JP4492899B2

JP4492899B2 - Porous substrate and method for producing the same, multilayer sliding member and method for producing the same

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Publication number: JP4492899B2
Application number: JP2000201477A
Authority: JP
Inventors: 真二山田; 正伸佐藤; 義則水野
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2020-06-29
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板などの基板に多孔質焼結層が形成された多孔質基材及びその製造方法、並びに、多孔質基材の多孔質焼結層に樹脂層が充填被覆（含浸）された複層摺動部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、多孔質基材に樹脂が充填被覆された所謂ドライベアリングなどの複層摺動部材が知られている（特公昭３１−２４５２号公報、特公昭３９−１６９５０号公報、特公昭４１−１８６８号公報、特公平１−２２４８６号公報、特公平７−５８０９５号公報などを参照）。多孔質基材は、例えば鋼板などの基板に多孔質の金属焼結層が形成されたものである。この多孔質金属焼結層にポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」という）などのフッ素樹脂が充填被覆されて樹脂層が形成され、これにより複層摺動部材が製造される。また、ＰＴＦＥに充填材が混入された合成樹脂層が形成された複層摺動部材も知られている。さらに、ＰＴＦＥに代えてポリアセタール樹脂を用いた複層摺動部材も知られている（特公昭４９−４４５９７号公報参照）。
【０００３】
上記した複層摺動部材は平板の形態で使用されるよりも、樹脂層を内側にして円筒状に捲回した所謂巻きブッシュの形態で使用されることが多い。このような複層摺動部材は、合成樹脂単体からなる摺動部材に比べ、耐荷重性を大幅に向上できるという利点を有する。このため、複層摺動部材は各種用途に広く賞用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した複層摺動部材の摺動性能は、多孔質金属焼結層に充填被覆される合成樹脂や合成樹脂組成物の摺動特性に影響される。合成樹脂などの摺動特性が良いときは、複層摺動部材の摺動性能も良好である。
【０００５】
また、複層摺動部材の摺動性能は、基板に形成された多孔質金属焼結層の良否にも影響される。多孔質金属焼結層の良否を決定する要因としては、
（１）多孔質金属焼結層を形成する金属粉末の形態
（２）多孔質金属焼結層と基板との接合強度
（３）合成樹脂などに対する多孔質金属焼結層の投錨効果（アンカー効果）の程度
などが挙げられる。ここで、投錨効果とは、多孔質金属焼結層に充填被覆された樹脂層をこの多孔質金属焼結層が繋ぎ止めておける（剥離させない、付着させたままでいる）力をいう。
【０００６】
上述した要因について、さらに詳細に検討する。
【０００７】
従来から、多孔質金属焼結層を形成するための金属粉末としては、多数の球状又は不規則形状（角状など）の粒子を集めた（から構成された）金属粉末が使用されている。
【０００８】
金属粉末として多数の球状粒子から構成された粉末を使用した場合、この粉末が焼結された多孔質金属焼結層は基板に強く接合される。この反面、多数の球状粒子が焼結された多孔質金属焼結層では投錨効果が低くなり、合成樹脂層が多孔質金属焼結層から剥離し易いという問題がある。
【０００９】
一方、金属粉末として多数の不規則形状粒子から構成された粉末を使用した場合、この粉末が焼結された多孔質金属焼結層では投錨効果は高い。この反面、多数の不規則形状粒子が焼結された多孔質金属焼結層は基板に強く接合されないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、基板と多孔質焼結層が強く接合すると共に樹脂層に対する投錨効果の高い多孔質基材及びその製造方法、並びに、基板と多孔質焼結層が強く接合すると共に樹脂層も多孔質焼結層に強く接合して剥離強度の高い（投錨効果の高い）複層摺動部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の多孔質基材は、
（１）所定厚さの基板と、
（２）この基板の表面を一様に覆う第１の焼結層と、
（３）多数の不規則形状粒子同士が結合してその内部に多数の空隙が形成された、上記第１の焼結層から連続してこの第１の焼結層を覆う第２の焼結層とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、
（４）上記基板は、鋼製のものであってもよい。
【００１３】
また、
（５）上記第１及び第２の焼結層は、青銅からなるものであってもよい。
【００１４】
さらに、
（６）上記青銅は、９重量％以上１２重量％以下の錫、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐、及び残部は銅からなる組成のものであってもよい。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の多孔質基材の製造方法は、所定厚さの基板の表面に多孔質焼結層が形成された多孔質基材を製造する多孔質基材の製造方法において、
（７）多数の球状粒子と多数の不規則形状粒子とが混合された粉末層を基板の表面に形成する粉末層形成工程と、
（８）上記基板の表面に形成された上記粉末層を振動させる振動工程と、
（９）この振動工程が終了した後もしくはこの振動工程と共に、上記基板の表面に形成された上記粉末層を焼結する焼結工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、
（１０）上記粉末層形成工程は、鋼製の基板の表面に上記粉末層を形成する工程であってもよい。
【００１７】
また、
（１１）上記粉末層形成工程は、青銅からなる上記球状粒子及び上記不規則形状粒子が混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程であってもよい。
【００１８】
さらに、
（１２）上記粉末層形成工程は、９重量％以上１２重量％以下の錫、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐、及び残部は銅からなる組成の青銅で製造された上記球状粒子及び上記不規則形状粒子が混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程であってもよい。
【００１９】
さらにまた、
（１３）上記粉末層形成工程は、上記多数の不規則形状粒子の平均粒度よりも小さい平均粒度を有する上記多数の球状粒子が混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程であってもよい。
【００２０】
さらにまた、
（１４）上記粉末層形成工程は、
（１４−１）上記多数の球状粒子及び上記多数の不規則形状粒子からなる全ての粒子が６０メッシュを通過する粒子であって、しかも、
（１４−２）２５０メッシュを通過し、且つその見掛密度が３．６ｇ／ｃｍ³ 以上４．２ｇ／ｃｍ³ 以下であり、さらに上記全ての粒子の３０重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する球状粒子と、
（１４−３）１００メッシュを通過するが２００メッシュを通過せず、且つその見掛密度が３．１ｇ／ｃm³以上３．５ｇ／ｃｍ ³以下であり、さらに上記全ての粒子の３５重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する不規則形状粒子とが混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程であってもよい。
【００２１】
さらにまた、
（１５）上記焼結工程は、中性雰囲気もしくは還元性雰囲気に調整された加熱炉において８５０℃以上９５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上６０分間以下の範囲内の時間だけ焼結する工程であってもよい。
【００２２】
また、上記目的を達成するための本発明の複層摺動部材は、
（１６）請求項１から４までのうちのいずれか一項に記載された多孔質基材と、
（１７）この多孔質基材の第２の焼結層に充填被覆された樹脂層とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
ここで、
（１８）上記樹脂層は、フッ素樹脂からなるものであってもよい。
【００２４】
また、上記目的を達成するための本発明の複層摺動部材の製造方法は、所定厚さの基板の表面に多孔質焼結層が形成された多孔質基材と、上記多孔質焼結層に充填被覆された樹脂層とを有する複層摺動部材を製造する複層摺動部材の製造方法において、
（１９）請求項５から１１までのうちのいずれか一項に記載された多孔質基材の製造方法の各工程と、
（２０）多数の不規則形状粒子が焼結されて形成された第２の焼結層を塑性変形させながらこの第２の焼結層に樹脂を充填被覆して樹脂層を形成する樹脂層形成工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２５】
ここで、球状粒子とは、その全体的な形状が球状の粒子をいう。また、不規則形状粒子とは、球状を除く形状を有する粒子をいい、例えば、星の形状、樹枝の形状、角ばった形状などが挙げられる。
【００２６】
【発明の実態の形態】
図１から図４までを参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２７】
図１は、多孔質基材を製造する製造装置の概略構成を示す模式図である。図２は、鋼板に散布された直後の粉末を模式的に示す断面図である。図３は、図２の鋼板及び粉末を振動させた後の状態を模式的に示す断面図である。図４は、図３に示す粉末を焼結して得られた多孔質基材を模式的に示す断面図である。
【００２８】
多孔質基材製造装置１０は、フープ状に捲回された鋼板２０をその一端から引き出して搬送しながら鋼板２０のうねり等を矯正するレベラー１２を備えている。鋼板２０としては、板厚が０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の冷間圧延鋼板または帯鋼（ＪＩＳＧ３１４１）が使用される。
【００２９】
鋼板２０はレベラー１２によって矢印Ａ方向（搬送方向）に搬送されながらうねり等を矯正される。レベラー１２よりもやや搬送方向下流側には、青銅粉末２２が貯蔵されたホッパー１４が配置されている。レベラー１２を通過した鋼板２０の表面には、ホッパー１４に貯蔵された青銅粉末２２が供給（散布）される。ホッパー１４の下端部には、鋼板２０の表面に供給された青銅粉末２２を平滑化する掻き板１６が固定されている。掻き板１６を通過した青銅粉末２２は平滑化され、これにより鋼板２０の表面には一様な厚さの青銅粉末層２４が形成される。ここまでの工程は、本発明にいう粉末層形成工程の一例である。
【００３０】
また、ホッパー１４よりも搬送方向下流側には焼結炉１８（本発明にいう加熱炉の一例である）が配置されている。この焼結炉１８は周知の構造のものである。
【００３１】
上記の青銅粉末２２としては、表１に示す粒度分布（％）を有する青銅粉末が使用される。
【００３２】
【表１】

表１において、メッシュの数値の前に付した符号「−」は、粉末を構成する粒子がその数値のメッシュを通過することを表わす。一方、メッシュの数値の前に付した符号「＋」は、粉末を構成する粒子がその数値のメッシュを不通過（通過しない）ことを表わす。従って、例えば、粒度が＋６０メッシュとは、６０メッシュを通過できない粒度をいう。
【００３３】
本実施形態では、表１に示すように、青銅粉末を構成する全ての粒子が−６０メッシュの粒度を有する。これら全ての粒子のうち、−１００〜＋１４５メッシュ（−１００メッシュから＋１４５メッシュまでをいい、以下、同様である）及び−１４５〜＋２００メッシュの粒度を有する粒子の割合が３５重量％以上５０重量％以下の範囲内である。また、−２５０〜＋３５０メッシュ及び−３５０メッシュの粒度を有する粒子の割合が３０重量％以上５０重量％以下の範囲内である。
【００３４】
上記の結果、多数の球状粒子及び多数の不規則形状粒子からなる全ての粒子が６０メッシュを通過する粒子である。しかも、２５０メッシュを通過する粒子は球状粒子で、その見掛密度が３．６ｇ／ｃm³以上４．２ｇ／ｃｍ ³以下であり、さらに上記全ての粒子の３０重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する。一方、１００メッシュを通過するが２００メッシュを通過しない粒子は不規則形状粒子で、その見掛密度が３．１ｇ／ｃm³以上３．５ｇ／ｃｍ ³以下であり、さらに上記全ての粒子の３５重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する。
【００３５】
このように−１００〜＋２００メッシュと−２５０メッシュの２箇所に粒度のピークを有する２種類の多数の青銅粒子が集まった青銅粉末が鋼板２０の表面に一様な厚さに散布され、鋼板２０の表面には青銅粉末層２４が形成される。掻き板１６を通過した直後の青銅粉末層２４では、図２に示すように、−６０〜＋２５０メッシュの粒度をもつ不規則形状粒子Ｉと、−２５０メッシュの粒度をもつ球状粒子Ｂとが混じり合った状態である。
【００３６】
鋼板２０が矢印Ａ方向に搬送されている間、鋼板２０にはレベラー１２などの振動が伝導される。このため、鋼板２０と共に青銅粉末層２４も振動する。この振動によって、図３に示すように、球状粒子Ｂが不規則形状粒子Ｉの間を通過して鋼板２０の表面に集まり、一方、不規則形状粒子Ｉは球状粒子Ｂのほぼ上に集まって球状粒子Ｂを覆うようになる。このように、青銅粉末層２４において球状粒子Ｂと不規則形状粒子Ｉが偏ることを、青銅粉末層２４に粒度偏析が生じたという。なお、上記のようにして青銅粉末層２４を振動させる工程は、本発明にいう振動工程の一例である。
【００３７】
粒度偏析を生じた青銅粉末層２４が表面に形成された鋼板２０は、図１に示すように、焼結炉１８に搬入される。焼結炉１８は中性雰囲気もしくは還元性雰囲気に調整されている。焼結炉１８に搬入された鋼板２０と青銅粉末層２４は８５０℃以上９５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上６０分間以下の範囲内の時間だけ焼結される。この焼結工程は、本発明にいう焼結工程の一例である。
【００３８】
この焼結工程において、鋼板２０の表面上に分布した多数の球状粒子Ｂは液相を生じて緻密化が速く進行し、図４に示すように、鋼板２０の表面を一様に覆って接合層２６（本発明にいう第１の焼結層の一例である）を形成する。
【００３９】
一方、焼結工程においては、球状粒子Ｂのほぼ上に集まった不規則形状粒子Ｉも液相を生じる。しかし、不規則形状粒子Ｉはその形状をあまり変化させずに不規則な外形を保ったまま接合層２６に連続して結合する。このため、図４に示すように、多孔質層２８（本発明にいう第２の焼結層の一例である）を形成する。多孔質層２８には多数の空隙２８ａが形成される。
【００４０】
上記のようにして、鋼板２０とその表面を覆う接合層２６、及び接合層２６から連続してこの接合層２６を覆う多孔質層２８双方を有する多孔質基材３０が製造される。接合層２６は鋼板２０の表面を一様に覆うので、両者の接合強度は高い。
【００４１】
また、多孔質基材３０の多孔質層２８には、上述したように、多数の空隙２８ａが形成されおり、多数の凹凸が形成されていることとなる。この結果、多孔質層２８ではその比表面積が拡大されるので、多孔質層２８に合成樹脂が充填被覆された場合は、合成樹脂が上記の凹凸に引っ掛かる状態となる。この結果、いわゆる投錨効果（アンカー効果）が高まるので、合成樹脂が多孔質層２８から剥離しにくくなり、剥離強度が高まる。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４３】
＜実施例１及び実施例２＞
鋼板２０（図１参照）として、幅１８０ｍｍ、板厚０．７５ｍｍの冷間圧延鋼板を２枚用意した。図１に示す多孔質基材製造装置１０を使用してこの２枚の冷間圧延鋼板の表面に、表２に示す粒度分布を有する多数の青銅粒子からなる２種類（実施例１および実施例２の２種類）青銅粉末をそれぞれ一様の厚さに散布し、厚さ０．３ｍｍの青銅粉末層を形成した。実施例１及び実施例２では、青銅粉末として錫１０重量％、燐０．０５重量％、残部銅からなる青銅粉末を使用した。
【００４４】
【表２】

表２において、−６０メッシュ〜＋２５０メッシュの粒度を有する粒子は不規則形状粒子である。また、−２５０メッシュの粒度を有する粒子は球状粒子である。
【００４５】
冷間圧延鋼板の表面に形成された青銅粉末層２４に、図１で説明したように振動を与えた。この振動によって、−２５０メッシュの多数の球状粒子は多数の不規則形状粒子の間を通り抜け、主として冷間圧延鋼板の表面に向けて移動してこの表面に集まった。一方、不規則形状粒子は球状粒子のほぼ上に集まって球状粒子を覆った。これにより、図３に示すように、粒度偏析が生じた。
【００４６】
粒度偏析を生じた青銅粉末層が表面に形成された冷間圧延鋼板は、還元性雰囲気に調整された焼結炉１８（図１参照）に搬入された。焼結炉１８に搬入された冷間圧延鋼板と青銅粉末層は９００℃で３０分間焼結された。
【００４７】
この焼結工程において、冷間圧延鋼板の表面上に分布した多数の球状粒子は液相を生じ、多数の球状粒子同士が結合すると共に冷間圧延鋼板の表面にも結合して接合層２６（図４参照）が形成された。一方、焼結工程においては、多数の不規則形状粒子も液相を生じるが、これら不規則形状粒子はその形状をあまり変化させずに不規則な外形を保ったまま、多数の不規則形状粒子同士が結合すると共に接合層２６にも連続して結合し、さらに、一部の不規則形状粒子は冷間圧延鋼板の表面にも結合した。これにより、例えば図４に示すように、多孔質層２８が形成された。多孔質層２８には多数の空隙２８ａが形成されている。
【００４８】
上記のようにして、冷間圧延鋼板とその表面を覆う接合層２６、及びこの接合層２６から連続してこの接合層２６を覆う多孔質層２８を有する多孔質基材が製造された。なお、上述したように、接合層２６は、主に−２５０メッシュの多数の球状粒子からなる青銅粉末が焼結されたものであり、多孔質層２８は、主に−６０メッシュ〜＋２５０メッシュの多数の不規則形状粒子からなる青銅粉末が焼結されたものである。
＜比較例＞
上記した実施例と同様に、幅１８０ｍｍ、板厚０．７５ｍｍの冷間圧延鋼板を用意した。この冷間圧延鋼板の表面に、表３に示す粒度分布を有すると共に角状の粒子が多数集合した青銅粉末を、上記の実施例と同様に、冷間圧延鋼板の表面に０．３ｍｍの厚さに散布して青銅粉末層を形成した。
【００４９】
【表３】

この青銅粉末層が表面に形成された冷間圧延鋼板を還元性雰囲気に調整した焼結炉１８（図１参照）に搬入し、９００℃で３０分間焼結した。これにより、図５に示すように、青銅粉末が焼結された多孔質焼結層４２と、この多孔質焼結層４２が表面に一体に被着形成された冷間圧延鋼板とからなる多孔質基材４０が得られた。多孔質焼結層４２には、図５に模式的に示すように、多数の空隙４２ａが形成されていた。しかし、図４に示す空隙２８ａと比べた場合、空隙４２ａの空間は広く、凹凸は少ない。
【００５０】
上述した実施例１，２及び比較例で得られた多孔質基材３０，４０それぞれの多孔質焼結層２８，４２に合成樹脂組成物を充填被覆して合成樹脂層を形成した。その後、この合成樹脂層の剥離強度を測定した。この測定結果等を説明する。＜合成樹脂組成物および合成樹脂層の作製＞
ポリイミド樹脂粉末２０重量％、黒鉛粉末１重量％、残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末をヘンシェルミキサーによって均一に混合して合成樹脂組成物を作製した。この合成樹脂組成物に石油系溶剤を加えて湿潤樹脂組成物を調製した。この湿潤樹脂組成物を、上記の実施例１，２及び比較例で得られた多孔質基材３０，４０それぞれの多孔質焼結層２８，４２に供給した。その後、湿潤樹脂組成物が供給された多孔質焼結層２８，４２を周知のローラで圧延した。これにより湿潤樹脂組成物が多孔質焼結層２８，４２に充填被覆された。その後、２００℃の温度に加熱した熱風乾燥炉に多孔質焼結層２８，４２を５分間保持して湿潤樹脂組成物中の溶剤を逸散除去した。
【００５１】
上記の状態の多孔質基材３０，４０の全体を周知のローラによって加圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧した。このようにして加圧した多孔質基材３０，４０を加熱炉内に搬入して３７０℃の温度で１０分間加熱焼成した。このようにして、図６に示すように、多孔質基材３０に合成樹脂層５２が充填被覆された複層摺動部材５０（実施例）が製造された。また、図７に示すように、多孔質基材４０に合成樹脂層６２が充填被覆された複層摺動部材６０（比較例）が製造された。なお、多孔質焼結層２８に樹脂組成物が充填被覆された多孔質基材３０の全体をローラで加圧する際、多孔質焼結層２８を塑性変形させた。
【００５２】
上記のようにして製造された２種類の複層摺動部材５０，６０の多孔質焼結層２８，４２にそれぞれ充填被覆された合成樹脂層５２，６２の剥離強度を測定した。
【００５３】
＜剥離強度測定方法＞
図８を参照して、剥離強度の測定方法を説明する。
【００５４】
図８は、剥離強度の測定方法を示す模式図である。
【００５５】
２種類の複層摺動部材５０，６０の合成樹脂層５２，６２の剥離強度を測定する方法は全く同じである。ここでは複層摺動部材５０を例に挙げて説明する。
【００５６】
合成樹脂層５２の剥離強度を測定するに当たっては、先ず、合成樹脂層５２を多孔質焼結層２８（図４参照）の端部から予め剥がしておく。合成樹脂層５２が剥がされた複層摺動部材５０をバイス７０にチャッキングすると共に剥がされた合成樹脂層５２を固定治具７２の先端部７２ａに挟持して固定した。固定治具７２にプッシュプルゲージ７４を取付け、１８０°方向（鋼板に平行な方向）に合成樹脂層５２を引っ張り、そのときの強度をプッシュプルゲージ７４で測定した。
【００５７】
上記のようにして測定した結果、実施例１，２の多孔質基材３０（図４参照）を使用した複層摺動部材５０の合成樹脂層５２の剥離強度は２．７４ｋｇｆ／ｃｍであった。一方、比較例の多孔質基材４０を使用した複層摺動部材６０の合成樹脂層６２の剥離強度は１．８４ｋｇｆ／ｃｍであった。
【００５８】
この測定結果から、複層摺動部材５０の合成樹脂層５２の剥離強度は、複層摺動部材６０の合成樹脂層６２の剥離強度よりも約５０％高められていることが分かった。この理由は、下記のとおりであると推測される。
【００５９】
図４に模式的に示す多孔質基材３０と、図６に模式的に示す複層摺動部材５０とから分かるように、多孔質基材３０の多孔質焼結層２８は、この多孔質焼結層２８に合成樹脂を充填被覆する際のローラによる加圧力により塑性変形を生じる。この塑性変形の結果、合成樹脂層５２と多孔質焼結層２８との結合力が高められ、この結合力が、多孔質焼結層２８の投錨効果に加えられたためと推測される。
【００６０】
合成樹脂層５２の剥離強度が高い場合、板状の複層摺動部材５０を円筒状に曲げ加工したり、円筒状に曲げ加工された複層摺動部材５０の端部に鍔加工を施したりする際に合成樹脂層５２が剥離しない。従って、合成樹脂層５２の剥離強度は、板状の複層摺動部材５０を加工する際に極めて重要なファクターとなる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の多孔質基材によれば、基板の表面を第１の焼結層が一様に覆っている。従って、基板の表面と第１の焼結層とが充分に接触しているので、基板と第１の焼結層との接合強度が高い（強い）。また、第２の焼結層では多数の不規則形状粒子同士が結合してその内部に多数の空隙が形成されているので、第２の焼結層の内部には、多数の凹凸が形成されていることとなる。このため、第２の焼結層に例えば樹脂を充填被覆（含浸）させた場合は、樹脂が第２の焼結層の凹凸に引っ掛かる状態となる。この結果、いわゆる投錨効果（アンカー効果）が高まるので、樹脂が第２の焼結層から剥離しにくくなり、剥離強度が高まる。
【００６２】
ここで、上記基板は、鋼製のものである場合は、基板の強度が高いので、高強度の多孔質基材が得られる。
【００６３】
また、上記第１及び第２の焼結層は、青銅からなるものである場合は、耐食性に優れた焼結層が得られる。
【００６４】
さらに、上記青銅は、９重量％以上１２重量％以下の錫、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐、及び残部は銅からなる組成のものである場合は、９重量％以上１２重量％以下の錫を含有しているので、第１の焼結層と鋼板との接合強度が高められる。また、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐を含有しているので、多数の不規則形状粒子が焼結されて第２の焼結層が形成されるときに、各粒子が変形しにくくその不規則形状が保たれる。この結果、いわゆる投錨効果がいっそう高まるので、第２の焼結層に充填被覆された樹脂が第２の焼結層からいっそう剥離しにくくなり、剥離強度がいっそう高まる。
【００６５】
また、本発明の多孔質基材の製造方法によれば、振動工程において多数の球状粒子が多数の不規則形状粒子の間を通過して基板の表面に集まる。このため、多数の不規則形状粒子が多数の球状粒子の上に集まってこれらを覆う。この状態で焼結工程において粉末層が焼結される。この場合、多数の球状粒子は液相になって基板の表面を一様に覆う。従って、多数の球状粒子が焼結されて形成された層（第１の焼結層）と基板の表面とが充分に接触するので、基板と第１の焼結層との接合強度が高い（強い）。一方、多数の不規則形状粒子は部分的に液相になるが、ほぼ不規則形状を保ったまま焼結される。従って、多数の不規則形状粒子が焼結されて形成された層（第２の焼結層）では多数の不規則形状粒子同士が結合してその内部に多数の空隙が形成されているので、第２の焼結層の内部には、多数の凹凸が形成されていることとなる。このため、第２の焼結層に例えば樹脂を充填被覆（含浸）させた場合は、樹脂が第２の焼結層の凹凸に引っ掛かる状態となる。この結果、いわゆる投錨効果（アンカー効果）が高まるので、樹脂が第２の焼結層から剥離しにくくなり、剥離強度が高まる。
【００６６】
ここで、上記粉末層形成工程は、鋼製の基板表面に上記粉末層を形成する工程である場合は、基板の強度が高いので、高強度の多孔質基材が得られる。
【００６７】
さらに、上記粉末層形成工程は、青銅からなる上記球状粒子及び上記不規則形状粒子が混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程である場合は、焼結層が青銅製のものとなるので、耐食性に優れた焼結層が得られる。
【００６８】
さらにまた、上記粉末層形成工程は、９重量％以上１２重量％以下の錫、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐、及び残部は銅からなる組成の青銅で製造された上記球状粒子及び上記不規則形状粒子が混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程である場合は、９重量％以上１２重量％以下の錫を含有しているので、多数の球状粒子が焼結されて形成された第１の焼結層と鋼板との接合強度が高められる。また、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐を含有しているので、多数の不規則形状粒子が焼結されて第２の焼結層が形成されるときに、各粒子が変形しにくくその不規則形状が保たれる。この結果、いわゆる投錨効果がいっそう高まるので、第２の焼結層に充填被覆された樹脂が第２の焼結層からいっそう剥離しにくくなり、剥離強度がいっそう高まる。
【００６９】
さらにまた、上記粉末層形成工程は、上記多数の不規則形状粒子の平均粒度よりも小さい平均粒度を有する上記多数の球状粒子が混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程である場合は、多数の球状粒子の平均粒度が多数の不規則形状粒子の平均粒度よりも小さいので、振動工程においては、球状粒子が不規則形状粒子の間を通過し易い。従って、多数の球状粒子が基板の表面に集まり易い。この結果、基板と第１の焼結層がいっそう強く接合されることとなる。また、不規則形状粒子が球状粒子の上に集まり易いので、第２の焼結層はいっそう高い投錨効果を有することとなる。
【００７０】
さらにまた、上記粉末層形成工程は、上記多数の球状粒子及び上記多数の不規則形状粒子からなる全ての粒子が６０メッシュを通過する粒子であって、しかも、２５０メッシュを通過し、且つその見掛密度が３．６ｇ／ｃｍ³ 以上４．２ｇ／ｃｍ³ 以下であり、さらに上記全ての粒子の３０重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する球状粒子と、１００メッシュを通過するが２００メッシュを通過せず、且つその見掛密度が３．１ｇ／ｃm³以上３．５ｇ／ｃｍ ³以下であり、さらに上記全ての粒子の３５重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する不規則形状粒子とが混合された粉末層を上記基板の表面に形成する工程である場合は、振動工程において、球状粒子が不規則形状粒子の間をいっそう通過し易い。従って、多数の球状粒子が基板の表面にいっそう集まり易い。この結果、基板と第１の焼結層がさらにいっそう強く接合されることとなる。また、不規則形状粒子が球状粒子の上にいっそう集まり易いので、第２の焼結層はさらにいっそう高い投錨効果を有することとなる。
【００７１】
さらにまた、上記焼結工程は、中性雰囲気もしくは還元性雰囲気に調整された加熱炉において８５０℃以上９５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上６０分間以下の範囲内の時間だけ焼結する工程である場合は、球状粒子が確実に液相になって基板の表面を一様に覆う。従って、基板と第１の焼結層がさらにいっそう確実に強く接合されることとなる。また、多数の不規則形状粒子は不規則形状をいっそう確実に保てるので、いわゆる投錨効果をいっそう確実に発揮できることとなる。
【００７２】
また、本発明の複層摺動部材によれば、第２の焼結層の内部には多数の凹凸が形成されているので、これらの凹凸に樹脂層が引っ掛かる。このため、いわゆる投錨効果が高まるので、樹脂層が第２の焼結層から剥離されにくい。
【００７３】
ここで、上記樹脂層は、フッ素樹脂からなるものである場合は、摺動性にいっそう優れた複層摺動部材が得られる。
【００７４】
また、本発明の複層摺動部材の製造方法によれば、第２の焼結層は多数の不規則形状粒子が焼結されたものであるので、第２の焼結層の内部には多数の凹凸が形成されている。これらの凹凸に樹脂層が引っ掛かる。さらに、第２の焼結層が塑性変形するので、この第２の焼結層が樹脂層に食い込む。このため、いわゆる投錨効果が非常に高まり、樹脂層が第２の焼結層から非常に剥離されにくい。従って、長寿命の複層摺動部材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多孔質基材を製造する製造装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】鋼板に散布された直後の粉末を模式的に示す断面図である。
【図３】図２の鋼板及び粉末を振動させた後の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示す粉末を焼結して得られた多孔質基材を模式的に示す断面図である。
【図５】比較例の多孔質基材を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例の複層摺動部材を模式的に示す断面図である。
【図７】比較例の複層摺動部材を模式的に示す断面図である。
【図８】剥離強度の測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
２０鋼板
２２青銅粉末
２４青銅粉末層
２６接合層
２８多孔質層
２８ａ空隙
３０多孔質基材
５０複層摺動部材
５２合成樹脂層
Ｂ球状粒子
Ｉ不規則形状粒子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a porous base material in which a porous sintered layer is formed on a substrate such as a steel plate, a method for producing the same, and a porous sintered layer of the porous base material is coated with a resin layer (impregnated). The present invention relates to a multilayer sliding member and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a multi-layer sliding member such as a so-called dry bearing in which a porous base material is filled with a resin is known (Japanese Patent Publication No. 31-2452, Japanese Patent Publication No. 39-16950, Japanese Patent Publication No. 41-). No. 1868, Japanese Patent Publication No. 1-2486, Japanese Patent Publication No. 7-58095, etc.). The porous base material is obtained by forming a porous metal sintered layer on a substrate such as a steel plate. The porous metal sintered layer is filled with a fluororesin such as polytetrafluoroethylene resin (hereinafter referred to as “PTFE”) to form a resin layer, whereby a multilayer sliding member is manufactured. A multilayer sliding member in which a synthetic resin layer in which a filler is mixed in PTFE is also known. Furthermore, a multilayer sliding member using a polyacetal resin instead of PTFE is also known (see Japanese Patent Publication No. 49-44597).
[0003]
The multilayer sliding member described above is often used in the form of a so-called wound bush that is wound in a cylindrical shape with the resin layer inside, rather than being used in the form of a flat plate. Such a multi-layer sliding member has an advantage that load resistance can be greatly improved as compared with a sliding member made of a synthetic resin alone. For this reason, the multilayer sliding member is widely used for various purposes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the sliding performance of the multilayer sliding member described above is affected by the sliding characteristics of the synthetic resin and the synthetic resin composition filled and coated on the porous metal sintered layer. When the sliding characteristics of a synthetic resin or the like are good, the sliding performance of the multilayer sliding member is also good.
[0005]
The sliding performance of the multilayer sliding member is also affected by the quality of the porous metal sintered layer formed on the substrate. As a factor that determines the quality of the sintered porous metal layer,
(1) Form of metal powder forming the porous metal sintered layer
(2) Bonding strength between porous metal sintered layer and substrate
(3) Degree of anchoring effect of porous metal sintered layer on synthetic resin
Etc. Here, the anchoring effect refers to the force that the porous metal sintered layer can keep the resin layer filled and coated on the porous metal sintered layer (not peeled off or left attached).
[0006]
Consider the above factors in more detail.
[0007]
Conventionally, as a metal powder for forming a porous metal sintered layer, a metal powder in which a large number of spherical or irregularly shaped (corner-like) particles are collected (consisting of) is used.
[0008]
When a powder composed of a large number of spherical particles is used as the metal powder, the porous metal sintered layer obtained by sintering the powder is strongly bonded to the substrate. On the other hand, in the porous metal sintered layer in which a large number of spherical particles are sintered, the anchoring effect is lowered, and there is a problem that the synthetic resin layer is easily separated from the porous metal sintered layer.
[0009]
On the other hand, when a powder composed of a large number of irregularly shaped particles is used as the metal powder, the anchoring effect is high in the porous metal sintered layer in which the powder is sintered. On the other hand, there is a problem that the porous metal sintered layer in which a large number of irregularly shaped particles are sintered is not strongly bonded to the substrate.
[0010]
In view of the above circumstances, the present invention strongly bonds a substrate and a porous sintered layer, and has a high anchoring effect on a resin layer, a manufacturing method thereof, and a substrate and a porous sintered layer. Another object of the present invention is to provide a multilayer sliding member having a high peel strength (high throwing effect) by strongly bonding the resin layer to the porous sintered layer and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the porous substrate of the present invention comprises:
(1) a substrate having a predetermined thickness;
(2) a first sintered layer that uniformly covers the surface of the substrate;
(3) Second sintering that covers the first sintered layer continuously from the first sintered layer, in which a large number of irregularly shaped particles are combined to form a large number of voids therein. And a layer.
[0012]
here,
(4) The substrate may be made of steel.
[0013]
Also,
(5) The first and second sintered layers may be made of bronze.
[0014]
further,
(6) The bronze may be composed of 9% by weight to 12% by weight tin, 0.01% by weight to 0.50% by weight phosphorus, and the balance of copper.
[0015]
In addition, the method for producing a porous substrate of the present invention for achieving the above object provides a porous substrate for producing a porous substrate having a porous sintered layer formed on the surface of a substrate having a predetermined thickness. In the manufacturing method,
(7) a powder layer forming step of forming a powder layer in which a large number of spherical particles and a large number of irregularly shaped particles are mixed on the surface of the substrate;
(8) a vibration step of vibrating the powder layer formed on the surface of the substrate;
(9) A sintering step of sintering the powder layer formed on the surface of the substrate after the vibration step is completed or together with the vibration step.
[0016]
here,
(10) The powder layer forming step may be a step of forming the powder layer on the surface of a steel substrate.
[0017]
Also,
(11) The powder layer forming step may be a step of forming a powder layer in which the spherical particles made of bronze and the irregularly shaped particles are mixed on the surface of the substrate.
[0018]
further,
(12) The above powder layer forming step is made of 9% by weight or more and 12% by weight or less of tin, 0.01% by weight or more and 0.50% by weight or less of phosphorus, and the balance is made of bronze having a composition comprising copper. It may be a step of forming a powder layer in which spherical particles and the irregularly shaped particles are mixed on the surface of the substrate.
[0019]
Furthermore,
(13) The powder layer forming step is a step of forming, on the surface of the substrate, a powder layer in which the multiple spherical particles having an average particle size smaller than the average particle size of the multiple irregularly shaped particles are mixed. Also good.
[0020]
Furthermore,
(14) The powder layer forming step includes:
(14-1) All the particles composed of the large number of spherical particles and the large number of irregularly shaped particles pass through 60 mesh, and
(14-2) It passes 250 mesh and its apparent density is 3.6 g / cm ^Three 4.2 g / cm ^Three Spherical particles that are present in an amount in the range of 30% by weight to 50% by weight of all the above particles,
(14-3) Passes 100 mesh but does not pass 200 mesh, and its apparent density is 3.1 g / cm. ^Three 3.5 g / cm ^Three Or a step of forming on the surface of the substrate a powder layer mixed with irregularly shaped particles present in an amount in the range of 35% by weight to 50% by weight of all the particles. Good.
[0021]
Furthermore,
(15) In the sintering step, sintering is performed in a heating furnace adjusted to a neutral atmosphere or a reducing atmosphere at a temperature in the range of 850 ° C. to 950 ° C. for a time in the range of 30 minutes to 60 minutes. It may be a process.
[0022]
The multilayer sliding member of the present invention for achieving the above object is
(16) The porous substrate according to any one of claims 1 to 4,
(17) It has a resin layer filled and coated on the second sintered layer of the porous substrate.
[0023]
here,
(18) The resin layer may be made of a fluororesin.
[0024]
Further, the manufacturing method of the multilayer sliding member of the present invention for achieving the above object includes a porous base material in which a porous sintered layer is formed on the surface of a substrate having a predetermined thickness, and the above porous sintered material. In the manufacturing method of a multilayer sliding member for producing a multilayer sliding member having a resin layer filled and coated in the layer,
(19) Each step of the method for producing a porous substrate according to any one of claims 5 to 11,
(20) Resin layer formation in which a resin layer is formed by filling and coating a resin on the second sintered layer while plastically deforming the second sintered layer formed by sintering a large number of irregularly shaped particles. And a process.
[0025]
Here, the spherical particles are particles whose overall shape is spherical. Irregularly shaped particles refer to particles having a shape other than a spherical shape, and examples thereof include a star shape, a tree branch shape, and a square shape.
[0026]
[Form of the present invention]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a production apparatus for producing a porous substrate. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the powder immediately after being spread on the steel plate. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state after the steel plate and powder of FIG. 2 are vibrated. 4 is a cross-sectional view schematically showing a porous substrate obtained by sintering the powder shown in FIG.
[0028]
The porous substrate manufacturing apparatus 10 includes a leveler 12 that corrects the swell of the steel plate 20 while the steel plate 20 wound in a hoop shape is pulled out from one end and conveyed. As the steel plate 20, a cold-rolled steel plate or strip steel (JISG 3141) having a thickness of about 0.5 mm to 2 mm is used.
[0029]
The steel plate 20 is corrected for waviness and the like while being conveyed in the direction of arrow A (conveyance direction) by the leveler 12. A hopper 14 in which bronze powder 22 is stored is disposed slightly downstream of the leveler 12 in the transport direction. Bronze powder 22 stored in the hopper 14 is supplied (spread) to the surface of the steel plate 20 that has passed through the leveler 12. A scraper plate 16 for smoothing the bronze powder 22 supplied to the surface of the steel plate 20 is fixed to the lower end portion of the hopper 14. The bronze powder 22 that has passed through the scraper 16 is smoothed, whereby a bronze powder layer 24 having a uniform thickness is formed on the surface of the steel plate 20. The process so far is an example of the powder layer forming process referred to in the present invention.
[0030]
A sintering furnace 18 (an example of a heating furnace referred to in the present invention) is disposed downstream of the hopper 14 in the transport direction. This sintering furnace 18 has a known structure.
[0031]
As the bronze powder 22, bronze powder having a particle size distribution (%) shown in Table 1 is used.
[0032]
[Table 1]

In Table 1, the sign “−” attached to the front of the numerical value of the mesh indicates that particles constituting the powder pass through the numerical value mesh. On the other hand, the sign “+” attached in front of the numerical value of the mesh indicates that the particles constituting the powder do not pass (do not pass through) the numerical value mesh. Therefore, for example, a particle size of +60 mesh means a particle size that cannot pass through 60 mesh.
[0033]
In this embodiment, as shown in Table 1, all particles constituting the bronze powder have a particle size of −60 mesh. Among all these particles, the proportion of particles having a particle size of −100 to +145 mesh (from −100 mesh to +145 mesh, hereinafter the same) and −145 to +200 mesh is 35% by weight to 50% by weight. Within the following range. Moreover, the ratio of the particle | grains which have a particle size of -250- + 350 mesh and -350 mesh exists in the range of 30 to 50 weight%.
[0034]
As a result of the above, all particles composed of a large number of spherical particles and a large number of irregularly shaped particles are particles that pass through 60 meshes. Moreover, the particles passing through 250 mesh are spherical particles, and the apparent density is 3.6 g / cm. ^Three 4.2 g / cm ^Three And is present in an amount in the range of 30% to 50% by weight of all the particles. On the other hand, particles that pass through 100 mesh but do not pass through 200 mesh are irregularly shaped particles with an apparent density of 3.1 g / cm 3. ^Three 3.5 g / cm ^Three And is present in an amount in the range of 35% to 50% by weight of all the particles.
[0035]
Thus, the bronze powder in which a large number of two types of bronze particles having a particle size peak at two locations of −100 to +200 mesh and −250 mesh are collected to a uniform thickness on the surface of the steel plate 20, and the steel plate 20 A bronze powder layer 24 is formed on the surface. In the bronze powder layer 24 immediately after passing through the scraping plate 16, irregularly shaped particles I having a particle size of -60 to +250 mesh and spherical particles B having a particle size of -250 mesh are mixed as shown in FIG. It is in a state of fit.
[0036]
While the steel plate 20 is being conveyed in the direction of arrow A, vibrations such as the leveler 12 are conducted to the steel plate 20. For this reason, the bronze powder layer 24 vibrates together with the steel plate 20. 3, the spherical particles B pass between the irregularly shaped particles I and gather on the surface of the steel plate 20, while the irregularly shaped particles I gather almost on the spherical particles B. The spherical particles B are covered. Thus, it is said that the segregation of the spherical particles B and the irregularly shaped particles I in the bronze powder layer 24 has occurred in the bronze powder layer 24. In addition, the process of vibrating the bronze powder layer 24 as described above is an example of the vibration process referred to in the present invention.
[0037]
The steel plate 20 on which the bronze powder layer 24 with grain size segregation is formed is carried into the sintering furnace 18 as shown in FIG. The sintering furnace 18 is adjusted to a neutral atmosphere or a reducing atmosphere. The steel plate 20 and the bronze powder layer 24 carried into the sintering furnace 18 are sintered at a temperature in the range of 850 ° C. to 950 ° C. for a time in the range of 30 minutes to 60 minutes. This sintering process is an example of the sintering process referred to in the present invention.
[0038]
In this sintering step, a large number of spherical particles B distributed on the surface of the steel plate 20 generate a liquid phase and the densification proceeds rapidly, and as shown in FIG. 4, the surface of the steel plate 20 is uniformly covered and joined. The layer 26 (which is an example of the first sintered layer in the present invention) is formed.
[0039]
On the other hand, in the sintering process, the irregularly shaped particles I collected almost on the spherical particles B also generate a liquid phase. However, the irregularly shaped particles I are continuously bonded to the bonding layer 26 while maintaining an irregular outer shape without changing their shape so much. For this reason, as shown in FIG. 4, the porous layer 28 (which is an example of the second sintered layer in the present invention) is formed. A large number of voids 28 a are formed in the porous layer 28.
[0040]
As described above, the porous base material 30 having both the steel plate 20 and the bonding layer 26 covering the surface thereof, and the porous layer 28 continuously covering the bonding layer 26 from the bonding layer 26 is manufactured. Since the joining layer 26 covers the surface of the steel plate 20 uniformly, both joining strength is high.
[0041]
Further, as described above, a large number of voids 28a are formed in the porous layer 28 of the porous substrate 30, and a large number of irregularities are formed. As a result, the specific surface area of the porous layer 28 is enlarged, and therefore, when the porous layer 28 is filled with the synthetic resin, the synthetic resin is caught by the above-described irregularities. As a result, since the so-called anchoring effect (anchor effect) is increased, the synthetic resin becomes difficult to peel from the porous layer 28, and the peel strength is increased.
[0042]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0043]
<Example 1 and Example 2>
As the steel plate 20 (see FIG. 1), two cold rolled steel plates having a width of 180 mm and a plate thickness of 0.75 mm were prepared. Using the porous substrate manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1, two types of bronze particles having a particle size distribution shown in Table 2 (Example 1 and Example) on the surface of the two cold-rolled steel plates. 2) 2) Bronze powder was sprayed to a uniform thickness to form a bronze powder layer having a thickness of 0.3 mm. In Examples 1 and 2, bronze powder composed of 10% by weight of tin, 0.05% by weight of phosphorus, and the balance copper was used as the bronze powder.
[0044]
[Table 2]

In Table 2, particles having a particle size of −60 mesh to +250 mesh are irregularly shaped particles. The particles having a particle size of −250 mesh are spherical particles.
[0045]
The bronze powder layer 24 formed on the surface of the cold rolled steel plate was vibrated as described with reference to FIG. Due to this vibration, a large number of spherical particles of −250 mesh passed between a large number of irregularly shaped particles, moved mainly toward the surface of the cold-rolled steel sheet, and gathered on this surface. On the other hand, the irregularly shaped particles gathered almost on the spherical particles and covered the spherical particles. Thereby, as shown in FIG. 3, particle size segregation occurred.
[0046]
The cold-rolled steel sheet on which the bronze powder layer with grain size segregation was formed was carried into a sintering furnace 18 (see FIG. 1) adjusted to a reducing atmosphere. The cold rolled steel sheet and the bronze powder layer carried into the sintering furnace 18 were sintered at 900 ° C. for 30 minutes.
[0047]
In this sintering step, a large number of spherical particles distributed on the surface of the cold-rolled steel sheet generate a liquid phase, and the large number of spherical particles are bonded to each other and also bonded to the surface of the cold-rolled steel sheet. 4) was formed. On the other hand, in the sintering process, a large number of irregularly shaped particles also generate a liquid phase. However, these irregularly shaped particles maintain a random shape without changing their shape so much that many irregularly shaped particles. They were bonded together and also bonded continuously to the bonding layer 26, and some irregularly shaped particles were also bonded to the surface of the cold-rolled steel sheet. Thereby, for example, as shown in FIG. 4, the porous layer 28 was formed. A number of voids 28 a are formed in the porous layer 28.
[0048]
As described above, a porous substrate having the cold-rolled steel sheet and the bonding layer 26 covering the surface thereof and the porous layer 28 continuously covering the bonding layer 26 from the bonding layer 26 was manufactured. As described above, the bonding layer 26 is obtained by sintering bronze powder mainly composed of a large number of spherical particles of −250 mesh, and the porous layer 28 is mainly of −60 mesh to +250 mesh. Bronze powder composed of a large number of irregularly shaped particles is sintered.
<Comparative example>
Similar to the above-described example, a cold rolled steel plate having a width of 180 mm and a plate thickness of 0.75 mm was prepared. A bronze powder having a particle size distribution shown in Table 3 and a large number of square particles gathered on the surface of the cold-rolled steel sheet was formed on the surface of the cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.3 mm. Bronze powder layer was formed by spraying on the surface.
[0049]
[Table 3]

The cold-rolled steel sheet with the bronze powder layer formed on the surface was carried into a sintering furnace 18 (see FIG. 1) adjusted to a reducing atmosphere and sintered at 900 ° C. for 30 minutes. As a result, as shown in FIG. 5, a porous sintered layer 42 composed of a sintered bronze powder and a cold rolled steel sheet having the porous sintered layer 42 integrally formed on the surface thereof. A quality substrate 40 was obtained. In the porous sintered layer 42, a large number of voids 42a were formed as schematically shown in FIG. However, when compared with the gap 28a shown in FIG. 4, the space of the gap 42a is wide and there are few irregularities.
[0050]
A synthetic resin layer was formed by filling and covering the porous

sintered layers

28 and 42 of the

porous base materials

30 and 40 obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example described above with a synthetic resin composition. Thereafter, the peel strength of the synthetic resin layer was measured. The measurement results will be described. <Production of synthetic resin composition and synthetic resin layer>
A synthetic resin composition was prepared by uniformly mixing 20% by weight of polyimide resin powder, 1% by weight of graphite powder, and the remaining polytetrafluoroethylene resin powder with a Henschel mixer. A wet resin composition was prepared by adding a petroleum solvent to the synthetic resin composition. This wet resin composition was supplied to the porous

sintered layers

28 and 42 of the

porous substrates

30 and 40 obtained in Examples 1 and 2 and the comparative example, respectively. Thereafter, the porous

sintered layers

28 and 42 supplied with the wet resin composition were rolled with a known roller. As a result, the wet resin composition was filled and coated on the porous

sintered layers

28 and 42. Thereafter, the porous

sintered layers

28 and 42 were held for 5 minutes in a hot air drying furnace heated to a temperature of 200 ° C. to remove and remove the solvent in the wet resin composition.
[0051]
The entire

porous base materials

30 and 40 in the above state are applied with a pressure of 400 kgf / cm by a known roller. ² Was pressurized. The

porous substrates

30 and 40 thus pressurized were carried into a heating furnace and baked at a temperature of 370 ° C. for 10 minutes. In this way, as shown in FIG. 6, a multilayer sliding member 50 (Example) in which the porous base material 30 was filled with the synthetic resin layer 52 was manufactured. Moreover, as shown in FIG. 7, the multilayer sliding member 60 (comparative example) by which the porous base material 40 was filled and covered with the synthetic resin layer 62 was manufactured. The porous sintered layer 28 was plastically deformed when the entire porous substrate 30 in which the porous sintered layer 28 was covered with the resin composition was pressed with a roller.
[0052]
The peel strength of the synthetic resin layers 52 and 62 filled and coated on the porous

sintered layers

28 and 42 of the two types of

multilayer sliding members

50 and 60 manufactured as described above was measured.
[0053]
<Peel strength measurement method>
With reference to FIG. 8, the measuring method of peeling strength is demonstrated.
[0054]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a method for measuring peel strength.
[0055]
The method of measuring the peel strength of the synthetic resin layers 52 and 62 of the two types of

multilayer sliding members

50 and 60 is exactly the same. Here, the multilayer sliding member 50 will be described as an example.
[0056]
In measuring the peel strength of the synthetic resin layer 52, first, the synthetic resin layer 52 is previously peeled off from the end of the porous sintered layer 28 (see FIG. 4). The multilayer sliding member 50 from which the synthetic resin layer 52 was peeled was chucked on the vice 70, and the peeled synthetic resin layer 52 was sandwiched and fixed to the tip 72a of the fixing jig 72. A push-pull gauge 74 was attached to the fixing jig 72, the synthetic resin layer 52 was pulled in the 180 ° direction (direction parallel to the steel plate), and the strength at that time was measured with the push-pull gauge 74.
[0057]
As a result of the measurement as described above, the peel strength of the synthetic resin layer 52 of the multilayer sliding member 50 using the porous substrate 30 of Examples 1 and 2 (see FIG. 4) was 2.74 kgf / cm. It was. On the other hand, the peel strength of the synthetic resin layer 62 of the multilayer sliding member 60 using the porous substrate 40 of the comparative example was 1.84 kgf / cm.
[0058]
From this measurement result, it was found that the peel strength of the synthetic resin layer 52 of the multilayer sliding member 50 is about 50% higher than the peel strength of the synthetic resin layer 62 of the multilayer sliding member 60. The reason is presumed to be as follows.
[0059]
As can be seen from the porous substrate 30 schematically shown in FIG. 4 and the multilayer sliding member 50 schematically shown in FIG. 6, the porous sintered layer 28 of the porous substrate 30 is made of this porous material. Plastic deformation is caused by the pressure applied by the roller when the sintered layer 28 is filled with a synthetic resin. As a result of this plastic deformation, it is presumed that the bonding force between the synthetic resin layer 52 and the porous sintered layer 28 was increased, and this bonding force was added to the anchoring effect of the porous sintered layer 28.
[0060]
When the peel strength of the synthetic resin layer 52 is high, the plate-like multilayer sliding member 50 is bent into a cylindrical shape, or the edge of the multilayer sliding member 50 bent into a cylindrical shape is subjected to scoring. The synthetic resin layer 52 does not peel off. Therefore, the peel strength of the synthetic resin layer 52 is an extremely important factor when the plate-shaped multilayer sliding member 50 is processed.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the porous base material of the present invention, the first sintered layer uniformly covers the surface of the substrate. Therefore, since the surface of the substrate and the first sintered layer are in sufficient contact, the bonding strength between the substrate and the first sintered layer is high (strong). In addition, since a large number of irregularly shaped particles are bonded to each other in the second sintered layer and a large number of voids are formed therein, a large number of irregularities are formed in the second sintered layer. Will be. For this reason, when the second sintered layer is filled and impregnated (impregnated) with, for example, a resin, the resin is caught by the unevenness of the second sintered layer. As a result, since the so-called anchoring effect (anchor effect) is increased, the resin is difficult to peel from the second sintered layer, and the peel strength is increased.
[0062]
Here, when the substrate is made of steel, the strength of the substrate is high, and thus a high-strength porous base material is obtained.
[0063]
Further, when the first and second sintered layers are made of bronze, a sintered layer having excellent corrosion resistance can be obtained.
[0064]
Further, when the bronze is composed of 9% by weight or more and 12% by weight or less of tin, 0.01% by weight or more and 0.50% by weight or less of phosphorus, and the balance is made of copper, 9% by weight or more Since 12 wt% or less of tin is contained, the bonding strength between the first sintered layer and the steel sheet can be increased. In addition, since it contains 0.01 wt% or more and 0.50 wt% or less of phosphorus, when a plurality of irregularly shaped particles are sintered to form the second sintered layer, each particle It is difficult to deform and its irregular shape is maintained. As a result, since the so-called anchoring effect is further increased, the resin filled and coated on the second sintered layer becomes more difficult to peel from the second sintered layer, and the peel strength is further increased.
[0065]
In addition, according to the method for producing a porous substrate of the present invention, a large number of spherical particles pass between a large number of irregularly shaped particles and gather on the surface of the substrate in the vibration step. For this reason, a large number of irregularly shaped particles gather on a large number of spherical particles to cover them. In this state, the powder layer is sintered in the sintering process. In this case, many spherical particles become a liquid phase and uniformly cover the surface of the substrate. Therefore, since the layer formed by sintering a large number of spherical particles (first sintered layer) and the surface of the substrate are in sufficient contact, the bonding strength between the substrate and the first sintered layer is high ( strong). On the other hand, a large number of irregularly shaped particles are partially in a liquid phase, but are sintered while maintaining a substantially irregular shape. Therefore, in the layer formed by sintering a large number of irregularly shaped particles (second sintered layer), a large number of irregularly shaped particles are bonded together to form a large number of voids therein, A large number of irregularities are formed in the second sintered layer. For this reason, when the second sintered layer is filled and impregnated (impregnated) with, for example, a resin, the resin is caught by the unevenness of the second sintered layer. As a result, since the so-called anchoring effect (anchor effect) is increased, the resin is difficult to peel from the second sintered layer, and the peel strength is increased.
[0066]
Here, when the powder layer forming step is a step of forming the powder layer on the surface of the steel substrate, the strength of the substrate is high, and thus a high strength porous substrate is obtained.
[0067]
Furthermore, when the powder layer forming step is a step of forming a powder layer in which the spherical particles made of bronze and the irregularly shaped particles are mixed on the surface of the substrate, the sintered layer is made of bronze. Therefore, a sintered layer having excellent corrosion resistance can be obtained.
[0068]
Furthermore, the powder layer forming step is made of 9% by weight to 12% by weight of tin, 0.01% by weight to 0.50% by weight of phosphorus, and the balance made of bronze having a composition comprising copper. In the step of forming a powder layer in which spherical particles and the irregularly shaped particles are mixed on the surface of the substrate, since it contains 9 wt% or more and 12 wt% or less of tin, a large number of spherical particles are formed. The bonding strength between the first sintered layer formed by sintering and the steel sheet is increased. In addition, since it contains 0.01 wt% or more and 0.50 wt% or less of phosphorus, when a plurality of irregularly shaped particles are sintered to form the second sintered layer, each particle It is difficult to deform and its irregular shape is maintained. As a result, since the so-called anchoring effect is further increased, the resin filled and coated on the second sintered layer becomes more difficult to peel from the second sintered layer, and the peel strength is further increased.
[0069]
Furthermore, the powder layer forming step is a step of forming on the surface of the substrate a powder layer in which the multiple spherical particles having an average particle size smaller than the average particle size of the multiple irregularly shaped particles are mixed. Since the average particle size of a large number of spherical particles is smaller than the average particle size of a large number of irregularly shaped particles, the spherical particles easily pass between the irregularly shaped particles in the vibration step. Therefore, many spherical particles are likely to gather on the surface of the substrate. As a result, the substrate and the first sintered layer are more strongly bonded. Moreover, since irregularly-shaped particles tend to gather on the spherical particles, the second sintered layer has a higher anchoring effect.
[0070]
Furthermore, in the powder layer forming step, all the particles composed of the large number of spherical particles and the large number of irregularly shaped particles pass through 60 mesh, and further pass through 250 mesh. Hanging density is 3.6 g / cm ^Three 4.2 g / cm ^Three Spherical particles present in an amount within the range of 30% by weight to 50% by weight of all the above particles, 100 meshes but not 200 meshes, and the apparent density is 3 .1g / cm ^Three 3.5 g / cm ^Three And a step of forming a powder layer mixed with irregularly shaped particles present in an amount in the range of 35 wt% to 50 wt% of all the particles on the surface of the substrate. In the vibration process, spherical particles are more likely to pass between irregularly shaped particles. Therefore, a large number of spherical particles are more likely to collect on the surface of the substrate. As a result, the substrate and the first sintered layer are further strongly bonded. In addition, since the irregularly shaped particles are more likely to collect on the spherical particles, the second sintered layer has an even higher anchoring effect.
[0071]
Furthermore, the sintering step sinters at a temperature in the range of 850 ° C. to 950 ° C. for a time in the range of 30 minutes to 60 minutes in a heating furnace adjusted to a neutral atmosphere or a reducing atmosphere. In the case of the process, the spherical particles surely become a liquid phase and uniformly cover the surface of the substrate. Therefore, the substrate and the first sintered layer are more strongly and strongly bonded. In addition, since a large number of irregularly shaped particles can more reliably maintain an irregular shape, the so-called anchoring effect can be more reliably exhibited.
[0072]
Moreover, according to the multilayer sliding member of this invention, since many unevenness | corrugations are formed inside the 2nd sintered layer, a resin layer is caught in these unevenness | corrugations. For this reason, since the so-called anchoring effect is enhanced, the resin layer is hardly peeled off from the second sintered layer.
[0073]
Here, in the case where the resin layer is made of a fluororesin, a multilayer sliding member having further excellent slidability can be obtained.
[0074]
In addition, according to the method for manufacturing a multilayer sliding member of the present invention, the second sintered layer is obtained by sintering a large number of irregularly shaped particles. Many irregularities are formed. The resin layer is caught on these irregularities. Furthermore, since the second sintered layer is plastically deformed, the second sintered layer bites into the resin layer. For this reason, the so-called anchoring effect is greatly enhanced, and the resin layer is hardly peeled off from the second sintered layer. Therefore, a long-life multilayer sliding member is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a production apparatus for producing a porous substrate.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a powder immediately after being spread on a steel plate.
3 is a cross-sectional view schematically showing a state after the steel plate and powder of FIG. 2 are vibrated. FIG.
4 is a cross-sectional view schematically showing a porous substrate obtained by sintering the powder shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a porous substrate of a comparative example.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer sliding member of an example.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer sliding member of a comparative example.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a method for measuring peel strength.
[Explanation of symbols]
20 Steel plate
22 Bronze powder
24 Bronze powder layer
26 Bonding layer
28 Porous layer
28a gap
30 Porous substrate
50 Multi-layer sliding member
52 Synthetic resin layer
B Spherical particles
I Irregularly shaped particles

Claims

所定厚さの基板と、
該基板の表面を一様な厚さで覆う多数の球状粒子が焼結されてなる第１の焼結層と、
前記多数の球状粒子の平均粒度よりも大きい平均粒度をもつ多数の不規則形状粒子同士が結合してその内部に多数の空隙が形成された、前記第１の焼結層から連続して該第１の焼結層を覆う第２の焼結層とを有することを特徴とする多孔質基材。A substrate of a predetermined thickness;
A first sintered layer formed by sintering a large number of spherical particles covering the surface of the substrate with a uniform thickness ;
A plurality of irregularly shaped particles having an average particle size larger than the average particle size of the plurality of spherical particles are combined to form a plurality of voids therein, and the first sintered layer is continuously formed. And a second sintered layer covering one sintered layer.

前記基板は、鋼製のものであることを特徴とする請求項１に記載の多孔質基材。 The porous substrate according to claim 1, wherein the substrate is made of steel.

前記第１及び第２の焼結層は、青銅からなるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質基材。 The porous substrate according to claim 1 or 2, wherein the first and second sintered layers are made of bronze.

前記青銅は、
９重量％以上１２重量％以下の錫、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐、及び残部は銅からなる組成のものであることを特徴とする請求項３に記載の多孔質基材。The bronze is
The porous material according to claim 3, wherein the porous material is composed of 9 wt% or more and 12 wt% or less of tin, 0.01 wt% or more and 0.50 wt% or less of phosphorus, and the balance is copper. Base material.

所定厚さの基板の表面に多孔質焼結層が形成された多孔質基材を製造する多孔質基材の製造方法において、
多数の球状粒子と、これら多数の球状粒子の平均粒度よりも大きい平均粒度をもつ多数の不規則形状粒子とが混合された粉末層を基板の表面に形成する粉末層形成工程と、
前記基板の表面に形成された前記粉末層を振動させることにより、前記多数の球状粒子を前記基板の表面に集めると共に、前記多数の不規則形状粒子を前記多数の球状粒子のほぼ上に集めて前記多数の球状粒子を覆わせる振動工程と、
該振動工程が終了した後もしくは該振動工程と共に、前記基板の表面に形成された前記粉末層を焼結する焼結工程とを含むことを特徴とする多孔質基材の製造方法。In the method for producing a porous substrate for producing a porous substrate in which a porous sintered layer is formed on the surface of a substrate having a predetermined thickness,
A powder layer forming step of forming on the surface of the substrate a powder layer in which a large number of spherical particles and a large number of irregularly shaped particles having an average particle size larger than the average particle size of the large number of spherical particles are mixed;
By vibrating the powder layer formed on the surface of the substrate, the large number of spherical particles are collected on the surface of the substrate, and the large number of irregularly shaped particles are collected almost on the large number of spherical particles. A vibration process for covering the multiple spherical particles ;
A method for producing a porous substrate, comprising: a sintering step of sintering the powder layer formed on the surface of the substrate after the vibration step is completed or together with the vibration step.

前記粉末層形成工程は、
鋼製の基板の表面に前記粉末層を形成する工程であることを特徴とする請求項５に記載の多孔質基材の製造方法。The powder layer forming step includes
6. The method for producing a porous substrate according to claim 5, wherein the powder layer is formed on the surface of a steel substrate.

前記粉末層形成工程は、
青銅からなる前記球状粒子及び前記不規則形状粒子が混合された粉末層を前記基板の表面に形成する工程であることを特徴とする請求項５又は６に記載の多孔質基材の製造方法。The powder layer forming step includes
The method for producing a porous substrate according to claim 5 or 6, wherein the method is a step of forming a powder layer in which the spherical particles made of bronze and the irregularly shaped particles are mixed on the surface of the substrate.

前記粉末層形成工程は、
９重量％以上１２重量％以下の錫、０．０１重量％以上０．５０重量％以下の燐、及び残部は銅からなる組成の青銅で製造された前記球状粒子及び前記不規則形状粒子が混合された粉末層を前記基板の表面に形成する工程であることを特徴とする請求項５，６，又は７に記載の多孔質基材の製造方法。The powder layer forming step includes
9% by weight to 12% by weight of tin, 0.01% by weight to 0.50% by weight of phosphorus, and the balance of the spherical particles and irregularly shaped particles made of bronze with a composition of copper The method for producing a porous substrate according to claim 5, 6 or 7, wherein the method is a step of forming a powder layer on the surface of the substrate.

前記粉末層形成工程は、
前記多数の球状粒子及び前記多数の不規則形状粒子からなる全ての粒子が６０メッシュを通過する粒子であって、しかも、
２５０メッシュを通過し、且つその見掛密度が３．６ｇ／ｃｍ³以上４．２ｇ／ｃｍ³以下であり、さらに前記全ての粒子の３０重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する球状粒子と、
１００メッシュを通過するが２００メッシュを通過せず、且つその見掛密度が３．１ｇ／ｃｍ³以上３．５ｇ／ｃｍ³以下であり、さらに前記全ての粒子の３５重量％以上５０重量％以下の範囲内の量だけ存在する不規則形状粒子と
が混合された粉末層を前記基板の表面に形成する工程であることを特徴とする請求項５から８までのうちのいずれか一項に記載の多孔質基材の製造方法。The powder layer forming step includes
All particles composed of the plurality of spherical particles and the plurality of irregularly shaped particles pass through 60 mesh, and
It passes 250 mesh, and its apparent density is 3.6 g / cm ³ or more and 4.2 g / cm ³ or less, and also exists in an amount in the range of 30 wt% to 50 wt% of all the particles. Spherical particles to
Passes 100 mesh but does not pass 200 mesh, and its apparent density is 3.1 g / cm ³ or more and 3.5 g / cm ³ or less, and 35% by weight or more and 50% by weight or less of all the particles. 9. The method according to claim 5, wherein a powder layer mixed with irregularly shaped particles present in an amount within a range of is formed on the surface of the substrate. A method for producing a porous substrate.

前記焼結工程は、
中性雰囲気もしくは還元性雰囲気に調整された加熱炉において８５０℃以上９５０℃以下の範囲内の温度で３０分間以上６０分間以下の範囲内の時間だけ焼結する工程であることを特徴とする請求項５から９までのうちのいずれか一項に記載の多孔質基材の製造方法。The sintering step includes
It is a step of sintering in a heating furnace adjusted to a neutral atmosphere or a reducing atmosphere at a temperature within a range of 850 ° C. to 950 ° C. for a time within a range of 30 minutes to 60 minutes. Item 10. The method for producing a porous substrate according to any one of Items 5 to 9.

請求項１から４までのうちのいずれか一項に記載された多孔質基材と、この多孔質基材の第２の焼結層に充填被覆された樹脂層とを有することを特徴とする複層摺動部材。 It has the porous base material as described in any one of Claim 1 to 4, and the resin layer by which the 2nd sintered layer of this porous base material was filled and coat | covered, It is characterized by the above-mentioned. Multi-layer sliding member.

前記樹脂層は、
フッ素樹脂からなるものであることを特徴とする請求項１１に記載の複層摺動部材。The resin layer is
The multilayer sliding member according to claim 11, wherein the multilayer sliding member is made of a fluororesin.

所定厚さの基板の表面に多孔質焼結層が形成された多孔質基材と、前記多孔質焼結層に充填被覆された樹脂層とを有する複層摺動部材を製造する複層摺動部材の製造方法において、
請求項５から１０までのうちのいずれか一項に記載された多孔質基材の製造方法の各工程と、
多数の不規則形状粒子が焼結されて形成された第２の焼結層を塑性変形させながら該第２の焼結層に樹脂を充填被覆して樹脂層を形成する樹脂層形成工程とを含むことを特徴とする複層摺動部材の製造方法。A multilayer sliding member for producing a multilayer sliding member having a porous base material having a porous sintered layer formed on the surface of a substrate having a predetermined thickness and a resin layer filled and coated on the porous sintered layer. In the manufacturing method of the moving member,
Each process of the manufacturing method of the porous substrate according to any one of claims 5 to 10,
A resin layer forming step of forming a resin layer by filling the second sintered layer with a resin while plastically deforming the second sintered layer formed by sintering a number of irregularly shaped particles. A manufacturing method of a multilayer sliding member characterized by including.