(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトを結合するための中央孔を備えた環状マトリックスを有する焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
粉末冶金製造プロセスにより前記環状マトリックスを得る工程と、
軟質金属のポーラスコーティングを、前記環状マトリックスの前記中央孔に塗布する工程とを含み、
前記コーティングのポアの塑性変形による封止が促され、
前記ポーラスコーティングの前記金属は、銅系金属であり、
前記ポーラスコーティングの厚さは、１〜３０μｍの範囲である
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記環状マトリックスは、硬質金属である
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記環状マトリックスの前記金属は、鉄系金属である
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記ポーラスコーティングは、電気めっきにより塗布される
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記ポーラスコーティングの厚さは、８〜１５μｍの範囲である
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記環状マトリックスを得る工程の後に、前記環状マトリックスの前記中央孔を、ポア充填化学製品で含浸する含浸工程と、
前記含浸工程の後に、電気めっきによって前記ポーラスコーティングを塗布する電気めっきプロセス工程と、
前記電気めっきプロセス工程の後に、前記ポア充填化学製品を除去する工程と
を含む焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記ポア充填化学製品は、ポリマー樹脂である
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
前記ポーラスコーティングが前記環状マトリックスに塗布されてから加熱する工程を含む
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
加熱する工程は、前記環状マトリックスに塗布されたら、前記ポーラスコーティングを焼結する再焼結を含む
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
キャリブレーションする工程をさらに含む
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
鉱物油、合成油、鉱物脂肪および合成脂肪からなる群から選択される液体潤滑剤で含浸することにより潤滑する工程をさらに含む
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の焼結ポーラス滑り軸受の製造方法であって、
可塑化により前記ポーラスコーティングの前記ポアを封止するプロセスをさらに含み、前記可塑化封止プロセスは、前記シャフトの直接接触圧力によりローリングすること、前記シャフトの前記流体力学圧力によりローリングすること、前記コーティングを圧粉すること、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される
焼結ポーラス滑り軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、滑り軸受の製造方法、概して、軸受（またはサポート）と回転シャフト（またはツリー）とを含むトライボロジーシステムの製造方法を提供することである。
【０００２】
本発明は、摩擦軸受とも呼ばれる滑り軸受に属するポーラス軸受（または自己潤滑軸受）に関する。本発明は、特に、粉末冶金製造方法により得られるポーラス滑り焼結軸受に係る。
【背景技術】
【０００３】
潤滑滑り軸受と、乾燥摩擦軸受とも呼ばれる非潤滑滑り軸受とは、両方とも、最新技術において周知されている。潤滑には２つの目的がある。１つは、シャフトと軸受間の摩擦を減じること、そして、もう１つは、軸受の操作中、接触領域において好適な間隔を保つことである。
【０００４】
操作中の潤滑の３つの基本的な形式は、流体力学潤滑、滑り潤滑、そして、混合潤滑である。
【０００５】
流体力学形式は、滑り軸受にとって理想的な操作形式である。必要な流体力学的圧力を維持できる潤滑膜が、この形式で、シャフトと軸受間の接触領域に生成される。この形式は、過剰の負荷や速度によって破壊される可能性がある。理論的には、滑り軸受の操作に関連した流体力学形式を維持するために、満たすべき２つの条件がある。第１の条件は、ρ・Ｕ・ｈ／η≦１（ρ：潤滑剤密度、Ｕ：運動速度、ｈ：シャフトと軸受間の間隙、η：潤滑剤粘度）のとき、レイノルズ数を小さくすることである。第２の条件は、シャフトと軸受間に特定の間隙をとり、軸受を十分小さくすることである。
【０００６】
潤滑膜が、シャフトと軸受間の接触領域に形成できないときに、滑り形式は生じる。この状態では接触領域には、通常、潤滑剤の添加剤でできた１枚の分子層しかない。この形式は、開始および停止段階中、システムの通常操作中に生じる。
【０００７】
最後の混合形式は、流体力学形式と滑り形式との間の過渡的なフェーズである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００３１５７号明細書
【特許文献２】スペイン特許第２０１５６０７号明細書
【特許文献３】スペイン特許第０９４９４２７号明細書
【特許文献４】日本特許第５０８７１４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したとおり、本発明は、自己潤滑軸受と呼ばれるポーラス滑り軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ポロシティによって、毛細管力を用いて連結した軸受のポア内部に潤滑剤を貯蔵保持することができ、それによって、操作中、十分な量の潤滑剤を接触領域に与えることができる。従って、ポーラス滑り軸受は、潤滑のための空間がないときや、潤滑を利用できないとき特に有用であり、組立ておよび保守が容易で、耐久性、信頼性があり、低コストという特徴を有する。
【００１１】
以下の図面により、本発明の説明の補足がなされ、技術的特徴がよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】トライボロジーシステム、シャフトおよび滑り軸受の長手方向断面を示す図である。
【図２】図１のトライボロジーシステムの断面であり、動作している軸受の接触領域に作用する流体力学的圧力を示す図である。
【図３】（ａ）ポーラス表面コーティングが、接触表面に連続的に分配された本発明の一実施形態における焼結滑り軸受のマトリックスおよびコーティングを示す図である。（ｂ）コーティングが溝の接触表面に分配された本発明の他の実施形態による焼結滑り軸受のマトリックスおよびポーラスコーティングを示す図である。（ｃ）軸受のマトリックスおよびポーラスコーティングの部分詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上述したとおり、本発明は、自己潤滑軸受と呼ばれるポーラス滑り軸受を提供することを目的とする。ポロシティによって、毛細管力を用いて連結した軸受のポア内部に潤滑剤を貯蔵保持することができ、それによって、操作中、十分な量の潤滑剤を接触領域に与えることができる。従って、ポーラス滑り軸受は、潤滑のための空間がないときや、潤滑を利用できないとき特に有用であり、組立ておよび保守が容易で、耐久性、信頼性があり、低コストという特徴を有する。
【００１４】
焼結ポーラス軸受は、通常、０．５〜数ミリメートルの厚さを有する環状金属マトリックスでできている。マトリックスは、粉末冶金製造プロセスにより得られ、軸受に必要とされる、通常、１５％〜３５％という容積のポロシティを与える。これらの厚さとポロシティの値は、概略値であり、明確にするためであり、本発明に関して限定されない。
【００１５】
粉末冶金プロセスの基本的な工程は、
−金属粉末の混合、
−圧粉、
−焼結である。
【００１６】
焼結は、制御された雰囲気および温度でマトリックスを処理するものである。焼結温度は、材料の融点の約７５％である。焼結は、軸受の自己潤滑を確保するのに必要なポロシティを維持しながら、必要な機械的特性をマトリックスに与える。
【００１７】
さらに、粉末冶金製造プロセスは、
−キャリブレーション、
−機械加工、および
−表面処理の仕上げプロセスを含むことができる。
【００１８】
キャリブレーションは、プレスにより寸法精度を改善するために、マトリックスを再圧粉するものである。
【００１９】
機械加工および研削によって、材料が研磨または研削され、寸法精度はさらに改善できる。
【００２０】
焼結滑り軸受に適用される表面処理に関して、まず、薄いコーティングを、軸受のマトリックス基板の接触面に、例えば、電気めっき、亜鉛めっき（冷間または熱間）、溶射またはラミネートにより与える表面処理が知られている。論理的には、表面コーティングは、マトリックスのポアをブロックすることにより、軸受の自己潤滑機能を無効にしないよう十分薄くしなければならない。選択した金属またはコーティングプロセスによって、特に、マトリックスの耐酸化性、耐摩耗性および耐サイジング性をはじめとする特性改善が達成でき、本発明と比較的類似しているため、そのうちいくつかを後述する。
【００２１】
まず、例えば、銅等の軟質金属の薄い表面コーティングによって、操作中、シャフトが比較的良好に配置され、これが、ノイズやマトリックスの構造疲労の低減という改善につながる。
【００２２】
第２に、マトリックスの接触表面のポアをブロックする（マトリックスの接触表面のポアを明らかに部分的にブロックする）ためのマトリックスの表面コーティングは、操作中、摩擦係数を相対的に改善する。これは、シャフトの駆動によって、軸受の操作中、負荷領域に潤滑剤の流体力学的圧力を生成するという事実によるものである。この圧力の結果、潤滑剤は、ポアを通して軸受に吸収され、最小負荷領域からは放出される。従って、流体力学形式は、最適にはなされない。というのは、軸受の接触表面のポロシティによって、潤滑膜が維持されないからである。したがって、ポアの部分ブロックのための表面コーティングによって、軸受の負荷抵抗が増大し、流体力学膜を維持して、軸受の操作摩擦係数が改善される。表面のポアを封止したり、部分的に塞ぐ最新技術においては様々な方法が知られている。特許文献１には、例えば、表面を樹脂で含浸して、続いてそれを硬化することにより、ポアを封止する方法が記載されている。
【００２３】
操作摩擦係数を減じ、異なるやり方で、具体的には、マトリックスの材料を、接触表面で、可塑化することにより、操作摩擦係数を減じるために、閉じたポアで前と同じ効果を達成する目的で、焼結軸受に適用される他に属する表面処理も知られている。従って、熱膨張により表面を圧粉することに基づいて、接触表面の材料を可塑化することによって、ポアを封止するための表面処理を適用する方法が、特許文献２にある。工具をプレスしたり、転がすことにより、接触表面の材料を可塑化することによって、ポアを封止する他の方法は、特許文献３にある。
【００２４】
一方、焼結滑り軸受マトリックスの製造により頻繁に用いられる金属は、鉄、鋼、銅、青銅および黄銅である。焼結軸受は、異なる金属およびカーボン粉末を混合することにより、一般的に得られる。焼結軸受によく使われる材料としては次のものが例示される。
−焼結鉄（純鉄粉末の混合による）、
−低銅含量の焼結鋼（カーボン（＜０．３％）、銅（１〜５％）および残部純鉄からなる金属粉末の混合による）、
−高銅含量の焼結鋼（カーボン（＜０．３％）、銅（＜２０％）および残部純鉄からなる金属粉末の混合による）、および
−焼結青銅（カーボン（＜０．２％）、錫（９〜１０％）および残部純鉄からなる金属粉末の混合による）。
【００２５】
本明細書において、「銅系」焼結金属は、主に銅を含む混合物により形成された焼結金属と考えられる（焼結「鉄系」金属、その他「金属系」金属にも準用）。
【００２６】
銅系マトリックスによる焼結軸受は、鉄系マトリックスの焼結軸受に比べて、銅系焼結軸受は表面が比較的軟質であるという技術的利点がある。従って、銅系マトリックス自体は、シャフトの良好な配置性を組み込むため、摩擦やノイズが減じ、構造疲労寿命が長い。
【００２７】
本明細書において、軟質材料とは、焼結銅金属に実質的に等しい、またはそれより低い表面硬さを備えた材料を指す。これに対し、硬質材料とは、軟質でない材料を指す。例えば、焼結鉄および鋼は、硬質金属と考えられる。対照的に、銅、青銅および黄銅は軟質金属と考えられる。明らかに、前段で、銅系マトリックスによる軸受について記載されたことは、硬質金属マトリックスによる軸受でなく、軟質金属マトリックスによる軸受について記載されたものである。
【００２８】
さらに、例えば銅のような軟質金属マトリックスによる焼結軸受の重要な態様は、まさに材料の軟質表面により、可塑化によるマトリックスのポアの封止が促進されるという利点を有することである。上述したとおり、これにより、操作軸受の摩擦係数が改善される。軟質金属マトリックスによる軸受の表面可塑化は、ローリングプロセスそのものの最中に、または軸受を最初に使う際に、自然なやり方で、一般的に行われる。
【００２９】
一方、鉄系マトリックスによる焼結軸受には、低コストという相応の利点と、すなわち、潤滑膜がまだ形成されていないときの開始の際（通常、操作の最初の５秒）、良好な初期摩擦係数を与える高い硬度に由来する技術的な利点がある。これは、初期摩擦係数が、シャフトと軸受間の接触表面の面積に大きく依存しており、接触表面が広くなればなるほど、初期摩擦係数が大きくなる、という事実による。硬質金属マトリックスは、最初は、軟質材料マトリックスよりはるかに変形しないため、接触表面が狭い。
【００３０】
従って、軟質金属マトリックスによる軸受と、硬質金属マトリックスによる技術的な利点を同時に維持する焼結滑り軸受を得るのが望ましい。この技術的な問題に関して、第１の解決策は、例えば、電気めっきにより、硬質金属マトリックスの接触表面に軟質金属の薄いコーティングを与えることであり、このコーティングは、マトリックスのポロシティを完全には妨害しない薄さとする。ポアは、ポア内側自体に金属を堆積することにより封止される。軟質金属の層が十分に薄くないため、この解決策には、シャフトの配置を改善して、ノイズを低減し、マトリックスの疲労寿命を増大するという効果が大きくないという欠点がある。
【００３１】
第２の知られている解決策は、特許文献４に開示されている。この文献には、鉄系内側層と銅系表面層とを有するグリーン圧粉マトリックスを焼結することにより得られる二層焼結軸受が記載されている。特許文献４は、銅と鉄のように異なる金属を焼結する際の問題を解決するものである。この問題は、銅と鉄は異なる焼結温度を有するため（鉄の融点は、銅の融点より高いため）、焼結が不完全となり、マトリックスの機械的特性が失われるという事実からなる。この解決策の場合、ポアはまたコーティング自体をブロックすることにより封止され、銅系表面層の厚さは、上記の解決策同様、鉄系内側層のポアを完全に閉じないよう十分に薄いものでなければならない。特許文献４では、厚さを０．２μｍ〜１．５μｍに指定している。
【００３２】
最後に、異なる近接層が、連続再焼結により付加した二層または多層焼結軸受も問題を解決するものではない。この場合、再焼結層が、金属溶接または拡散により互いに付加して、相間のポアのブロックにつながるため、軸受の自己潤滑機能が無効になる。
【００３３】
上記を考慮すると、本発明の目的は、既知の解決策の欠点を克服し、改善を示す、記載した技術的問題に対する解決策を提供することである。
【００３４】
記載した技術的な問題を解決し、焼結滑り軸受を改善するために提案された発明は、後述する技術的特徴および効果を与えるものである。
【００３５】
本発明の焼結軸受には、粉末冶金製造プロセスにより得られる環状マトリックスと、回転シャフトが結合されるマトリックスの中央孔、すなわち、その接触領域のマトリックス表面に塗布される軟質金属のポーラスコーティングとを有するという特徴がある。
【００３６】
最新技術で公知の表面コーティングとは異なり、本発明の表面コーティングはポーラスであるため、上述したとおり、コーティングのポアの塑性変形により封止が促進されて、操作摩擦係数を削減する技術的効果が得られる。この意味で、最新技術の既知の解決策によるものとは異なり、封止は軸受のマトリックスのポアの（部分）充填により生じるのではなく、本発明の表面コーティングは、マトリックスの外側表面を完全にカバーするものの、コーティングはポーラスで、軸受の自己潤滑機能を保つところが重要である。
【００３７】
本発明の軟質金属のポーラスコーティングによって、軸受にシャフトを良好に配置するという技術的な利点が得られるため、ノイズレベルが減じ、構造疲労寿命、そして、概して、軸受の耐久性が増大する。
【００３８】
任意で、本発明ではまた、軸受のマトリックスが、中央孔の反対の面により、外側サポートに固定されると考えられる。この外側サポートは、例えば、金属（機械加工または焼結したもの）、複合体、プラスチック、セラミック等といった任意の材料とすることができる。外側サポートとマトリックス間の固定はまた、例えば、熱固定（例えば、溶接、拡散）、機械固定（例えば、保持、ラミネーティング）、化学固定（例えば、接着剤）等といった任意のタイプとすることができる。軸受に外側サポートを含めると、例えば、保護要素として有用となり、軸受を硬化する、または機械的強度を増大させると、マトリックスの要件を減らすことができ、例えば、薄くすることができるため、製造コストが減じる。
【００３９】
本発明の軸受のマトリックスは、任意の種類の焼結金属とすることができるが、例えば、鉄系マトリックスのような硬質金属マトリックスであるのが好ましいと考えられる。背景で指摘したとおり、この特徴によって、初期摩擦係数を減じるという技術的利点が得られる。本発明の焼結滑り軸受は、このように、低い初期および操作摩擦係数という最適な組み合わせを与えるものである。この改善によって、鉄系金属のコストが銅系材料より少ないことを考慮に入れると、製造コストをさらに大幅に減らすことができる。
【００４０】
例示と推定によれば、本発明の製造プロセスによって、Ｐ・ｖ＝１８Ｋｐ／ｃｍ２・ｍ／ｓ（ｖ＝１ｍ／ｓ）のファクターという試験条件で、約０．０１〜０．０５の操作摩擦係数および約０．１の初期摩擦係数を持つ軸受が得られる。これらの摩擦係数値は、従来の焼結滑り軸受のそれぞれの値より大幅に低い。
【００４１】
本発明では、ポーラスコーティングを電気めっきにより塗布するのが好ましいと考えられる。
【００４２】
電気めっきは、公知のやり方で行われる。ポーラスコーティングを行う軟質金属（例えば、銅）を、電気めっきプロセスにおいて、アノードに配置する。電解浴は、通常、コーティングの軟質金属塩（例えば、銅塩）、酸（例えば、硫酸および塩酸）およびその他添加剤（例えば、光沢剤）を含む。
【００４３】
電流強度および電気めっき時間は、ポーラスコーティングが適正に塗布されるよう制御されなければならない。従って、強度が固定されると、堆積時間が長いと、マトリックスおよびコーティングのポアが完全にブロックされることとなり、逆に、時間が短いと、所望の技術的効果、すなわち、コーティング後の表面塑性変形を与えるのに好適な厚さのポーラスコーティングを得るには不十分となる。一方、電気めっき時間が固定されると、高電流強度値のためには、機械的強度を大幅に弱め、マトリックスの分離を促すコーティングの燃焼の効果が見られることが分かっており、逆に、低密度値だと、ポロシティの不十分なコーティングとなり、かつ／または過度に長い堆積時間を必要とし、それが、製造プロセスの生産性に悪影響を与えることとなる。
【００４４】
例えば、銅コーティングを得るには、２〜３Ａ／ｄｍ２の範囲の電流強度を約１０分間にわたって加えることにより、電気めっきを容易に行うことができることが分かっている。本発明の目的にとって好適な８〜１５μｍのポーラスコーティングは、これらの値で得られる。同じ電流強度で、堆積時間を３０分まで延ばすと、自由表面にあるポアをより大きくブロックしつつ、２０〜２５μｍの厚さを得ることができることがさらに観察されている。
【００４５】
一般に、説明してきた電解析出プロセスにより生成されるポーラスコーティングの厚さは、１〜３０μｍであるのが好適である。これらの値を超えると、ポアは可塑化の前にブロックされたり、軸受けの自己潤滑が可能となるのに十分なポロシティが形成されない。対照的に、軸受は、これより薄い電解コーティングのコーティングを有していないかのように挙動する。ポーラスコーティングの厚さは、好ましくは、８〜１５μｍとしなければならない。
【００４６】
電流強度は、連続的、あるいはパルスによって供給することができる。接続期間８〜１５秒、続いて、切断期間１〜３秒のサイクルが一般的に用いられる。コーティングに必要なポロシティを得るために、接続と切断時間の比を必要に応じて変えることは、本発明においては任意であると考えられる。
【００４７】
一方、本発明において、電解浴には、電気めっき中アノードとなるコーティングの軟質金属とは異なる金属イオンを入れることができるため、コーティングに合金をインサイチュで形成することができる。例えば、銅アノードおよび錫イオンの入った電解浴を用いて、青銅電解コーティングを得ることができる。
【００４８】
本発明の製造プロセスは、マトリックスの中央孔を、電気めっきプロセス前および／またはこのプロセス中にポア充填化学製品で含浸してから、マトリックスおよびコーティングポアの内側をクリーニングして、そこから除去する工程を含むことができる。化学充填製品の機能は、コーティング金属を、ポア内側に堆積しないようにして、電気めっき中に塗布された金属によるブロックを防ぐことである。さらに、この化学充填製品の他の機能は、コーティングポロシティの成長を促すことである。毛細管力によって、ポア内側での化学製品の保持が促され、これは、コーティングプロセス中に外側に流し出され、同じくコーティングプロセス中にポアが充填されるのを防いで、電気めっき後、化学充填製品が除去されてクリーニングされたら、最終的に、ポーラスコーティングが生成される。
【００４９】
電気めっき中、マトリックスに接合したままの不溶性樹脂を、ポア充填化学製品として用いることができる。例えば、ポリマー樹脂（例えば、メタクリル樹脂）である。
【００５０】
コーティング中のキャビティまたはポアの外観を良くするのに好適な、コーティング塗布工程中にポアを充填する機能を備えたその他の不溶性化学製品の使用は除外されない。さらに、化学製品は可溶であってもよいと考えられ、かかる溶解特性を用いて、製品のクリーニングを促し、電気めっき実施中に、コーティング中のポアの成長を進めることができる。
【００５１】
さらに、本発明で考えられる他の技術は、ポア充填化学製品は、電気めっきプロセス中に生じる化学反応によってコーティングに沈殿するという事実に基づくものである。その終わりまで、マトリックスをこの化学製品で含浸することは必要でないが、電解浴に直接入れて、電気めっき中、コーティングに沈殿させることができる。電解浴のイオン前駆体として作用するのに加えて、金属イオンと共に塩の堆積を進め、後に、熱分解により除去されて、ＣＯ２とＨ２Ｏに変換されるコーティングの有機酸金属塩を用いることができる。得られるコーティングが、例えば、銅系有機酸の場合、銅塩（例えば、酢酸銅）を用いることができる。
【００５２】
ポア充填化学製品は、熱分解により除去されるのが好ましい。ただし、任意のその他の除去およびクリーニング方法の使用は除外されない、同じことが、電解浴の塩にも言える。
【００５３】
本発明のプロセスは、ポーラスコーティングがマトリックスに塗布されたら、加熱する工程をさらに含むことができる。
【００５４】
加熱工程によって、マトリックスに塗布されたコーティングにより得られた部品が乾燥し、電解浴の塩の除去が促される。乾燥と塩の除去は、コーティングとマトリックス間の相間に多く生じる可能性のある腐食を防ぐのに関係しており、腐食があると、分解およびコーティングのマトリックスからに分離が生じて、操作軸受が後に不良となる。
【００５５】
加熱によってまた、ポア充填化学製品が除去される。熱可塑性ポリマー樹脂を用いることによって、加熱中の毛細管現象により、ポア充填化学製品が、外側表面に向かって流れ出して、その除去とクリーニングが促される。
【００５６】
コーティングを塗布したら、軸受の加熱部分によって、コーティングを軟化するという所望の技術的効果も得られる。金属材料の加熱によって、必要なコーティングのポアを封止するのに望ましい塑性変形および後の常温脆性が促されることが分かっている。このように、加熱は、分解およびコーティングのマトリックスからの分離のリスクを減じるであろう。これは、加熱処理を行った場合の脆弱さによる。
【００５７】
加熱は、好ましくは、再焼結工程を含み、これは、ポーラスコーティングが、電気めっきにより塗布されたら行われ、コーティング材料の分子間の結合を強化し、コーティングをマトリックスに固定し、冶金学的付加を行い、単なる電着コーティングにおける既存の電気化学的付加に代わるものである。この再結晶プロセスは加熱により行う。加熱温度は、コーティングの軟質金属の焼結温度であるのが好ましく、コーティングの金属が銅であり、マトリックスが鉄である場合については、銅の焼結温度は鉄より低いため、マトリックスは、再焼結しても特性が変化しないという利点がある。
【００５８】
上述したとおり、ポーラスコーティングは、好ましくは、電気めっきにより塗布される。しかしながら、本発明は、この技術に限定されず、ポーラスコーティングは、例えば、亜鉛めっき（冷間または熱間）、溶射および電気泳動等の別のプロセスによっても得られるものと考えられる。マトリックスにポーラスコーティングを与えるのに特に考えられる他の方法は、ポア充填化学製品で含浸する前、コーティングの再焼結の後に、マトリックスの中央孔に、軟質金属粉末の混合物を直接圧粉するものである。再焼結によって、コーティングの分子間の冶金学的な付加につながり、コーティングとマトリックス間が固定される。化学充填製品は、マトリックスとコーティングのポアに保持され、電着コーティングの再焼結中の上記したプロセスと同様に、加熱中、毛細管現象により外側に流れ出すことができ、これによって、コーティング、マトリックスおよび相間のポロシティが保たれる。
【００５９】
理論的には、本発明は、好ましくは、金属材料のコーティングについて着想されているが、本発明によってまた、例えば、ポーラス硬化熱安定性樹脂などの、金属でない軟質材料の使用が可能となる。
【００６０】
一方、ポーラスコーティングは、全接触表面と、その表面の窪みまたは溝全体の両方にわたって、中央孔に、任意で広げることができる。溝および窪みは、設計要件に応じて、任意の形状および構成とすることができる。溝は、特に、縦、横、斜め、螺旋等とすることができ、それらは連続または不連続とすることができる。これらの軸受は、マトリックスの接触表面をマスクで部分的にカバーすることによって製造することができ、ポーラスコーティングが、このマスクによりカバーされた領域に形成されないようにする。マトリックスにレリーフを得るには、粉末冶金製造プロセス中、この窪みと溝の低いレリーフを有するプレスによって、窪みと溝の領域を圧粉する。マトリックスのグリーン圧粉体を作りながら、圧粉が行われる。同様に、溝または窪みはまた、ポーラスコーティングプロセスの前に、既に焼結したマトリックスをキャリブレーションまたは機械加工することにより得ることもできる。
【００６１】
製造プロセスは、軸受を潤滑する前にキャリブレーションする工程をさらに含むことができる。上述したとおり、キャリブレーションの機能は、プレスにより、必要な寸法精度および公差を備えた軸受を提供することである。表面のポアの特定の可塑化および閉鎖は、特別な表面可塑化処理でなくても、軸受の中央孔およびコーティングの平坦部に圧力を印加すれば、その表面になされるものである。
【００６２】
本発明において、任意で、プロセスには、コーティングに常温脆性（例えば、キャリブレーションにおいて）を与えた後、コーティングをアニールする工程がさらに含まれる。コーティングのポアを可塑化によって閉鎖しようとする技術的効果を阻害することなく、アニールによって、コーティングが軟化し、軸受におけるシャフトの好適な配置を防ぐのに有用である。
【００６３】
本発明のポーラスコーティングによる焼結滑り軸受が得られ、選択的にキャリブレーションおよびアニールしたら、液体潤滑剤で含浸することにより潤滑することができる。用いることのできる液体潤滑剤としては、例えば、鉱物油、合成油、鉱物脂肪および合成脂肪がある。
【００６４】
あるいは、本発明の焼結軸受に用いる潤滑剤は固体であってもよい。マトリックスの金属粉末、適切な場合には、ポーラスコーティングの金属粉末を、固体潤滑剤と混合することにより、潤滑がなされ、固体潤滑剤のない場合と同様にして、後の処理がされる。固体潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、硫酸マンガンおよびフッ化カルシウムとすることができる。グラファイト固体潤滑剤には、焼結プロセス中、一部、鋼合金となるという利点がある。
【００６５】
最終的に、本発明のプロセスはまた、可塑化によりコーティングのポアを封止するための追加の封止プロセスを含んでいてもよい。このプロセスは、軸受が潤滑されたら、なされるのが好ましい。考えられる封止プロセスは、かかる目的のための通常の表面処理および後述するものである。
【００６６】
可塑化は、通常、軸受をはじめて用いるときになされる。ローリングは、軸受のシャフトとの直接的な接触により生じる。軸受の接触表面の塑性変形はこの直接接触圧力（ヘルツ圧力）の作用により生じる。
【００６７】
最後に、ポーラスコーティングの可塑化のためのローリングプロセスは、現場で人工的に行われるものと考えられる。シャフトは、例えば、連続的か、断続的な停止と開始のいずれかで、前方または前後に、特に、周期的に、最低滑り速度より遅い速度で回転するようにする。変形例において、ローリングは、流体力学形式において、潤滑剤に生成される圧力の作用により行うことができる。この場合、流体力学的圧力は、軸受の接触表面に作用して、材料を可塑化するため、表面のポアが封止される。そのためには、操作中、滑り軸受の潤滑剤に生成された流体力学的圧力は、粘度、運動速度およびシャフトと軸受間の間隙に応じて異なるということを考慮に入れて、操作潤滑剤より粘度の高い潤滑剤を用いることができ、シャフトは、ある期間にわたって、早い操作速度を受けることができ、あるいは、間隙の小さいシャフトでローリングを行うことができる等が必要である。
【００６８】
本発明を、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００６９】
図１は、滑り軸受（１）、シャフト（２）および接触領域に位置する潤滑膜（３）を有する、本発明の目的であるトライボロジーシステムを示す。図２は、システムの動作中に潤滑剤（３）によって加わる流体力学的圧力の分布を示す。
【００７０】
図３（ａ）は、本発明による方法に従って製造された滑り軸受の実施形態を作製する異なる部品を示し、後述する本方法の異なる工程も示す。製造方法には、鉄系焼結合金金属のマトリックス（６）を得ることが含まれ、これは、公知の粉末冶金方法により得られる。この粉末冶金方法には、以下の基本的な工程が含まれる。
−鉄金属粉末の混合、
−マトリックス（６）の圧粉、および
−グリーン圧粉体マトリックス（６）の焼結。焼結は、融点の７５％に近い温度で、制御された雰囲気中でなされる。圧粉および焼結は、マトリックス（６）の必要なポロシティを得るのに好適なものでなければならない。
【００７１】
マトリックス（６）が得られたら、中央孔が、メタクリル樹脂等のポア充填化学製品（７）で含浸される。
【００７２】
続いて、マトリックスのポーラス表面コーティング（５）が、銅層によりなされる。このコーティングは、銅アノードと銅塩の電解浴による電気めっきプロセスにより実施される。
【００７３】
電気めっきは、電流の強さと電気めっき時間変数によって制御される。電流密度は、２〜３Ａ／ｄｍ２で選択され、約１０分間印加され、厚さ（ｔ）８〜１５μｍのポーラスコーティング（５）が得られるようなものとする。
【００７４】
第２の焼結または再焼結を実施する。この工程において、一部を加熱する。その温度は、必要なポロシティを保つのに好適な（コーティングの）銅の焼結温度まで昇温する。
【００７５】
その部分のキャリブレーション工程を行って、所望の寸法公差が得られるまでその部分をプレスする。表面可塑化と、コーティング（５）のポア（７）の封止は、この工程で部分的になされる。
【００７６】
堆積プロセス後、必要なクリーニングを行って、このプロセスで用いた塩を全て除去し、樹脂からポア充填剤を除去する。これは熱分解によりなされる。そして、キャリブレーション後、液体潤滑剤（３）を含浸させる。
【００７７】
最後に、軸受（１）をローリングして、軸受（１）の接触表面のポア（７）を、表面銅の可塑化によりブロックする。このローリング工程は、例えば、シャフト（２）の開始・停止負荷サイクルによって、はじめて、または人為的に軸受を用いながら、ヘルツ圧力により可塑化するか、あるいは、流体力学的な方式でシャフト（２）に過負荷を加えて、流体力学的圧力（４）により可塑化する、のいずれかにより、行うことができる。
【００７８】
図３（ｂ）に、コーティング（５）が溝に広がった本発明による滑り軸受（１）構成を示す。これらの軸受を製造するプロセスは、電気めっき中、溝の表面をマスクで部分的にカバーして、溝の領域にコーティングが生成されるのを防ぐことが部分的に含む。電気めっき前かつマトリックス（６）の粉末冶金製造プロセス中、溝の表面のレリーフは、マトリックスのグリーン圧粉体をプレスすることにより得られ、溝の浅いレリーフが組み込まれる。溝の表面はまた、マスク適用および電気めっきプロセス前に、既に焼結しておいたマトリックス（６）を機械加工する（表面を研磨および／または研削する）ことにより得ることもできる。
【００７９】
図３（ｃ）は、ローリングプロセスを行った、ポア（７）を有する焼結材料およびポーラスコーティング（５）のマトリックス（６）の詳細を示す。
【符号の説明】
【００８０】
ｅ：シャフトの偏心率
ｔ：コーティング厚さ
Ω：軸受に対するシャフト回転速度
１：軸受
２：シャフト
３：潤滑膜
４：流体力学的圧力
５：ポーラスコーティング
６：マトリックス
７：ポア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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