(57)【要約】摺動部材１１は、基材１１と、基材１１に重ねて設けられているオーバレイ層１３とを備える。オーバレイ層１３は、厚さ方向に相手側部材と摺動する摺動面１４側の領域１３ａから基材１２側の領域１３ｂまで複数の領域を有している。オーバレイ層１３を形成する材料は、複数の結晶面を有している。複数の結晶面のうち少なくとも一つの結晶面の配向指数は、オーバレイ層１３の摺動面１４側の領域１３ａと基材１２側の領域１３ｂとで異なっている。
2012108528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材に重ねて設けられているオーバレイ層とを備え、
前記オーバレイ層は、厚さ方向に相手側部材と摺動する摺動面側の領域から前記基材側の領域まで複数の領域を有し、
前記オーバレイ層を形成する材料は、複数の結晶面を有し、
前記結晶面のうち少なくとも一つの結晶面の配向指数は、前記オーバレイ層の前記摺動面側の領域と前記基材側の領域とで異なる摺動部材。
【請求項２】
前記オーバレイ層において、前記摺動面側の領域で配向指数が最大である結晶面を結晶面Ｚとし、前記結晶面Ｚの配向指数をＰとし、前記基材側の領域で結晶面Ｚに相当する結晶面の配向指数をＱとすると、
Ｑ÷Ｐ×１００（％）≦５０（％）、または、Ｑ÷Ｐ×１００（％）≧２００（％）である請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記オーバレイ層において、前記摺動面側の領域で配向指数が最大である結晶面は、前記基材側の領域で配向指数が最大である結晶面と異なる請求項１または２記載の摺動部材。
【請求項４】
前記オーバレイ層は、Ｂｉ基またはＡｇ基の材料で形成されている請求項１から３のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項５】
前記基材は、軸受合金層、および前記軸受合金層と前記オーバレイ層との間に設けられている中間層を有し、
前記中間層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ＣｏおよびＣｏ合金のうちから選択された１種類以上で形成されている請求項１から４のいずれか一項記載の摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上にオーバレイ層を備えた摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関に使用されるすべり軸受などの摺動部材は、例えば、裏金層上に設けられた軸受合金層上に、耐疲労性および非焼付性などの軸受特性の向上を図るためのオーバレイ層を備えている。【０００３】
オーバレイ層は、従来、軟質のＰｂ合金で形成されている。また、近年、環境負荷の大きいＰｂの代替として、ＢｉまたはＢｉ合金などの金属を用いることが提案されている。しかしながら、Ｂｉは脆いため、オーバレイ層の耐疲労性が劣ることがある。そのため、例えば特開２００６−２６６４４５号公報では、オーバレイ層を形成するＢｉまたはＢｉ合金の結晶粒子を柱状晶にして、クランクシャフトなどの相手部材の荷重をこの結晶粒子の長手方向で支えて、オーバレイ層の耐疲労性を向上させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の更なる高性能化を図ろうとすると、コンロッドなどに組付けられる摺動部材にとってはより過酷な状況に曝されることになる。そのため、摺動部材は、より高性能化が求められる。
すなわち、摺動部材の高性能化を実現するために、オーバレイ層の耐疲労性の更なる向上が求められてきた。そこで、オーバレイ層を薄くすることによってオーバレイ層の耐疲労性の向上が図られ、しいては摺動部材の耐疲労性の向上が図られている。しかしながら、オーバレイ層を単に薄くする方法では、オーバレイ層の異物埋収性およびなじみ性が低下する問題が出てきた。【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、異物埋収性およびなじみ性を低下させることなく耐疲労性に優れる摺動部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、オーバレイ層を形成する材料のミラー指数と、オーバレイ層の厚さ方向の形態とに着目して鋭意実験を重ねた。その結果、本発明者は、オーバレイ層を薄くしなくても、オーバレイ層の厚さ方向においてミラー指数で示される結晶面の配向指数が異なるようにオーバレイ層を形成することにより、オーバレイ層の耐疲労性を向上させることができて摺動部材の耐疲労性が向上することを、解明した。これは、オーバレイ層の薄膜効果によるものと考えられる。【０００７】
本発明の一実施形態の摺動部材は、基材と、前記基材に重ねて設けられているオーバレイ層とを備える。前記オーバレイ層は、厚さ方向に相手側部材と摺動する摺動面側の領域から前記基材側の領域まで複数の領域を有する。前記オーバレイ層を形成する材料は、複数の結晶面を有する。前記結晶面のうち少なくとも一つの結晶面の配向指数は、前記オーバレイ層の前記摺動面側の領域と前記基材側の領域とで異なる。【０００８】
上記の構成により、本発明の一実施形態の摺動部材は、異物埋収性およびなじみ性を低下させることなく優れた耐疲労性を発揮する。
本発明では、結晶面をミラー指数で示す。ミラー指数は（ｈ，ｋ，ｌ）のように表される。ｈ，ｋ，ｌは整数である。結晶面のＸ線回折強度をＲ（ｈ，ｋ，ｌ）としたとき、「配向指数（％）＝{Ｒ（ｈ，ｋ，ｌ）÷ΣＲ（ｈ，ｋ，ｌ）}×１００（％）」で表される。この式において、分子のＲ（ｈ，ｋ，ｌ）は、配向指数を求めるある面のＸ線回折強度であり、分母のΣＲ（ｈ，ｋ，ｌ）は、各面のＸ線回折強度の総和である。【０００９】
基材は、オーバレイ層を設けるための構成物である。例えば、裏金層上に軸受合金層が設けられ、この軸受合金層とオーバレイ層との間に接着層としての中間層が設けられている場合、裏金層、軸受合金層および中間層は基材である。また、裏金層上に軸受合金層が設けられ、この軸受合金層上にオーバレイ層が設けられている場合、裏金層および軸受合金層は基材である。その他、裏金層上にオーバレイ層が設けられている場合、裏金層は基材である。【００１０】
軸受合金層を設ける場合、軸受合金層は、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、またはその他の材料で形成されている。
中間層を設ける場合、中間層は、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ＣｏおよびＣｏ合金のうちから選択された１種類以上で形成されていることが好ましい。これは、オーバレイ層の接着力向上やオーバレイ層の表面粗さ安定性向上を図ることができるからである。【００１１】
オーバレイ層は、当該オーバレイ層全体にわたって同一の組成の材料で形成されている。オーバレイ層を形成する材料は、複数の結晶面を有している。この材料としては、Ｂｉ、Ｂｉ基またはＡｇ基の材料であることが好ましい。また、オーバレイ層を形成する材料は、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ａｇ、ＮｉおよびＮｉ合金のいずれかであってもよい。特に、オーバレイ層をＢｉ、Ｂｉ合金またはＡｇ合金で形成する場合、前述の効果を製造上、より容易に得ることができる。Ｂｉ合金としては、例えばＢｉＣｕ合金、ＢｉＳｎ合金、ＢｉＳｎＣｕ合金であることが好ましい。【００１２】
オーバレイ層には、窒化珪素などの硬質粒子、または二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤が添加されてもよい。
オーバレイ層の厚さ方向の寸法すなわち膜厚は、優れた耐疲労性をより安定して発揮させるために、３０μｍ以下であることが好ましい。また、オーバレイ層の膜厚は、オーバレイ層の異物埋収性およびなじみ性などの軸受特性を良好にするために、５μｍ以上であることが好ましい。オーバレイ層の膜厚は、７〜２２μｍがより好ましい。【００１３】
ここで、オーバレイ層は、厚さ方向において複数の領域で形成されている。そして、オーバレイ層の摺動面側の領域と基材側の領域とで、オーバレイ層を形成する材料の結晶面のうち少なくとも一つの結晶面の配向指数が異なっている。
上述した領域とは、オーバレイ層全体のうち当該オーバレイ層を形成する材料が有するすべての結晶面において、各結晶面の配向指数が、空間的に距離を有する微小点群においてそれぞれ同じである、微小点群の一続きの部分、すなわちすべての結晶面によるＸ線回折強度の比（以下、配向パターンとも言う）が同じである所定範囲のことである。【００１４】
領域は、所定の幅を持った層形態の部位とすることができる。オーバレイ層を形成する複数の領域は、オーバレイ層の厚さ方向に積み重ねられている。なお、オーバレイ層の厚さ方向において、配向パターンが同じである領域が離れている場合、これらの領域は別の領域であるとする。【００１５】
オーバレイ層の摺動面側の領域とは、複数の領域のうちの一の領域であって、当該オーバレイ層の基材側の領域よりも相対的にオーバレイ層の摺動面側に位置している領域のことである。
オーバレイ層の摺動面側の領域は、複数の領域のうちの最も摺動面側に位置している領域とすることが、オーバレイ層を制御する面で好ましい。また、オーバレイ層の基材側の領域とは、複数の領域のうちの一の領域であって、当該オーバレイ層の摺動面側の領域よりも相対的に基材側に位置している領域のことである。オーバレイ層の基材側の領域は、複数の領域のうちの最も基材側に位置している領域とすることが、オーバレイ層を制御する面で好ましい。【００１６】
例えば、オーバレイ層が２つの領域で形成されている場合、これら２つの領域のうちオーバレイ層の摺動面がある領域がオーバレイ層の摺動面側の領域となり、残りの領域すなわち基材と接する領域がオーバレイ層の基材側の領域となる。
また、オーバレイ層が３つ以上の領域で形成されている場合、例えば、オーバレイ層の摺動面がある領域がオーバレイ層の摺動面側の領域となり、基材と接する領域がオーバレイ層の基材側の領域となる。
オーバレイ層を形成する複数の領域について、図２を参照して説明する。図２は、オーバレイ層の厚さ方向の位置と、その位置でのオーバレイ層を形成する材料のある結晶面の配向指数との関係、すなわちオーバレイ層を形成する領域の分布を概略的に例示したものである。【００１７】
図２ａは、オーバレイ層が２つの領域で形成されている一例を示している。この図２ａでは、ある結晶面に着目したときのその結晶面の配向指数は、オーバレイ層の厚さ方向の中央で変わっている。
図２ｂは、オーバレイ層が３つ以上の領域、具体的には５つの領域で形成されている一例を示している。この図２ｂでは、ある結晶面に着目したときのその結晶面の配向指数は、オーバレイ層の厚さ方向において段階的に、具体的には５段階に変わっている。
図２ｃは、オーバレイ層が複数の領域で形成されているとみなされる一例を示している。この図２ｃでは、ある結晶面に着目したときのその結晶面の配向指数は、オーバレイ層の厚さ方向において曲線的に変わっている。
図２ｄも、オーバレイ層が複数の領域で形成されているとみなされる一例を示している。この図２ｄでは、ある結晶面に着目したときのその結晶面の配向指数は、オーバレイ層の厚さ方向において曲線的でかつ波形状に変わっている。
なお、上述したオーバレイ層を形成する領域の分布は一例に過ぎず、オーバレイ層を形成する材料のある結晶面の配向指数がオーバレイ層の厚さ方向において変わっているものは、オーバレイ層が複数の領域で形成されているものとする。【００１８】
上述した、すべての結晶面のうち少なくとも一つの結晶面の配向指数が異なる、すなわち配向パターンが異なる複数の領域からオーバレイ層が形成されている構成によれば、当該オーバレイ層は、同一の組成の薄い層が複数積層した構成のものと同様の作用効果が得られ、摺動部材の耐疲労性を良好にすることができる。言い換えると、オーバレイ層を形成する各領域が同一の組成の薄い層として作用し、オーバレイ層の薄膜効果が得られると考えられる。【００１９】
さらに、オーバレイ層全体としては、十分な厚さがあるため、当該オーバレイ層の異物埋収性およびなじみ性は良好である。また、オーバレイ層を形成する材料の組成はオーバレイ層全体にわたって同一であるため、当該オーバレイ層の硬さや融点などの物性の場所による違いは実質的にない。【００２０】
なお、オーバレイ層を形成する材料として、Ｂｉの代わりにＢｉ合金、Ａｇ合金のいずれを用いても、オーバレイ層を形成する材料がＢｉである場合と同様の作用効果が得られる。また、オーバレイ層は、Ｂｉの代わりにＳｎ、Ｓｎ合金、Ａｇ、ＮｉおよびＮｉ合金を用いても、Ｂｉと同様の作用効果が得られる。【００２１】
上述のオーバレイ層において、摺動面側の領域で配向指数が最大である結晶面は「結晶面Ｚ」とする。また、摺動面側の領域で結晶面Ｚの配向指数は「Ｐ」とする。さらに、基材側の領域で結晶面Ｚに相当する結晶面の配向指数は「Ｑ」とする。このとき、Ｑ÷Ｐ×１００（％）≦５０（％）、またはＱ÷Ｐ×１００（％）≧２００（％）であることが好ましい。【００２２】
上述の「Ｑ÷Ｐ×１００」は、オーバレイ層の厚さ方向において、結晶面Ｚの配向指数がどの程度変化しているかを示す「変化率」を示している。この変化率が１００％である場合、オーバレイ層の厚さ方向、すなわち摺動面側の領域と基材側の領域とにおいて、結晶面Ｚの配向指数が変化していないことを示す。この変化率が１００％から離れるほど、摺動面側の領域と基材側の領域とにおいて、結晶面Ｚの配向指数が変化していることを示す。【００２３】
ここで、変化率が５０％以下または２００％以上とすると、摺動面側の領域と基材側の領域とで結晶面Ｚの配向指数を大きく異ならせることができる。そのため、摺動部材の耐疲労性を一層良好にすることができる。これは、オーバレイ層の薄膜効果が効率的に得られるからと考えられる。【００２４】
また、オーバレイ層において、摺動面側の領域で配向指数が最大である結晶面は、基材側の領域で配向指数が最大である結晶面と異なることが好ましい。
摺動面側の領域と基材側の領域とで配向指数が最大である結晶面を異ならせると、摺動面側の領域と基材側の領域とで配向パターンを大きく異ならせ易く、摺動部材の耐疲労性を一層良好にすることができる。これは、オーバレイ層の薄膜効果が効率的に得られるからと考えられる。【００２５】
また、材料として例えばＢｉを用いた場合、オーバレイ層の摺動面側の領域の配向指数が最大となる結晶面が、ミラー指数で（００３）面、（０１２）面、（１０４）面、（２０２）面、（１１３）面のいずれかである場合、摺動部材の耐疲労性をより一層良好にすることができる。【００２６】
オーバレイ層の厚さ方向において配向指数が異なる領域を複数形成する方法の１つとしては、多層めっきが挙げられる。具体的には、配向指数に影響すると考えられる添加剤の種類および量が異なる２つ以上のめっき槽を用意し、順番にめっきすることにより、オーバレイ層厚さ方向において複数の領域を形成することができる。
他にも、オーバレイ層を形成するめっき中に、電流密度、めっき浴温、撹拌の大きさなどを変更することにより、オーバレイ層の厚さ方向において複数の領域を形成することができる。【００２７】
また、本発明者は、オーバレイ層を形成するためのめっき液に所定の大きさの複数種の周波数の超音波を加えることにより、オーバレイ層の厚さ方向において複数の領域を形成できることを見出した。具体的には、本発明者は、オーバレイ層を形成するためのめっき液に周波数２８ｋＨｚ〜１７０ｋＨｚの範囲内のうち高い周波数を用いるほど、材料の結晶面のうち{ｈ，０，０}面が優先的に配向される傾向があり、めっき液に周波数２８ｋＨｚ〜１７０ｋＨｚの範囲内のうち低い周波数を用いるほど、材料の結晶面のうち{ｈ，ｋ，０}面が優先的に配向される傾向があることを見出した。【００２８】
したがって、周波数２８ｋＨｚ〜１７０ｋＨｚの範囲内のうち２種類以上の周波数を選択し、これらの周波数の超音波をめっき時に発振し、且つ、これらの出力を制御、例えば出力の大きさおよび出力時間を変えることにより、オーバレイ層の厚さ方向において、結晶面の配向指数を任意に変更することが可能となる。【００２９】
上述の周波数の超音波を用いた方法によれば、オーバレイ層を形成するためのめっき槽を複数用いなくてもよいため、オーバレイ層の形成作業が容易となる。さらに、上述の周波数の超音波を用いた方法によれば、オーバレイ層のめっき中に、電流密度、めっき浴温、撹拌の大きさなどを変更する方法よりも、摺動面の粗さおよび外観などが安定したオーバレイ層が得られる。【００３０】
なお、このめっき液に加える周波数の範囲および周波数の出力は、めっき浴の組成、めっき条件によって異なる。
また、オーバレイ層の厚さ方向で配向指数を変更する方法は上述した方法に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態の摺動部材を模式的に示す断面図
【図２ａ】オーバレイ層を形成する領域の分布を概略的に示す図
【図２ｂ】オーバレイ層を形成する領域の分布を概略的に示す図
【図２ｃ】オーバレイ層を形成する領域の分布を概略的に示す図
【図２ｄ】オーバレイ層を形成する領域の分布を概略的に示す図
【図３ａ】オーバレイ層の結晶面およびＸ線回折強度を示すものであって、摺動面側の領域における結晶面およびＸ線回折強度を示す図
【図３ｂ】オーバレイ層の結晶面およびＸ線回折強度を示すものであって、基材側の領域における結晶面およびＸ線回折強度を示す図
【図４】Ｂｉめっき工程の条件の一例を示す図
【図５】ＢｉまたはＢｉ合金からなるオーバレイ層を備える実施例品および比較例品の試験結果を示す図
【図６】Ａｇ合金からなるオーバレイ層を備える実施例品および比較例品の試験結果を示す図
【図７】異物埋収性を確認するための試験の条件の一例を示す図
【図８】なじみ性を確認するための試験の条件の一例を示す図
【図９】耐疲労性試験の条件の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、摺動部材の一実施形態の断面を示す。図１に示す摺動部材１１は、例えば自動車の内燃機関に使用されるすべり軸受である。摺動部材１１は、基材１２と、基材１２上に設けられたオーバレイ層１３とを備えている。基材１２は、裏金層１２ａと、裏金層１２ａ上に設けられたＡｌ基またはＣｕ基の軸受合金層１２ｂと、軸受合金層１２ｂ上に設けられた中間層１２ｃとを有している。オーバレイ層１３は、Ｂｉ基またはＡｇ基の材料で形成されている。
【００３３】
オーバレイ層１３は、表面、すなわちオーバレイ層１３の面のうち基材１２と反対側の面が摺動面１４となる。図示しないクランクシャフトなどの相手部材は、このオーバレイ層１３の摺動面１４側に位置する。
【００３４】
オーバレイ層１３は、オーバレイ層１３を形成するＢｉのミラー指数で示される結晶面のうち少なくとも一つの結晶面の配向指数が２つの領域１３ａ，１３ｂで異なっている。領域１３ａ，１３ｂは、基材１２上全体にわたって厚さ方向にほぼ一定の幅を持った層形態になっており、オーバレイ層１３の厚さ方向に積み重なっている。ここで、図１において、領域１３ａ，１３ｂのうちオーバレイ層１３の摺動面１４側の領域は領域１３ａとし、オーバレイ層１３の基材１２側の領域は領域１３ｂとして示している。
【００３５】
図３は、オーバレイ層１３と同様の構成の試料において、この試料の結晶面およびＸ線回折強度の一例を示す。結晶面およびＸ線回折強度は、リガク社製Ｘ線回折装置（ＲＩＮＴ２２００Ｖ）を用いて測定した。この試料は、後述する実施例品と同様の製造方法で得られたものである。この試料のオーバレイ層１３の膜厚は５μｍであった。
【００３６】
オーバレイ層１３の摺動面１４側の領域１３ａの測定は、オーバレイ層１３の摺動面１４で行った。この領域１３ａの結晶面は、図３ａに示すようにミラー指数で（００３）面、（１０１）面、（１０４）面、（１１０）面、（００６）面、（２０２）面、（１０７）面、（２０５）面、（２１４）面、（００９）面、（３００）面などであった。
【００３７】
オーバレイ層１３の基材１２側の領域１３ｂの測定は、オーバレイ層１３の測定視野中における基材１２において、最も摺動面１４側に位置するところから０．５μｍ摺動面１４側の位置で行った。この領域１３ｂの結晶面は、図３ｂに示すように、ミラー指数で（００３）面、（１０１）面、（０１２）面、（１０４）面、（１１０）面、（００６）面、（２０２）面、（１０７）面、（２１４）面、（００９）面などであった。
【００３８】
図３ａに示すように、摺動面１４側の領域１３ａで配向指数が最大となる結晶面である摺動面側領域配向指数最大結晶面は、ミラー指数で（２０２）面であった。この結晶面は「結晶面Ｚ」とする。このとき、摺動面１４側の領域１３ａにおける結晶面Ｚの配向指数Ｐは、５２％であった。また、図３ｂに示す基材１２側の領域１３ｂで結晶面Ｚに相当する結晶面の配向指数Ｑは、１３％であった。よって、「変化率」は、Ｑ÷Ｐ×１００％＝１３÷５２×１００％≒２５％＜５０％であった。
【００３９】
また、オーバレイ層１３において、摺動面１４側の領域１３ａで配向指数が最大となる結晶面は、ミラー指数で（２０２）面であった。基材１２側の領域１３ｂで配向指数が最大となる結晶面である基材側領域配向指数最大結晶面は、ミラー指数で（０１２）面であった。よって、オーバレイ層１３の厚さ方向、すなわち摺動面１４側の領域１３ａと基材１２側の領域１３ｂとでは、配向指数が最大である結晶面が異なっている。
【００４０】
上述の試料は、オーバレイ層１３の膜厚が同等であってオーバレイ層１３の厚さ方向において配向パターンが異ならないオーバレイ層１３を備えるものよりも、耐疲労性に優れており、異物埋収性およびなじみ性は同等であった。更に、上述の試料は、変化率が５０％超え２００％未満のオーバレイ層１３を備えるものや、摺動面１４側の領域１３ａにおける配向指数が最大となる結晶面が基材１２側の領域１３ｂにおいて配向指数が最大となる結晶面と同じであるオーバレイ層１３を備えるものよりも、耐疲労性に優れていた。
【００４１】
次に、本実施形態の摺動部材１１の効果を確認した試験について説明する。
本実施形態の摺動部材１１と同様の構成の実施例品１〜１１は、次のようにして得た。
まず、鋼裏金層上にＣｕ基の軸受合金層を設けてバイメタルが製造される。このバイメタルは、半円筒状または円筒状に成形される。そして、半円筒状または円筒状のバイメタルの軸受合金層の表面は、ボーリング加工により表面仕上げが施される。次に、表面仕上げが施された半円筒状または円筒状の成形物には、電界脱脂および酸による表面洗浄を施した。
【００４２】
その後、この成形物は、軸受合金層上に、必要に応じて中間層が設けられる。そして、成形物の軸受合金層上または中間層上に、図４に示すめっき工程を実行することにより、オーバレイ層１３を形成した。ここで、このめっき工程において、結晶面の配向指数をオーバレイ層１３の厚さ方向で変化させるために、めっき液に対し、周波数２８ｋＨｚ〜１７０ｋＨｚの範囲内のうち２種類の周波数、すなわちこの周波数の範囲から選択された高い周波数および低い周波数の超音波を照射した。照射される超音波の出力は、３００Ｗ〜６００Ｗに設定した。そして、めっき工程中にこれらの周波数の超音波の出力は、上述の周波数の範囲内で変化させた。
【００４３】
上述の製造方法によって、オーバレイ層１３の厚さ方向において配向パターンが異なる２つの領域で形成されたオーバレイ層１３を備える摺動部材１１の実施例品１〜１１、実施例品１２〜１５が得られた。実施例品１〜１１は、ＢｉまたはＢｉ合金からなるオーバレイ層１３を備える。実施例品１２〜１５は、Ａｇ合金からなるオーバレイ層１３を備える。実施例品１〜１１の特性は図５に示し、実施例品１２〜１５の特性は図６に示す。
【００４４】
比較例品１〜４または比較例品５〜６は、めっき液に加える超音波の出力を変化させない以外、実施例品１〜１５と同様の製造方法によって得た。このようにして得られた比較例品１〜６のオーバレイ層１３は、当該オーバレイ層１３の厚さ方向において配向パターンが異なっていない。比較例品１〜６の特性は、図５および図６に示す。
【００４５】
異物埋収性およびなじみ性の確認のための試験は、配向パターン以外の条件が同等の実施例品３と比較例品１に対して行った。異物埋収性を確認するための試験の条件は、図７に示している。また、なじみ性を確認する試験の条件は、図８に示している。試験の結果、実施例品３および比較例品１は、いずれも異物埋収性が５５ＭＰａ、なじみ性が６０ＭＰａと同等であった。同様に、実施例品９と比較例品２を比較したところ、実施例品９および比較例品２は、いずれも異物埋収性が８５ＭＰａ、なじみ性が８０ＭＰａと同等であった。さらに、実施例品１２と比較例品５とを比較したところ、実施例品１２および比較例品５は、いずれも異物埋収性が４０ＭＰａ、なじみ性が４５ＭＰａと同等であった。
【００４６】
上述の実施例品１〜１５および比較例品１〜６の試料は、図９に示す条件で耐疲労性試験を行った。その試験結果は、図５および図６に示す。耐疲労性試験では、クラックが発生する面圧の直前の面圧すなわちクラックが発生しない最大面圧を「疲労しない最大面圧」と定義した。
【００４７】
図５および図６において、「膜厚」は、オーバレイ層１３の全体おける平均の膜厚である。この「膜厚」は、オーバレイ層１３の断面写真から目視で測定した。
図５および図６において、オーバレイ層１３の摺動面側の領域１３ａを「上領域」とし、オーバレイ層１３の基材１２側の領域１３ｂを「下領域」としている。この試験では、「上領域」および「下領域」の厚さがほぼ同じになるように、めっき時間の半分で超音波の出力を変化させた。オーバレイ層１３の上領域および下領域の結晶面、並びに結晶面のＸ線回折強度は、Ｘ線回折装置（リガク社製、ＲＩＮＴ２２００Ｖ）を用いて測定した。
【００４８】
上領域の結晶面およびＸ線回折強度は、オーバレイ層１３の摺動面１４で測定した。下領域の結晶面およびＸ線回折強度は、測定視野においてオーバレイ層１３における基材１２の最も摺動面１４側に位置する所から摺動面１４側に所定の長さ離れた位置で測定した。具体的には、この下領域の結晶面およびＸ線回折強度は、オーバレイ層１３の摺動面１４側から基材１２側に向かって電解研磨でオーバレイ層１３を削っていき、オーバレイ層１３を基材１２から厚さ方向で０．５μｍ残存させ、その残存しているオーバレイ層１３の表面で測定した。上領域および下領域の結晶面の配向指数は、Ｘ線回折強度から算出して求めた。
【００４９】
図５および図６において、「変化率」は次のように求めている。すなわち、上領域で配向指数が最大である結晶面は結晶面Ｚとし、この上領域で結晶面ＺのＸ線回折強度はＰとする。そして、上領域の結晶面Ｚと同一の下領域における結晶面のＸ線回折強度はＱとする。このとき、変化率は、Ｑ÷Ｐ×１００で求められる。
【００５０】
次に、耐疲労性試験の結果について解析する。
実施例品１〜１５は、オーバレイ層１３が厚さ方向において複数の領域からなり、かつ少なくとも一つの結晶面の配向指数が上領域と下領域とで異なっている。そのため、膜厚が同一の実施例品１０と比較例品２との対比で明らかなように、実施例品１〜１５は比較例品１〜６よりも耐疲労性が優れていることがわかる。
実施例品８と実施例品９とを対比すると、変化率が５０％以下である実施例品９は、変化率が５０％より大きな実施例品８よりも、耐疲労性が一層優れていることがわかる。
実施例品７と実施例品１０とを対比すると、変化率が２００％以上の実施例品７は、変化率が２００％より小さな実施例品１０よりも、耐疲労性が一層優れていることがわかる。
【００５１】
実施例品６と実施例品８とを対比すると、上領域の配向指数が最大である結晶面と下領域の配向指数が最大である結晶面とが異なる実施例品８は、上領域で配向指数が最大である結晶面が下領域で配向指数が最大である結晶面と異なるため、実施例品６よりも耐疲労性が一層優れていることがわかる。
なお、図示はしないが、オーバレイ層の組成のみを変更、例えばオーバレイ層１３のＢｉをＢｉ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ａｇ、Ｎｉ、Ｎｉ合金のいずれかに変更した実施例品の異物埋収性、なじみ性および耐疲労性においても、オーバレイ層１３がＢｉで形成されている実施例品と同様の作用が得られた。
【００５２】
中間層１２ｃの組成は、変更してもよい。例えば中間層１２ｃは、構成する材料であるＡｇ、Ａｇ合金を、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ＣｏおよびＣｏ合金のうちから選択された１種類以上に変更した実施例品としてもよい。例えば、中間層１２ｃがＡｇ合金である実施例品２の中間層は、Ａｇ層とＮｉ層との複層としても、ほぼ同等の耐疲労性の効果が得られた。
オーバレイ層１３の摺動面１４側の領域の配向指数が最大となる結晶面が、ミラー指数で（００３）面、（０１２）面、（１０４）面、（２０２）面、（１１３）面のいずれかである実施例品は、耐疲労性が特に優れていることが確認できた。
さらに、図２ｂ〜図２ｄに示すオーバレイ層１３を備える実施例品も、２つの領域で形成されたオーバレイ層１３を備える実施例品に対して同等以上の耐疲労性の効果が得られた。
【００５３】
本実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
摺動面１４側の領域１３ａと基材１２側の領域１３ｂとの位置関係は、摺動面１４側の領域１３ａが基材１２側の領域１３ｂに対して相対的に摺動面１４側にあればよい。
オーバレイ層１３において、少なくとも一つの結晶面の配向指数が摺動面１４側の領域１３ａと基材１２側の領域１３ｂとで異なっていれば、この２つの領域間に挟まれる他の領域の配向パターンは任意に設定することができる。
上述したオーバレイ層１３の摺動面１４側の領域１３ａおよび基材１２側の領域１３ｂの測定位置は、一例に過ぎない。すなわち、この測定位置は、所定の領域内であれば適宜変更してよい。
不可避的不純物については説明を省略し、各成分には不可避的不純物が含まれ得る。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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