滑动构件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用在滑动轴承等中的滑动构件。
【背景技术】
[0002] 滑动轴承用作汽车发动机及其它工业机械发动机的主轴承等。滑动轴承具有金属 背衬和衬里层（轴承合金层），并被加工成圆柱轴承或半轴承的形状。在半轴承的情况下， 两个半轴承被结合到一起，并用作圆柱轴承。运种类型的滑动轴承引起对配合轴的错位、同 轴性等的关注，并且发生配合轴和滑动轴承之间局部接触的情况。特别地，在汽车工业中， 为降低燃料消耗配备有启动停止系统的发动机正在增加。运样的发动机在频率增加的情况 下启动和停止，并且轴承和配合轴之间的接触频率相应地增加。当轴承和配合轴之间的摩 擦增加时，启动力矩增加，导致燃料效率恶化。由此，发动机轴承在接触和启动期间降低摩 擦存在着不断增长的需求，从而降低了启动力矩。
[0003] 专利文件1公开了一种甚至当与配合轴接触时也平稳运行的轴承。专利文件2公 开了一种通过将滑动构件分为混合润滑区域和流体润滑区域W及选择适合各自区域的材 料的降低摩擦系数的技术。专利文件3公开了一种通过在滑动构件的表面上提供亲油性复 合氧化膜而实现低摩擦和低磨损性能的方法，所述复合氧化膜具有与滑动构件的良好附着 性。专利文件4公开了一种技术，该技术形成了通过使用树脂粘结剂使抗卡咬性能、初始 一致性和抗气蚀性改进的膜，通过向特定树脂施加高剪切将所述树脂粘结剂制成聚合物合 金。专利文件5公开了一种通过为滑动构件的表面涂覆类金刚石碳膜而降低摩擦系数的技 术。
[0004] 引文列表 阳00引专利文件
[0006] 专利文件 1:JP 3388501B
[0007] 专利文件 2:JP 册-151952A
[0008] 专利文件 3:JP 2007-46496A
[0009] 专利文件 4:JP 5127331B
[0010] 专利文件 5:JP 2012-7199A
【发明内容】
[0011] 技术问题
[0012] 然而，关于降低启动力矩的效果，专利文件1至5仍存在改进的空间。本发明提供 了一种愈加降低启动力矩的滑动构件。 阳〇1引解决方案
[0014] 本发明提供了一种滑动构件，该滑动构件包括：衬里层，所述衬里层由具有预定形 状的合金形成；粘结剂树脂，所述粘结剂树脂在所述衬里层的内周表面上形成覆盖层，所述 内周表面抵靠配合构件滑动；W及石墨，所述石墨被作为固体润滑剂包含在所述覆盖层中 并且具有90%W上的石墨化程度。
[0015] 所述石墨可具有3μπιW下的平均粒径。
[0016] 所述石墨在所述覆盖层中的含量可为30体积％到70体积％。
[0017] 所述覆盖层可进一步包含硬质材料。 阳〇1引 所述硬质材料可包括SiC、Al2化、TiN、AlN、化化、Si3N4、Zr〇2和化3Ρ中的至少一种。
[0019] 所述粘结剂树脂可包括聚酷胺-酷亚胺树脂、聚酷胺树脂、聚酷亚胺树脂、酪醒树 月旨、聚缩醒树脂、聚酸酸酬树脂、聚苯硫酸树脂和环氧树脂中的至少一种。
[0020] 所述固体润滑剂可进一步包括MoSz、聚四氣乙締、石墨化程度小于90%的石墨、 WSz、h-BN(六方氮化棚）和訊2化中的至少一种。
[0021] 本发明的有利效果
[0022] 根据本发明，可W降低摩擦系数，从而降低启动力矩。
【附图说明】
[0023] 图1是示出根据实施方式的主轴承11的构造的立体图。
【具体实施方式】
[0024] 1、构造
[00巧]图1示出了根据实施方式的主轴承11的结构。主轴承11是滑动构件的示例，并 且可用作例如内燃机的曲轴和连杆或曲轴和发动机体之间的轴承。主轴承11由两个半轴 承13构成。将两个半轴承13结合在一起提供了圆柱轴承。应当指出的是，图1仅示出了 单个半轴承13。
[0026] 半轴承13具有金属背衬15、衬里（轴承合金）层17和覆盖层19。金属背衬15 是用于加强衬里层17的机械强度的层。例如，金属背衬15可由钢形成。衬里层17沿着轴 承的滑动表面（与轴接触的表面）设置。衬里层17是用于提供轴承性能的层，轴承性能例 如是摩擦性能、抗卡咬、耐磨性、一致性、可嵌入性（抵抗异物的稳健性）、耐腐蚀等性能。衬 里层17由轴承合金形成。为了防止附着到轴上，所谓的"tomogane(tomozai)"(即，避免轴 承合金和轴由类似成分的金属（材料）制成）W及不同于轴的材料被用于轴承合金。在该 示例中，轴承用于由钢形成的轴，并且因此侣合金可用作轴承合金。应当指出的是，除了侣 合金，还可使用通过使用除侣之外的金属作为基础而制出的合金，诸如铜合金。
[0027] 在使用侣合金的情况下，对侣合金的成分没有特别的限制。然而，侣合金可包含 Cr、Si、Μη、Sb、Sr、Fe、Ni、Mo、Ti、W、Zr、V、化、Mg和化中的至少一种元素的 10 重量％W 下W及Sn、Pb、Ιη、Τ1和Bi中的至少一种元素的20重量％^下。前一组中的元素主要提 供强度和耐磨性，而后一组中的元素主要提供一致性。通过改变所添加元素的类型和量来 调整轴承性能。
[0028] 在使用铜合金的情况下，对铜合金的成分没有特别的限制。然而，铜合金可包含Pb 和Bi中的至少一种的25重量％W下、Sn的10重量％ ^下^及P、Ag、In、Ni、Al等的2重 量％^下。
[0029] 在上述元素之中，作为软金属的化和Bi提供一致性。作为青铜的重要组成部分 的Sn提供强度和耐磨性。其它组成部分有助于改进性能。特别地，P在还原、促进烧结、强 化等方面是有效的。Ag与S起反应，S是润滑油或铜的杂质成分，由此形成有效改进滑动性 能的化合物。In改进了润滑油的耐腐蚀和润湿性。Ni和A1使铜强化。
[0030] 例如，衬里层17的厚度可为0. 1至0. 5mm。例如，金属背衬15的厚度可为1. 0至 3 Ογπγπ〇
[0031] 覆盖层19是用于改进衬里层17的诸如摩擦系数、一致性、耐腐蚀、可嵌入性（抵 抗异物的稳健性）等的性能的层。覆盖层19包含粘结剂树脂W及分散在粘结剂树脂中的 固体润滑剂和硬质材料中的至少一种。应当指出的是，优选地，覆盖层19由固体润滑剂（30 体积％到70体积％ )、硬质材料（0%到5% )和粘结剂树脂（剩余体积）构成。
[0032] 例如，诸如热固性树脂或热塑性树脂的已知树脂可W用作粘结剂树脂。具体地，粘 结剂树脂包括聚酷胺-酷亚胺（ΡΑΙ)树脂、聚酷亚胺（ΡΙ)树脂、聚酷胺树脂、酪醒树脂、聚 缩醒树脂、聚酸酸酬树脂、聚苯硫酸树脂和环氧树脂中的至少一种。ΡΑΙ树脂就粘合剂强度 而言是优选的。
[0033] 粘结剂树脂在覆盖层中的含量取决于其它添加剂的量，但优选为30体积％到70 体积％，更优选为40体积％到65体积％。
[0034] 添加固体润滑剂W便改进摩擦性能。例如，固体润滑剂包括MoS2、WS2、聚四氣乙締 (PT阳）、石墨、h-BN和SB203中的至少一种。例如，MoS2提供良好的润滑性。由于分子间凝 聚较低，PTFE具有降低摩擦系数的效果。此外，石墨改进润湿性并且改进初始一致性。初 始一致性是当在启动滑动之后与配合材料滑动接触时允许滑动表面磨损并变平稳的性能， 从而改进了滑动能力。当由于发展初始一致性而改进滑动能力时，滑动层的整个磨损量得 W降低。
[0035] 在该示例中，尤其是石墨化程度（graphitizationdegree)为90%W上的石墨用 作固体润滑剂。石墨是具有层状晶体结构的物质，其中（002)平面被堆叠，并且具有使石墨 各层容易地彼此滑过的性能。利用该性能，如果石铅的解理面在滑动方向上取向，则摩擦系 数减小。由此，将石墨用作固体润滑剂能够降低摩擦系数。从降低启动力矩的观点看，用 作固体润滑剂的石墨的石墨化程度越高，石墨越是优选的。例如，优选的是，石墨化程度为 90%W上。石墨化程度越接近100%，越是优选的。
[0036] 可使用平均面间距（层间距离）屯。2和下面的公式（1)来计算石墨化程度。平均 面间距屯。2通过X射线衍射测量。
[0037]石墨化程度=(3. 440-cU)X100/0. 086 (1)
[0038] 石墨的特征在于，它具有对发动机油的高亲和力。充当润滑油的发动机油存在于 轴承和配合轴之间，并且在它们之间形成膜（油膜）。担屯、的是，随着发动机启动停止的频 率增加，油可能泄漏，并且滑动构件和配合轴之间的接触频率相应增加。因为石墨对发动机 油具有高亲和力，所W由覆盖层和发动机油形成的接触角度较小。由此，保留发动机油的能 力得到增强，并且可W防止油的泄漏，致使持久性得到改进。
[0039] 可W基于该接触角度来评估覆盖层对发动机油的亲和力。接触角度越小，对发动 机油的亲和力越高。接触角度优选为20°W下，更优选为15°W下。
[0040] 应当指出的是，从改进对发动机油的亲和力的观点看，充当固体润滑剂且石墨化 程度小于90%的石墨也是有效的。为了既实现摩擦系数的降低又实现对发动机油的亲和力 的改进，90%W上的石墨化程度是优选的。
[0041] 如果覆盖层中的石墨含量降低得过多，则无法W持久的方式获得通过减小与发动 机油的接触角度而降低启动力矩的效果。如果石墨含量增加得过多，则可能不再添加其它 材料（粘结剂树脂，等等）。鉴于运些点，覆盖层中的石墨含量优选为30体积％到70体 积％，更优选为35体积％到60体积％。
[0042] 而且，石墨的粒径越小，石墨的表面粗糖度越小，并且越容易形成油膜。运意味着， 可W实现低的启动力矩。鉴于运一点，石墨的平均粒径优选为3μmW下，更优选为2μmW 下。在此，中值粒径ds。用作石墨的平均粒径。平均粒径可通过已知方法测量。
[0043] 固体润滑剂还可包含除了石墨的其它固体润滑剂。可W与石墨一起使用的其它固 体润滑剂可W具有或不具有可裂性。为了保留油膜并且防止干扰到降低启动力矩的效果， 优选的是，其它固体润滑剂的粒径等于或小于石墨的粒径。其它固体润滑剂的粒径也可通 过已知方法测量。
[0044] 其它固体润滑剂的含量过大意味着树脂的含量减小，运致使粘结强度（覆盖层的 脆化）降低。为此，其它固体润滑剂在覆盖层中的含量优选为1体积％到30体积％，更优 选为1体积％到20体积％。 柳例添加硬质材料W便改进耐磨性。例如，硬质材料包括SiC、Alz化、TiN、A1N、化化、Si3N4、Zr〇2和化3P中的至少一种。硬质材料的粒径优选为lumW下。就抗卡咬性而言，硬 质材料在覆盖层中的含量优选为0. 1体积％到5体积％，更优选为0. 3体积％到3体积％。 依据所使用硬质材料的莫氏硬度和粒径，可