(57)【要約】【課題】ポリマーベースオーバーレイの機械的特性を損なうことなく当該オーバーレイの色をより広範囲に制御する手段を提供する。【解決手段】エンジン用の滑りエンジン要素１００は、金属基体１０２上のポリマーベースオーバーレイ層１０６を備える。ポリマーベースオーバーレイ層１０６は、ポリマーベースマトリクスと、金属粒子とを有する。金属粒子は、表面処理されている。表面処理金属粒子は、ポリマーベースオーバーレイ層１０６に色を付け得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン用の滑り要素であって、
金属基体上に設けられたポリマーベースオーバーレイ層を備え、
上記ポリマーベースオーバーレイ層は、ポリマーベースマトリクスおよび金属粒子を有し、
上記金属粒子は、表面処理されている
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項２】
請求項１において、
上記表面処理された金属粒子は、上記ポリマーベースオーバーレイ層に色を付ける
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項３】
請求項２において、
上記ポリマーベースオーバーレイ層の色は、上記金属基体の色から視覚的に識別可能である
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項４】
請求項３において、
上記表面処理された金属粒子は、上記ポリマーベースオーバーレイ層に、金色、橙色、または黄色を付ける
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
上記ポリマーベースオーバーレイ層は、約５〜４０重量％の上記表面処理された金属粒子を有する
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
上記ポリマーベースオーバーレイ層は、約２４〜２８重量％の上記表面処理された金属粒子を有する
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
上記金属粒子は、アルミニウム片を含む
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項８】
請求項７において、
上記表面処理されたアルミニウム片は、最大寸法に沿って約５〜３０μｍのＤ５０サイズを有する
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、
上記金属粒子は、制御された酸化プロセスにより表面処理されている
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において、
上記金属粒子は、該金属粒子の表面を金属酸化物で被覆することにより表面処理されている
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項１１】
請求項１０において、
上記金属酸化物の金属は、上記金属粒子の金属とは異なる
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
上記金属酸化物は、着色遷移金属酸化物である
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項において、
上記ポリマーベースオーバーレイ層は、約３〜１７μｍの厚みを有する
ことを特徴とするエンジン用の滑り要素。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の滑り要素を備えたエンジン。
【請求項１５】
エンジン用の滑り要素を製造する方法であって、
ポリマーベースマトリクスを提供するステップと、
表面処理された金属粒子を含むスラリーを提供するステップと、
上記スラリーを上記ポリマーベースマトリクスに混ぜるステップと、
上記ポリマーベースマトリクスおよび上記スラリーの混合物を金属基体に塗布するステップと、
上記ポリマーベースマトリクスおよび上記スラリーの混合物を硬化して、表面処理された金属粒子を有するポリマーベースオーバーレイ層を形成するステップとを含み、
上記金属粒子は、上記ポリマーベースオーバーレイ層に上記金属基体の色と目に見えて異なる色を与えるように表面処理されている
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマーベースの軸受「オーバーレイ」層を備えた滑りエンジン要素、特に表面処理金属粒子を有するポリマーベースの軸受「オーバーレイ」層を備えた滑りエンジン要素に関する。
【０００２】
そのような滑りエンジン要素には、例えば、軸受ライニングシェルと、ブッシュと、クランクシャフトの軸受面と、カムシャフトの軸受面と、コネクティングロッドの軸受面と、スラストワッシャと、軸受ブロックの軸受面と、軸受キャップの軸受面と、ピストンアセンブリ構成要素、例えばピストンリング、ピストンスカート、シリンダ壁、およびシリンダライナなどとが含まれ得る。
【背景技術】
【０００３】
内燃エンジンでは、軸受アセンブリは、一般に、軸回りに回転可能なクランクシャフトを保持する一対の半割軸受を備える。各半割軸受は、中空で概ね円筒状の軸受シェルであって、一般に少なくとも一方がフランジ半割軸受になっている。フランジ半割軸受では、軸受シェルは、各軸方向端部において（径方向）外方へ延びる概ね半環状のスラストワッシャを有する。その他の軸受アセンブリにおいて、環状または円形のスラストワッシャを使用することも知られている。
【０００４】
滑り軸受の軸受面は、一般に、好ましいトライボロジー特性を備えた１つまたはそれ以上の層で強固なバッキング材が被覆された層状構造を有する。当該１つまたはそれ以上の層は、使用時に対応する可動部品と面する軸受面を提供する。公知の半割軸受およびスラストワッシャでは、強固なバッキング材は、約１ｍｍ以上の厚みを有する鋼であってもよく、軸受面は、合成樹脂ポリマーベース複合層の６〜２５μｍ厚の層（「オーバーレイ」）で被覆され、必要に応じて少なくとも１つの中間層（「ライニング層」）がバッキングとオーバーレイ層との間に設けられてもよい。そのような中間層は、例えばアルミニウムベース材料（例えば、アルミニウム−スズ合金）または銅ベース材料（例えば、銅−スズ青銅）から構成され、バッキングに接合され、そして厚みが一般に約０．１〜０．５ｍｍ（例えば、３００μｍ厚のアルミニウム−スズ合金）の範囲内にある。
【０００５】
当該分野において、鋼バッキング上の複合合成樹脂ポリマーベースオーバーレイ層を使用することが知られており、当該オーバーレイは、その全体に機械的性能を向上させる添加物（例えば、耐摩耗性を向上させる金属粒子、下の基体との接着性を改善するシラン化合物、および軸受面と対応する可動部品とが接触する場合における潤滑を向上させる乾燥潤滑粒子）が分散されたポリマー材料のマトリクスを有する。金属粒子は、銀色の金属粉末（例えば、アルミニウム）や銅色の金属粉末（例えば、銅）であってもよい。金属粒子は、順応性を与え得るものであり、かつオーバーレイにおける熱分散を改善し得る。これに代えてまたは加えて、耐摩耗性は、その他の耐摩耗性粒子を添加することによって改善され得る。これにより、典型的には、鋼バッキングと同じまたは似た外観を有する硬化ポリマーマトリクスが得られる。
【０００６】
また、ポリマーベースオーバーレイ層に色を付けるために、ポリマーベースマトリクスに着色顔料を添加することが知られている。顔料の色は、ポリマーベースオーバーレイ層に、下の基体の色と異なる色を与えるように選択されてもよい。これにより、単に軸受面を見て色を確認することで、ポリマーベースオーバーレイ層の存在を容易に確認することができる。
【０００７】
例えば、特許文献１には、鋼バッキング上のオーバーレイ層として合成樹脂ポリマーベース複合材料を使用することが開示されている。ここで、オーバーレイは、１０〜１５体積％の顔料、１〜１５体積％の金属粒子（例えば、金属粉末および／または金属片）、および１〜１５体積％のフルオロポリマーが全体に分散され、かつ残部が付随的な不純物を除いてポリアミドイミド樹脂からなるポリアミドイミドベースポリマーのマトリクスと、３〜６体積％のシラン化合物とを含む。例えば、ポリマーベースオーバーレイは、１２．５体積％のアルミニウムと、５．７体積％のＰＴＦＥ粒子と、４．８体積％のシランと、０．１体積％未満のその他の成分と、付随的な不純物を除いて残部を構成するポリアミドイミドとを含んでもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０２４８９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、着色顔料は、ポリマーベースマトリクスに選択された色を与える一方、ポリマーベースオーバーレイ層の機械的特性を何ら向上させない。換言すると、着色顔料の使用は、ポリマーベースマトリクスに含まれる非機能材料の量の増加につながる。また、下の基体の色と異なる色をポリマーベースオーバーレイ層に与えるために必要な程度まで着色顔料を添加すると、ポリマーマトリクスの構造的完全性、耐摩耗性、疲労特性、および耐焼付性が損なわれるおそれがあることがわかっている。それはまた、ポリマーマトリクスの硬度や強度に悪影響を与え得る。一方、着色顔料の使用量が少ないと、下の基体から区別し得るほど十分にポリマーベースマトリクスの色を変えることができない。したがって、ポリマーベースオーバーレイに色を付けるために着色顔料を添加する場合には、色および色強度の範囲が制限される。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、ポリマーベースオーバーレイの機械的特性を損なうことなく当該オーバーレイの色をより広範囲に制御する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によると、金属基体上に設けられたポリマーベースオーバーレイ層を備え、ポリマーベースオーバーレイ層は、ポリマーベースマトリクスおよび金属粒子を有する滑りエンジン要素が提供される。金属粒子は、表面処理がされている。
【００１２】
本明細書において、「表面処理」または「表面機能化」の語は、金属粒子の表面が何らかの方法で改変されることを意味する。表面処理は、例えば、金属粒子の表面に対して材料を付加すること（例えば、被覆すること）、または金属粒子の表面から材料を除去することを含んでもよい。あるいは、表面処理は、金属粒子の表面で生じる化学反応（例えば、制御された酸化）または物理的プロセス（例えば、熱処理）に起因するものであってもよい。
【００１３】
当業者であれば、ポリマーベースオーバーレイ層が、必ずしも金属基体の表面に直接的に接触していなくてもよいことを理解するだろう。なぜなら、後述するように、滑りエンジン要素は、金属基体とポリマーベースオーバーレイ層との間に１つまたは複数の中間層をさらに備え得るためである。
【００１４】
後述する表面処理方法は、金属粒子のサイズまたは形状を大きく変えないことが確認されており、また有利には、金属粒子の機械的特性を損なわないと考えられる。
【００１５】
理論に束縛されたくはないが、表面処理された金属粒子（以下、「表面処理金属粒子」ともいう。）が、有利には、改善された容量および完全な安定性と、改善された耐候性とを備えること、ならびに表面処理がされていない同じ金属粒子と比較して被覆内で塊になりにくいことが考えられる。
【００１６】
表面処理金属粒子を添加することで、打抜加工プロセスにより、または追加的な印刷もしくはエッチングプロセスを通じて（これらは、追加的な製造ステップを要しかつ部品の動作に干渉し得る）、部品の表面に特定の特徴を適用する必要性を回避することができる。例えば、軸受シェルの場合、外側面に特定のマークを打ち付けると、非常に小さな公差を伴って回転するジャーナルと協働する内側面が傷付くおそれがある。同様に、軸受シェルの外側に特定のマークを印刷またはエッチングすると、使用時に軸受シェルがそのハウジング内で収まる態様に影響が及ぶかも知れず、それにより性能にも影響が及ぶおそれがある。
【００１７】
金属基体は、好ましくは、軸受要素により優れた構造的な剛性を与えるべく強い金属で構成されている。適当な金属基体材料には、鋼、アルミニウム、青銅、真鍮、ビスマス、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、銀、金、および鉄、またはそれらの材料の合金が含まれる。基体は、そのような材料または合金を２つ以上組み合わせたものを含んでもよい。本発明を具現化する軸受要素のための特に適当な基体材料は、鋼、鉄、アルミニウム、銅合金、青銅、および真鍮合金を含む。
【００１８】
滑りエンジン要素は、特定の金属基体材料が使用される場合にポリマーベースオーバーレイ層がより付着しやすい表面を提供し得る中間層または軸受ライニング層をさらに備えてもよい。任意の中間層のための適当な材料には、アルミニウム、スズ、ニッケル、銀、銅、および／または鉄、またはそのような材料を任意に含む合金が含まれる。任意の中間層は、そのような材料または合金を２つ以上組み合わせたものを含んでもよい。また、中間層は、接着促進剤を含んでもよいし、および／または前処理（例えばリン酸塩処理、クロメート処理、またはケイ化処理）に供されてもよい。
【００１９】
ポリマーベースマトリクスは、ポリマー材料を含む。適当なポリマー材料の例には、架橋可能な結合剤と、熱硬化性樹脂と、高融点熱可塑性樹脂と、少なくとも１つの高融点熱硬化性樹脂材料のマトリクスを有する材料と、繊維強化樹脂と、これらの材料の任意の組合せとが含まれる。その他の適当な材料が想定され、それらは当業者にとって容易にわかるだろう。特に適当なポリマー材料は、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）と、ＰＩ（ポリイミド）と、エポキシと、エポキシ樹脂と、アクリル樹脂と、ポリウレタンと、フルオロポリマーと、ポリエーテルエーテルケトンと、ホルムアルデヒド樹脂と、ＰＢＩ（ポリベンズイミダゾール）と、フェノール樹脂と、シリコン樹脂と、これらの材料の任意の組合せとを含む。これらの材料は、優れた耐熱性および優れた耐媒体性（例えば、潤滑剤に対する耐化学性）により特徴付けられる。本発明を具現化する軸受要素に対して特に好ましいポリマー材料は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）である。
【００２０】
金属粒子に加えて、ポリマーベースオーバーレイ層は、ポリマーベースマトリクス中に分散された硬質粒子を含んでもよい。適当な硬質粒子には、窒化物と、炭化物と、ホウ化物と、酸化物とが含まれる。その他の適当な材料が想定され、それらは当業者にとって容易にわかるだろう。硬質粒子を含むことによって、ポリマーベースオーバーレイ層の耐摩耗特性が向上する。
【００２１】
上述したように、従来技術のポリマーベースオーバーレイ層では、金属粒子は、一般に、合成樹脂ポリマーベースマトリクス溶液に乾燥粉末として添加される。しかしながら、金属粒子が表面処理金属粒子である場合には、それを合成樹脂ポリマーベースマトリクス溶液にスラリーとして添加するのが有利であることが見出された。表面処理金属粒子をスラリーとして添加することにより、有利には、金属粒子がより良好に分散し、それによりポリマーベースマトリクスの全体にわたって良好に色づくことが見出された。
【００２２】
ポリマーベースオーバーレイ層は、合成樹脂ポリマーベースマトリクス材料と懸濁材料との混合物として堆積され、さらに当該混合物の形成を促進する溶媒を含んでもよい。適当な溶媒は、無極性（例えば、キシレン、トルエン）、極性非プロトン性（例えば、アセトン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン（ＮＥＰ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、γ−ブチロラクトン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル）、または極性プロトン性（例えば、水、アルコール、グリコール）であってもよい。溶媒は、基体上に被覆するための混合物の特に望ましい粘性を実現するべく、様々な比率で使用されてもよい。
【００２３】
また、ポリマーベースオーバーレイ層は、シラン材料を含んでもよい。シラン材料は、ポリアミドイミドマトリクスの安定性を高めると共に、ポリアミドイミド樹脂材料の基体に対する付着を促進することが見出された。適当なシラン材料は、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（例えば、３−アミノプロピルトリエトキシシラン）であってもよい。あるいは、適当なシラン材料は、ビス−（γ−トリメトキシシルプロピル）アミンを含んでもよい。
【００２４】
また、ポリマーベースオーバーレイ層は、１〜２０重量％の、好ましくは８〜１２重量％の乾燥潤滑剤粒子を含んでもよい。乾燥潤滑剤粒子は、材料摩擦特性に対する有益な効果および自己潤滑効果のためにオーバーレイ層に含まれてもよい。適当な乾燥潤滑剤粒子には、フルオロポリマーと、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）と、二硫化タングステン（ＷＳ2）と、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）と、層構造を有する金属硫化物と、グラファイトと、これらの材料の任意の組合せとが含まれる。フルオロポリマー粒子の添加は、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によりなされてもよい。なぜなら、ＰＴＦＥは、ポリマーベースオーバーレイ層の摩擦係数を低減すること、および自己潤滑特性を改善することの観点において、最も有効なフルオロポリマーであるためである。しかしながら、その他の適当なフルオロポリマー、例えばフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）が必要に応じて使用されてもよい。その他の適当な材料が想定され、それらは当業者にとって容易にわかるだろう。
【００２５】
乾燥潤滑剤粒子の含有量が１重量％未満の場合、耐摩耗性およびトライボロジー特性の改善が不十分となる。乾燥潤滑剤粒子の含有量が２０重量％を超える場合、ポリマーベースオーバーレイ層の構造的な一体性が損なわれるおそれがある。乾燥潤滑剤粒子の粒子サイズは、望ましくは、１〜５μｍ、好ましくは２〜４μｍの範囲内にある。
【００２６】
また、ポリマーベースオーバーレイ層は、レベラなどの他の成分を含んでもよい。レベラを含む場合、その含有量は１重量％未満、好ましくは０．５重量％未満である。例えば、ポリマーベースオーバーレイ層は、約０．１重量％のレベラを含んでもよい。レベラは、金属基材にポリマーベースマトリクスが塗布される場合における金属基材上でのポリマーベースマトリクスのぬれ性を向上させるための表面被覆添加物である。ぬれ性が向上すると、有利には、ポリマーベースオーバーレイ層の厚みがより均一化される。
【００２７】
好ましくは、表面処理金属粒子は、ポリマーベースオーバーレイ層に色を付ける。
【００２８】
本明細書において、「色を付ける」という語は、ポリマーベースオーバーレイ層の色が、表面処理金属粒子の添加によって実質的に決定されることを意味する。
【００２９】
好ましくは、ポリマーベースオーバーレイの色は、金属基体の色と異なる。
【００３０】
金属粒子の表面処理は、ポリマーベースオーバーレイ層に色を付けられるように選択される。
【００３１】
ポリマーベースオーバーレイ層に色を付けるための表面処理金属粒子材料を提供することが有利である。なぜなら、それによりオーバーレイ層の機械的特性を損ない得る別個の顔料を添加する必要がなくなるためである。色は、機械または人間により感知可能であってもよい。
【００３２】
ポリマーベースオーバーレイ層に色を付ける表面処理金属粒子を提供することで、複合ポリマーベースオーバーレイ層で被覆された滑りエンジン部品と、当該層で被覆されていない滑りエンジン部品とを視覚的に区別すること、および異なる被覆を有する滑りエンジン部品を区別することが促進され、製造中の信頼性を高めることができる。これにより、自動品質管理プロセスにおいて、色が異なる滑りエンジン部品を区別することが容易化される。これにより、製造中の組付けミスが抑止され得る。表面処理金属粒子により生じる色は、組立ロボットなどの機械により識別可能であってもよく、したがって自動車部品の自動製造の助けとなる。
【００３３】
好ましくは、そのような色は、金属基体の色から視覚的に識別可能である。
【００３４】
このことは、ポリマーベースオーバーレイ層の色が、そうでなければ金属基体の色と一致するか似ている場合（例えば、オーバーレイ層および基体の両方が銀色である場合）に有利である。また、ポリマーベースオーバーレイ層の色が金属基体の色から視覚的に識別可能であるため、ユーザは、簡単な目視により本発明を具現化する滑り要素を特定することができる。このことは、ユーザが、その中の１つが本発明の好ましい実施形態のポリマーベースオーバーレイ層である様々な被覆を施された複数の部品を視覚的に区別するのを助けるだろう。これにより、有利には、製造中の組付けミスが抑止され得る。
【００３５】
好ましくは、表面処理金属粒子は、表面処理されていない同じ金属粒子とは異なる色を呈する。
【００３６】
これにより、表面処理金属粒子それ自体を、表面処理がされていない金属粒子から区別することが可能となり、それによりポリマーベースオーバーレイ層の製造がシンプル化され得る。
【００３７】
好ましくは、表面処理金属粒子を含むポリマーベースオーバーレイ層は、ポリマーベースオーバーレイ層の他の全ての要素が同じであっても、表面処理されていない同じ金属粒子を含むオーバーレイ層が呈する色とは異なる色を呈する。
【００３８】
これにより、有利には、同一または類似の機械的性能向上添加物を含む異なるオーバーレイ層を区別することが可能となる（例えば、表面処理金属粒子を用いることで、異なる硬化組織の人力または自動の特定が可能となり得る）。表面処理金属粒子を添加することにより、出所の異なる滑りエンジン部品を互いに識別することが可能となり、それにより追跡性が向上する。
【００３９】
好ましくは、表面処理金属粒子は、ポリマーベースオーバーレイ層の色を、銀色以外、白色以外、および灰色以外の色にする。
【００４０】
これは有利なことである。なぜなら、金属基体それ自体は銀色、白色、または灰色を呈することがあり、オーバーレイ層を金属基体それ自体から明確に区別することができるためである。
【００４１】
好ましくは、表面処理金属粒子は、ポリマーベースオーバーレイ層の色を、金色、橙色、または黄色にする。必要に応じて、表面処理金属粒子は、ポリマーベースオーバーレイ層の色を薄黄色にしてもよい。
【００４２】
これらの色にすることは、有利である。なぜなら、そのような色は全て、金属基体の色と、表面処理金属粒子を含まないポリマーベースマトリクスの色との両方と大きく異なるためである。したがって、これらの色のいずれかが用いられる場合、特定のポリマーベースオーバーレイ層の存在を明確に認識することができる。
【００４３】
好ましくは、ポリマーベースオーバーレイ層は、約５〜４０重量％の表面処理金属粒子を含む。より好ましくは、ポリマーベースオーバーレイ層は、約１０〜３０重量％の表面処理金属粒子を含む。特に好ましくは、ポリマーベースオーバーレイ層は、約２４〜２８重量％の表面処理金属粒子を含む。例えば、ポリマーベースオーバーレイ層は、２６重量％の表面処理金属粒子を含んでもよい。
【００４４】
本明細書において、重量％で記載された成分量は、最終的な硬化被覆における成分の重量％、すなわち溶媒が除去されかつポリマーマトリクスが硬化した状態における成分の重量％を示す。
【００４５】
有利には、金属粒子は、オーバーレイ層の熱伝導率を高める。また、金属粒子は、オーバーレイ層の耐疲労性および耐焼付性を高め得る。金属粒子の含有量が５重量％未満の場合、耐疲労性および耐焼付性の改善が不十分となる。金属粒子の含有量が４０重量％を超える場合、ポリマーベースオーバーレイ層の構造的な一体性が損なわれるおそれがある。
【００４６】
金属粒子は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銀、タングステン、およびステンレス鋼から選択されてもよい。発明者は、アルミニウム粒子が最も良い結果をもたらすことを見出した。金属粒子は、任意の金属粒子であってもよいが、好ましくは金属片（金属フレーク）を含む。粒子がフレーク状であると、概して、軸受面に対して概ね平行に向いたフレーク面により、対応するシャフトジャーナルにさらされる金属粒子の面積が最大となる。ポリマーベースオーバーレイ層中に軸受面と概ね平行なフレークを設けることは、ポリマーベースオーバーレイ層のスプレー堆積によってなされてもよい。
【００４７】
金属粒子が小さなフレーク状であることの別の利点は、各フレークがその大きな表面積によりポリマーベースマトリクスにより強固に結合し、それによりエンジン動作中に金属フレークがポリマーベースマトリクスから離れることが抑止されることである。
【００４８】
好ましくは、金属粒子は、アルミニウム片（アルミニウムフレーク）を含む。
【００４９】
好ましくは、表面処理アルミニウム片は、最大寸法に沿って約５〜３０μｍのＤ５０サイズを有する。より好ましくは、表面処理アルミニウム片は、最大寸法に沿って約１０〜２０μｍのＤ５０サイズを有する。これにより、金属粒子添加物の特に適当な形態がもたらされることが見出された。Ｄ５０は、アルミニウム片の粒子サイズ分布のメジアン径である。
【００５０】
表面処理は、得られるポリマーベースオーバーレイ層の色を変える任意の表面処理プロセスを含み得る。
【００５１】
好ましくは、金属粒子は、制御された酸化プロセスにより表面処理される。例えば、アルミニウムフレークは、制御された条件下で酸化され、フレーク表面に酸化アルミニウムの層を形成してもよい。ポリマーベースオーバーレイ層中に制御された条件下で酸化されたアルミニウムフレークを設けることにより、オーバーレイ層が黄色または薄黄色になることが見出された。
【００５２】
アルミニウム片が酸化される場合、制御された酸化は、例えば、アルカリ水溶液中で実行されてもよく、それにより酸化アルミニウムおよび水酸化アルミニウムを含む層が生じる。
【００５３】
これに代えてまたは加えて、金属粒子は、別材料で当該金属粒子の表面を被覆することにより表面処理されてもよい。金属粒子を被覆するのに、金属酸化物が特に適した材料である。被覆は、任意の適当な方法、例えばスプレー法または浸漬法を用いて適用されてもよい。
【００５４】
金属酸化物は、任意の金属酸化物であってもよいが、好ましくは、金属粒子の金属と異なる金属の金属酸化物である。これにより、有利には、ポリマーベースオーバーレイ層に対する色の選択肢が広がる。
【００５５】
好ましくは、金属酸化物は、着色遷移金属酸化物である。
【００５６】
ポリマーベースオーバーレイ層中に着色遷移金属酸化物で表面被覆されたアルミニウム片を設けることにより、オーバーレイ層が金色または橙色になることが見出された。
【００５７】
着色遷移金属酸化物の例には、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化クロム、および酸化銅が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００５８】
金属粒子は、複数の互いに異なる表面処理金属粒子を含んでもよい。例えば、金属粒子は、制御された酸化を経たアルミニウム片と、着色遷移金属酸化物で被覆されたアルミニウム片とを含んでもよい。また、金属粒子は、表面処理されていない金属粒子を含んでもよい。例えば、金属粒子は、表面処理されていないアルミニウム片を含んでもよい。
【００５９】
様々な表面処理がされた金属粒子と、表面処理がされていない金属粒子との相対量は、ポリマーベースオーバーレイ層の色を調節するために選択されてもよい。表面処理金属粒子の熱伝導率が、表面処理されていない同じ金属粒子の熱伝導率と異なることも考えられる。したがって、表面処理金属粒子と表面処理されていない金属粒子との相対量は、ポリマーベースオーバーレイ層の熱伝導率を調節するために選択されてもよい。
【００６０】
好ましくは、ポリマーベースオーバーレイ層は、約３〜１７μｍの厚みを有する。より好ましくは、ポリマーベースオーバーレイ層は、約６〜１２μｍの厚みを有する。例えば、ポリマーベースオーバーレイ層は、約１０μｍの厚みを有してもよい。
【００６１】
本発明の第２の態様では、本発明の第１の態様に係る滑りエンジン要素を備えたエンジンが提供される。
【００６２】
本発明の第３の態様では、滑りエンジン要素を製造する方法が提供される。この方法は、ポリマーベースマトリクスを提供するステップと、表面処理金属粒子を有するスラリーを提供するステップと、ポリマーベースマトリクスとスラリーとを混合するステップと、ポリマーベースマトリクスおよびスラリーの混合物を金属基体に塗布するステップと、ポリマーベースマトリクスおよびスラリーの混合物を硬化して、表面処理金属粒子を有するポリマーベースオーバーレイ層を形成するステップとを含み、ここで、表面処理金属粒子は、ポリマーベースオーバーレイ層に、金属基体の表面の色とは異なる色を与える。
【００６３】
ポリマーベースマトリクスは、複数の様々な方法により金属基体に塗布されてもよい。適当な方法には、スプレー法、パッド印刷法（間接オフセット印刷プロセス、例えば、シリコンパッドが、合成樹脂ポリマー複合材料のパターン層を滑り軸受基体に転写するもの）、スクリーン印刷法、または転写圧延プロセスが含まれる。堆積ステップは、ポリマーベースオーバーレイ層全体を構築するべく複数のサブレイヤを堆積することを含んでもよい。また、方法は、各サブレイヤ堆積の間に、溶媒を除去するための洗浄ステップを含んでもよい。各サブレイヤは、同じ組成のポリマーベースマトリクスを含んでもよい。あるいは、各サブレイヤは、互いに異なる組成のポリマーベースマトリクスを含んでもよい。
【００６４】
硬化ステップは、約１４０〜３００℃で実行されてもよい。熱硬化は、滑りエンジン要素を、炉内で焼成することにより、または赤外線で輻射加熱することによりなされてもよい。あるいは、ポリマーベースオーバーレイ層は、非熱的プロセスにより硬化されてもよく、例えば紫外光にさらすことにより硬化されてもよい。硬化ステップは、約２分から約２．５時間にわたって実行されてもよい。例えば、硬化ステップは、約２時間にわたって実行されてもよい。
【００６５】
本発明のある態様における任意の特徴が、本発明の他の態様に対して任意の適当な組合せにおいて適用され得ることを理解されたい。とりわけ、方法の態様が装置の態様に適用可能であり、その逆の適用も可能である。また、ある態様における任意の、複数の、および／または全ての特徴が、任意の他の態様における任意の、複数の、および／または全ての特徴に対して、任意の適当な組合せにおいて適用可能である。
【００６６】
また、本発明の任意の態様において規定される様々な特徴の特定の組合せが、独立的に実施、提供、および／または使用され得ることを理解されたい。
【００６７】
本明細書の説明およびクレームを通して、「有する」や「含む」の語、およびそれらの変形語は、「含むがこれのみには限定されない」ことを意味し、また他の部分、添加物、成分、数、またはステップを除外することを意図していない（また、除外しない）。本明細書の説明およびクレームを通して、文脈に反しない限り、単数形には複数形が含まれる。
【００６８】
本発明の特定の態様、実施形態、または例に関連して記載される特徴、数、特徴、化合物、化学成分、または群が、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、および図面を含む）に記載される任意の他の態様、実施形態、または例に対して、それらと矛盾しない限りにおいて適用可能であることを理解されたい。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、および図面を含む）に開示される特徴の全て、および／または任意の方法もしくはプロセスのステップの全てが、そのような特徴および／またはステップが相互に矛盾しない限りにおいて、任意の組合せにおいて組み合わせられ得る。本発明は、上述の実施形態のいずれにも限定されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書、および図面を含む）に開示される特徴のうち任意の新規なもの、または任意の新規な組合せを包含し、かつ同様に開示される任意の方法またはプロセスのステップのうち任意の新規なもの、または任意の新規な組合せを包含する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に係る軸受シェルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。ここで、図面は概略的なものであって、その縮尺は必ずしも正確でない。
【００７１】
図１は、中空の半円筒状の軸受ライニングシェル（一般に「半割軸受」と呼ばれる）の形態における滑り軸受１００（滑りエンジン部品の一例）を概略的に示す。軸受要素の多くの代替的な形状および構成が想定され、それらは当業者にとって容易にわかるだろう。滑り軸受１００は、鋼でできた金属基体１０２を備える。また、滑り軸受１００は、金属基体１０２の凹状の内側面上に設けられた軸受ライニング層１０４を備える。軸受ライニング層１０４は、アルミニウム−スズ合金を含む。金属基体１０２上、または軸受ライニング層１０４上には、ポリマーベースオーバーレイ層１０６が設けられている。オーバーレイ層１０６は、滑り軸受１００の耐用期間にわたって摺動面を提供するように構成されている。オーバーレイ層１０６は、半割軸受の最内側層であり、軸受アセンブリにおいて協働する可動部品（図示せず）に面するように構成されている（例えば、オーバーレイ層は、組み付けられた軸受においてジャーナル軸を受け、潤滑オイルの膜を介して相互に協働する）。
【００７２】
オーバーレイ層１０６は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）からなるポリマーベースマトリクスを有する。また、オーバーレイ層１０６は、表面処理金属粒子を形成するべく着色遷移金属酸化物の層で被覆されたアルミニウム片を有する。あるいは、アルミニウム片の表面は、制御された酸化プロセスに供されたものであってもよい。アルミニウム片は、最大寸法に沿って約１０〜２０μｍのＤ５０サイズを有する。オーバーレイ層１０６は、ポリマーベースマトリクスの全体に均一に分散された２６重量％のアルミニウム片を有する。また、オーバーレイ層１０６は、乾燥潤滑剤として機能する１０重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を有する。乾燥潤滑剤は、約３μｍの粒子サイズを有する。また、オーバーレイ層１０６は、０．５重量％未満のレベラおよび接着剤としてのシランを有する。
【００７３】
オーバーレイ層１０６は約１０μｍの厚みを有し、被覆アルミニウム片によって金色の外観を有する。
【００７４】
ポリマーベースオーバーレイ層１０６を備えた滑り軸受１００を形成するために、予め混合された溶媒混合物にポリマー（ＰＡＩ）が加えられて溶液が作られる。その溶液に乾燥潤滑剤およびレベラが加えられて懸濁液が作られる。アルミニウム片が、予め混合された溶媒混合物を含むスラリーにされ、このスラリーが懸濁液に加えられる。そして、懸濁液にシランが加えられてポリマーベースマトリクス溶液が作られる。
【００７５】
その後、ポリマーベースマトリクス溶液は、その内側面上に軸受ライニング層１０４が既に設けられていてもよい金属基体１０２に塗布される。ポリマーベースマトリクスは、スプレー法により塗布されて一連のサブレイヤを形成する。各サブレイヤの堆積後に、洗浄プロセスにより溶媒が除去される。その後、ポリマーベースマトリクス溶液は、滑り軸受１００を加熱することで硬化される。
【００７６】
半割軸受シェルに関連して図１に示したが、本発明は、その他の滑りエンジン部品にも同様に適用できる。そのような滑りエンジン部品には、例えば、半環状、環状、または円形のスラストワッシャやブッシュが含まれる。ポリマーベースマトリクス中に分散される機械的性能を向上させる添加物（例えば、乾燥潤滑剤粒子、シラン、および金属粒子）は、滑りエンジン部品の機械的性能、例えば耐摩耗性、接着性、耐疲労性、および摩擦特性などを大きく向上させる。
【符号の説明】
【００７７】
１００    滑り軸受（滑り要素）
１０２    金属基体
１０４    軸受ライニング層
１０６    ポリマーベースオーバーレイ層
【図１】
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