(57)【要約】【課題】偏荷重，高荷重下においても非常に優れた耐焼付性，耐摩耗性を示す自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法を提供する。【解決手段】焼結摺動層の表面に凹部が形成されその凹部内も含んでその表面上に固体潤滑剤層が設けられる。【選択図】図２
2006111975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系基材に焼結摺動層が設けられる自己潤滑性焼結摺動材であって、
前記焼結摺動層の表面に凹部が形成されその凹部内も含んでその表面上に固体潤滑剤層が設けられることを特徴とする自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項２】
前記凹部は、前記焼結摺動層に予め含まれている表面部分の固体潤滑剤粒子を除去した後の穴痕であることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項３】
前記固体潤滑剤粒子は、粒径が０．１〜３．０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒子を１５〜５０体積％含むことを特徴とする請求項２に記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項４】
前記固体潤滑剤粒子が黒鉛，ＢＮ，ＷＳ２，ＭｏＳ２，ＣａＦ２等の既知の固体潤滑剤のうちの一種または二種以上の粒子であることを特徴とする請求項２または３に記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項５】
前記焼結摺動材料は、鉄系材料以外に銅系材料を含んでなるものであることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項６】
前記焼結摺動材料は、前記銅系材料を１０〜８０体積％含むことを特徴とする請求項５に記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項７】
前記焼結摺動材料は、さらに炭素を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項８】
前記焼結摺動層が９０％以上に緻密化されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項９】
前記焼結摺動材料の成分として、２５０メッシュ以下にされた鉄系材料が用いられることを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項１０】
前記焼結摺動層が前記鉄系基材の摺動側に拡散接合されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の自己潤滑性焼結摺動材。
【請求項１１】
鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性焼結摺動材の製造方法であって、
前記焼結摺動層の表面に凹部を形成しその表面上に前記固体潤滑層を形成することを特徴とする自己潤滑性焼結摺動材の製造方法。
【請求項１２】
前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に固体潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料を焼結した後に前記固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から除去して前記凹部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の自己潤滑性焼結摺動材の製造方法。
【請求項１３】
前記固体潤滑剤粒子として粒径が０．１〜３．０ｍｍのものを使用し、前記焼結摺動層にその固体潤滑剤粒子を１５〜５０体積％含ませることを特徴とする請求項１２に記載の自己潤滑性焼結摺動材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法に関し、より詳しくは鉄系基材における摺動側に鉄系材料を含む焼結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられてなる自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無給脂作業機ブッシュに用いられる自己潤滑性焼結摺動材として、銅系，スレンレス系等の母層に黒鉛，二硫化モリブデン，二硫化タングステン等の固体潤滑剤を混合させたもの（例えば、東芝タンガロイ製、ＳＬ合金）がある。また、安価な自己潤滑性焼結摺動材として、特殊なプラスチックに固体潤滑剤を含有させたものがある。また、本発明者らは、先に、高荷重に耐え得るものとして、鉄系焼結材よりなる母材に黒鉛等の固体潤滑剤を混合，分散させてなる自己潤滑性焼結摺動材を提案している（特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３８５４０号公報
【特許文献２】特開平３−２１９０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記プレスチック系の自己潤滑性焼結摺動材は摺動面圧が２００ｋｇ／ｃｍ２を越えると、他の自己潤滑性焼結摺動材でも摺動面圧が５００ｋｇ／ｃｍ2を越えると、所謂「ヘタリ」現象を示すとともに耐摩耗寿命が著しく短くなるという問題点がある。
【０００５】
また、偏荷重，ピーク的な高荷重のかかるブッシュとして、内周面から約１ｍｍの深さの部分が熱処理による硬化によって強化された鉄系自己潤滑性摺動材の内側層とされ、この内側層を包囲する部分を通常の高強度鉄系焼結材料よりなる外側層とされる２層成形ブッシュがある。しかしながら、この２層成形ブッシュにおいても、過度の偏荷重が加わると、前記鉄系焼結材料の母層に分散された固体潤滑剤粒子等の固体潤滑剤，この固体潤滑剤の周辺を繋ぐように多数のマイクロクラックが発生する、異常摩耗を引き起こす等の問題点がある。
【０００６】
このような自己潤滑性焼結摺動材において生じる問題は、摺動後の組織を観察すると、次のような現象（１）〜（５）が関与していると考えられる。
【０００７】
（１）固体潤滑剤粒子の偏析、プレス成形時の加圧による偏平化による固体潤滑剤粒子同士の接近，接触により脆弱部分から破壊が生じる。
（２）例えば、鉄系焼結母層と黒鉛との組み合わせの場合のように、黒鉛周辺，焼結母層の結晶粒界に焼結時の反応でセメンタイトのような脆い炭化物が生成して焼結母層が脆弱になるので、破壊されやすく、異常摩耗を引き起こしやすい。
（３）固体潤滑剤粒子のサイズをできるだけ大きくし、粒子間の距離を大きくさせることによって、（１）の現象は幾分軽減できると考えられるが、プレス成形時の加圧による粒子の著しい偏平化、更に母層金属粒子の食い込み等による形状的な切り欠き効果が大きくなるために応力が集中し、破壊が生じる。
（４）前述の原因で異常摩耗が進行しても、初期においては大量の固体潤滑剤を含んだ摩耗粉が用いられているために、異音の発生も無く順調に稼働しているようにみられるが、ある時点から摩耗粉の潤滑作用が不足するようになり異音が発せられるようになる。
（５）固体潤滑剤は強度の点からむやみに添加できないためにブッシュは初期の馴染みがとれないので、異音の発生，初期の焼き付き等を防ぐために充分な馴らし運転が必要になる、また摺動相手材に凝着，カジリ等を発生させる。
【０００８】
一方、焼結体を母層とする場合の前記（１）〜（３）の問題点を改善したものとして、溶製材に機械加工により穴，溝部を形成し固体潤滑剤を充填したブッシュが市販（例えば、三協オイルレス製  ＳＯ＃５０  ＳＰ２）されているが、多数の穴，溝部を機械加工するために非常にコスト高になる、前記（４），（５）の問題点が解決されない等の問題点がある。また、ブッシュの揺動角が小さくなると固体潤滑剤の埋め込みピッチを細かくしないと、焼き付き，異常摩耗を引き起こすために、埋め込み穴をより多数加工しなければならず、より高コストになるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するために成されたものであり、偏荷重，高荷重下においても非常に優れた耐焼付性，耐摩耗性を示す自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述された目的を達成するために、本発明による自己潤滑性焼結摺動材は、
鉄系基材に焼結摺動層が設けられる自己潤滑性焼結摺動材であって、
前記焼結摺動層の表面に凹部が形成されその凹部内も含んでその表面上に固体潤滑剤層が設けられることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１１】
本発明において、前記凹部は、前記焼結摺動層に予め含まれている表面部分の固体潤滑剤粒子を除去した後の穴痕であるのが好ましい（第２発明）。
【００１２】
前記固体潤滑剤粒子は、粒径が０．１〜３．０ｍｍであり、前記焼結摺動層がその固体潤滑剤粒子を１５〜５０体積％含むのが好ましい（第３発明）。
【００１３】
本発明において、前記固体潤滑剤粒子としては、黒鉛，ＢＮ，ＷＳ２，ＭｏＳ２，ＣａＦ２等の既知の固体潤滑剤のうちの一種または二種以上の粒子を用いることができる（第４発明）。
【００１４】
前記焼結摺動材料は、鉄系材料以外に銅系材料を含んでなるものであるのが好ましい（第５発明）。
【００１５】
前記焼結摺動材料は、前記銅系材料を１０〜８０体積％含むのが好ましい（第６発明）。
【００１６】
前記焼結摺動材料は、さらに炭素を含むのが好ましい（第７発明）。
【００１７】
また、前記焼結摺動層は９０％以上に緻密化されているのが好ましい（第８発明）。
【００１８】
また、このように高い緻密化を得るために、前記焼結摺動材料の成分として、２５０メッシュ以下にされた鉄系材料が用いられるのが好ましい（第９発明）。
【００１９】
前記焼結摺動層は前記鉄系基材の摺動側に拡散接合されているのが好ましい（第１０発明）。
【００２０】
次に、本発明による自己潤滑性焼結摺動材の製造方法は、
鉄系基材の摺動側に鉄系材料を含む焼結摺動材料よりなる焼結摺動層が設けられ、この焼結摺動層の表面に固体潤滑剤層が設けられてなる自己潤滑性焼結摺動材の製造方法であって、
前記焼結摺動層の表面に凹部を形成しその表面上に前記固体潤滑層を形成することを特徴とするものである（第１１発明）。
【００２１】
本発明において、前記鉄系材料を含む焼結摺動材料に固体潤滑剤粒子を含ませ、この焼結摺動材料を焼結した後に前記固体潤滑剤粒子を焼結摺動層の表面から除去して前記凹部を形成するのが好ましい（第１２発明）。
【００２２】
前記固体潤滑剤粒子として粒径が０．１〜３．０ｍｍのものを使用し、前記焼結摺動層にその固体潤滑剤粒子を１５〜５０体積％含ませるのが好ましい（第１３発明）。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明によれば、焼結摺動層の表面に凹部が形成され、固体潤滑剤層が下方からその凹部により捕捉される（アンカー効果）ために、この固体潤滑剤層が摺動の際に除去され難く、偏荷重，高荷重下においても、初期馴染み性を含む優れた潤滑性を維持することができる。
【００２４】
また、第２発明のように、固体潤滑剤粒子を除去する方法を採れば、機械的加工による方法に比べて、手間がかからず簡単に凹部を形成することができ経済的である。
【００２５】
第３発明に規定する粒径を選択する理由は、０．１ｍｍより小さいと形成される凹部が小さくなりアンカー効果が期待できなくなり、また３．０ｍｍより大きくなるとかえって焼結摺動層が除去される傾向が出てくるためである。また、固体潤滑剤粒子の量が１５体積％より少なくなると潤滑性が不充分になり、５０体積％を越えると摩耗の程度が著しくなる。
【００２６】
また、第５発明のように銅系材料を含むことにより、緻密化がすすみ焼結摺動層の収縮量が大きくなるために前記固体潤滑剤粒子がその焼結摺動層から突起しやすくなり、凸部の形成が容易になるとともに、またその突起の除去による凹部の形成が容易になる。
【００２７】
さらに、第６発明のように銅系材料が１０体積％以上含まれることにより焼結時における固体潤滑剤の黒鉛と鉄系材料との反応が防止され、セメンタイト等の脆弱相の析出が効果的に防止される。なお、１０体積％より少なくなると焼結摺動層があまり緻密化しなくなり、８０体積％を越えると焼結摺動層中の鉄系材料粒子が銅系材料でほぼ完全に囲まれて鉄系材料本来の強度特性，摺動特性を発揮することができなくなるためである。
【００２８】
また、第７発明のように炭素を含むことにより焼結摺動層の強度を向上させることができる。
【００２９】
第８発明のように９０％以上に緻密化するのは、緻密化の程度が９０％よりも低いと必要な強度が得られなくなるからである。
【００３０】
第１０発明のように拡散接合することによりその焼結摺動層が鉄系基材に強固に接合される。なお、前記鉄系基材として鋼管類を用いることが考えられるが、鉄系焼結材料を用いる場合においては、焼結摺動層と二層成形した後焼結することも、この拡散接合の意味に含まれる。
【００３１】
第１１発明によれば、前述のように焼結摺動層が除去され難く耐焼付性，耐摩耗性が優れた自己潤滑性焼結摺動材を得ることができる。
【００３２】
第１２発明のように固体潤滑剤粒子を利用して前記凹部を形成することは、固体潤滑剤は通常焼結摺動材料として用いられるものであるから、非常に合理的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明による自己潤滑性焼結摺動材およびその製造方法の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００３４】
（実施例１）
合金鉄粉（神戸製鋼社製アトメル４６００，ヘガネス社製ＡＳＣ３００），カーボニルニッケル（インコネル社製，平均粒径１μｍ）、電解銅粉（福田金属社製、ＣＥ１５）および黒鉛鉄粉（ロンザ社製、ＫＳ６）を用いて表１に示す組成を有するように８種類の混合粉末を調製し、これら混合粉末に対して粒径０．３ｍｍ〜２．５ｍｍの人造黒鉛粒を１０体積％，２０体積％，４０体積％および５０体積％でそれぞれ混合して、本実施例の自己潤滑性焼結摺動材の焼結摺動層用の焼結用粉末（Ａ）を調製した。前記電解銅粉の銅成分については最初に混合せず、成形後の焼結時または焼結前に溶浸させてもよい。また、この焼結用粉末（Ａ）の炭素含量は０．０１〜０．８重量％程度が好ましい。なお、０．８重量％を越えると結晶粒界にネットワーク状の炭化物が析出してしまう恐れがある。さらに、この焼結用粉末（Ａ）には、必要な焼入れ性，浸炭硬化性，窒化硬化性を調整するためにＮｉ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｖ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ等の合金成分を通常の添加量で添加してもよい。なお、人造黒鉛粒の体積％は後述する表２に示されている。
【００３５】
また、これとは別に合金鉄粉（神戸製鋼社製、３００Ｍ），黒鉛鉄粉（ロンザ社製、ＫＳ６）および燐鉄合金鉄粉（福田金属社製）を用いてＦｅ−０．６ｗｔ％Ｃ−０．５ｗｔ％Ｐの第２焼結層（鉄系基材）用の焼結用粉末（Ｂ）を調製した
【００３６】
次に、これら粉末（Ａ），（Ｂ）および黒鉛を用いて図１（ａ）に断面図を示すような内側の焼結摺動層１と外側の第２焼結層２とからなる２層円筒形状部品である供試ブッシュ３を４．５ｔ／ｃｍ２の加圧力でＣＩＰ（ｃｏｌｄ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ）成形して、１０−２ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中、１１００℃×１時間の条件で焼結後、９５０℃からＮ２ガスによる急速冷却を行い、種々の供試ブッシュを作製した。これら供試ブッシュの水準表（黒鉛粒子サイズ（ｍｍ）、黒鉛粒子添加量（体積％）等）を表２に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
これら供試ブッシュとしては、次の図２に示すように焼結摺動層の構造が異なるもの（タイプ１，タイプ２，タイプ２'，タイプ３）を作製した。
【００４０】
タイプ１焼結摺動層１に黒鉛粒子４を含ませて成形し、焼結により収縮した焼結摺動層１の表面から突起している黒鉛粒子４をサンドブラスト，ショットピーニング等の機械的手段またはコーニング処理のような化学的手段により除去して凹部５を形成した後に、この凹部５の内側も含む焼結摺動層１の表面上に、固体潤滑剤として黒鉛：二硫化モリブデン＝１：１で混合したものを適量のスピンドル油を用いて混練したもの（固体潤滑剤）からなるオーバーレイ６を形成した。このオーバーレイ６の形成は、固体潤滑剤を焼結摺動層１の表面に塗り込んだ後に、ブッシュ内径部にクリアランスを調整したパンチを使ってコーニング（サイジング）しながらオーバーレイ６を焼結摺動層に密着させ、かつオーバーレイ６の厚さを調整した。なお、この凹部５の深さは固体潤滑剤捕捉の効果を発現させるために０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
タイプ２タイプ１において表面から突起している黒鉛粒子４を凸部７として残し、同様に固体潤滑剤として黒鉛：二硫化モリブデン＝１：１で混合したものを適量のスピンドル油を用いて混練したものからなるオーバーレイ６を形成した。このタイプ２の断面写真が図３（５０倍）および図４（１００倍）に示されている。これら断面写真において、白く写っている部分が焼結摺動層１であり、この焼結摺動層１中から塊状の黒鉛粒子４が突起（凸部７）しておりその上を黒く写っているオーバーレイ６が覆っている。なお、前記凸部７の高さは固体潤滑剤捕捉の効果を発現させるために０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４２】
タイプ２'、タイプ２においてオーバーレイを形成せず、凸部７としての黒鉛粒子４が露出しているものとした（表２における水準９'，水準１０'）。
【００４３】
タイプ３焼結摺動層１に含油処理を施しているが、使用した潤滑油はリン酸エステル系の合成油である。
【００４４】
なお、供試ブッシュ３の構造は、前述のように焼結用混合粉末（Ｂ）からなる第２焼結層（外側の層）２の内側に焼結用粉末（Ａ）からなる焼結摺動層１が設けられ（図１参照）、さらにその焼結摺動層１の内側面にタイプ１，２においてはオーバーレイ６が形成されている。また、この焼結摺動層１は第２焼結層２に拡散接合されており、焼結摺動層１の銅成分は焼結時に液相化し第２焼結相に吸引されていると考えられる。また、このように銅成分が第２焼結相に吸引されることと、銅成分の存在により焼結摺動層１が収縮することにより前述のように黒鉛粒子がその焼結摺動層１から突起する。
【００４５】
（実施例２）
本実施例では、オーバーレイ（厚さ０．２ｍｍ）の機能，組成の影響について検討した。本実施例で用いる供試ブッシュは、表２中に示す水準Ｎｏ７，ブッシュタイプ２のものを用いた。また、オーバーレイの固体潤滑剤成分等の配合比は表３に示す重量比であり、この重量比で配合，混合，混練を行った。
【００４６】
【表３】
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【００４７】
また、オーバーレイ形成方法としてタイプＡ，Ｂ，Ｃの３種類について実施した。タイプＡは前述と同じグリース（スピンドル油）との混練とブッシュ内径面へのすり込みを行ったものとし、タイプＢは熱硬化性樹脂（フェノール）との混練とブッシュ内径面への塗布，硬化させたものとし、タイプＣは熱可塑性樹脂（ダイセル社製：ナイロン１２  Ｌ１７００）との混練とブッシュ内径面への塗布を行ったものでとする。いずれの場合にもオーバーレイを簡単に塗布できるようにするために有機結合剤の配合割合を多くしている。また、有機結合剤の配合比が高くなると、摺動時のオーバーレイが排出されやすくなるが、本実施例はオーバーレイの摺動面における保持性を明確に把握することを意図したものである。
【００４８】
前述の供試ブッシュ３を図５に示される試験装置において、図６に示される偏荷重の加圧パターンを加えて、摩擦係数，摩擦量（オーバーレイの厚さ），（図６中に示す）ピーク荷重のサイクル数の関係を求めた。これらのうちタイプ１でオーバーレイ６の厚さを０．２ｍｍとしたものの結果が図７に、タイプ２でオーバーレイ６の厚さを０．２ｍｍとしたもの、オーバーレイを施さないタイプ２'のもの、さらにタイプ３のものの結果が図８に、タイプ１でオーバーレイ６の厚さを０．２ｍｍ，０．５ｍｍ，０．８ｍｍとしたものの結果が図９に示されている。また、オーバーレイの組成による影響を検討した結果が表３に示されている。
【００４９】
なお、図５に示す試験装置の試験条件を、次に示す。
シャフト材質 ：Ｓ４５Ｃ ＩＱＴ 試験速度 ：３ｒｐｍ 試験荷重 ：常用荷重；４００ｋｇ／ｃｍ2 最大荷重；９００ｋｇ／ｃｍ２
【００５０】
図７、図８の結果から、オーバーレイの処理によって初期の摩擦特性が改善され、固体潤滑剤としての黒鉛粒子が略１５体積％以上含まれていれば、長期間においても安定した摺動特性が得られることがわかる。しかしながら、５０体積％を越えて添加した場合には強度が低下する恐れがある。また、図８の結果にも示したように焼結摺動層に微粉末を使用したことによる強度向上の効果も認められる。
【００５１】
前述の結果から、焼結摺動層の焼結密度（緻密化の程度）が高いことが重要であり、同様の効果が銅系材料による溶浸法によっても達成できることは当業者にとって周知である。
【００５２】
図９の結果から、オーバーレイ６の厚さが厚いほどテストの進行とともに厚さが薄くなる程度が大きいが、０．２ｍｍ程になると変化が小さくなり、ピン（シャフト）／ブッシュ間のクリアランス調整によってほとんど問題を起こさないと考えられる。現実的には摺動部品の許容されるクリアランスによってオーバーレイの厚さは決められるが、必要性とコスト的な観点から０．５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００５３】
表３の結果から、オーバーレイ６の中には固体潤滑剤だけでなくＣｕ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｚｎ等の軟質で、鉄との凝着性の小さい金属粉末の共存によって、オーバーレイ６の摺動面に於ける保持性が大きく改善され、特にＣｕ、Ｚｎの添加は効果的であることが判る。テスト終了時点での摺動面を観察すると非常に薄いＣｕ系薄膜が形成されており、摺動面においてオーバーレイ中の金属粉末と固体潤滑剤がメカニカルアロイングされて自己潤滑性に優れているものと考えられる。また、有機結合剤にナイロン１２を用いた場合には顕著に小さな摩擦係数を示すようになることは特徴的で、これはナイロン１２が本来優れた摺動材料であることに起因すると考えられる。比較例として、ナイロン１２だけのオーバーレイの場合（水準（１５））と前述の黄銅溶製材に機械加工により穴を形成し、固体潤滑剤（三協オイルレス製 ＳＯ＃５０ ＳＰ２）を充填した市販ブッシュの結果も表示してある。ナイロン１２だけのコーティングブッシュは早期の摩耗がなくなった時点でテストを中止しているが、コーティング膜がなくなる時点でベース材料の摩耗係数にまで急激に高まっている。なお、表３において摩耗係数０．１３５以上のものはオーバーレイの効果なしとして×印を付してある。
【００５４】
本実施例においては、固体潤滑剤粒子として黒鉛粒子を用いたが、ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の粒子を用いてもよい。さらに、これら黒鉛，ＢＮ，ＷＳ2 ，ＭｏＳ2 ，ＣａＦ2 等の粒子のうちの二種以上を混合して用いてもよい。但し、黒鉛粒子がコスト的にも焼結時の熱的安定性においても最適である。なお、黒鉛粒子の潤滑性を高めるためにＢ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ2 等の補助機能剤を用いてもよい。なお、黒鉛以外のＷＳ2 ，ＭｏＳ2 を固体潤滑剤として用いる場合には、高温の焼結時に鉄系，銅系材料と反応性を示し、これを抑制する方法としては、特願昭６３−１９０９９４号公報，特願平２−１４３８０号公報で提案している、水ガラス等による固体潤滑剤のコーティングが非常に効果的であるが、本実施例ではＷＳ2 ，ＭｏＳ2 より硫化物形成傾向の強いＴｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｚｒ等の合金または金属粉末を微量添加することが効果的である。
【００５５】
なお、比較のために一般鋼管の内径部（凹凸を設けない）に実施例１と同じオーバーレイを施し、同じテストを実施したところ、オーバーレイは１００００回テスト後に摺動面から排出されてしまって、その後のテスト途中で焼き付きを発生した。これに対し、本実施例のものはタイプ１を例として図１（ｂ）に示されているように、オーバーレイを構成する固体潤滑剤がシャフトにより高荷重をかけられても、この固体潤滑剤が焼結摺動層に設けられる凹部内で循環してその凹部により捕捉されるアンカー効果により摺動面からその固体潤滑剤が除去され難いので耐摩耗性が維持されるとともに焼付が生じない。
【００５６】
本発明による自己潤滑性焼結摺動材において、焼結摺動層中に用いられる固体潤滑剤のサイズ（径）をその焼結摺動層の厚さの１／２〜２．０程度にすれば、この固体潤滑剤への補助潤滑用の潤滑油の含油性を高めることができる。また、固体潤滑剤の粒径を０．１〜３．０ｍｍ程度にし、焼結摺動層に用いられる他の金属成分粉末の平均粒径がその約１／８以下となるように制御することにより、固体潤滑剤に起因する応力集中を緩和させることができるとともに、固体潤滑剤同士の接触確率を低減させることができる。
【００５７】
また、本発明による自己潤滑性焼結材料に大きな荷重がかけられる場合、この荷重が固体潤滑剤層を通して疑似静水圧的に焼結摺動層に均一に伝わり、この焼結摺動層に局部的に大きな荷重がかかることが防止される。この固体潤滑剤層には、摺動面に永らく保持される保持性も重要な機能となるが、特にオーバーレイとする自己潤滑性膜（固体潤滑剤層）には、黒鉛，ＭｏＳ2 等の固体潤滑剤以外にＣｕ，Ｚｎ等の金属粉末を含ませることによって、摺動面での保持性が顕著に向上し、さらには摺動面でのメカニカルアロイング効果によって、鉄との凝着性が非常に小さい自己潤滑性膜が摺動面に形成され、長時間にわたる摺動条件下においても安定した摩擦特性の得られることが確認できた。なお、この固体潤滑剤層には、増長剤の役目、摺動面への塗布性の改善のために、グリース，ナイロン，フェノール樹脂等の有機結合剤などを混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施例にかかる自己潤滑性焼結摺動材の断面図
【図２】本実施例にかかる自己潤滑性焼結摺動材の部分的拡大断面図
【図３】タイプ２の焼結摺動層の構造を示す断面写真（５０倍）
【図４】図３を拡大した断面写真（１００倍）
【図５】本実施例で作製した供試ブッシュの試験方法を示す略図
【図６】図５の供試ブッシュの試験条件を示すグラフ
【図７】本実施例で作製した供試ブッシュの耐摩耗性を示すグラフ
【図８】本実施例で作製した供試ブッシュの耐摩耗性を示すグラフ
【図９】オーバーレイ（固体潤滑剤層）の厚さの変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００５９】
１    焼結摺動層
２    第２焼結層
３    供試ブッシュ
４    黒鉛粒子
５    凹部
６    オーバーレイ（固体潤滑剤層）
７    凸部
【図１】
2006111975.tif 000006
【図２】
2006111975.tif 000007
【図５】
2006111975.tif 000008
【図６】
2006111975.tif 000009
【図７】
2006111975.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図３】
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【図４】
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