JPH07126864A - Sliding member excellent in vibration damping capacity and its production - Google Patents
Sliding member excellent in vibration damping capacity and its productionInfo
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- JPH07126864A JPH07126864A JP27552993A JP27552993A JPH07126864A JP H07126864 A JPH07126864 A JP H07126864A JP 27552993 A JP27552993 A JP 27552993A JP 27552993 A JP27552993 A JP 27552993A JP H07126864 A JPH07126864 A JP H07126864A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、振動減衰性に優れた摺
動部材及びその製造方法に関する。この摺動部材は、例
えば歯車、ねじ、ウォーム、スプライン、球、ドリル等
に用いて好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding member excellent in vibration damping and a method for manufacturing the sliding member. This sliding member is suitable for use in gears, screws, worms, splines, balls, drills, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、歯車の噛み合い初期のなじみを
向上させ、これにより初期の振動及びそれに伴う騒音の
低減を図るため、歯面に浸硫処理を施すことがなされ
る。また、従来、動力伝達系の作動時における歯車の振
動及び騒音の低減を図るため、歯面にフッ素樹脂からな
る被覆層を形成した歯車も知られている（特開昭６３−
８３２８４号公報）。2. Description of the Related Art Generally, the tooth surface is subjected to a vulcanization treatment in order to improve the conformability at the initial stage of meshing of gears and thereby reduce the initial vibration and accompanying noise. Further, conventionally, there is also known a gear in which a coating layer made of a fluororesin is formed on the tooth surface in order to reduce vibration and noise of the gear during operation of the power transmission system (JP-A-63-63).
83284).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、歯面に浸硫処
理を施した歯車では、硫黄等の浸硫層がロックウェルＲ
５０〜７０と比較的軟質であるため、耐久時間が長くな
るに従って浸硫層が摩耗してしまう。このため、この歯
車では、長期間の摺動によって振動及び騒音の低減効果
が失われてしまう。また、この歯車は、小さな噛み合い
トルクが負荷されるに過ぎない場合にはある程度の効果
が得られるものの、大きな噛み合いトルクが負荷される
自動車用トランスミッション等に用いられる場合には、
図１３に試験結果を示すように、浸硫層の摩耗が早まっ
て直ちに効果が得られなくなってしまう。However, in a gear whose tooth surface has been subjected to a sulfurizing treatment, a sulfurized layer of sulfur or the like has a Rockwell R.
Since it is relatively soft as 50 to 70, the vulcanized layer wears as the durability time increases. Therefore, in this gear, the effect of reducing vibration and noise is lost due to long-term sliding. Further, although this gear has some effect when a small meshing torque is only applied, when it is used in an automobile transmission or the like where a large meshing torque is loaded,
As shown in the test results in FIG. 13, the vulcanized layer wears prematurely and the effect cannot be immediately obtained.
【０００４】また、フッ素樹脂からなる被覆層を形成し
た歯車においても、被覆層の硬度がロックウェルＲ６０
〜７０と未だ低いため、やはり自動車用トランスミッシ
ョン等に用いられる場合、図１３に示すように、耐久時
間が長くなるに従って被覆層が摩耗し、振動及び騒音の
低減効果が得られなくなってしまう。さらに、これら浸
硫層又はフッ素樹脂からなる被覆層を施した歯車は、バ
ッチ処理により製造されるものであるため、インライン
での大量生産が困難である。Further, even in a gear having a coating layer made of fluororesin, the hardness of the coating layer is Rockwell R60.
Since it is still as low as ~ 70, when it is also used in a transmission for automobiles, as shown in FIG. 13, as the durability time becomes longer, the coating layer wears and the effect of reducing vibration and noise cannot be obtained. Further, since the gear having the sulfurized layer or the coating layer made of a fluororesin is manufactured by batch processing, it is difficult to mass-produce inline.
【０００５】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、使用時に大きなトルクが負荷される場
合であっても、長期にわたって振動及び騒音の低減効果
が得られる摺動部材を大量生産可能に提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and provides a sliding member capable of reducing vibration and noise for a long period of time even when a large torque is applied during use. The purpose is to provide mass production.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の振動減衰性に優
れた摺動部材は、本体部と、該本体部上に被覆された被
覆層とからなる摺動部材であって、前記被覆層は、Ｃ
ｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及びＣｕ−Ｎｉ系合
金の少なくとも一種を含む金属製のマトリックスと、該
マトリックス中に分散された固体潤滑材とからなること
を特徴とする。A sliding member having excellent vibration damping properties according to the present invention is a sliding member comprising a main body and a coating layer coated on the main body. Is C
It is characterized by comprising a metallic matrix containing at least one of u, Cu-based alloy, Ni, Ni-based alloy and Cu-Ni-based alloy, and a solid lubricant dispersed in the matrix.
【０００７】本発明における被覆層は、金属製のマトリ
ックスと、このマトリックス中に分散された固体潤滑材
とからなる。金属製のマトリックスは、Ｃｕ、Ｃｕ系合
金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及びＣｕ−Ｎｉ系合金の少なくと
も一種を含む。具体的な金属製のマトリックスとして
は、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｍｏ合金、Ｃｕ−Ａ
ｌ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ａｌ合
金、Ｃｕ−Ｍｏ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ａｌ合
金、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ａ
ｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合
金、Ｎｉ−Ｍｏ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ａｌ合
金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎ
ｉ−Ｍｏ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｎ
ｉ−Ｍｏ−Ａｌ合金又はＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ａｌ
合金を採用することができる。The coating layer in the present invention comprises a metallic matrix and a solid lubricant dispersed in this matrix. The metallic matrix contains at least one of Cu, a Cu-based alloy, Ni, a Ni-based alloy, and a Cu-Ni-based alloy. As a specific metal matrix, Cu, Cu-Cr alloy, Cu-Mo alloy, Cu-A
1 alloy, Cu-Cr-Mo alloy, Cu-Cr-Al alloy, Cu-Mo-Al alloy, Cu-Cr-Mo-Al alloy, Ni, Ni-Cr alloy, Ni-Mo alloy, Ni-A
l alloy, Ni-Cr-Mo alloy, Ni-Cr-Al alloy, Ni-Mo-Al alloy, Ni-Cr-Mo-Al alloy, Cu-Ni alloy, Cu-Ni-Cr alloy, Cu-N
i-Mo alloy, Cu-Ni-Al alloy, Cu-Ni-C
r-Mo alloy, Cu-Ni-Cr-Al alloy, Cu-N
i-Mo-Al alloy or Cu-Ni-Cr-Mo-Al
Alloys can be employed.
【０００８】固体潤滑材はグラファイト（Ｃ）及び窒化
硼素（ＢＮ）の少なくとも一種であることが好ましい。
窒化硼素は六方晶のものが好ましい。被覆層は、２０〜
７０体積（ｖｏｌ）％の固体潤滑材と、残部マトリック
スとからなることが好ましい。また、被覆層は５〜５０
μｍの厚さであることが好ましい。The solid lubricant is preferably at least one of graphite (C) and boron nitride (BN).
The boron nitride is preferably hexagonal. The coating layer is 20
It is preferably composed of 70% by volume of solid lubricant and the balance matrix. Moreover, the coating layer is 5 to 50.
The thickness is preferably μm.
【０００９】また、本発明の振動減衰性に優れた摺動部
材の製造方法は、本体部上に被覆層を被覆し、振動減衰
性に優れた摺動部材を製造する製造方法であって、前記
被覆層は、Ｃｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及びＣ
ｕ−Ｎｉ系合金の少なくとも一種を含む金属製のマトリ
ックスと、該マトリックス中に分散された固体潤滑材と
からなり、前記本体部への前記被覆層の溶射中又は溶射
後に熱間転造を行うことを特徴とする。A method of manufacturing a sliding member having excellent vibration damping properties according to the present invention is a method of manufacturing a sliding member having excellent vibration damping properties by coating a coating layer on the main body. The coating layer is made of Cu, Cu-based alloy, Ni, Ni-based alloy and C.
A metal matrix containing at least one u-Ni alloy and a solid lubricant dispersed in the matrix, and hot rolling is performed during or after thermal spraying of the coating layer onto the main body. It is characterized by
【００１０】熱間転造は本体部への被覆層の溶射中に行
うことが好ましい。The hot rolling is preferably carried out during thermal spraying of the coating layer onto the main body.
【００１１】[0011]
【作用】Ｃｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及びＣｕ
−Ｎｉ系合金は、比較的軟質であることから使用初期に
なじみ、振動減衰性能を発揮する。しかし、これらの金
属は摩擦係数が大きい。このため、摺動部材における被
覆層がこれらの少なくとも一種を含む金属製のマトリッ
クスと、このマトリックス中に分散された固体潤滑材と
からなる場合には、マトリックスが振動減衰性を発揮し
つつ、固体潤滑材が摩擦係数を小さくする。このため、
例えば摺動部材を歯車として採用する場合、使用時に大
きなトルクが負荷される場合であっても、長期にわたっ
て、被覆層の摩耗を生じることなく噛み合い時の振動及
び騒音が減少する。[Function] Cu, Cu-based alloy, Ni, Ni-based alloy and Cu
Since the -Ni-based alloy is relatively soft, it adapts to the initial stage of use and exhibits vibration damping performance. However, these metals have a large friction coefficient. Therefore, when the coating layer in the sliding member is composed of a metal matrix containing at least one of these and a solid lubricant dispersed in the matrix, the matrix exhibits vibration damping properties and Lubricant reduces the coefficient of friction. For this reason,
For example, when the sliding member is adopted as a gear, even when a large torque is applied during use, vibration and noise at the time of engagement are reduced without causing wear of the coating layer.
【００１２】固体潤滑材がグラファイト（Ｃ）及び窒化
硼素（ＢＮ）の少なくとも一種である場合には、摺動部
材が後工程で高周波焼入れされるものであっても、炭化
又は消失されず、また摺動により表面で細かく分散され
たものが再固着しやすい。固体潤滑材が２０ｖｏｌ％未
満では、摩擦係数が十分に小さくならないことから摺動
性が十分でないため、耐久時間が長くなるに従って被覆
層の摩耗を生じやすい。また、固体潤滑材が７０ｖｏｌ
％を超えれば、マトリックスが少なくなるため、固体潤
滑材が早期に脱落、消失し、やはり被覆層が摩耗しやす
い。When the solid lubricant is at least one of graphite (C) and boron nitride (BN), even if the sliding member is induction hardened in a subsequent step, it is not carbonized or lost, and Those that are finely dispersed on the surface by sliding tend to re-stick. When the solid lubricant content is less than 20 vol%, the friction coefficient does not become sufficiently small and the slidability is insufficient, so that the coating layer is likely to wear as the durability time becomes longer. Also, the solid lubricant is 70 vol.
When the content exceeds%, the matrix is reduced, so that the solid lubricant may drop off and disappear at an early stage, and the coating layer is likely to be worn.
【００１３】被覆層が５μｍ未満の厚さである場合に
は、使用初期になじみにくいため、初期の振動及び騒音
の低減効果を十分に得ることができない。また、被覆層
が５０μｍを超えた厚さである場合には、使用により変
形しやすくなるため、加工が困難になるとともに、変形
により振動及び騒音の低減効果を十分に得ることができ
ない。If the coating layer has a thickness of less than 5 μm, it is difficult for the coating layer to adapt to the initial stage of use, so that the effect of reducing initial vibration and noise cannot be sufficiently obtained. Further, if the coating layer has a thickness of more than 50 μm, the coating layer is likely to be deformed by use, which makes it difficult to process, and it is not possible to sufficiently obtain the effect of reducing vibration and noise due to the deformation.
【００１４】また、マトリックスを構成する金属と固体
潤滑材とを同時に被覆することは溶射以外の方法では困
難であるが、図１４（Ｂ）に示すように、本体部Ｂに被
覆層Ｃを溶射しつつ熱間転造を行うこととすれば、被覆
層Ｃの一部が転造時の荷重により本体部Ｂの表面にめり
込むため、本体部Ｂと被覆層Ｃとの密着性が向上し、使
用時に被覆層Ｃが本体部Ｂから剥離することが防止され
る。また、この場合、被覆層Ｃに含まれる固体潤滑材Ｓ
が転造時の荷重により圧延されて偏平形状となり、固体
潤滑材Ｓが脱落しにくくなるので、より長期にわたって
低い摩擦係数が発揮される。さらに、この場合、被覆層
Ｃ中の気孔がほとんどなくなるため、低い摩擦係数がよ
り有効に発揮される。また、熱間転造時に溶射により被
覆層Ｃを被覆することは作業時間の短縮化をもたらし、
かつ平滑な被覆層Ｃが形成されるために被覆後のシェー
ビング等の表面研削が不要になるので、摺動部材を大量
生産可能である。Further, it is difficult to simultaneously coat the metal constituting the matrix and the solid lubricant by a method other than thermal spraying, but as shown in FIG. 14 (B), the main body B is sprayed with the coating layer C. However, if hot rolling is performed while a part of the coating layer C sinks into the surface of the main body portion B due to the load at the time of rolling, the adhesion between the main body portion B and the coating layer C is improved, The coating layer C is prevented from peeling off from the main body B during use. In this case, the solid lubricant S contained in the coating layer C
Is rolled by the load during rolling to form a flat shape, and the solid lubricant S is less likely to fall off, so that a low friction coefficient is exhibited for a longer period of time. Further, in this case, since the pores in the coating layer C are almost eliminated, the low friction coefficient is more effectively exhibited. In addition, coating the coating layer C by thermal spraying during hot rolling brings about a reduction in working time,
In addition, since the smooth coating layer C is formed, surface grinding such as shaving after coating is unnecessary, so that the sliding member can be mass-produced.
【００１５】これに対し、図１４（Ａ）に示すように、
例えば転造後の本体部Ｂに溶射によって被覆層Ｃを被覆
することとすれば、被覆層Ｃは単に本体部Ｂの表面に付
着しているに過ぎないため、本体部Ｂと被覆層Ｃとの密
着性が低く、使用時に被覆層Ｃが本体部Ｂから剥離する
場合がある。また、この場合、被覆層Ｃに含まれる固体
潤滑材Ｓが球形状のままであり、固体潤滑材Ｓが脱落し
やすいので、長期にわたって低い摩擦係数が発揮されに
くい。さらに、この場合、被覆層Ｃ中に気孔Ａが残留し
やすいので、低い摩擦係数が有効に発揮されにくい。ま
た、転造後の本体部Ｂに溶射によって被覆層Ｃを被覆す
ることとすれば、転造と溶射との２工程の作業時間を要
し、かつ表面に凹凸のある被覆層Ｃが形成されるために
表面研削が必要となり、摺動部材を大量生産することが
困難である。On the other hand, as shown in FIG.
For example, if the body portion B after rolling is coated with the coating layer C by thermal spraying, the coating layer C is merely attached to the surface of the body portion B, so that the body portion B and the coating layer C The adhesion is low, and the coating layer C may peel off from the main body B during use. Further, in this case, since the solid lubricant S contained in the coating layer C remains spherical and the solid lubricant S easily falls off, it is difficult to exhibit a low friction coefficient for a long period of time. Further, in this case, since the pores A are likely to remain in the coating layer C, it is difficult to effectively exhibit the low friction coefficient. Further, if the body portion B after rolling is coated with the coating layer C by thermal spraying, a working time of two steps of rolling and thermal spraying is required, and the coating layer C having irregularities on the surface is formed. Therefore, surface grinding is required, and it is difficult to mass-produce sliding members.
【００１６】熱間転造を本体部への被覆層の溶射中に行
う場合には、本体部の表面において被覆層をある程度の
厚みで確保できる。When the hot rolling is performed during thermal spraying of the coating layer onto the main body, the coating layer can be secured to a certain thickness on the surface of the main body.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。実施例では、摺動部材をモジュール
２．４の自動車用トランスミッション用デファレンシャ
ルリング歯車（以下、単に歯車という。）に具体化して
いる。 （実施例１）まず、図１及び図２に示すように、本体部
として材質ＳＫ７のブランク歯車Ｗを用意する。このブ
ランク歯車Ｗの歯創成面Ｗ1 にプラズマ溶射によって５
〜１０μｍの厚みで８０ｗｔ％Ｎｉ−２０ｗｔ％Ｃｒの
下地溶射を行い、下地層を形成する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment, the sliding member is embodied as a differential gear for an automobile transmission of a module 2.4 (hereinafter, simply referred to as a gear). (Embodiment 1) First, as shown in FIGS. 1 and 2, a blank gear W of material SK7 is prepared as a main body. By plasma spraying on the tooth generation surface W 1 of this blank gear W 5
Undercoat thermal spraying of 80 wt% Ni-20 wt% Cr with a thickness of 10 μm is performed to form an underlayer.
【００１８】そして、下地溶射を行ったブランク歯車Ｗ
を熱間転造盤に設置された高周波加熱コイルにて１１０
０℃まで加熱する。このブランク歯車Ｗを一対のローラ
ダイスＤ1 、Ｄ2 で挟持し、荷重３０００〜５０００ｋ
ｇｆの熱間転造法にて歯車を創成しつつ、プラズマ溶射
ガンＧにて溶射を行う。この際、図３に示すように、溶
射を転造よりも１秒先行させ、溶射と転造とをそれぞれ
７秒間ほど行う。溶射材料としては、溶射後の組成がＣ
ｕ−４０ｖｏｌ％グラファイトとなるようなＣｕ粉末と
グラファイトとの混合粉末である。Then, the blank gear W on which the undercoat is sprayed
110 with a high frequency heating coil installed on the hot rolling machine
Heat to 0 ° C. This blank gear W is clamped by a pair of roller dies D 1 and D 2 , and the load is 3000 to 5000 k.
The gear is created by the gf hot rolling method, and the plasma spray gun G is used for thermal spraying. At this time, as shown in FIG. 3, the thermal spraying is preceded by 1 second before the rolling, and the thermal spraying and the rolling are performed for about 7 seconds each. As the thermal spray material, the composition after thermal spray is C
It is a mixed powder of Cu powder and graphite such that u-40 vol% graphite is obtained.
【００１９】こうして、図４及び図５に示すように、ブ
ランク歯車Ｗの下地層Ｕ上に被覆層Ｃを形成しつつ歯面
を創成して歯車を得る。 （実施例２）下地溶射を行ったブランク歯車Ｗにプラズ
マ溶射ガンにて２０μｍの厚みで溶射を行う。溶射材料
としては、溶射後の組成がＮｉＣｕ−４０ｖｏｌ％グラ
ファイトとなるような６０ｗｔ％Ｎｉ−４０ｗｔ％Ｃｕ
合金粉末とグラファイトとの混合粉末を採用する。Thus, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, a gear is obtained by forming the tooth surface while forming the coating layer C on the underlayer U of the blank gear W. (Embodiment 2) A blank gear W having undergone thermal spraying is sprayed with a plasma spraying gun to a thickness of 20 μm. As the thermal spray material, 60 wt% Ni-40 wt% Cu whose composition after spraying is NiCu-40 vol% graphite
A mixed powder of alloy powder and graphite is adopted.
【００２０】そして、溶射後のブランク歯車Ｗに実施例
１と同一の条件で熱間転造法を実行する。但し、この
際、溶射と転造とを同時期に行うことはしない。他の条
件は実施例１と同一である。 （実施例３）下地溶射を行わない。また、溶射材料とし
て、溶射後の組成がＮｉＣｕ−４０ｖｏｌ％グラファイ
トとなるような６０ｗｔ％Ｎｉ−４０ｗｔ％Ｃｕ合金粉
末とグラファイトとの混合粉末を採用する。他の条件は
実施例１と同一である。 （実施例４）溶射材料として、溶射後の組成がＮｉ−４
０ｖｏｌ％窒化硼素となるような６０ｗｔ％Ｎｉ−４０
ｗｔ％Ｃｕ合金粉末と窒化硼素との混合粉末を採用す
る。他の条件は実施例１と同一である。 （評価１）図４及び図５に示すように、実施例１のよう
に、被覆層Ｃを溶射しつつ熱間転造を行うこととすれ
ば、被覆層Ｃに含まれるグラファイトが転造時の荷重に
よりインボリュート曲線に沿って圧延されて偏平形状と
なっている。このため、グラファイトが脱落しにくくな
るので、より長期にわたって低い摩擦係数を発揮できる
ことがわかる。さらに、被覆層Ｃ中には気孔がほとんど
なく、低い摩擦係数をより有効に発揮できることがわか
る。Then, a hot rolling method is carried out on the blank gear W after thermal spraying under the same conditions as in the first embodiment. However, at this time, the thermal spraying and the rolling are not performed at the same time. The other conditions are the same as in Example 1. (Example 3) Undercoat spraying is not performed. Further, as the thermal spray material, a mixed powder of 60 wt% Ni-40 wt% Cu alloy powder and graphite whose composition after spraying is NiCu-40 vol% graphite is adopted. The other conditions are the same as in Example 1. (Example 4) As a thermal spraying material, the composition after thermal spraying was Ni-4.
60 wt% Ni-40 which becomes 0 vol% boron nitride
A mixed powder of wt% Cu alloy powder and boron nitride is adopted. The other conditions are the same as in Example 1. (Evaluation 1) As shown in FIGS. 4 and 5, when hot rolling is performed while spraying the coating layer C as in Example 1, when the graphite contained in the coating layer C is rolled. It is rolled along the involute curve by the load of to form a flat shape. For this reason, it is understood that the graphite is less likely to fall off, and the low coefficient of friction can be exhibited for a longer period of time. Furthermore, it can be seen that the coating layer C has almost no pores, and a low friction coefficient can be more effectively exhibited.
【００２１】また、とかく溶射の場合は被覆層Ｃの剥離
が問題となるが、実施例１では、被覆層Ｃを溶射しつつ
熱間転造を行っているため、被覆層Ｃの一部が転造時の
荷重により下地層Ｕを介して歯車本体部の表面にめり込
んでいる。このため、歯車本体部と被覆層Ｃとの密着性
が向上し、使用時に被覆層Ｃが歯車本体部から剥離する
ことが防止されている。In the case of thermal spraying, peeling of the coating layer C becomes a problem. However, in Example 1, since the hot rolling is performed while thermal spraying the coating layer C, a part of the coating layer C is partially removed. It is embedded in the surface of the gear body through the underlayer U by the load during rolling. For this reason, the adhesion between the gear body and the coating layer C is improved, and the coating layer C is prevented from peeling from the gear body portion during use.
【００２２】さらに、通常のように溶射のみを行った場
合には表面がＲｚ５０〜２００μｍと凹凸が大きいが、
実施例１では、被覆層Ｃを溶射しつつ熱間転造を行って
いるため、Ｒｚ１〜４μｍの平滑な被覆層Ｃを形成する
ことができた。このため、被覆後のシェービング等の表
面研削が不要になる。また、実施例１では、熱間転造時
に溶射により被覆層Ｃを被覆することで作業時間の短縮
化が実現できた。したがって、実施例１では同様の歯車
を大量生産可能であることがわかる。Further, when only thermal spraying is performed as usual, the surface has a large Rz of 50 to 200 μm, which is very uneven.
In Example 1, since the hot rolling was performed while spraying the coating layer C, it was possible to form the smooth coating layer C having Rz of 1 to 4 μm. Therefore, surface grinding such as shaving after coating is unnecessary. Further, in Example 1, the coating time was shortened by coating the coating layer C by thermal spraying during hot rolling. Therefore, in Example 1, it is understood that the same gear can be mass-produced.
【００２３】実施例２〜４の歯車についても実施例１と
同様の効果が得られた。 （評価２）実施例１、３、４の歯車について、比較例の
歯車とともに、耐久時間と振動に伴う騒音との評価を行
った。比較例の歯車は、材質ＳＫ７のブランク歯車Ｗを
実施例１と同一の条件で転造した後、高周波焼入れした
ものである。但し、被覆層の被覆は行わない。With the gears of Examples 2 to 4, the same effect as that of Example 1 was obtained. (Evaluation 2) The gears of Examples 1, 3 and 4 were evaluated for durability time and noise due to vibration together with the gears of Comparative Example. The gear of the comparative example is obtained by rolling a blank gear W of material SK7 under the same conditions as in Example 1 and then induction hardening. However, the covering layer is not covered.
【００２４】評価は図６に示す歯車噛み合い音試験装置
を用いた。この試験装置では、１５００ｒｐｍで駆動さ
れるモータ１の出力軸２に第１伝達歯車３が固定されて
いるとともに、評価せんとする試験歯車ＴＰも出力軸２
に固定可能になされている。また、第１伝達歯車３には
第２伝達歯車４が噛合され、第２伝達歯車４の回転軸５
には試験歯車ＴＰと噛合する相手歯車６（材質ＳＣＭ）
が噛合されている。そして、回転軸５にはプーリ７が固
定され、プーリ７はベルト８を介して図示しない負荷ト
ルク調整装置と接続されている。 結果を図７に示す。For the evaluation, a gear meshing sound test device shown in FIG. 6 was used. In this test apparatus, the first transmission gear 3 is fixed to the output shaft 2 of the motor 1 driven at 1500 rpm, and the test gear TP to be evaluated is also the output shaft 2
It can be fixed to. Further, the second transmission gear 4 is meshed with the first transmission gear 3, and the rotation shaft 5 of the second transmission gear 4 is rotated.
Is a mating gear 6 (material SCM) that meshes with the test gear TP
Are meshed. A pulley 7 is fixed to the rotary shaft 5, and the pulley 7 is connected via a belt 8 to a load torque adjusting device (not shown). The results are shown in Fig. 7.
【００２５】図７より、実施例１、３、４の歯車では、
長期にわたって振動及び騒音の低減効果が得られること
がわかる。なお、実施例１、３、４の歯車では２００時
間経過後にも同様の効果を発揮していた。 （評価３）実施例１、３、４の歯車と実施例２の歯車と
では、溶射材料の使用量がそれぞれ同一であるにもかか
わらず、表１に示すように、歯端面ａ、歯面ｂ及び歯底
面ｃ（図４参照）の各表面において、被覆層Ｃの厚さに
相違を生じている。From FIG. 7, in the gears of Examples 1, 3, and 4,
It can be seen that vibration and noise reduction effects can be obtained over a long period of time. The gears of Examples 1, 3, and 4 exhibited similar effects even after 200 hours had elapsed. (Evaluation 3) Although the gears of Examples 1, 3 and 4 and the gear of Example 2 use the same amount of thermal spray material, as shown in Table 1, the tooth end surface a and the tooth surface are There is a difference in the thickness of the coating layer C on each surface of b and the tooth bottom surface c (see FIG. 4).
【００２６】[0026]
【表１】 表１のように歯端面ａ、歯面ｂ及び歯底面ｃの各表面に
おいて、被覆層Ｃの厚さに相違を生じているのは、実施
例１、３、４では転造中に溶射を行っているのに対し、
実施例２では溶射後に転造を行っているからである。し
たがって、被覆層Ｃの厚みをある程度確保するために
は、転造中に溶射を行う必要があることがわかる。 （評価４）マトリックスを構成する金属及び固体潤滑材
の相違と、振動に伴う騒音との評価を行った。評価は上
記歯車噛み合い音試験装置を用いた。[Table 1] As shown in Table 1, there is a difference in the thickness of the coating layer C on each surface of the tooth end surface a, the tooth surface b, and the tooth bottom surface c in Examples 1, 3, and 4 in which thermal spraying is performed during rolling. While doing
This is because rolling is performed after thermal spraying in Example 2. Therefore, in order to secure the thickness of the coating layer C to some extent, it is necessary to perform thermal spraying during rolling. (Evaluation 4) The difference between the metal and the solid lubricant forming the matrix and the noise due to the vibration were evaluated. For the evaluation, the above gear meshing sound test device was used.
【００２７】この評価では、摺動部材として後工程にお
いて９００℃×０．４秒の高周波焼入れが行われる歯車
を採用している。このため、マトリックスを構成する金
属は、９００℃で溶融しない融点をもつもの、騒音
を減少させることを目的とするものとしてヤング率が鉄
以下のもの、工業的に低コストのもの、溶射によっ
て酸化等の変質をしにくいものの４つの条件を満たすも
のとして、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＭｏの５金属を
選択した。また、固体潤滑材は、グラファイト、窒化硼
素（六方晶ＢＮ）、６−６ナイロン、ポリエステル、フ
ッ素樹脂（テフロン）の５材料を選択した。In this evaluation, a gear that is induction hardened at 900 ° C. × 0.4 seconds in the subsequent step is used as the sliding member. For this reason, the metal constituting the matrix has a melting point that does not melt at 900 ° C., has a Young's modulus of iron or less for the purpose of reducing noise, is industrially low cost, and is oxidized by thermal spraying. 5 metals such as Ni, Cr, Fe, Cu and Mo were selected as those satisfying the four conditions that are hard to be deteriorated. As the solid lubricant, five materials of graphite, boron nitride (hexagonal BN), 6-6 nylon, polyester and fluororesin (Teflon) were selected.
【００２８】マトリックスを構成する金属としての５金
属に固体潤滑材としてのグラファイトを分散させた被覆
層と、マトリックスを構成する金属としてのＣｕに固体
潤滑材としての窒化硼素、６−６ナイロン、ポリエステ
ル、フッ素樹脂の４材料を分散させた被覆層とをもつ各
試験歯車ＴＰを製造した。他の条件は実施例１と同一で
ある。各試験歯車ＴＰについての結果を図８に示す。A coating layer in which graphite as a solid lubricant is dispersed in five metals as a metal constituting a matrix, and boron nitride, 6-6 nylon, polyester as a solid lubricant in Cu as a metal constituting a matrix Each test gear TP having a coating layer in which four materials of fluororesin are dispersed was manufactured. The other conditions are the same as in Example 1. The result about each test gear TP is shown in FIG.
【００２９】図８より、マトリックスを構成する金属と
しては、Ｃｕ及びＮｉが騒音が小さく、好適であること
がわかる。また、固体潤滑材としては、６−６ナイロン
等の樹脂系は騒音が大きく、不適であることがわかる。
この原因を摺動後の試験歯車ＴＰを観察することにより
推察する。すなわち、図９に示すように、摺動前の平滑
な被覆層Ｃは、図１０に示すように、摺動後に相手歯車
６の形状に沿って変形する。また、この被覆層Ｃにおけ
る少量の固体潤滑材Ｓが摺動により表面を摺動方向で移
動した後、別の位置で固着することにより、表面の固体
潤滑材Ｓの量が向上し、摩擦係数が小さくなる。これに
より、試験歯車ＴＰは相手歯車６にとって最適な表面を
有することとなる。かかる推察より、比較的軟質なＣ
ｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及びＣｕ−Ｎｉ系合
金がマトリックスを構成する金属として好ましいことが
わかる。It can be seen from FIG. 8 that Cu and Ni are suitable as the metal constituting the matrix because of their low noise. Further, as a solid lubricant, it can be seen that a resin system such as 6-6 nylon produces a large amount of noise and is not suitable.
This cause is inferred by observing the test gear TP after sliding. That is, as shown in FIG. 9, the smooth coating layer C before sliding is deformed along the shape of the mating gear 6 after sliding, as shown in FIG. In addition, a small amount of the solid lubricant S in the coating layer C moves in the sliding direction on the surface by sliding and then is fixed at another position, so that the amount of the solid lubricant S on the surface is improved and the friction coefficient is increased. Becomes smaller. As a result, the test gear TP has an optimum surface for the mating gear 6. Based on this speculation, the relatively soft C
It can be seen that u, Cu-based alloys, Ni, Ni-based alloys and Cu-Ni-based alloys are preferable as the metal forming the matrix.
【００３０】また、固体潤滑材が６−６ナイロン等の樹
脂系である場合には、後工程の高周波焼入れ時にそのほ
とんどが炭化あるいは消失されたものと考えられる。ま
た、固体潤滑材がグラファイト又は窒化硼素である場合
には、摺動により表面で細かく分散されたものが再固着
するのに対し、固体潤滑材が６−６ナイロン等の樹脂系
である場合には、このような分散・再固着が行われにく
い。かかる推察より、グラファイト及び窒化硼素の少な
くとも一種が固体潤滑材として好ましいことがわかる。When the solid lubricant is a resin such as 6-6 nylon, it is considered that most of the solid lubricant is carbonized or lost during the induction hardening in the subsequent step. Further, when the solid lubricant is graphite or boron nitride, finely dispersed particles on the surface are fixed again by sliding, whereas when the solid lubricant is a resin such as 6-6 nylon. It is difficult for such dispersion and re-adhesion to occur. From such an inference, it is found that at least one of graphite and boron nitride is preferable as the solid lubricant.
【００３１】したがって、Ｃｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎ
ｉ系合金及びＣｕ−Ｎｉ系合金の少なくとも一種を含む
金属製のマトリックスと、このマトリックス中に分散さ
れたグラファイト及び窒化硼素の少なくとも一種の固体
潤滑材とからなる被覆層により、振動減衰性に優れた摺
動部材が得られることがわかる。 （評価５）被覆層中における固体潤滑材の量と、振動に
伴う騒音との評価を行った。評価は上記歯車噛み合い音
試験装置を用いた。Therefore, Cu, Cu-based alloys, Ni, N
Excellent vibration damping due to the coating layer made of a metal matrix containing at least one of i-based alloy and Cu-Ni-based alloy and a solid lubricant of at least one of graphite and boron nitride dispersed in this matrix. It can be seen that a smooth sliding member can be obtained. (Evaluation 5) The amount of solid lubricant in the coating layer and the noise due to vibration were evaluated. For the evaluation, the above gear meshing sound test device was used.
【００３２】Ｃｕにグラファイトを０．１〜９０ｖｏｌ
％で分散させた被覆層と、６０ｗｔ％Ｎｉ−４０ｗｔ％
Ｃｕ合金にグラファイトを０．１〜９０ｖｏｌ％で分散
させた被覆層と、Ｎｉにグラファイトを０．１〜９０ｖ
ｏｌ％で分散させた被覆層と、Ｎｉに窒化硼素を０．１
〜９０ｖｏｌ％で分散させた被覆層とをもつ各試験歯車
ＴＰを製造した。他の条件は実施例１と同一である。各
試験歯車ＴＰについての結果を図１１に示す。Graphite 0.1 to 90 vol is added to Cu.
% Coating layer dispersed with 60% Ni-40 wt%
A coating layer in which graphite is dispersed in a Cu alloy in an amount of 0.1 to 90 vol%, and graphite in Ni is 0.1 to 90 v
The coating layer dispersed in ol% and boron nitride 0.1% on Ni.
Each test gear TP was produced with a coating layer dispersed at ˜90 vol%. The other conditions are the same as in Example 1. The result about each test gear TP is shown in FIG.
【００３３】図１１より、６４ｄＢを基準とすると、固
体潤滑材は被覆層中で２０〜７０ｖｏｌ％であることが
好ましいことがわかる。固体潤滑材が２０ｖｏｌ％未満
では、摩擦係数が十分に小さくならないことから摺動性
が十分でないため、耐久時間が長くなるに従って被覆層
の摩耗を生じやすいからである。また、固体潤滑材が７
０ｖｏｌ％を超えれば、マトリックスが少なくなるた
め、固体潤滑材が早期に脱落、消失し、やはり被覆層が
摩耗しやすいからである。 （評価６）被覆層の厚さと、振動に伴う騒音との評価を
行った。評価は上記歯車噛み合い音試験装置を用いた。From FIG. 11, it can be seen that, based on 64 dB, the solid lubricant is preferably 20 to 70 vol% in the coating layer. This is because if the solid lubricant content is less than 20 vol%, the friction coefficient does not become sufficiently small and the slidability is not sufficient, so that the wear of the coating layer tends to occur as the durability time increases. In addition, the solid lubricant is 7
If it exceeds 0 vol%, the matrix will be reduced, and the solid lubricant will drop off and disappear at an early stage, and the coating layer will also be easily worn. (Evaluation 6) The thickness of the coating layer and the noise caused by vibration were evaluated. For the evaluation, the above gear meshing sound test device was used.
【００３４】Ｃｕにグラファイトを４０ｖｏｌ％で分散
させた被覆層と、Ｎｉにグラファイトを４０ｖｏｌ％で
分散させた被覆層ととをもつ各試験歯車ＴＰを製造し
た。他の条件は実施例１と同一である。各試験歯車ＴＰ
についての結果を図１２に示す。図１２より、５〜５０
μｍの厚さの被覆層が好ましいことがわかる。被覆層が
５μｍ未満の厚さである場合には、使用初期になじみに
くいため、初期の振動及び騒音の低減効果を十分に得る
ことができないからである。また、被覆層が５０μｍを
超えた厚さである場合には、使用により変形しやすくな
るため、設計値からの変形により振動及び騒音の低減効
果を十分に得ることができないからである。Each test gear TP having a coating layer in which graphite was dispersed in Cu at 40 vol% and a coating layer in which graphite was dispersed in Ni at 40 vol% was manufactured. The other conditions are the same as in Example 1. Each test gear TP
The result about is shown in FIG. From FIG. 12, 5 to 50
It can be seen that a coating layer with a thickness of μm is preferred. This is because when the coating layer has a thickness of less than 5 μm, it is difficult to fit in the initial stage of use, and the effect of reducing initial vibration and noise cannot be sufficiently obtained. Further, when the coating layer has a thickness of more than 50 μm, the coating layer is likely to be deformed by use, so that the deformation from the design value cannot sufficiently obtain the effect of reducing vibration and noise.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の振動減衰
性に優れた摺動部材では、特許請求の範囲記載の構成を
採用しているため、使用時に大きなトルクが負荷される
場合であっても、長期にわたって振動及び騒音の低減効
果を発揮することができる。また、本発明の振動減衰性
に優れた摺動部材の製造方法では、特許請求の範囲記載
の構成を採用しているため、上記のように優れた摺動部
材を大量に生産することが可能である。As described in detail above, since the sliding member of the present invention which is excellent in vibration damping has the structure described in the claims, when a large torque is applied during use. Even if there is, it is possible to exert the effect of reducing vibration and noise over a long period of time. Further, in the method for manufacturing a sliding member having excellent vibration damping properties of the present invention, since the configuration described in the claims is adopted, it is possible to mass-produce the excellent sliding member as described above. Is.
【図１】実施例１の歯車を製造する一工程を示す模式側
面図である。FIG. 1 is a schematic side view showing one step of manufacturing the gear of Example 1.
【図２】実施例１の歯車に係り、ブランク歯車の断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a blank gear according to the gear of the first embodiment.
【図３】実施例１の歯車を製造する際における時間とブ
ランク温度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between time and blank temperature when manufacturing the gear of Example 1.
【図４】実施例１の歯車の一部を示す拡大斜視図であ
る。FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a part of the gear according to the first embodiment.
【図５】実施例１の歯車に係り、図４のＶ部分を示す拡
大模式断面図である。5 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a portion V in FIG. 4 according to the gear of Example 1. FIG.
【図６】各評価で用いた歯車噛み合い音試験装置の模式
側面図である。FIG. 6 is a schematic side view of a gear meshing sound test device used in each evaluation.
【図７】評価２において、耐久時間と騒音との関係を示
すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between durability time and noise in Evaluation 2.
【図８】評価４において、マトリックスを構成する金属
及び固体潤滑材の組合せと騒音との関係を示すグラフで
ある。FIG. 8 is a graph showing a relationship between noise and a combination of a metal and a solid lubricant forming a matrix in Evaluation 4.
【図９】評価４において、摺動前の被覆層を示し、
（Ａ）は模式断面図、（Ｂ）は模式平面図である。FIG. 9 shows a coating layer before sliding in Evaluation 4,
(A) is a schematic cross-sectional view and (B) is a schematic plan view.
【図１０】評価４において、摺動後の被覆層を示し、
（Ａ）は模式断面図、（Ｂ）は模式平面図である。FIG. 10 shows the coating layer after sliding in Evaluation 4,
(A) is a schematic cross-sectional view and (B) is a schematic plan view.
【図１１】評価５において、被覆層中の固体潤滑材の量
と騒音との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of solid lubricant in the coating layer and noise in Evaluation 5.
【図１２】評価６において、被覆層の厚さと騒音との関
係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the thickness of the coating layer and noise in Evaluation 6.
【図１３】従来の歯車において、耐久時間と騒音との関
係を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the relationship between durability time and noise in a conventional gear.
【図１４】（Ａ）は転造後に溶射した場合の被覆層の模
式断面図、（Ｂ）は転造と同時期に溶射した場合の被覆
層の模式断面図である。FIG. 14A is a schematic cross-sectional view of a coating layer when sprayed after rolling, and FIG. 14B is a schematic cross-sectional view of a coating layer when sprayed at the same time as rolling.
Ｗ…ブランク歯車（本体部） Ｃ…被覆層 W ... Blank gear (main body) C ... Coating layer
Claims (6)
とからなる摺動部材であって、 前記被覆層は、Ｃｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及
びＣｕ−Ｎｉ系合金の少なくとも一種を含む金属製のマ
トリックスと、該マトリックス中に分散された固体潤滑
材とからなることを特徴とする振動減衰性に優れた摺動
部材。1. A sliding member comprising a main body and a coating layer coated on the main body, wherein the coating layer is Cu, Cu-based alloy, Ni, Ni-based alloy and Cu-Ni-based alloy. A sliding member having excellent vibration damping properties, comprising a metal matrix containing at least one kind of alloy and a solid lubricant dispersed in the matrix.
少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の
振動減衰性に優れた摺動部材。2. The sliding member having excellent vibration damping properties according to claim 1, wherein the solid lubricant is at least one of graphite and boron nitride.
と、残部マトリックスとからなることを特徴とする請求
項１又は２記載の振動減衰性に優れた摺動部材。3. The sliding member excellent in vibration damping property according to claim 1, wherein the coating layer is composed of 20 to 70% by volume of a solid lubricant and the balance matrix.
を特徴とする請求項１、２又は３記載の振動減衰性に優
れた摺動部材。4. The sliding member having excellent vibration damping property according to claim 1, 2 or 3, wherein the coating layer has a thickness of 5 to 50 μm.
優れた摺動部材を製造する製造方法であって、 前記被覆層は、Ｃｕ、Ｃｕ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ系合金及
びＣｕ−Ｎｉ系合金の少なくとも一種を含む金属製のマ
トリックスと、該マトリックス中に分散された固体潤滑
材とからなり、前記本体部への前記被覆層の溶射中又は
溶射後に熱間転造を行うことを特徴とする振動減衰性に
優れた摺動部材の製造方法。5. A manufacturing method for manufacturing a sliding member having a vibration damping property by coating a coating layer on the main body, wherein the coating layer is Cu, Cu-based alloy, Ni, Ni-based alloy and A metal matrix containing at least one Cu-Ni alloy and a solid lubricant dispersed in the matrix, and hot rolling is performed during or after thermal spraying of the coating layer onto the main body. A method for manufacturing a sliding member having excellent vibration damping properties, which is characterized by the following.
うことを特徴とする請求項５記載の振動減衰性に優れた
摺動部材の製造方法。6. The method for producing a sliding member having excellent vibration damping properties according to claim 5, wherein the hot rolling is performed during thermal spraying of the coating layer onto the main body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27552993A JPH07126864A (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Sliding member excellent in vibration damping capacity and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27552993A JPH07126864A (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Sliding member excellent in vibration damping capacity and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07126864A true JPH07126864A (en) | 1995-05-16 |
Family
ID=17556725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27552993A Pending JPH07126864A (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Sliding member excellent in vibration damping capacity and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07126864A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2753992A1 (en) * | 1996-10-02 | 1998-04-03 | Westaim Technologies Inc | WEAR JOINT ASSEMBLY |
| JP2010121676A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Worm gear |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP27552993A patent/JPH07126864A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2753992A1 (en) * | 1996-10-02 | 1998-04-03 | Westaim Technologies Inc | WEAR JOINT ASSEMBLY |
| US5976695A (en) * | 1996-10-02 | 1999-11-02 | Westaim Technologies, Inc. | Thermally sprayable powder materials having an alloyed metal phase and a solid lubricant ceramic phase and abradable seal assemblies manufactured therefrom |
| JP2010121676A (en) * | 2008-11-18 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Worm gear |
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