JP2021113609A

JP2021113609A - 多層滑り軸受要素

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Publication number: JP2021113609A
Application number: JP2020179692A
Authority: JP
Inventors: ドミニクヨーゼフヤーニッシュシグマー; Dominic Josef Janisch Sigmar; シナグルマティーアス; Schinagl Matthias
Original assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Current assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-08-05
Also published as: KR20210061936A; CN112901661A; AT16900U1; EP3825119A1

Abstract

【課題】無鉛の多層滑り軸受要素を提供すること。【解決手段】支持層（２）、軸受金属層（４）、及び支持層（２）と軸受金属層（４）との間に配置された結合層（３）を含む多層滑り軸受要素（１）であって、結合層（３）が０〜１質量％のスズと、１〜３質量％の銅と、０．４〜１質量％のマンガンと、０〜０．３質量％のクロムと、０〜０．１５質量％のコバルトと、０．０５〜０．１５質量％のジルコニウムと、０．２〜０．４質量％のケイ素と、０．０５〜０．２質量％のチタンとを含み、１００質量％までの残部としてアルミニウムを含み、軸受金属層（４）が、１６〜３２質量％のスズと、０．５〜２．５質量％の銅と、０．２〜１質量％のマンガンと、０〜０．３質量％のクロムと、０〜０．１５質量％のコバルトと、０〜０．１５質量％のジルコニウムと、０．０５〜０．２質量％のチタンを含み、残部がアルミニウムである、多層滑り軸受要素（１）。【選択図】図１

Description

本発明は、支持層、軸受金属層、及び支持層と軸受金属層との間に配置された結合層を含む多層滑り軸受要素であって、軸受金属層が第１のアルミニウム基合金から形成されており、結合層が第２のアルミニウム基合金から形成されており、第２のアルミニウム基合金が０質量％〜１質量％のスズと、１質量％〜３質量％の銅と、０．４質量％〜１質量％のマンガンと、０質量％〜０．３質量％のクロムと、０質量％〜０．１５質量％のコバルトと、０．０５質量％〜０．１５質量％のジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０５質量％〜０．２質量％のチタンと、１００質量％までの残部としてアルミニウムと場合によっては当該要素の製造に由来する不純物とを含むものに関する。

環境上の理由から、滑り軸受において鉛含有合金は避けなければならない。このために既に、滑り層合金の種々のアプローチが従来技術において存在する。例えば、真鍮又は青銅を基材とする鋳造用合金の場合、合金添加物、例えばクロム、マンガン、ジルコニウム、又はアルミニウムによって、摩擦特性を改善し、具体的には焼き付き傾向を低減しようとしている。これに加えて、種々のアルミニウム合金も存在する。

例えば、国際公開第９７／２２７２５号パンフレットには、滑り軸受の層のためのアルミニウム合金が記載されており、このアルミニウム合金には、主要合金元素として、スズと、鉄、マンガン、ニッケル、クロム、コバルト、銅もしくは白金、マグネシウム、アンチモンを含む第１の元素群のうちの少なくとも１種の元素から成る硬質物質とが添加されており、アルミニウム合金には、第１の元素群によって、金属間相、例えばアルミナイドをマトリックスの境界領域内に形成するために所定の量の元素が添加されており、さらに、マンガン、アンチモン、クロム、タングステン、ニオブ、バナジウム、コバルト、銀、モリブデン、又はジルコニウムを含有する第２の元素群から少なくとも１種のさらなる元素が、第１の元素群の少なくとも１種の硬質物質の一部と置き換わることによりほぼ球形もしくは立方体状のアルミナイドを形成するために添加されている。

鋼製支持プレート上の軸受合金層の付着強度を改善するために、やはりアルミニウム合金から成る中間結合層を使用することも知られている。例えば、独国特許出願公開第４３３２４３３号明細書に記載された、アルミニウム合金から成る中間結合層は、下記成分のうちの少なくとも１つの成分を実質的に有しており、これらの成分の量は質量を基準として、最大１．７％までのＭｎ、最大１．２％までのＣｕ、及び最大１．８％までのＭｇ、残部としてＡｌ及び溶融に起因する不純物であり、アルミニウム合金から成る中間結合層の、中間結合層上に配置された、質量を基準として７〜２０％のＳｎ及び残部としてＡｌを有するＡｌ−Ｓｎ軸受合金に対する硬度比は、ビッカース硬度（ＨＶ）として表現して、７０％を上回り、且つ９０％以下である。さらに、中間結合層のアルミニウム合金は、全体で最大３質量％までの元素Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ及びＦｅのうちの少なくとも１種を含有していてもよい。

中間結合層のための別のアルミニウム合金、例えばＡｌ３Ｓｃ（国際公開第００／０６７８８号パンフレット）も使用されている。これに加えて、従来技術においてさらに記載された実施態様では、軸受合金層は純アルミニウムから成る結合フォイルを介して鋼製支持層と結合されている。

オーストリア国特許出願公開第５１８８７５号明細書に記載された、支持層と、支持層上に配置された、主成分としてアルミニウムを含むアルミニウム基合金から成る層とを備えた多層滑り軸受要素の場合、アルミニウム基合金は、０質量％〜７質量％のスズと、１．１質量％〜１．９質量％の銅と、０．４質量％〜１質量％のマンガンと、０．０５質量％〜０．１８質量％のコバルトと、０．０５質量％〜０．１８質量％のクロムと、０．０３質量％〜０．１質量％のチタンと、０．０５質量％〜０．１８質量％のジルコニウムと、０質量％〜０．４質量％のケイ素と、１００質量％までの残部としてアルミニウムと場合によっては当該要素の製造に由来する不純物とを含み、ただし、いずれの場合にもスズ又はケイ素がアルミニウム基合金中に含有されていることを条件とする。

本発明の根底を成す課題は、無鉛の多層滑り軸受要素を提供することである。

本発明の課題は、冒頭で述べた多層滑り軸受要素において、上記第１のアルミニウム基合金が、１６質量％〜３２質量％のスズと、０．５質量％〜２．５質量％の銅と、０．２質量％〜１質量％のマンガンと、０質量％〜０．３質量％のクロムと、０質量％〜０．１５質量％のコバルトと、０質量％〜０．１５質量％のジルコニウムと、０．０５質量％〜０．２質量％のチタンと、残部としてアルミニウムと場合によっては当該要素の製造に由来する不純物とを含むことにより解決される。

この場合の利点は、両アルミニウム基合金を組み合わせることによって、多層滑り軸受要素が周知のアルミニウム基合金の「トライボロジー的な性質の良さ（tribologische Gutmuetigkeit）」を示し、これと同時に、同様の合金コンセプトによって、両アルミニウム合金層間の良好な付着性、並びに基材に対する良好な付着性を有することである。これにより、多層滑り軸受要素を無鉛用途において使用することが可能になるだけでなく、軸受金属層の層厚をより大きくすることもできる。層厚が大きくなると、多層滑り軸受要素の使用分野が広くなる。さらに、多層滑り軸受要素の製造を単純にすることができる。それというのも、熱間後圧延を続いて施すことなしに、単純な冷間圧延によってアルミニウム基合金を被覆し得るからである。

このような特性をさらに改善するために、多層滑り軸受要素の一実施態様によれば、上記第１のアルミニウム基合金中のスズの含有率は１９．１質量％〜３０質量％であることができる。スズが３０質量％を上回ると、例えば摩耗に由来する粒子に対する軸受金属層の埋め込み能力は改善されるものの、スズ含有率が３０質量％よりも（具体的には３２質量％よりも）高くなると、顕著なスズ網状構造の形成開始が観察されることがある。網状構造は多層滑り軸受要素の付加能力に関して不都合な特性を有する。スズ含有率が１９．１質量％以上にすると、（スズの最小含有率が１６質量％である場合と比較して）多層滑り軸受要素の機械特性を同様に改善することができた。

一実施態様に基づいて、上記第１のアルミニウム基合金中、スズの含有率が２２質量％〜２７質量％であり、銅の含有率が１質量％〜２質量％であり、マンガンの含有率が０．４質量％〜０．８質量％であると、多層滑り軸受要素の評価の枠組みにおいて、そのトライボロジー特性を改善し得ることをさらに確認できた。

多層滑り軸受要素の別の実施態様によれば、上記第１のアルミニウム基合金中のアルミニウムの一部がケイ素に置き換えられており、ケイ素の含有率が０．０１質量％〜４質量％であることができる。合金中にこのように導入された付加的なケイ素硬質相によって、いわゆるリング・オン・ディスク試験（Ring-on-Disc Test）において、焼き付き限界負荷を高め、摩耗を最低限に抑えることができる。このことは、多層滑り軸受要素の運転中の「摩擦層（Tribo-Schicht）」の成長によって達成することができる。この層は、高負荷／摩耗にさらされる領域に多く形成され、ひいては負荷／摩耗に対抗する。軟質のスズ相に接して又は軟質のスズ相中にケイ素相を提供することにより、これらのケイ素相は運転中により容易に分離することができる。分離した粒子は、その後、さらに破砕され、次いでこのような微粒子は、油もしくは潤滑剤から成るトライボロジー的に活性の物質と一緒に表面上に堆積し、上記摩擦層を形成する。

このような効果をさらに改善するために、多層滑り軸受要素のさらなる実施態様によれば、スズとケイ素との含有率の比が４：１〜３０：１であることができる。

既に述べたように、ケイ素はスズ相内に析出物として存在する。これにより、ケイ素とアルミニウムマトリックスとの結合はより弱く、前述の硬質粒子がより容易に分離することができる。多層滑り軸受要素の一実施態様によれば、上記第１のアルミニウム基合金のスズ相中にある又はスズ相に接する析出物として存在するケイ素の含有率は、上記第１のアルミニウム基合金のケイ素総含有量を基準として８０％〜１００％であることができる。

上記第１のアルミニウム基合金中に、２４質量％〜２６質量％のスズと、１．２質量％〜１．４質量％の銅と、０．４質量％〜０．６質量％のマンガンと、それぞれ０．０５質量％〜０．０７質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとが含有されている実施態様、及び／又は、上記第２のアルミニウム基合金中に、１．６質量％〜１．８質量％の銅と、０．７質量％〜０．９質量％のマンガンと、それぞれ０．１２質量％〜０．１４質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとが含有されている実施態様が、多層滑り軸受要素の試験運転の過程で特に効果的であることが明らかになった。

既に上述したように、上記の２つのアルミニウム基合金を組み合わせることによって軸受金属層の層厚を増加させることができる。多層滑り軸受要素のさらなる実施態様によれば、軸受金属層の層厚は１０００μｍ〜３０００μｍであることができる。これにより、多層滑り軸受要素は、風力発電設備、例えば主軸受（Hautlager）にも、又は風力発電設備の遊星歯車伝動装置の軸受にも使用することができる。

本発明をよりよく理解するために、下記の図面に基づいて本発明を詳述する。

図面はそれぞれ著しく単純化された概略図である。

図１は、多層滑り軸受要素を示す斜視図である。図２は、軸受金属層の断面図である。図３は、ＲｏＤ測定の結果を示す図である。

最初に書き留めておくが、種々異なるものとして記載される実施形態において、同一部分には同一参照符号もしくは同一構成部分符号を付す。説明全体に含まれる開示内容は、同一参照符号もしくは同一構成部分符号を有する同一部分に相応して転用することができる。また、説明において選択された位置に関する記述、例えば上、下、側方などは、直接に説明され図示された図面に関するものであり、位置が変化したときには、これらの位置に関する記述は相応して新しい位置に転用することができる。

さらに述べておくならば、規格に関する記載事項については、本出願もしくは場合によっては優先権が主張された先行出願の出願時点で最後に有効な版が参照される。

アルミニウム基合金の量的な組成に関する記載事項全体は、明示的に他に断りがない限り、質量％として理解されるべきである。

図１は多層滑り軸受要素１を示す斜視図である。多層滑り軸受要素１は（有利には半径方向で見て最も外側の）支持層２と、支持層２上に配置されて支持層２に結合された結合層３と、結合層に結合された軸受金属層４とを含み、もしくはこれらの層から成っている。

閉じられていない多層滑り軸受要素１は、少なくともほぼ１８０°の角度範囲の重なり状態を有する図示の半割シェル構成の他に、これとは異なる角度範囲の重なり状態、例えば少なくともほぼ１２０°又は少なくともほぼ９０°の角度範囲の重なり状態を有することもできるので、多層滑り軸受要素１は、三分割シェルとして又は四分割シェルとして形成されていてもよい。これらの分割シェルは、相応のさらなる軸受シェルと軸受受容部内で組み合わされる。多層滑り軸受要素１は本発明によれば、軸受受容部の高負荷領域内に組み込まれると有利である。

しかしながら、多層滑り軸受要素１の別の実施態様、例えば図１に破線で示唆されているような軸受ブシュとしての構成、又はスラストワッシャ（Anlaufscheibe）として又は滑り軸受パッドとしての平らな構成も可能である。

支持層２は通常は硬質材料から成っている。支持シェルとも呼ばれる支持層２のための材料としては、青銅、真鍮などを使用することができる。本発明の有利な実施態様において、支持層２は鉄を基材とする材料、特に鋼から成っている。

多層滑り軸受要素１のこのような構成上の構造は原理的には従来技術において知られているので、これに関しては当該従来技術を参照されたい。

結合層３は第２のアルミニウム基合金から成っている。第２のアルミニウム基合金は、
０質量％〜１質量％のスズと、
１質量％〜３質量％の銅と、
０．４質量％〜１質量％のマンガンと、
０質量％〜０．３質量％のクロムと、
０質量％〜０．１５質量％のコバルトと、
０．０５質量％〜０．１５質量％のジルコニウムと、
０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、
０．０５質量％〜０．２質量％のチタンとを含む。
１００質量％までの残部は、アルミニウム合金の主成分としてアルミニウムと、場合によっては当該要素の製造に由来する不純物とから構成される。

個々の合金元素の原理的作用は従来技術において十分に示されており、当業者に知られているので、繰り返すことはしない。

アルミニウム基合金における個々の合金元素のそれぞれの含有率は以下の理由から選ばれた。それぞれ記載された含有率範囲の下限値を下回ると、添加された元素の作用はそれぞれ十分ではなくなる。

スズが１質量％である場合又はスズが１質量％を超える場合には、結合層の強度が低下し、基材に対する付着性が低下する。

銅が３質量％である場合又は銅が３質量％を超える場合には、アルミニウム基合金の変形可能性が低減される。

チタンが０．２質量％である場合又はチタンが０．２質量％を超える場合には、アルミニウム基合金の耐久性を低下させるおそれがある腐食の問題が発生しうる。

マンガンが１質量％、コバルトが０．１５質量％、クロムが０．３質量％、ジルコニウムが０．１５質量％、ケイ素が０．４質量％、又は各元素の含有率がこれらの規定の上限値を上回ると、さらなる強度の増加なしに析出物のサイズが大きくなる。さらに、析出物のノッチ効果が増加する。

チタンは、アルミニウム基合金における前述のチタン含有量の半分まで、ジルコニウム及び／又はスカンジウムによって置き換えられてもよい。

さらに、マンガン、コバルト及びクロムの群のうちの少なくとも１種の元素が、アルミニウム基合金におけるこれらの元素の前述の量含有率のそれぞれ最大で半分の規模で、バナジウム及び／又はモリブデン及び／又は鉄によって置き換えられていてもよい。

一実施態様によれば、第２のアルミニウム基合金中に、１．６質量％〜１．８質量％の銅と、０．７質量％〜０．９質量％のマンガンと、それぞれ０．１２質量％〜０．１４質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとが含まれていてよい。

結合層３は支持層２上に直接に配置されていてよい。

結合層３は、支持層２と軸受金属層４との間に配置されている。軸受金属層４は結合層３上に直接に配置され、この結合層３と結合されている。さらに別個のランニング層（滑り層とも呼ぶことができる）が軸受金属層４上に配置されているのでない限り、軸受金属層４は多層滑り軸受要素１のランニング層を形成する。

軸受金属層４の第１のアルミニウム基合金は、
１６質量％〜３２質量％、特に１９．１質量％〜３０質量％のスズと、
０．５質量％〜２．５質量％の銅と、
０．２質量％〜１質量％のマンガンと、
０質量％〜０．３質量％のクロムと、
０質量％〜０．１５質量％のコバルトと、
０質量％〜０．１５質量％のジルコニウムと、
０．０５質量％〜０．２質量％のチタンとを含む。
１００質量％までの残部は、アルミニウム基合金の主成分としてのアルミニウムと、場合によっては当該要素の製造に由来する不純物とから構成される。

一実施態様によれば、第１のアルミニウム基合金は、２２質量％〜２７質量％のスズと、１質量％〜２質量％の銅と、０．４質量％〜０．８質量％のマンガンとを含むことができる。

多層滑り軸受要素１のさらなる実施態様によれば、第１のアルミニウム基合金中に、２４質量％〜２６質量％のスズと、１．２質量％〜１．４質量％の銅と、０．４質量％〜０．６質量％のマンガンと、それぞれ０．０５質量％〜０．０７質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとが含有されていてよい。

第１のアルミニウム基合金は、第１のアルミニウム基合金が製造される源となる金属の許容し得る不純物を除いて、ケイ素フリーであることができる。しかしながら、多層滑り軸受要素１の別の実施態様によれば、第１のアルミニウム基合金中のアルミニウムの一部がケイ素によって置き換えられていてもよい。ケイ素の含有率は０．０１質量％〜４質量％、特に０．５質量％〜４質量％である。

スズとケイ素との量含有率の比が４：１〜３０：１、特に６：１〜２０：１であることができる。

多層滑り軸受要素１のさらなる実施態様によれば、軸受金属層４内部のケイ素に対して濃度勾配が形成されており、支承される構造部分が滑動する滑り面５へ向かってケイ素含有率が増大する。例えば、軸受金属層４中のケイ素の濃度は、結合層３との境界面での０質量％又は０．２質量％〜０．４質量％から、滑り面５での３質量％の値へ増大することができる。ケイ素濃度は線形に、もしくは指数関数的に、又は飛躍的に増大することができる。

第１のアルミニウム基合金のスズ相中にある又はスズ相に接する析出物として存在するケイ素の含有率は、第１のアルミニウム基合金のケイ素総含有量を基準として８０％〜１００％であると有利である。

ケイ素析出物の平均サイズは４μｍ〜２５μｍであることができる。これにより、ケイ素析出物に対する前述の効果をより容易に達成することができる。

平均サイズは、それ自体知られているように、リニアインターセプト法（Linienschnittverfahren）に基づき、それぞれのアルミニウム基合金の顕微鏡写真から算術平均値として割り出される。このためには、顕微鏡写真を介して、定義された区間を有する線がプロットされる。線が粒界を超えた各点でマーキングが行われる。析出物の平均サイズの割り出しはＤＩＮＥＮＩＳＯ６４３と同様に行うことができる。

第１のアルミニウム基合金中に存在し得る析出物は、例えば元素としてのケイ素、混合相、例えばＡｌＣｕＭｎＳｉＣｏＣｒＺｒ、金属間相、例えばＡｌ２Ｃｕ、及びＳｎである。

前述のように、軸受金属層３の滑り層５上にケイ素を添加することにより、図２に示されているように、運転中に摩擦層６を形成することができる。図面から軸受金属層４の断面を見ることができる。多層滑り軸受要素１は６時間運転した。ＳｈｅｌｌＲｉｍｕｌａＲ３１０Ｗを潤滑剤として使用し、３４ＣｒＮｉＭｏ６製の焼入れリングを嵌合体として使用した。

摩擦層６はこの場合には、Ｃ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ及びＺｎから成っていた。摩擦層は油添加剤に応じて組成が変化し得る。

金属間析出物は、銅及び／又はマンガン及び／又はコバルト及び／又はクロム及び／又はチタン及び／又はジルコニウムの各元素とアルミニウムとの化合物、及び／又はこれらの元素相互の化合物である。例えば、これらは金属間化合物Ａｌ₂Ｃｕ、Ａｌ₆Ｍｎ（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ）である。

結合層３の層厚７は１００μｍ〜１０００μｍであることができる。

軸受金属層４の層厚８は３００μｍ〜１０００μｍであることができる。多層滑り軸受要素１を風力発電設備において使用するために、軸受金属層４の層厚８は１０００μｍ〜３０００μｍであってもよい。

多層滑り軸受要素１は、通常は従来技術から知られている方法によって製造することができる。例えば、結合層３には支持層２をローラ被覆することができる。結合層３を支持層２上に鋳造することもできる。軸受金属層４には、支持層２と結合層３とから成る複合材料をローラ被覆することができる。軸受金属層４を結合層３上に鋳造することもできる。これに加えて、第１工程では、結合層３と軸受金属層４とから例えばローラ被覆によって複合材料を製造し、続いてこのような複合材料を支持層２に、例えばローラ被覆によって結合することもできる。

ケイ素の上記濃度勾配は、アルミニウム基合金の冷却条件、鋳造法自体、射出成形法などによって形成することができる。

金属間化合物の前述のサイズは、アルミニウム基合金を急速に冷却することによって形成することができる。より急速な冷却によってより微細な粒子の組織が得られることはそれ自体当業者に知られているので、冷却条件に関する説明は割愛する。

本発明の範囲内で、多層滑り軸受要素１の二層又は三層構成の他に、さらなる軸受金属層４上に慣らし運転層、例えば純スズ層又は滑りラッカー層を適用することも可能である。

多層滑り軸受要素１の評価に際しては、以下のサンプル多層滑り軸受要素を製造した。試験サンプルはロールクラッディングによって製造した。

軸受金属層４のために、表１に示す下記第１のアルミニウム基合金を使用した。

表２には、第２のアルミニウム基合金の実施例が再現されている。表２においてＸＢで示された各第２のアルミニウム基合金に対しては、表１においてＸＡで示された第１のアルミニウム基合金を使用した。したがって、例えば実施例１は、結合層３としてアルミニウム基合金１Ｂを含み、軸受金属層４としてアルミニウム基合金４Ａを含む。

表１及び２における数字の記載はそれぞれ質量％で理解されるべきである。１００質量％までの残部はそれぞれアルミニウムが形成する。

さらに、支持層２として鋼製支持シェルを含み、軸受金属層４として、２４質量％〜２６質量％のスズと、１．２質量％〜１．４質量％の銅と、０．４質量％〜０．６質量％のマンガンと、それぞれ０．０５質量％〜０．０７質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンと、０〜０．２質量％のケイ素とを含む第１のアルミニウム基合金を含み、結合層３として、１．６質量％〜１．８質量％の銅と、０．７質量％〜０．９質量％のマンガンと、それぞれ０．１２質量％〜０．１４質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとを含む第２のアルミニウム基合金を含む多層滑り軸受要素１を製造した。

また、支持層２として鋼製支持シェルを含み、軸受金属層４として、２４質量％〜２６質量％のスズと、１．２質量％〜１．４質量％の銅と、０．４質量％〜０．６質量％のマンガンと、それぞれ０．０５質量％〜０．０７質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンと、１〜３質量％のケイ素とを含む第１のアルミニウム基合金を含み、結合層３として、１．６質量％〜１．８質量％の銅と、０．７質量％〜０．９質量％のマンガンと、それぞれ０．１２質量％〜０．１４質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとを含む第２のアルミニウム基合金を含む多層滑り軸受要素１も製造した。

さらに、支持層２として鋼製支持シェルを含み、軸受金属層４として、２５質量％のスズと、１．３質量％の銅と、０．５質量％のマンガンと、それぞれ０．０６質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０７質量％のチタンとを含む第１のアルミニウム基合金を含み、結合層３として、１．７質量％の銅と、０．８質量％のマンガンと、０．１３質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．３質量％のケイ素と、０．０７質量％のチタンとを含む第２のアルミニウム基合金を含む多層滑り軸受要素１を製造した。

さらに、支持層２として鋼製支持シェルを含み、軸受金属層４として、２５質量％のスズと、１．３質量％の銅と、０．５質量％のマンガンと、それぞれ０．０６質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０７質量％のチタンと、２質量％のケイ素とを含む第１のアルミニウム基合金を含み、結合層３として、１．７質量％の銅と、０．８質量％のマンガンと、０．１３質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．３質量％のケイ素と、０．０７質量％のチタンとを含む第２のアルミニウム基合金を含む多層滑り軸受要素１を製造した。

試験片をＲｏＤ（リング・オン・ディスク）試験（１０００ｒｐＭｍ（１．４ｍ／ｓ）、１００℃、ＳｈｅｌｌＲｉｍｕｌａＲ３１０Ｗ、負荷レベルを１５分間保持し、次いで５分以内に１ＭＰａずつ高くし、一定の速度で試験するために、３ＭＰａの負荷を１２０分間にわたって保持する）にかけた。

各場合に鋼製支持層２（ＨＢ３０＝１５５−１８２）を使用した。

下記構成は、本発明による多層滑り軸受要素１の実施態様を代表するものとして理解されるべきである。

多層滑り軸受要素１が摩耗及び焼き付き傾向に関して同等の結果をもたらすことが判った。従来技術から知られている同等のＡｌｓＳｎ２０Ｃｕ合金から見て、図３から明らかなように、焼付き負荷が著しく改善された。縦座標には焼き付き限界負荷が［ＭＰａ］単位でプロットされている。左側から右側に、バーはＡｌＳｎ１５、ＡｌＳｎ２０Ｃｕ、ＡｌＳｎ１６＋Ｓｉ、ＡｌＳｎ２０Ｃｕ＋Ｓｉを意味する。

なお最後に形式的なことであるが、多層滑り軸受要素１の構造をより良く理解するために、多層滑り軸受要素は必ずしも一定の尺度では示されていない。

１多層滑り軸受要素
２支持層
３結合層
４軸受金属層
５滑り面
６摩擦層
７層厚
８層厚

Claims

支持層（２）、軸受金属層（４）、及び前記支持層（２）と前記軸受金属層（４）との間に配置された結合層（３）を含む多層滑り軸受要素（１）であって、前記軸受金属層（４）が第１のアルミニウム基合金から形成されており、前記結合層（３）が第２のアルミニウム基合金から形成されており、前記第２のアルミニウム基合金が、０質量％〜１質量％のスズと、１質量％〜３質量％の銅と、０．４質量％〜１質量％のマンガンと、０質量％〜０．３質量％のクロムと、０質量％〜０．１５質量％のコバルトと、０．０５質量％〜０．１５質量％のジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０５質量％〜０．２質量％のチタンと、１００質量％までの残部としてアルミニウムと場合によっては前記要素の製造に由来する不純物とを含む多層滑り軸受要素（１）において、前記第１のアルミニウム基合金が、１６質量％〜３２質量％のスズと、０．５質量％〜２．５質量％の銅と、０．２質量％〜１質量％のマンガンと、０質量％〜０．３質量％のクロムと、０質量％〜０．１５質量％のコバルトと、０質量％〜０．１５質量％のジルコニウムと、０．０５質量％〜０．２質量％のチタンと、残部としてアルミニウムと場合によっては前記要素の製造に由来する不純物とを含むことを特徴とする、多層滑り軸受要素（１）。
前記第１のアルミニウム基合金におけるスズの含有率が１９．１質量％〜３０質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記第１のアルミニウム基合金におけるスズの含有率が２２質量％〜２７質量％であり、銅の含有率が１質量％〜２質量％であり、マンガンの含有率が０．４質量％〜０．８質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記第１のアルミニウム基合金中のアルミニウムの一部がケイ素に置き換えられており、ケイ素の含有率が０．０１質量％〜４質量％であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記軸受金属層（４）におけるスズとケイ素との含有率の比が４：１〜３０：１であることを特徴とする、請求項５に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記第１のアルミニウム基合金のスズ相中にある又はスズ相に接する析出物として存在するケイ素の含有率が、前記第１のアルミニウム基合金の全ケイ素含有量を基準として８０％〜１００％であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記第１のアルミニウム基合金中に、２４質量％〜２６質量％のスズと、１．２質量％〜１．４質量％の銅と、０．４質量％〜０．６質量％のマンガンと、それぞれ０．０５質量％〜０．０７質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとが含まれていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記第２のアルミニウム基合金中に、１．６質量％〜１．８質量％の銅と、０．７質量％〜０．９質量％のマンガンと、それぞれ０．１２質量％〜０．１４質量％のクロム、コバルト及びジルコニウムと、０．２質量％〜０．４質量％のケイ素と、０．０６質量％〜０．０８質量％のチタンとが含まれていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多層滑り軸受要素（１）。
前記軸受金属層（４）の層厚（８）が３００μｍ〜３０００μｍ、特に１０００μｍ〜３０００μｍであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の多層滑り軸受要素（１）。