JP6705631B2

JP6705631B2 - 複層摺動部材

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Publication number: JP6705631B2
Application number: JP2015163269A
Authority: JP
Inventors: 康広白坂; 大野　正人; 正人大野
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2020-06-03
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Description

本発明は、鋼板を有した裏金とこの裏金の一方の面に一体的に接合された多孔質焼結合金層とを又はこれらに加えて更に多孔質焼結合金層の孔隙及び一方の面に充填固着されていると共に少なくとも合成樹脂を含む被覆層を備えた複層摺動部材に関し、更に詳しくは、内燃機関又はトランスミッション等の摺動部において塩素又は硫黄等を含む極圧添加剤を含有する潤滑油の存在下で用いられて好適な複層摺動部材に関する。

鋼板からなる裏金と、この裏金の一方の面に一体的に形成されていると共に青銅、鉛青銅又は燐青銅等の青銅系銅合金からなる多孔質焼結合金層とを具備した複層摺動部材が提案されており（特許文献１から特許文献３参照）、この多孔質焼結合金層の耐摩耗性、耐焼付性及びなじみ性を向上させるべく、多孔質焼結合金層に例えば燐、アルミニウム及びビスマス等を添加したりする提案もなされている（特許文献４及び５参照）。

特開昭５０−４３００６号公報特開昭５３−１１７１４９号公報特開平１１−１７３３３１号公報特開平１０−３３０８６８号公報特開２００５−１６３０７４号公報

ところで、複層摺動部材は、多くの異なった条件下、例えば乾燥摩擦条件又は油中若しくは油潤滑条件等の条件下で使用されるが、油中又は油潤滑条件下の使用、特に摩擦面での面圧が高く、油膜の破断に起因する焼付きを生じやすい極圧条件下であって、塩素、硫黄（Ｓ）、燐（Ｐ）等、特に硫黄を含む極圧添加剤を含有する油中又は油潤滑条件下の使用では、複層摺動部材の切削加工による切削面又は摺動面に露出した多孔質焼結合金層の銅（Ｃｕ）と、極圧添加剤として含有されている潤滑油中の硫黄との反応により硫化物（Ｃｕ_２Ｓ、ＣｕＳ等）の生成に伴う青銅系銅合金からなる多孔質焼結合金層に硫化腐食を生じさせ、この生成された硫化物は、多孔質焼結合金層の強度を低下させ、かつ被覆層の摩耗を促進させる。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硫黄等を含む極圧添加剤を含有する潤滑油を用いた油中又は油潤滑条件下においても、硫化腐食の進行を抑えることができると共に摩擦摩耗特性及び耐荷重性に優れた多孔質焼結合金層を備えた複層摺動部材を提供することにある。

本発明の複層摺動部材は、鋼板を有した裏金と、この裏金の一方の面に一体的に接合されていると共に鉄又は鉄基合金３０〜６０質量％及びニッケル−燐合金４０〜７０質量％を含む多孔質焼結合金層とを具備している。

本発明の複層摺動部材は、多孔質焼結合金層が３０〜６０質量％の鉄又は鉄基合金に対して４０〜７０質量％のニッケル−燐合金を含んでいるので、極圧添加剤を含有する潤滑油を用いた油中又は油潤滑条件下においても、優れた摩擦摩耗性及び耐荷重性を発揮すると共に硫化腐食等の不具合を生じることはない。

本発明の好ましい例では、多孔質焼結合金層は、鉄又は鉄基合金の焼結合金からなるマトリックス相と、このマトリックス相の粒界に晶出したニッケル−燐合金の分散相とを含んでおり、斯かる分散相は、特に多孔質焼結合金層の耐摩耗性及び耐荷重性を向上させる。

ニッケル−燐合金の分散相の多寡は、多孔質焼結合金層の摩擦摩耗特性及び耐荷重性の良否を左右するものであり、ニッケル−燐合金が４０質量％未満では、マトリックス相の粒界へのニッケル−燐合金の分散相の晶出割合が少なく、多孔質焼結合金層の摩擦摩耗特性及び耐荷重性の向上を期待し難く、また、ニッケル−燐合金が７０質量％を超えると、マトリックス相の粒界へのニッケル−燐合金の分散相の晶出割合が多くなりすぎ、却って多孔質焼結合金層の摩擦摩耗特性及び耐荷重性を低下させる虞がある。

本発明の複層摺動部材において、ニッケル−燐合金は、好ましい例では、燐１０〜１２質量％と残部ニッケルとからなり、斯かる残部には、不可避不純物を含んでいてもよい。

鉄粉末又は鉄基合金粉末に配合されるニッケル−燐合金において、ニッケル−１１質量％燐合金の共晶点は８７５℃であり、したがって、Ｎｉ−１０〜１２質量％燐合金粉末を配合した場合では、ニッケル−１０〜１２質量％燐合金粉末がこの共晶点又は共晶点近傍の温度で焼結することで多孔質焼結合金層を得ることができる。ニッケル−１０〜１２質量％燐合金粉末には、３５０メッシュ（４４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズニッケル−燐合金粉末が好適に使用される。

本発明の複層摺動部材において、鋼板は、好ましい例では、フェライト系、オーステナイト系又はマルテンサイト系のステンレス（ＳＵＳ）鋼板からなり、斯かるステンレス鋼板としては、冷間圧延ステンレス鋼板が好ましく、このうち、フェライト系ステンレス鋼板のＪＩＳ鋼種としては、例えば、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６Ｌ、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７Ｊ１等を、オーステナイト系ステンレス鋼板のＪＩＳ鋼種としては、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ３８４等を、そして、マルテンサイト系ステンレス鋼板のＪＩＳ鋼種としては、例えば、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０ＪＩ、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０Ａ等を挙げることができる。

鋼板が斯かるステンレス鋼板からなる場合、裏金の一方の面は、このステンレス鋼板の一方の面であってもよく、また、裏金は、このステンレス鋼板の一方の面を被覆したニッケル皮膜を更に具備していてもよく、ニッケル皮膜を更に具備した裏金の場合には、裏金の一方の面は、このニッケル皮膜の一方の面であってもよい。

ステンレス鋼板は、その一方の面が不働態皮膜によって覆われて安定な耐食性を有しているために、特にニッケル皮膜を必要としないが、この不働態皮膜は、極薄で壊れやすいため、当該不働態皮膜の補強を目的として、ステンレス鋼板にニッケルめっきによるニッケル皮膜を形成してもよい。

本発明の複層摺動部材において、鋼板は、他の好ましい例では、ＪＩＳＧ３１０１に規定されている一般構造用圧延鋼板（ＳＳ４００等）又はＪＩＳＧ３１４１に規定されている冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ等）からなっており、鋼板が斯かる一般構造用圧延鋼板又は冷間圧延鋼板からなる場合、裏金の一方の面は、この一般構造用圧延鋼板又は冷間圧延鋼板の一方の面であってもよく、また、裏金は、この一般構造用圧延鋼板又は冷間圧延鋼板の一方の面を被覆したニッケル皮膜を更に具備していてもよく、ニッケル皮膜を更に具備した裏金の場合には、裏金の一方の面は、このニッケル皮膜の一方の面であってもよい。

以上のニッケル皮膜の厚さは、概ね３〜５０μｍであることが好ましい。

本発明の複層摺動部材において、多孔質焼結合金層の鉄成分となる鉄粉末には、２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する還元鉄粉末又はアトマイズ鉄粉末が好適に使用される。アトマイズ鉄粉末では、気孔が少なく比表面積が小さいのに対し、還元鉄粉末では、気孔が比較的多く表面に凹凸が多く、アトマイズ鉄粉末と比べて比表面積が高く、特に、アトマイズ鉄粉末は、球形状をなして分散性や流動性に優れているので本発明における多孔質焼結合金層の鉄成分用として好適に使用される。

本発明の複層摺動部材において、多孔質焼結合金層の鉄基合金成分となる鉄基合金粉末としては、例えば、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６Ｌ、ＳＵＳ４４４及びＳＵＳ４４７Ｊ１等のクロム（Ｃｒ）を１０〜２０質量％含有すると共に残部が鉄及び不可避不純物からなるフェライト系鋼（ＳＵＳ）粉末、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７及びＳＵＳ３８４等のクロムを１６〜２２質量％、ニッケルを３〜１６質量％含有すると共に残部が鉄および不可避不純物からなるオーステナイト系鋼粉末又はＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４３１、ＳＵＳ４４０等のクロムを１３〜１８質量％含有すると共に残部が鉄及び不可避不純物からなるマルテンサイト系鋼粉末が好適に使用されるが、ニッケルにより酸化クロムの不動態膜の形成能力及び修復能力を高めて、非酸化性の酸（硫酸、亜硫酸、塩酸等）に対する耐食性を改善することができるため、斯かる耐酸腐食性の観点からは、ニッケルを相当割合含むオーステナイト系鋼粉末が好適である。

これら鋼粉末は、例えば、アトマイズ法（水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法等）、還元法、粉砕法等のいずれの方法で製造されてもよいが、このうち、アトマイズ法により製造された鋼粉末が好ましい。アトマイズ法は、微小な平均粒径の鋼粉末を効率よく製造することができ、アトマイズ法で製造された鋼粉末は、真球に比較的近い球形状をなしているため、分散性や流動性に優れたものとなり、斯かる鋼粉末は、鉄粉末の粒度と同様の２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度を有しているとよい。

本発明の複層摺動部材は、多孔質焼結合金層に低摩擦性を付与するべく、多孔質焼結合金層の孔隙及び一方の面に充填固着されていると共に少なくとも合成樹脂を含む被覆層を更に具備していてもよい。

斯かる合成樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等のフッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも一つの主成分と、耐摩耗性向上剤としてのポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂及びオキシベンゾイルポリエステル樹脂から選択される少なくとも一つの追加成分とを含んでいてもよく、被覆層は、斯かる追加成分に加えて、燐酸塩、硫酸バリウム及び固体潤滑剤から選択される少なくとも一つの無機材料を含んでいてもよい。

被覆層は、有機材料であるポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂及びオキシベンゾイルポリエステル樹脂から選択される１種又は２種以上の追加成分１〜１０質量％並びにポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる合成樹脂の主成分と、無機材料である燐酸塩１〜３０質量％及び硫酸バリウム５〜４０質量％の追加成分とを含んでいてもよく、また、有機材料であるオキシベンゾイルポリエステル樹脂１〜２５体積％並びにポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる合成樹脂の主成分と無機材料である燐酸塩１〜１５体積％及び硫酸バリウム１〜２０体積％の追加成分とを含んでいてもよく、更には、主成分としての残部ポリアセタール樹脂と追加成分としての飽和脂肪酸と多価アルコールとから誘導される多価アルコール脂肪酸エステル０．５〜５重量％及びホホバ油０．５〜３重量％とを含んでいてもよい。

本発明において、好ましくは、多孔質焼結合金層は、０．１〜０．５ｍｍ、就中０．３〜０．４ｍｍの厚さを有しており、合成樹脂を含む被覆層は、０．０２〜０．１ｍｍの厚さを有している。

本発明による複層摺動部材は、適宜の寸法に切断されて平板の滑り板として又は多孔質焼結合金層を、多孔質焼結合金層に加えて被覆層を備えている場合には、被覆層を内側にして丸曲げした円筒状の巻きブッシュとして使用される。

本発明によれば、潤滑油中、特に硫黄等を含む極圧添加剤を含有する潤滑油を用いた油中又は油潤滑条件下においても、硫化腐食の進行を抑えることができると共に摩擦摩耗特性及び耐荷重性に優れた複層摺動部材を提供することができる。

図１は、本発明の複層摺動部材の実施の形態の好ましい例の縦断面説明図である。図２は、本発明の複層摺動部材の他の実施の形態の好ましい例の縦断面説明図である。図３は、スラスト試験方法を説明するための斜視説明図である。

次に、本発明及びその実施の形態を、図面を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。

まず、図１に示すような本発明に係る複層摺動部材１の製造方法の一例について説明する。

裏金２として、コイル状に巻いてフープ材として提供される厚さ０．３〜１．０ｍｍの連続条片からなるステンレス鋼板を準備する。準備するステンレス鋼板は、必ずしも連続条片に限らず、適当な長さに切断した条片でもよい。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズ鉄粉末又は鉄基合金粉末３０〜６０質量％と、３５０メッシュ（４４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズニッケル−１０〜１２質量％燐合金粉末４０〜７０質量％とをＶ型ミキサーに投入し３０〜６０分間混合して混合粉末を作製する。この混合粉末を裏金２の一方の面に一様な厚さに散布し、真空中又は水素ガス、窒素・水素混合ガス（２５ｖｏｌ％Ｈ_２−７５ｖｏｌ％Ｎ_２）若しくはアンモニア分解ガス（ＡＸガス：７５ｖｏｌ％Ｈ_２、２５ｖｏｌ％Ｎ_２の混合ガス）等の還元性雰囲気に調整された加熱炉内で８７５〜９００℃の温度で５〜１０分間焼結し、裏金２の一方の面に鉄又は鉄基合金とニッケル−燐合金との焼結体を含む多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製する。

裏金２の一方の面に一様な厚さに散布された混合粉末における鉄粉末又は鉄基合金粉末は、多孔質焼結合金層３のマトリックス相を構成し、ニッケル−１０〜１２質量％燐合金粉末は、マトリックス相の鉄粉末又は鉄基合金粉末の粒子の隙間に侵入して鉄粉末又は鉄基合金粉末と接触する。ついで、焼結工程において、加熱炉内で加熱していくと、ニッケル−燐合金粉末に含有されるニッケル成分が裏金２の一方の面に拡散してその界面を合金化し、裏金２の一方の面に多孔質焼結合金層３を接合させと共に、ニッケル成分が上記接触部位を介して鉄粉末又は鉄基合金粉末の粒子中に拡散し、この接触部位近傍に局所的にニッケル成分が高濃度に含有された拡散領域を形成する。さらに加熱温度を上げていくと、ニッケル−燐合金の共晶温度（８７５℃）を超えた時点で拡散領域が溶融して液相を形成し、この液相はマトリックス相の各粒子の隙間に侵入してブリッジを形成し、このブリッジの形成によりマトリックス相はその各隙間を埋めるようにして適宜再配列され、また、液相を介して焼結が行われるため焼結反応が促進され、部分的に液相焼結が進行することにより、マトリックス相の鉄粉末又は鉄基合金粉末同士が密に結合して焼結される。複層摺動部材１における多孔質焼結合金層３は、鉄又は鉄基合金のマトリックス相と、該マトリックス相の粒界に晶出したニッケル−燐合金の分散相とを含むことになる。

次に、図２に示すような多孔質焼結合金層３に加えて被覆層４を備えた複層摺動部材５の製造方法の一例について説明する。

主成分のポリテトラフルオロエチレン樹脂に加えて、硫酸バリウム５〜４０質量％、燐酸塩１〜３０質量％並びにポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂及びポリフェニレンスルホン樹脂から選択される１種又は２種以上の有機材料の追加成分１〜１０質量％を配合し、ヘンシェルミキサーに供給して撹拌混合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂と硫酸バリウムと燐酸塩と有機材料の追加成分とを含む混合物を作製する。この混合物１００重量部に対し石油系溶剤を１５〜３０重量部配合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の室温転移点以下の温度（１５℃）で混合して合成樹脂組成物を作製する。この合成樹脂組成物を裏金２の一方の面に一体的に接合された多孔質焼結合金層３の一方の面上に散布供給し、合成樹脂組成物の厚さが所定の厚さになるようにローラで圧延して多孔質焼結合金層３の孔隙及び一方の面に合成樹脂組成物を充填固着する。ついで、これを２００〜２５０℃の温度に加熱した熱風乾燥炉中に数分間保持して溶剤を除去した合成樹脂組成物を所定の厚さになるように３００〜６００ｋｇｆ／ｃｍ^２の加圧下で加圧ローラ処理する。そして、これを加熱炉に導入して３６０〜３８０℃の温度で数分から１０数分間加熱して焼成した後、炉から取り出し、再度ローラ処理によって寸法のばらつきを調整し、裏金２の一方の面に一体的に接合された多孔質焼結合金層３の孔隙及び一方の面に充填固着された合成樹脂を含む被覆層４を備えた複層摺動部材５とする。

以下、実施例１から１３並びに比較例１及び２について説明する。

実施例１
裏金２として、厚さ０．６５ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を幅１７０ｍｍ、長さ６００ｍｍの寸法に切断した条片を準備したのち、この条片の一方の面を含む全面に電解ニッケルめっきによる厚さ２０μｍのニッケル皮膜を施した。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズ鉄粉末６０質量％と、３５０メッシュ（４４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末４０質量％（ニッケル３５．６質量％、燐４．４質量％）とを３０分間Ｖ型ミキサーで混合して作製した混合粉末を、予めトリクレンにて脱脂清浄したニッケル皮膜の一方の面に一様な厚さに散布し、これを水素・窒素混合ガス（２５ｖｏｌ％Ｈ_２−７５ｖｏｌ％Ｎ_２）の還元性雰囲気に調整した加熱炉内で８９０℃の温度で１０分間焼結し、ニッケル皮膜の一方の面に、鉄粉末６０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末４０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる厚さ０．３ｍｍの多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例２
混合粉末において、アトマイズ鉄粉末を５０質量％と、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末を５０質量％（ニッケル４４．５質量％、燐５．５質量％）とした以外は実施例１と同様の方法で、ニッケル皮膜の一方の面に、厚さ０．３ｍｍの鉄粉末５０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末５０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例３
裏金２として、厚さ０．６５ｍｍのフェライト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）を幅１７０ｍｍ、長さ６００ｍｍの寸法に切断した条片を準備した。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズフェライト系ステンレス粉末（ＳＵＳ４１０Ｌ：炭素０．０１７質量％、珪素０．４７質量％、マンガン０．１８質量％、燐０．０１質量％、硫黄０．００５質量％、クロム１２．４質量％、残部鉄）４０質量％と、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％（ニッケル５３．４質量％、燐６．６質量％）とを実施例１と同様の方法で混合粉末を作製し、裏金２としてのフェライト系ステンレス鋼板からなる条片の一方の面に、以下、実施例１と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍのフェライト系ステンレス粉末４０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例４
裏金２として、実施例３と同様の条片を準備した。

実施例３と同様のアトマイズフェライト系ステンレス粉末を５０質量％とし、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末を５０質量％とした以外は実施例３と同様の方法で、裏金２としてのフェライト系ステンレス鋼板からなる条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのフェライト系ステンレス粉末５０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末５０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例５
実施例３と同様の裏金２としての条片の一方の面を含む全面に実施例１と同様のニッケル皮膜を施した。

実施例３と同様のフェライト系ステンレス粉末６０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末４０質量％を含む混合粉末を実施例１と同様の方法で作製し、この混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を実施例１と同様の方法でニッケル皮膜の一方の面に一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例６
フェライト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ４３４）を使用した以外は、実施例３と同様の裏金２としての条片を準備した。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズフェライト系ステンレス粉末（ＳＵＳ４３４：炭素０．０１質量％、珪素０．１４質量％、マンガン０．１０質量％、燐０．０１質量％、硫黄０．００５質量％、クロム１７．６質量％、残部鉄）４０質量％と、実施例１と同様のアトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％とから実施例１と同様の方法で作製した混合粉末でもって、裏金２としてのフェライト系ステンレス鋼板からなる条片の一方の面に、実施例３と同様の方法で、厚さ０．３ｍｍのフェライト系ステンレス粉末４０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例７
オーステナイト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）を使用した以外は、実施例３と同様にして裏金２としての条片を準備した。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズオーステナイト系ステンレス粉末（ＳＵＳ３０４Ｌ：炭素０．０２０質量％、珪素０．８７質量％、マンガン０．２０質量％、燐０．０３質量％、硫黄０．０２質量％、ニッケル１０．２４質量％、クロム１８．６０質量％、残部鉄）３０質量％と、実施例１と同様のアトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末７０質量％（ニッケル６２．３質量％、燐７．７質量％）とから実施例１と同様の方法で作製した混合粉末でもって、実施例３と同様の方法で、裏金２としてのオーステナイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのオーステナイト系ステンレス粉末３０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末７０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例８
裏金２として、実施例７と同様の条片を準備した。

実施例７と同様のアトマイズオーステナイト系ステンレス粉末を４０質量％と、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末を６０質量％とした以外は実施例７と同様の方法で、裏金２としてのオーステナイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのオーステナイト系ステンレス粉末４０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例９
裏金２として、実施例８と同様の条片を準備した。

実施例７と同様のアトマイズオーステナイト系ステンレス粉末を５０質量％と、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末を５０質量％とした以外は実施例７と同様の方法で、裏金２としてのオーステナイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのオーステナイト系ステンレス粉末５０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末５０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例１０
裏金２として、実施例８と同様の条片を準備した。

実施例７と同様のアトマイズオーステナイト系ステンレス粉末を６０質量％と、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末を４０質量％とした以外は実施例７と同様の方法で、裏金２としてのオーステナイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのオーステナイト系ステンレス粉末６０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末４０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例１１
オーステナイト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ３１６Ｌ）を使用した以外は、実施例３と同様の裏金２としての条片を準備した。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズオーステナイト系ステンレス粉末（ＳＵＳ３１６Ｌ：炭素０．０２５質量％、珪素０．７８質量％、マンガン０．２４質量％、燐０．０２３質量％、硫黄０．００４質量％、ニッケル１２．６０質量％、クロム１６．１０質量％、モリブデン２．４７質量％、残部鉄）４０質量％と、実施例１と同様のアトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％とを実施例１と同様にして作製した混合粉末をもって、実施例３と同様の方法で、裏金２としてのオーステナイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのオーステナイト系ステンレス粉末４０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例１２
マルテンサイト系ステンレス鋼板（ＳＵＳ４１０）を使用した以外は、実施例３と同様の裏金２としての条片を準備した。

２００メッシュ（７４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズマルテンサイト系ステンレス粉末（ＳＵＳ４１０：炭素０．００７質量％、珪素０．７６質量％、マンガン０．１５質量％、ニッケル０．１５質量％、クロム１１．５０質量％、残部鉄）４０質量％と、アトマイズニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％とを実施例１と同様の方法で作製した混合粉末をもって、実施例３と同様の方法で、裏金２としてのマルテンサイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのマルテンサイト系ステンレス粉末４０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３を一体的に接合した複層摺動部材１を作製した。

実施例１３
実施例８と同様の多孔質焼結合金層３とを備えた複層摺動部材１を使用した。

硫酸バリウム１５質量％、ピロリン酸カルシウム１０質量％、ポリイミド樹脂２質量％、黒鉛０．５質量％及び残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂をヘンシェルミキサー内に供給して攪拌混合し、得られた混合物１００重量部に対し石油系溶剤２０重量部を配合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂の室温転移点以下の温度（１５℃）で混合し、合成樹脂組成物を得た。この合成樹脂組成物を多孔質焼結合金層３の一方の面に散布供給し、ローラで圧延して多孔質焼結合金層３の孔隙および一方の面に合成樹脂組成物を充填固着した。ついで、２００℃の温度に加熱した熱風乾燥炉中に５分間保持して溶剤を除去した後、乾燥した合成樹脂組成物をローラによって加圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２にて圧延し、多孔質焼結合金層３の孔隙及び一方の面に厚さ０．０５ｍｍの合成樹脂を含んだ被覆層４を形成した後、これを加熱炉で３７０℃、１０分間加熱焼成した後、再度、ローラで加圧処理し、寸法調整およびうねり等の矯正を行なって、裏金２としてのオーステナイト系ステンレス鋼板の条片の一方の面に、厚さ０．３ｍｍのオーステナイト系ステンレス粉末４０質量％及びニッケル−１１質量％燐合金粉末６０質量％を含む混合粉末の焼結合金からなる多孔質焼結合金層３が一体的に接合されていると共に多孔質焼結合金層３の孔隙及び一方の面に硫酸バリウム１５質量％及びピロリン酸カルシウム１０質量％並びにポリイミド樹脂２質量％、黒鉛０．５質量％及び残部ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる合成樹脂を含む被覆層４を、実施例８と同様の多孔質焼結合金層３に加えて更に備えた複層摺動部材５を作製した。

実施例１から１３において、実施例１及び２の多孔質焼結合金層３では、鉄粉末の焼結体が、実施例３から６の多孔質焼結合金層３では、フェライト系ステンレス粉末の焼結体が、実施例７から１１及び実施例１３の多孔質焼結合金層３では、オーステナイト系ステンレス粉末の焼結体が、実施例１２の多孔質焼結合金層３では、マルテンサイト系ステンレス粉末の焼結体が夫々マトリックス相を構成し、ニッケル−１１質量％燐合金粉末の液相がマトリックス相の粒界に晶出した分散相を構成していることを顕微鏡写真にて確認した。

比較例１
実施例１と同様の一方の面にニッケル皮膜を施した条片を裏金２とした。

３５０メッシュ（４４μｍ）の篩を通過する粒度のアトマイズ錫（Ｓｎ）粉末１０重量％と、１５０メッシュ（９７μｍ）の篩を通過する粒度の電解銅（Ｃｕ）粉末９０質量％とを２０分間Ｖ型ミキサーで混合して作製した混合粉末を裏金２としての条片のニッケル皮膜の一方の面に一様な厚さに散布し、これを水素・窒素混合ガス（２５ｖｏｌ％Ｈ_２−７５ｖｏｌ％Ｎ_２）の還元性雰囲気に調整した加熱炉内で８６０℃の温度で１０分間焼結し、裏金２の一方の面に、厚さ０．３ｍｍの錫１０質量％及び残部銅からなる多孔質焼結合金層３が一体的に接合された複層摺動部材１を作製した。

比較例２
比較例１と同様の複層摺動部材１に、当該複層摺動部材１の多孔質焼結合金層３の孔隙及び一方の面に実施例１３と同様の被覆層４を更に備えた複層摺動部材５を作製した。

次に、実施例１から１３並びに比較例１及び２からなる複層摺動部材１及び５について、摩擦摩耗特性を試験した。

＜摩擦摩耗特性についての試験条件及び試験方法＞
＜試験条件＞
速度１．３ｍ／ｍｉｎ
荷重（面圧）２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２
試験時間２０時間
相手材機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
潤滑油（出光興産社製の商品名「ダフニースーパーマルチオイル＃３２」）中条件
＜試験方法＞
図３に示すように、実施例１から１３並びに比較例１及び２の複層摺動部材１及び５から作製された一辺が３０ｍｍの方形状の板状軸受試験片１１を試験台に固定し、相手材となる円筒体１２から板状軸受試験片１１の一方の面１３に、当該面１３に直交する方向Ａの所定の荷重をかけながら、円筒体１２を当該円筒体１２の軸心１４の周りで方向Ｂに回転させ、板状軸受試験片１１と円筒体１２との間の摩擦係数及び２０時間試験後の面１３の摩耗量を測定した。

試験結果を表１から４に示す。

表１から４に示す摩擦係数は、試験開始後の安定した摺動時における値である。スラスト試験において、比較例１の複層摺動部材は、面圧２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で摩擦係数が０．３０と高い値を示したため、また、比較例２の複層摺動部材は、面圧２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件で摩耗量が２６０μｍと非常に大きな値を示したため、夫々それ以上の試験を中止した。

表１から４に示す試験結果から、本発明に係る複層摺動部材１及び５は、潤滑油中において、面圧が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２の高面圧条件下においても、優れた摺動特性と大幅に向上した耐荷重性とを有することが分かる。

１、５複層摺動部材
２裏金
３多孔質焼結合金層
４被覆層

Claims

鋼板を有した裏金と、この裏金の一方の面に一体的に接合されていると共に鉄又は鉄基合金３０〜６０質量％及びニッケル−燐合金４０〜７０質量％を含む多孔質焼結合金層とを具備しており、鋼板は、フェライト系、オーステナイト系又はマルテンサイト系のステンレス鋼板からなり、裏金は、このステンレス鋼板の一方の面を被覆したニッケル皮膜を更に具備しており、裏金の一方の面は、このニッケル皮膜の一方の面である複層摺動部材。
鋼板を有した裏金と、この裏金の一方の面に一体的に接合されていると共に鉄又は鉄基合金３０〜６０質量％及びニッケル−燐合金４０〜７０質量％を含む多孔質焼結合金層とを具備しており、鋼板は、一般構造用圧延鋼板又は冷間圧延鋼板からなり、裏金は、この一般構造用圧延鋼板又は冷間圧延鋼板の一方の面を被覆したニッケル皮膜を更に具備しており、裏金の一方の面は、このニッケル皮膜の一方の面である複層摺動部材。
鋼板を有した裏金と、この裏金の一方の面に一体的に接合されていると共に鉄又は鉄基合金３０〜６０質量％及びニッケル−燐合金４０〜７０質量％を含む多孔質焼結合金層とを具備しており、多孔質焼結合金層の孔隙及び一方の面に充填固着されていると共に少なくとも合成樹脂を含む被覆層を更に具備しており、合成樹脂は、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも一つの主成分と、ポリイミド樹脂、焼成フェノール樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂及びオキシベンゾイルポリエステル樹脂から選択される少なくとも一つの追加成分とを含んでいる複層摺動部材。
多孔質焼結合金層は、鉄又は鉄基合金の焼結合金からなるマトリックス相と、このマトリックス相の粒界に晶出したニッケル−燐合金の分散相とを含んでいる請求項１から３のいずれか一項に記載の複層摺動部材。
ニッケル−燐合金は、燐１０〜１２質量％とニッケルの残部とからなる請求項１から４のいずれか一項に記載の複層摺動部材。
鉄基合金は、フェライト系、オーステナイト系又はマルテンサイト系ステンレス鋼からなる請求項１から５のいずれか一項に記載の複層摺動部材。