(57)【要約】平軸受および平軸受の作製方法が開示されている。この平軸受は、その滑り面にオーバーレイ合金層を備え、強い裏打ち材料の層、この強い裏打ち材料にボンディングされた第１の軸受合金層、および前記第１の軸受合金層にボンディングされた前記オーバーレイ合金層を含む第２の軸受材料を含む。前記第２の軸受材料は、そのマトリックス中に有機レベリング剤を含んだスズを含む。
2005534871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その滑り面にオーバーレイ合金層を備える平軸受であって、前記平軸受が強い裏当て材料の層と、前記強い裏当て材料にボンディングされた第１軸受合金の層と、前記第１軸受合金の層にボンディングされた前記オーバーレイ材料を含む第２軸受合金の層とを備え、前記第２軸受材料がそのマトリックス中に有機レベリング剤を含んだスズを含む、平軸受。
【請求項２】
前記有機材料がノニルフェノールポリグリコールエーテルおよびピロカテコールのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載の平軸受。
【請求項３】
前記オーバーレイの硬さが約２０〜３０Ｈｖの範囲である、請求項１または２に記載の平軸受。
【請求項４】
前記第１軸受材料の表面と前記スズ・オーバーレイの間にそれらの間の拡散層として働く中間層をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の平軸受。
【請求項５】
前記中間層がニッケル、コバルト、銅、銀、鉄、およびそれらの合金からなる群から選択される、請求項４に記載の平軸受。
【請求項６】
平軸受の表面にオーバーレイ層を堆積させる方法であって、前記軸受が第１軸受材料の層をその上に有する強い裏当て材料を備え、前記オーバーレイが前記第１軸受材料の表面上に堆積され、前記方法が、前記オーバーレイをその上に堆積させるための表面を備える軸受を準備するステップと、スズ・イオンの供給源および有機レベリング剤をその中に含むめっき溶液中に前記軸受を浸漬させるステップと、前記溶液中の陽極に対して前記軸受を陰極にするステップと、スズ・オーバーレイを堆積させるステップとを含み、前記スズ・オーバーレイがそのマトリックス中に前記有機レベリング剤も含んだ、方法。
【請求項７】
前記オーバーレイがスロット・ジグ装置中に堆積される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記めっき溶液が前記スロットを通過して前記軸受内腔部に向かって散布される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
めっき電流密度が２〜３Ａ／ｄｍ２の範囲にある、請求項６または７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平ジャーナル軸受に関し、より詳細には、それだけには限らないが、内燃機関用の平ジャーナル軸受、およびこのような軸受の走行滑り面（ｒｕｎｎｉｎｇ  ｓｌｉｄｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）上に堆積される、いわゆるオーバーレイ被覆（ｃｏｖｅｒｌａｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
平ジャーナル軸受上のオーバーレイ被覆は周知である。このような被覆は、平軸受の走行特性（ｒｕｎｎｉｎｇ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を向上させるのに使用される。一般的に、オーバーレイ被覆は、硬さが約１５Ｈｖの範囲の比較的軟らかい金属合金であり、しばしば鉛合金をベースとし、約１０〜３０μｍの範囲の厚さで他のより硬い軸受合金上に堆積される。考察中のタイプのオーバーレイ合金は、通常、メッキ水溶液からの電着によって付けられる。
【０００３】
オーバーレイが堆積される軸受は、たとえば、内燃機関のクランクシャフト・ジャーナルを支持する２分割軸受胴（ｈａｌｆ−ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｈｅｌｌ）として、一般的に円筒状、またはもっと普通には、半円筒状に堆積される。このような軸受は、一般的に、たとえば、スチールなどの強い裏当て材料（ｂａｃｋｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）の層を備え、この層の上で、アルミニウムまたは銅の合金からしばしば選択される軸受材料の層にボンディングされている。軸受合金の層を強い裏当て（ｂａｃｋｉｎｇ）に取り付ける方法は、任意の適した方法でよく、たとえば、裏当てへの軸受合金シートの加圧溶接、裏当て上への溶融合金の鋳込み、裏当てへの合金粉末の焼結などを含むことができるが、これらの方法は網羅的ではない。オーバーレイ合金の被覆をより硬い軸受合金の表面に堆積させ、なじみ性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ）と、ごみ粒子を埋め込んで潤滑油中に運ばれる残渣粒子によるシャフト・ジャーナルのかじりを防ぐ能力とを含む特性を備えて形成された軸受完成品をもたらす。オーバーレイ合金は、バルク形態では比較的弱い合金であるが、他のより硬い軸受合金に薄層として付けられると、このより硬く本質的により強い軸受合金を組み入れた軸受の疲労強度を向上させる能力がある。この能力は、特に新しいエンジンの「慣らし運転」（ｒｕｎｎｉｎｇ  ｉｎ）段階中に、わずかに歪んでわずかなずれに順応し、それによって、軸受表面全体にわたって負荷をより均一に広げることができることによるオーバーレイ合金のなじみ性の故にもたらされる。
【０００４】
上述のように、従来の多くのオーバーレイ合金は鉛合金をベースとしている。鉛は、有毒な金属であり、最終的には国の法律によって世界中から段階的に使用が廃止されるであろう。鉛をベースとしたオーバーレイを高温のエンジン・オイル中で腐食され難くするために、約１０重量％のスズがしばしば添加され、あるいはその代わりに７〜１０重量％のインジウムが添加される。しかし、インジウムは、スズに比べて非常に高価であり、より高価で高性能な自動車用に使用される傾向がある。しかし、スズがオーバーレイ合金中に使用され、たとえば、銅鉛などのより硬い軸受合金上に堆積されるとき、エンジンが動作状態にある際にスズがインジウムと同様にオーバーレイから下地の軸受合金の鉛内部に拡散し易いという問題がある。この問題は、ニッケルなどの約１〜３μｍの拡散バリアで下地のより硬い軸受合金の表面を被覆することによって解決する。しかし、これは、完全に満足できるものではない。というのは、Ｎｉ３ＳｎやＮｉ３Ｓｎ２などの非平衡な金属間化合物が形成されて、スズ中で拡散が依然として生じ、オーバーレイがまだ激減するからである。これらの金属間化合物は、シャフト・ジャーナルの磨耗がオーバーレイを通過してこれらの金属間化合物を含む下地界面まで到る状況なので、よい軸受材料ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
より高い固有出力を有しより高いエンジン回転数で動作するエンジンにより軸受にもたらされる絶えず増大する要求によって、これらの比較的柔らかいオーバーレイ合金に対して、少なくとも現状の耐疲労性、耐キャビテーション性、および耐磨耗性を維持したままで改善された耐磨耗性を備えることが求められてきた。この要求の結果、いわゆる鉛−スズ−銅オーバーレイ合金が開発され、その一例がＰｂ−１０Ｓｎ−２Ｃｕである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、有毒でないオーバーレイ層を提供することが本発明の目的であり、さらなる目的は、下地のより硬い軸受材料との界面で望ましくない化合物を形成しないオーバーレイを提供することである。さらなる目的は、知られた鉛ベースのオーバーレイ合金より優れた性能のオーバーレイを提供することである。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、その滑り面にオーバーレイ材料層を備える平軸受が提供される。この平軸受は、強い裏当て材料の層と、この強い裏当て材料にボンディングされた第１軸受合金の層と、前記第１軸受合金層にボンディングされた前記オーバーレイ材料を含む第２軸受合金の層とを備え、前記第２軸受材料は有機レベリング剤（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）をそのマトリックス中に含んだスズを含む。
【０００８】
本発明によるスズ・オーバーレイ層は、避けられない不純物以外の金属合金成分がないという点で本質的に純粋なスズを含む。しかし、スズは、電着スズ層上でいわゆる「レベリング」効果のある１つまたは複数の有機材料の添加剤を含有する浴から堆積される。
【０００９】
スズ・オーバーレイを組み入れた本発明の軸受においてテストされた有機材料は、ノニルフェノールポリグリコールエーテルおよびピロカテコールを含む。めっき浴中の有機材料の量は、堆積されたスズ層中で実現されるレベリングの程度に影響を及ぼし、このレベリングの程度はこのスズ層の表面粗さに反映される。
【００１０】
有機レベリング剤のレベルが低い所では、本発明の完全な利益を受けるには低すぎる。軸受表面の表面外観は、一般的に、表面の上に分布する滑らかな材料の集まりを有する結晶性の外観である。全表面が滑らかになる有機レベリング剤の量、これが望ましい最小の量である。
【００１１】
この有機レベリング剤は、たとえば、有機金属スズ化合物の形などの、マトリックス構造中に塞ぎ込まれたポリマー鎖として堆積させたスズ層のマトリックス中に組み込まれていると考えられている。これらのポリマー鎖は、堆積の際にスズ原子に好ましい向きを与えるようであり、その向きによって改善されたすべり特性がもたらされることが判った。すべり特性の改善は、レベリング剤のない通常のスズ堆積物に比べてこのスズ層の摩擦係数が低いことによって証明された。本発明の軸受のスズ・オーバーレイの表面は極めて滑らかであり、そのため、協働するシャフト・ジャーナルに対する摩擦の程度が低下し、これは、こんどは、軸受表面とシャフト・ジャーナルの間のなじみ性を向上させ、その結果、磨耗率が低下する。
【００１２】
このスズ・オーバーレイの有機成分は、硬さを約２０〜３０Ｈｖの範囲に増大させる。有機レベリング剤のない純粋なスズの硬さはその状態に応じて約８〜１２Ｈｖである。スズ・オーバーレイの硬さは、めっき浴中の有機レベリング剤の量に応じて変えることができ、量が少ないほど対応する硬さが低下する。逆も真であり、レベリング剤の量が増大するにつれて硬さも増大する。しかし、有機レベリング剤の量が多くなり過ぎ、それによって、硬さが増大し過ぎ、スズの堆積物のクラックを引き起こし得る高い内部応力が堆積物中で発生するようになる可能性がある。本発明の軸受のオーバーレイは、オーバーレイ層が、潤滑油中を循環するごみ粒子がオーバーレイ中に埋め込まれるほど柔らかく、それによってごみ粒子がシャフト・ジャーナルにかじりを生じるのを防ぐことを可能にする点で、従来のオーバーレイと同様な働きをすることが意図されている。本発明のスズ・オーバーレイは純粋なスズより２倍〜３倍硬いが、ごみ埋め込み性の必要な特性をもたらすには依然として十分柔らかく、したがって、好ましい硬さ範囲は２０〜３０Ｈｖである。
【００１３】
本発明の軸受は、好ましくは、第１軸受材料の表面とスズ・オーバーレイの間にそれらの間の拡散バリアとして働く中間層を備えることができる。この金属層の厚さは約０．１〜約３μｍの範囲、好ましくは１〜２μｍでよいが、実際の厚さは軸受性能に関して比較的重要度が低い。この金属は、たとえば、ニッケル、コバルト、銅、銀、鉄、およびそれらの合金を含む網羅的でない群から選択することができる。エンジンの動作条件下でスズ・オーバーレイは、スズの余剰が有効に存在することによって、やがてニッケル中間層と反応して安定で平衡な金属間化合物Ｎｉ３Ｓｎ４を形成する。上記したように、従来技術の鉛−１０スズ・オーバーレイは、不安定で非平衡なＮｉ３ＳｎまたはＮｉ３Ｓｎ２化合物を形成する傾向があった。これらの化合物は、貧弱な軸受材料であり、シャフト・ジャーナルとなじみ性が乏しく、過去にオーバーレイが中間層まで磨耗したとき焼付きを起こした元凶とされた。他方、Ｎｉ３Ｓｎ４は極めてよい軸受材料であり、したがって、本発明のオーバーレイは、耐磨耗性および耐キャビテーション腐食性に優れているのに加えて、オーバーレイがその寿命末期に近づいたとき焼付きも起こし難い。したがって、界面でよい軸受材料を作り出すというこの予期しない効果は、本発明の軸受の重要な利点とみなされる。
【００１４】
知られたオーバーレイ層と同様に、本発明の軸受のオーバーレイの厚さは、約１０〜３０μｍ、好ましくは１３〜１８μｍの範囲でよい。
【００１５】
本発明によるスズ・オーバーレイの堆積条件は、ある範囲の微細構造を発生させるように変えることができる。たとえば、ＳＥＭによるスズ・オーバーレイの解析では識別できる結晶粒寸法が現れず、５０００倍〜１００００倍でも結晶粒が分解できない。しかし、結晶粒寸法が最大で３μｍまでの被覆を作製することができる。しかし、小さい結晶粒寸法が軸受特性を向上させるので、小さい結晶粒寸法を作り出すことが好ましい。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、平軸受の表面上にオーバーレイ層を堆積する方法が提供され、この軸受は第１軸受材料の層をその上に備える強い裏当て材料を含み、前記オーバーレイは前記第１軸受材料の表面に堆積される。この方法は、前記オーバーレイを堆積させる表面を備える軸受を準備するステップと、スズ・イオンの供給源および有機レベリング剤をその中に含むめっき溶液中に前記軸受を浸漬するステップと、前記溶液中の陽極に対して前記軸受を陰極にするステップと、スズ・オーバーレイを堆積させるステップとを含み、前記スズ・オーバーレイは、不可避な不純物を別にして、そのマトリックス中に前記有機レベリング剤も含む。
【００１７】
本発明の軸受のスズ・オーバーレイをいわゆる「スロット・ジグ」を使用して堆積させることが好ましい。この軸受は、その接合面をスロット・ジグの背面に接し、その内腔部をスロットに向けて固定され、軸受軸およびスロットは一般的に互いに平行である。次いで、軸受およびスロット・ジグがその中に浸漬されるめっき溶液をスロットを通して軸受内腔部（ｂｅａｒｉｎｇ  ｂｏｒｅ）に向かって散布もする。
【００１８】
このような方法で、１Ａ／ｄｍ２未満のものに比べて比較的高い２〜３Ａ／ｄｍ２の電流密度を使用することができることが判った。電流密度１Ａ／ｄｍ２未満では、軸受はめっき溶液の散布なしで単にめっき溶液中に浸漬される。さらに、散布なしで作製されたものに比べて堆積されたスズ層の品質が大幅に向上した。スロット・ジグによって可能にされた高電流密度および散布技法を使用すると、めっき時間も４０分超から２０分未満に低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に従って、軸受上にスズ／有機材料オーバーレイを作製する典型的なめっき溶液は以下のような組成を有することができる。
Ｓｎ＋＋        ３２〜３８ｇ／ｌ
ＳｎＳＯ４      ５８〜６８ｇ／ｌ
Ｈ２ＳＯ４      １８５〜２１０ｇ／ｌ
Ｃｕ          ５０ｍｇ／ｌ未満
塩素          ２０ｐｐｍ未満
【００２０】
上記で特定した溶液に対してメタノール担体（２．５〜１０％）中のノニルフェノールグリコールエーテル（１０〜２５％）のレベリング剤（ｌｅｖｅｌｌｅｒ）を１８〜７０ｍｌ／ｌの範囲で添加しテストした。この範囲の下限ではレベリングの程度および硬さの向上が不十分であることが判り、範囲の上限ではスズ堆積物中の固有応力が大きすぎクラックが発生することが判った。２５〜５５ｍｌ／ｌの濃度範囲が、順応性およびごみ埋め込み性に関するオーバーレイ合金の基本的な要件の劣化をほとんど伴わず、または要件の許容できる劣化を伴って、オーバーレイ性能に有益な向上をもたらすことが判った。ピロカテコールの量は２．５〜１０％であり、両性界面活性剤（ａｍｐｈｏｔｅｒｅｓ  ｔｅｎｓｉｄ）は最大２．５％であった。
【００２１】
レベリング剤の量がスズ堆積物の硬さにほぼ正比例する効果をもつことが判った。しかし、レベリング剤の量がある上限に到達すると、その後はスズ堆積物の硬さは一定になり、次いでレベリング剤の量がさらに増加すると実質的に低下し始める。同様に、レベリング剤の量は、初期の基材粗さ（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）および初期のレベリング剤なしのスズ堆積物の大幅に向上した表面粗さの効果を乗り越えると、表面粗さに正比例する効果ももつ。
【００２２】
本発明がより完全に理解されるように、例示するためだけに、いくつかの例を添付の図を参照して以下に説明する。
【００２３】
次に、本発明による一般化された軸受１０のごく一部分の断面を示す図１を参照する。この軸受は、強い裏当て材料１２（その厚さの一部分だけを示す）と、この裏当て１２にボンディングされた第１軸受材料１４の層と、中間層１６と、そのマトリックス中に一体化された有機レベリング剤を含むスズ・オーバーレイ層１８とを備える。この裏当て層１２は、たとえば、スチールでよいが、腐食条件がその旨指定されている用途においては、たとえば、ブロンズなどの他の適切な材料でもよい。
【００２４】
第１軸受材料層１４は、任意の適切なものでよいが、一般的には、銅ベースの合金またはアルミニウム・ベースの合金から選択される。中間層１６は、銅ベースの合金１４の場合、オーバーレイ１８からスズが軸受合金層１４中に急速に拡散するのを防ぐ拡散バリアを形成し、アルミニウム・ベースの合金１４の場合、オーバーレイの軸受合金に対する接着力を向上させるために存在する。この中間層は、一般的に、電着によって堆積させることができ、オーバーレイは、上記で説明したように、中間層に堆積され、ニッケルまたは他の適切な材料の層を備えることができる。使用中、軸受１０は最大で約１６０℃の温度に曝される。９０℃以上の温度で、オーバーレイからのスズは、ニッケル中間層の場合、中間層材料と反応して安定な金属間化合物Ｎｉ３Ｓｎ４を形成する。この形成速度は温度上昇と共に増加する。Ｎｉ３Ｓｎ４層はオーバーレイを消費して成長するが、Ｎｉ３Ｓｎ４層は、それ自体、協働するシャフト・ジャーナル（図示せず）との良好ななじみ性を備える良好な軸受材料であり、したがって焼付きの恐れはない。中間層１６の厚さは、一般的に、１〜３μｍであり、オーバーレイ１８の厚さは、一般的に、１３〜１８μｍである。
【００２５】
図２に、軸受１０上にオーバーレイ１８を堆積させるための電着装置についての概略配置２０の上面図を示す。この装置は、スロット２８の両側で間隔を開けた２枚の板２４および２６を有するジグ２２を備える。軸受１０は、その接合面３０上で板２４および２６に接して固定される。ジグ２２は、めっき溶液３２の浴（図示せず）中に浸漬しており、一般に円筒形のスズの陽極３４も浸漬している。この軸受１０は適切な電気接続（図示せず）によって陰極にされる。複数の孔３８を備えた散布管３６がスロット２８に対して固定されて浴中に垂直に置かれる。めっき溶液が、管３６によって汲み上げられ、それによって、矢印４０で示すように、スロット２８を通過して軸受１０の内腔部に向かって噴流の形で出てくる。図２からは明らかではないが、このジグ２２は、陽極３４および散布管３６と同様に細長く、一般的には、複数の軸受１０を積み重ねたものが同時にめっきされる。
【００２６】
以下に続くテスト結果においては、以下の組成のめっき浴から関連する基材合金すなわち軸受合金１４および中間層１６上にオーバーレイを堆積させた。
Ｓｎ＋＋        ３２〜３８ｇ／ｌ
ＳｎＳＯ４      ５８〜６８ｇ／ｌ
Ｈ２ＳＯ４      １８５〜２１０ｇ／ｌ
Ｃｕ          ５０ｍｇ／ｌ未満
塩素          ２０ｐｐｍ未満
【００２７】
上記の水溶液に対してメタノール担体（２．５〜１０％）中のノニルフェノールグリコールエーテル（１０〜２５％）のレベリング剤の添加物を３２〜３５ｍｌ／ｌの範囲で添加した。
【００２８】
この中間層１６材料はすべての場合においてニッケルであった。
【００２９】
図３にボルボ（社名）のディーゼル・トラック・エンジンでの３０００時間のテスト結果を示す。１から４までの主軸受には、上記で説明した本発明による軸受を取り付け、５から７までの主軸受には、同じ材料および構造であるが従来のオーバーレイＰｂ−７Ｉｎを備える軸受を取り付けた。図３のヒストグラムに見られるように、本発明の軸受の平均オーバーレイ厚さ損失は、従来のオーバーレイ厚さ損失の１０％未満である。
【００３０】
図４に、図３の３０００時間のボルボ・エンジン・テストの重量損失に関する結果を示す。本発明による軸受の重量損失はジャーナル１ないし４上の４つの主軸受それぞれで１００ｍｇをかなり下回るが、ジャーナル５ないし７上の軸受の重量損失はそれぞれ１０００ｍｇ前後である。
【００３１】
図５は、１２０℃の高温のオイル（その特別な腐食性の故に選択された白鉱油）中１０００時間後のオーバーレイの重量損失を示すヒストグラムであり、損失は単位ｍｍ３当りで測定した。オーバーレイがその上に堆積された軸受材料の組成はＣｕＳｎ１０であり、それはスチール上に鋳込んだ。オーバーレイは、本発明におけるようなスズ、Ｐｂ−７Ｉｎ、およびＰｂ−１０Ｓｎ−２Ｃｕであった。図５から判るように、本発明による軸受上のオーバーレイの体積損失は、Ｐｂ−１０Ｓｎ−２Ｃｕの体積損失の約６０％であり、Ｐｂ−７Ｉｎオーバーレイの体積損失の１０％未満である。
【００３２】
図６は、指定のオーバーレイを有する軸受の疲労強度を示すヒストグラムである。本発明による軸受を２つの形でテストした。１つは、好ましい厚さ範囲の上限１８μｍのもの、２番目は好ましい厚さ範囲の下限１４μｍのものである。従来技術のＰｂ−１０Ｓｎ−２ＣｕおよびＰｂ−７Ｉｎオーバーレイのオーバーレイ厚さは１５〜１６μｍであった。図６から分かるように、本発明による軸受の疲労強度は従来技術の軸受よりも著しく大きくなる。
【００３３】
さらに別のテストが実施されて、厚さ範囲１３〜１８μｍのスズ・オーバーレイがＣｕ−３０Ｐｂ−１．５ＳｎおよびＣｕ−１０Ｓｎの軸受材料１４上に堆積され、９０〜１０３ＭＰａの疲労強度が得られた。
【００３４】
図７は、上記で説明したような従来のオーバーレイと比べて、本発明による軸受上のオーバーレイの体積損失を示す磨耗テスト結果を示すヒストグラムである。テスト条件は温度１２０°、負荷８ｋｇ、回転速度毎分５００回転、保持時間１０分、および１０Ｗオイルの一定流量６００ｍｌ／分であった。図７に見られるように、本発明によるオーバーレイの体積損失はＰｂ−１０Ｓｎ−２Ｃｕの５０％未満であり、Ｐｂ−７Ｉｎのそれの４０％未満である。
【００３５】
本発明による軸受上のオーバーレイの耐キャビテーション性についてもテストが実施された。これらのテストでは、本発明の軸受のスズ・オーバーレイにおける重量損失は９ｍｇであり、同じ条件でのＰｂ−７Ｉｎオーバーレイの重量損失は３７ｍｇであった。
【００３６】
図８に、めっき浴中のレベリング剤の量がスズ堆積物の硬さに及ぼす効果を示す。硬さは、レベリング剤の量の増加と共に直線的に増大していることが認められたが、これは前に説明した例の場合と同じであった。
【００３７】
図９に、レベリング剤の量がスズ堆積物の表面粗さに及ぼす効果を示す。レベリング剤約２ｍｌ／ｌ未満の低いレベリング剤の量で、表面粗さが大きいのは、Ｒａ０．４４の基材表面粗さおよびほぼレベリング剤のない初期のスズ堆積物の粗面化効果（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）の結果である。レベリング剤の効果によって、表面粗さが基材のそれと釣合うようになると、その後は、レベリング剤の増加量が表面粗さに正比例した。
【００３８】
したがって、レベリング剤の比較的少量が、本発明のスズ・オーバーレイの硬化および表面粗さの平坦化に強い効果を有する。
【００３９】
したがって、本発明による軸受上のオーバーレイの性能が、電着によって堆積された従来の最高のオーバーレイよりずっと優れていることが理解できる。本発明の軸受は、オーバーレイが鉛なしの軸受材料１４上に堆積される場合、完全に鉛のない軸受を提供し、それは自動車から鉛をなくすことに関する将来の法律を満足する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による概略の軸受の部分の中を通りその構成層を示す断面図である。
【図２】本発明の方法によるスズ／有機材料でめっきされる軸受を含むめっきジグの概略配置の上面図である。
【図３】エンジン・テストにおける、オーバーレイの平均厚さ損失と主ジャーナル番号との関係を、本発明による軸受と知られたＰｂ／Ｉｎオーバーレイでめっきされた軸受とを比較して示すヒストグラムである。
【図４】３０００時間のエンジン・テストにおける、重量損失と主ジャーナル番号との関係を、本発明による軸受と知られたＰｂ／Ｉｎでめっきされた軸受のオーバーレイとについて示すヒストグラムである。
【図５】高温オイル腐食テストにおける、本発明による軸受のオーバーレイの体積損失と知られたＰｂ／ＩｎおよびＰｂ／Ｓｎ／Ｃｕオーバーレイの体積損失とのヒストグラムである。
【図６】本発明によるスズ／有機材料オーバーレイを備える軸受の疲労強度と知られたＰｂ／ＩｎおよびＰｂ／Ｓｎ／Ｃｕオーバーレイを備える軸受の疲労強度とのヒストグラムである。
【図７】本発明による軸受のオーバーレイの体積損失とＰｂ／Ｓｎ／ＣｕおよびＰｂ／Ｉｎオーバーレイの体積損失とのヒストグラムである。
【図８】レベリング剤の量と硬さの関係を示すグラフである。
【図９】レベリング剤の量と基材上の堆積物の表面粗さとの関係を示すグラフである。
【図１】
2005534871.tif 000003
【図２】
2005534871.tif 000004
【図３】
2005534871.tif 000005
【図４】
2005534871.tif 000006
【図５】
2005534871.tif 000007
【図６】
2005534871.tif 000008
【図７】
2005534871.tif 000009
【図８】
2005534871.tif 000010
【図９】
2005534871.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月9日(2004.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その滑り面にオーバーレイ合金層を備える平軸受であって、前記平軸受が強い裏当て材料の層と、前記強い裏当て材料にボンディングされた第１の軸受合金の層と、前記第１の軸受合金の層にボンディングされた前記オーバーレイ材料を含む第２の軸受材料の層とを備えた平軸受において、前記第２の軸受材料が、そのマトリックス中に有機レベリング剤を含み、不可避の不純物以外の他のどんな合金成分も含まない本質的に純粋なスズを含む、平軸受。
【請求項２】
前記有機材料がノニルフェノールポリグリコールエーテルおよびピロカテコールのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１に記載の平軸受。
【請求項３】
前記オーバーレイの硬さが約２０〜３０Ｈｖの範囲である、請求項１または２に記載の平軸受。
【請求項４】
前記第１軸受材料の表面と前記スズ・オーバーレイの間にそれらの間の拡散層として働く中間層をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の平軸受。
【請求項５】
前記中間層がニッケル、コバルト、銅、銀、鉄、およびそれらの合金からなる群から選択される、請求項４に記載の平軸受。
【請求項６】
平軸受の表面にオーバーレイ層を堆積させる方法であって、前記軸受が第１軸受材料の層をその上に有する強い裏打ち材料を備え、前記オーバーレイが前記第１軸受材料の表面上に堆積され、前記方法が、前記オーバーレイをその上に堆積させるための表面を備える軸受を準備するステップと、スズ・イオンの供給源および有機レベリング剤をその中に含むめっき溶液中に前記軸受を浸漬させるステップと、前記溶液中の陽極に対して前記軸受を陰極にするステップと、不可避の不純物は別として他のどんな金属合金成分も含有しない本質的に純粋なスズのオーバーレイを堆積させるステップとを含み、前記スズ・オーバーレイがそのマトリックス中に前記有機レベリング剤も含んだ、方法。
【請求項７】
前記オーバーレイがスロット・ジグ装置中に堆積される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記めっき溶液が前記スロットを通過して前記軸受内腔部に向かって散布される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
めっき電流密度が２〜３Ａ／ｄｍ２の範囲にある、請求項６または７のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
2005534871.tif 000012
2005534871.tif 000013
2005534871.tif 000014