结晶颗粒构造的软质材料的结晶颗粒与具有软质层所特有的结晶颗粒构造的软质材料的结晶颗粒的边界。
[0011]在上述结构中，在析出到基层中的软质粒子中，该基层与软质层的界面中存在的软质粒子与软质层接合。即，构成基层与软质层的界面中存在的软质粒子的软质材料、以及构成软质层的软质材料相互接合。如此，在基层与软质层的界面中存在的软质粒子与软质层之间，相同的软质材料进行接合。在本发明中，在相同的软质材料进行接合的界面上，形成有具有软质粒子所特有的结晶颗粒构造(结晶颗粒大小排列方向等)的软质材料的结晶颗粒与具有软质层所特有的结晶颗粒构造的软质材料的结晶颗粒的边界。因此，能使软质层中的软质材料的晶界与基层中的软质粒子的软质材料的晶界不连续，能防止在软质层中产生的晶界破坏贯穿基层与软质层的界面。即，能防止在软质层中产生的疲劳破坏经由软质粒子传播至基层。另外，能防止软质层所包含的软质材料以外的合金成分沿着晶界扩散至基层中的软质粒子。即，能防止软质层中的软质材料以外的合金成分经由软质粒子扩散至基层。
[0012]进而，也可以在具有软质粒子所特有的结晶颗粒构造的软质材料的结晶颗粒与具有软质层所特有的结晶颗粒构造的软质材料的结晶颗粒的边界上，形成软质材料的氧化膜。即，通过在基层的表面上层叠软质层时，预先对露出到基层的表面的软质粒子进行氧化，从而能防止软质层的软质材料从露出到基层的表面上的软质粒子进行外延生长。即，即使在露出到基层的表面上的软质粒子上，也能使具有与该软质粒子所特有的结晶颗粒构造不同的结晶颗粒构造的软质粒子的结晶颗粒生长。
[0013]另外，基层的基体可以为Cu合金，软质材料可以为Bi。由于Bi比Cu合金软，因此能通过Bi的软质层来确保密封性。Cu合金是指具有Cu为主成分的合金。另外，由于Bi几乎不固溶于Cu，因此能析出Bi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来选择基体的材料。另外，软质材料可以是比基体软并且是可析出到基体中的材料，也可以是例如Pb。
【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)是滑动构件的剖面照片。
【具体实施方式】
[0017]此处，按照下述的顺序就本发明的实施方式进行说明。
[0018](I)第一实施方式:
[0019](1-1)滑动构件的结构:
[0020](1-2)测量方法:
[0021](1-3)滑动构件的制造方法:
[0022](2)其他实施方式:
[0023](I)第一实施方式:
[0024](1-1)滑动构件的结构:
[0025]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，截面为半圆弧状。通过两个滑动构件I组合成圆筒形，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。
[0026]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。
[0027]轴瓦10由钢形成，所述钢含有0.15wt%的C、0.06wt%的Mn，剩余部分由Fe构成。此外，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的载荷的材料形成，并非一定要由钢来形成。
[0028]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10wt%的511、8被％的扮，剩余部分由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 % ο
[0029]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。
[0030]轴套11的剖面上的Bi粒子Ilb的平均等效圆直径为100 μπι。S卩，轴套11的剖面上的Bi粒子Ilb的平均面积为2500X μπι2。另外，轴套11的剖面上的Bi粒子Ilb的面积占比为10%。由于轴套11上的Bi粒子Ilb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。
[0031]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%。
[0032]覆盖层12中的Bi的结晶颗粒构造由将覆盖层12层叠到轴套11的表面上时的结晶生长条件决定。因此，构成轴套11与覆盖层12的界面X中存在的Bi粒子Ilb的Bi结晶颗粒构造、以及构成覆盖层12的Bi结晶颗粒构造由相互不同的结晶生长条件决定。因此，轴套11与覆盖层12的界面X中存在的Bi粒子Ilb与覆盖层12由相互相同的Bi形成，但它们之间形成有结晶颗粒构造不同的结晶颗粒的边界Y。即，在轴套11与覆盖层12之间的界面X，形成有具有析出到轴套11中的B粒子Ilb所特有的结晶颗粒构造的Bi的结晶颗粒与具有覆盖层12所特有的结晶颗粒构造的Bi的结晶颗粒的边界Y。
[0033]图2B是示意性地示出在覆盖层12产生了疲劳破坏D的样子的图。如该图所示，即使在覆盖层12产生了疲劳破坏D的情况下，也能防止疲劳破坏D贯穿Bi粒子Ilb与覆盖层12的边界Y。Bi粒子Ilb与覆盖层12相互间结晶颗粒构造不同是由于在Bi粒子Ilb与覆盖层12的边界Y上Bi的晶界不连续。因此，能防止在覆盖层12产生的晶界破坏贯穿轴套11与覆盖层12的界面X。即，能防止在覆盖层12产生的疲劳破坏D经由Bi粒子Ilb传播至轴套11。另外，能防止覆盖层12所包含的Bi以外的合金成分沿着晶界扩散至Bi粒子lib。S卩，能防止覆盖层12中的Bi以外的合金成分经由Bi粒子Ilb扩散至轴套11。
[0034](1-2)测量方法:
[0035]通过以下方法测量出在上述的实施方式中示出的各数值。
[0036]由ICP发光分光分析装置(岛津社制ICPS-8100)测量出构成滑动构件I的各层的元素的质量。
[0037]按照以下顺序测量出轴套11中的Bi粒子Ilb的平均等效圆直径。首先，以粒子径2 μπι的铝粒子研磨轴套11的任意剖面(不限于垂直于对象轴2的旋转轴方向的方向)。通过由电子显微镜(日本电子制JSM-6610A)，将轴套11的剖面中面积为0.02mm2的任意观察视场范围(纵0.1mmX横0.2mm的矩形范围)以500倍进行拍摄，从而得到观察图