(57)【要約】【課題】摺動面に均一に潤滑油を供給できる技術を提供する。【解決手段】摺動部材は、基材と、前記基材上に形成された金属の多孔質のめっき皮膜である多孔質めっき部と、を備える。多孔質めっき部の表面は摺動面を構成する。多孔質めっき部の孔に潤滑油を保持することができる。多孔質めっき部の孔は、多孔質めっき部のめっき工程において均一に形成されるため、摺動面に均一に潤滑油を供給できる。また、多孔質めっき部の厚み方向においても孔が均一に形成されるため、潤滑油の保持量を大きくすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に形成された金属の多孔質のめっき皮膜である多孔質めっき部と、
を備え、
前記多孔質めっき部の表面が摺動面を構成する、
摺動部材。
【請求項２】
前記金属はＣｕである、
請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
基材を形成する基材形成工程と、
前記基材上に、金属の多孔質のめっき皮膜である多孔質めっき部を形成するめっき工程と、
を含む摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材および摺動部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の成形ピンを摺動面に押し込むことにより潤滑油を保持するための凹部を形成した軸受が知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、溝に保持された潤滑油が摺動面に供給されることで摩擦抵抗を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２２７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の成形ピンでは微細な凹部を形成することができないため、凹部から遠い部分では潤滑油の供給が不足するという問題があった。また、摺動面の表面にしか凹部を形成できないため、潤滑油の保持量を大きくすることが困難であるとともに、摩耗の進行によって凹部が消失してしまうという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、摺動面に均一に潤滑油を供給できる技術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】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明の摺動部材は、基材と、基材上に形成された金属の多孔質のめっき皮膜である多孔質めっき部と、を備える。そして、多孔質めっき部の表面が摺動面を構成する。
【０００６】
前記のように構成した本発明において、多孔質めっき部は、多孔質のめっき皮膜であるため、多孔質めっき部の孔に潤滑油を保持することができる。多孔質めっき部の孔は、多孔質めっき部のめっき工程において均一に形成されるため、摺動面に均一に潤滑油を供給できる。また、多孔質めっき部の厚み方向においても孔が均一に形成されるため、潤滑油の保持量を大きくすることができるとともに、摩耗が進行しても潤滑油を保持する孔が消失しないようにすることができる。
【０００７】
また、多孔質めっき部を構成する金属はＣｕであってもよい。多孔質めっき部をＣｕで形成することにより、強度と耐摩耗性とを向上させることができる。その一方で、多孔質めっき部には多数の孔が存在するため、変形しやすく、なじみ性も両立できる。
【０００８】
また、本発明は、基材を形成する基材形成工程と、基材上に、金属の多孔質のめっき皮膜である多孔質めっき部を形成するめっき工程と、を含む摺動部材の製造方法としても成立する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態にかかる摺動部材の斜視図である。
【図２】摺動部材の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態：
（１−１）摺動部材の構成：
（１−２）摺動部材の製造方法：
（２）他の実施形態：
【００１１】
（１）第１実施形態：
（１−１）摺動部材の構成：
図１は、本発明の一実施形態にかかる摺動部材１の斜視図である。摺動部材１は、裏金１０とライニング１１とを含む。摺動部材１は、中空状の円筒を直径方向に２等分した半割形状の金属部材であり、断面が半円弧状となっている。２個の摺動部材１を円筒状になるように組み合わせることにより、すべり軸受Ａが形成される。すべり軸受Ａは内部に形成される中空部分にて円柱状の相手軸２（エンジンのクランクシャフト）を軸受けする。相手軸２の外径はすべり軸受Ａの内径よりもわずかに小さく形成されている。相手軸２の外周面と、すべり軸受Ａの内周面との間に形成される隙間に潤滑油（エンジンオイル）が供給される。その際に、すべり軸受Ａの内周面上を相手軸２の外周面が摺動する。
【００１２】
摺動部材１は、曲率中心から遠い順に、裏金１０とライニング１１とが順に積層された構造を有する。従って、裏金１０が摺動部材１の最外層を構成し、ライニング１１が摺動部材１の最内層を構成する。裏金１０とライニング１１とは、それぞれ円周方向において一定の厚みを有している。裏金１０の厚みは１．８ｍｍであり、ライニング１１の厚みは５０μｍである。以下、内側とは摺動部材１の曲率中心側を意味し、外側とは摺動部材１の曲率中心と反対側を意味することとする。ライニング１１の内側の表面は、相手軸２の摺動面を構成する。
【００１３】
裏金１０は、本発明の基材を構成する。裏金１０は、Ｃを０．１５質量％含有し、Ｍｎを０．０６質量％含有し、残部がＦｅからなる鋼で形成されている。なお、裏金１０は、ライニング１１を介して相手軸２からの荷重を支持できる材料で形成されればよく、必ずしも鋼で形成されなくてもよい。
【００１４】
ライニング１１は、裏金１０の内側に積層された層であり、本発明の多孔質めっき部を構成する。ライニング１１は、Ｃｕと不可避不純物とからなり、不可避不純物の含有量は１．０質量％以下である。
【００１５】
図２は、摺動部材１の断面模式図である。ライニング１１は、多孔質であり、ライニング１１内において多数の孔同士が連通している。また、ライニング１１の孔は、ライニング１１の摺動面の方向と厚み方向の双方において均一に形成されている。ライニング１１の孔の径は、概ね０．１μｍ〜３．０μｍの範囲内に分布し、平均径は約１μｍであった。ライニング１１における孔の体積比率は２０〜７０体積％のなかから選択できる。
【００１６】
以上説明した本実施形態において、ライニング１１は、多孔質のめっき皮膜であるため、ライニング１１の孔に潤滑油を保持することができる。ライニング１１の孔は、ライニング１１のめっき工程において均一に形成されるため、摺動面に均一に潤滑油を供給できる。また、ライニング１１の厚み方向においても孔が均一に形成されるため、潤滑油の保持量を大きくすることができるとともに、摩耗が進行しても潤滑油を保持する孔が消失しないようにすることができる。また、ライニング１１をＣｕで形成することにより、強度と耐摩耗性とを向上させることができる。その一方で、ライニング１１には多数の孔が存在するため、変形しやすく、なじみ性も両立できる。
【００１７】
上述した実施形態において示した各数値を以下の手法によって計測した。摺動部材１の各層を構成する元素の質量は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津社製ＩＣＰＳ−８１００）によって計測した。各層の厚みは、以下の手順で計測した。まず、摺動部材１の軸方向の垂直断面をクロスセクションポリッシャ（日本電子製  ＩＢ−０９０１０ＣＰ）で研磨した。そして、摺動部材１の断面を電子顕微鏡（日本電子製  ＪＳＭ−６６１０Ａ）によって７０００倍の倍率で撮影することにより、観察画像（反射電子像）の画像データを得た。そして、観察画像を画像解析装置（ニレコ社製  ルーゼックス  ＡＰ）によって解析することにより膜厚を計測した。
【００１８】
（１−２）摺動部材の製造方法：
まず、裏金１０と同じ厚みを有する低炭素鋼の平面板を用意した（基材形成工程）。
次に、裏金１０の表面上にＣｕを電気めっきによって５０μｍの厚みだけ積層することにより、ライニング１１を形成した。電気めっきの手順は以下のとおりとした。まず、裏金１０の表面を水洗した。さらに、裏金１０の表面を酸洗することにより、裏金１０の表面から不要な酸化物を除去した。その後、裏金１０の表面を、再度、水洗した。
【００１９】
以上の前処理が完了すると、めっき浴に浸漬させた裏金１０に電流を供給することにより電気めっきを行った（めっき工程）。ピロリン酸銅：９４ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム：３４０ｇ／ｌ、アンモニア水：３ｍｌ／ｌ、ポリリン酸で中和したベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド：０．０５ｍｏｌ／ｌを混合することにより、めっき浴を用意した。ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドは、水溶性第４級アンモニウム化合物である。
【００２０】
アンモニウム化合物として、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドの代わりに、特開２０１０−１２１１９４号公報に記載されたドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、フェニルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、ドデシルピリジニウムクロライド、ベンジルピリジニウムクロライド、これらの臭化物、硫酸塩などを単体または混合してめっき浴に混合してもよい。
【００２１】
以上のように調整されためっき浴の浴温度を５５℃とした。さらに、裏金１０に供給する電流を直流電流とし、その電流密度を３Ａ／ｄｍ2とした。電気めっきにおいて、めっき浴（液）を液流のない静止状態とした。なお、めっき浴は、ピロリン酸銅：７０〜１１０ｇ／ｌ、ピロリン酸カリウム：２６０〜４００ｇ／ｌ、アンモニア水：２〜４ｍｌ／ｌの範囲で調整可能である。また、浴温度は５０〜６０℃の範囲で調整可能であり、電流密度は０．５〜５Ａ／ｄｍ2の範囲で調整可能である。アンモニウム化合物の添加量は、０．００１〜０．１ｍｏｌ／ｌの範囲で調整可能である。
【００２２】
アンモニウム化合物は、電気めっきの際に陰極界面で還元分解され、分解によって生じた非水溶性の遊離物質がめっき表面に点在する。この遊離物質がＣｕのめっき被膜の成長を阻害することにより、微細な孔を多数有する多孔質のめっき皮膜が形成されるものと考えられる。この現象は、電気めっきの初期から発生するため、ライニング１１の厚み方向の全体において多孔質のめっき皮膜を形成できる。
【００２３】
なお、電気めっきにおける電流密度を高くすることにより、ライニング１１における孔の体積比率を増加させることができる。孔の体積比率を増加させることにより、低摩擦抵抗となじみ性を重視した摺動部材１を形成でき、孔の体積比率を減少させることにより耐摩耗性を重視した摺動部材１を形成できる。ライニング１１における孔の体積比率を増加させることにより、互いに連通する孔の比率を多くすることができる。孔は均一に形成されればよく、連通してもよいし連通しなくてもよい。
【００２４】
以上の電気めっきの完了後に、水洗と乾燥を行った。以上のようにして、摺動部材１を完成させると、２個の摺動部材１を円筒状に組み合わせることにより、すべり軸受Ａを形成した。
【００２５】
（２）他の実施形態：
前記実施形態においては、エンジンのクランクシャフトを軸受けするすべり軸受Ａを構成する摺動部材１を例示したが、本発明の摺動部材１によって他の用途のすべり軸受Ａを形成してもよい。例えば、本発明の摺動部材１によってトランスミッション用のギヤブシュやピストンピンブシュ・ボスブシュ等のラジアル軸受を形成してもよい。さらに、本発明の摺動部材は、スラスト軸受であってもよく、各種ワッシャであってもよいし、カーエアコンコンプレッサ用の斜板であってもよい。また、ライニング１１はＣｕの多孔質めっき皮膜に限られず、Ｎｉの多孔質めっき皮膜であってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…摺動部材、２…相手軸、１０…裏金、１１…ライニング、Ａ…軸受
【図１】
2019108590.tif 000003
【図２】
2019108590.tif 000004