(57)【要約】【課題】酸による腐食を防止しつつビスマスの電気めっきを可能とする技術の提供。【解決手段】本発明のビスマスのめっき浴は、ビスマスを含む第１塩とビスマスを含まない第２塩とＥＤＴＡ二ナトリウムと添加剤とが水に溶解しためっき浴であって、前記第１塩の濃度をＸ［ｍｏｌ／Ｌ］とし、前記ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度をＹ［ｍｏｌ／Ｌ］とし、前記第２塩の濃度をＺ［ｍｏｌ／Ｌ］とすると、０．１５≦Ｘ≦０．４０、Ｘ≦Ｙ≦０．８０、かつ、０．５０≦Ｚ≦３．００を満足する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビスマスを含む第１塩とビスマスを含まない第２塩とＥＤＴＡ二ナトリウムと添加剤とが水に溶解したビスマスのめっき浴であって、
前記第１塩の濃度をＸ［ｍｏｌ／Ｌ］とし、
前記ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度をＹ［ｍｏｌ／Ｌ］とし、
前記第２塩の濃度をＺ［ｍｏｌ／Ｌ］とすると、
０．１５≦Ｘ≦０．４０、Ｘ≦Ｙ≦０．８０、かつ、０．５０≦Ｚ≦３．００を満足する、
めっき浴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビスマスをめっきするためのめっき浴に関する。
【背景技術】
【０００２】
アミノカルボン酸ビスマスを溶解させためっき浴にて電気めっきを行うことにより、摺動部材にビスマスのめっき層を形成する技術が知られている（特許文献１〜２、参照）。また、ＥＤＴＡ（Ethylenediaminetetraacetic Acid）を溶解させためっき浴にて無電界めっきを行うことにより、摺動部材にビスマスのめっき層を形成する技術が知られている（特許文献３〜４、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９０１０３９号
【特許文献２】特許第３２７４２３２号
【特許文献３】特開平７−２５８８６１号公報
【特許文献４】特開２００６−１８３０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜２のめっき浴は酸性の溶液となるため、めっき対象の製品が酸によって腐食するという問題があった。一方、特許文献３〜４のように無電界めっきを行うと、めっき浴中における全方向からビスマスが析出し、製品のうちめっき層を形成したくない部分にマスキング等をしておかなければならない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、酸による腐食を防止しつつビスマスの電気めっきを可能とす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、本発明のめっき浴は、ビスマスを含む第１塩とビスマスを含まない第２塩とＥＤＴＡ二ナトリウムと添加剤とが水に溶解した構成を備える。さらに、第１塩の濃度をＸ［ｍｏｌ／Ｌ］とし、ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度をＹ［ｍｏｌ／Ｌ］とし、第２塩の濃度をＺ［ｍｏｌ／Ｌ］とすると、本発明のめっき浴は、０．１５≦Ｘ≦０．４０、Ｘ≦Ｙ≦０．８０、かつ、０．５０≦Ｚ≦３．００を満足する。
【０００６】
前記の構成において、めっき浴中に存在するビスマスイオンとＥＤＴＡとが錯体を形成するため、ビスマスイオンによってめっき浴が酸性となることを防止できる。特に、ＥＤＴＡ二ナトリウムが溶解しているため、めっき浴をアルカリ性とすることができる。従って、イオン化傾向がビスマスよりも大きい材料、すなわち酸によって腐食されやすい材料を含む製品をめっきする場合でも、当該材料が腐食することを防止できる。イオン化傾向がビスマスよりも大きい材料のうち、アルカリ性のめっき浴に腐食されない材料、マグネシウムやベリリウムやチタンやマンガンやタンタルや鉄やコバルトやニッケルやスズや鉛やアンチモン等が少なくとも製品の表面に含まれていても、これらが腐食することなくビスマスをめっきできる。結果として、製品の表面の平滑性や寸法精度を損なうことなく、ビスマスをめっきできる。
【０００７】
ＥＤＴＡイオンとビスマスイオンとは１：１で錯体を形成するため、ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度を第１塩の濃度以上（Ｘ≦Ｙ）とすることにより、第１塩から電離したビスマスイオンと錯体を形成するＥＤＴＡが不足することを防止できる。すなわち、錯体を形成できなかったビスマスイオンによってめっき浴の酸性度が大きくなることを防止できる。また、めっき対象部分をアノード電極と対向させることにより、めっき対象部分に選択的にビスマスをめっきできる。さらに、電気めっきによればビスマスの成膜速度を大きくすることができる。なお、第２塩は、めっき浴を酸性とすることなく、めっき浴の電気伝導性を確保する機能を果たす。また、第２塩を構成する金属元素のイオン化傾向をビスマスよりも大きくすることにより、第２塩から電離した金属元素がビスマスとともに析出しにくくすることができる。
【０００８】
ここで、ビスマスを含む第１塩の濃度が大きくなるほど、電流効率が向上する反面、めっき液のくみ出しによってめっき液から消失するビスマス量が増加するという性質を有する。すなわち、第１塩の濃度が０．４０［ｍｏｌ／Ｌ］よりも大きいとめっき液のくみ出しによるコストが問題となり、第１塩の濃度が０．１５［ｍｏｌ／Ｌ］よりも小さいと電流効率が不十分となる。従って、０．１５≦Ｘ≦０．４０となるように第１塩の濃度を調整するのが望ましく、０．１７≦Ｘ≦０．２５となるように第１塩の濃度を調整するのがより望ましい。第１塩は、ビスマスを含む塩であればよく、硝酸ビスマス［Ｂｉ（ＮＯ3）3］や硫酸ビスマス［（Ｂｉ2（ＳＯ4）3］や塩酸ビスマス［ＢｉＣｌ3］であってもよい。
【０００９】
ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度が大きくなるほど、第１塩のビスマスが確実に錯体を形成できるようになる反面、めっき液のくみ出しによってめっき液から消失するＥＤＴＡ量が増加するという性質を有する。すなわち、第１塩の濃度が０．８０［ｍｏｌ／Ｌ］よりも大きいとめっき液のくみ出しによるコストが問題となり、ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度を第１塩の濃度未満（Ｘ＞Ｙ）となると、めっき浴が酸性となってしまう。従って、Ｘ≦Ｙ≦０．８０となるように第１塩の濃度を調整するのが望ましく、１．２５Ｘ≦Ｙ≦０．８０となるように第１塩の濃度を調整するのがより望ましい。
【００１０】
ビスマスを含まない第２塩は、めっき浴を酸性とすることなく、めっき浴の導電性を大きくするために付加される。第２塩は、電気伝導度が大きいほど望ましく、塩化カリウム［ＫＣｌ］や塩化ナトリウム［ＮａＣｌ］であってもよい。第２塩の濃度が大きくなるほど、めっき液の電気伝導度が大きくなる反面、めっき液のくみ出しによってめっき液から消失する第２塩の量が増加するという性質を有する。すなわち、第２塩の濃度が３．００［ｍｏｌ／Ｌ］よりも大きいとめっき液のくみ出しによるコストが問題となり、第２塩の濃度が０．５０［ｍｏｌ／Ｌ］よりも小さいと電流効率が不十分となる。従って、０．５０≦Ｚ≦３．００となるように第２塩の濃度を調整するのが望ましく、０．７０≦Ｘ≦２．００となるように第２塩の濃度を調整するのがより望ましい。
【００１１】
添加剤として、例えばビスマスのめっき膜の平滑性を確保するためのレベリング剤が添加されてもよいし、めっき浴を確実にアルカリ性とするための塩基（水酸化ナトリウム等）が添加されてもよい。また、添加剤として、分子量の大きい水溶性の有機物を添加してもよい。これにより、めっき浴に含まれる炭素の量を大きくすることができ、ビスマスのめっき膜における炭素濃度を大きくすることができる。炭素濃度を大きくすることにより、ビスマスのめっき膜を炭素によって分散強化することができ、ビスマスのめっき膜の耐疲労性を向上させることができる。なお、分子量の大きい水溶性の有機物として、ペプトンやデキストリンやβナフトールやチオ尿素等を添加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】摺動部材の斜視図である。
【図２】（２Ａ）は裏金の表面のプロフィール、（２Ｂ）は裏金の表面の写真である。
【図３】（３Ａ）は疲労試験の説明図、（３Ｂ）はめっきの説明図である。
【図４】オーバーレイにおける炭素濃度と疲労損傷面積率のグラフである。
【図５】（５Ａ）は比較例にかかる裏金の表面のプロフィール、（５Ｂ）は比較例にかかる裏金の表面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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）実験結果：
（３）他の実施形態：
【００１４】
（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めっき浴を使用して製造された摺動部材１の斜視図である。摺動部材１は、裏金１０とライニング１１とオーバーレイ１２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は内部の中空部分にて円柱状の相手軸２（ハッチング）を軸受けする。本実施形態の相手軸２は、エンジンのクランクシャフトである。すべり軸受Ａの内径は、相手軸２の外径よりもわずかに大きく形成されている。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。クランクシャフトとしての相手軸２が回転すると、相手軸２がコンロッドから往復荷重を作用させながらすべり軸受Ａの内周面上を摺動する。
【００１５】
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とオーバーレイ１２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、オーバーレイ１２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とオーバーレイ１２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。本実施形態において、裏金１０の厚みは１．３ｍｍであり、ライニング１１の厚みは０．２ｍｍであり、オーバーレイ１２の厚みは１０μｍである。また、オーバーレイ１２の曲率中心側の表面の半径（摺動部材１の内径）４０ｍｍ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。オーバーレイ１２の内側の表面は、相手軸２の摺動面を構成する。
【００１６】
裏金１０は、Ｃを０．１５ｗｔ％含有し、Ｍｎを０．０６ｗｔ％含有し、残部がＦｅからなる鋼で形成されている。裏金１０の外側の表面の粗さは、Ｒａが０．０９μｍであり、Ｒｚが０．５２μｍであり、Ｒmaxが０．７２μｍであった。図２Ａは、裏金１０の外側の表面のプロフィールである。同図において、横軸は、裏金１０の外側の表面上におけるすべり軸受Ａの軸方向の位置Ｘ（図１）を示し、縦軸は当該表面に直交する方向の高さＺ（図１）を示す。なお、裏金１０の外側の表面のプロフィール（粗さ）は、表面粗さ測定機（小坂研究所製Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ  ＳＥ−３４００）によって計測した。
【００１７】
図２Ｂは、裏金１０の外側の表面の写真である。同図に示すように、裏金１０の外側の表面は、裏金１０の加工（圧延、プレス加工等）における加工後の平滑形状を維持しており、当該加工におけるわずかな傷のみを有している。また、裏金１０の外側の表面に、鋼の素地以外の成分の析出も見られない。なお、図２Ｂの写真は、電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製Ｓ−２４００）によって撮影した。
【００１８】
ライニング１１は、裏金１０の内側に積層された層であり、Ｓｎを５ｗｔ％含有し、Ｂｉを７ｗｔ％含有し、残部がＣｕと不可避不純物とからなる。ライニング１１の不可避不純物はＭｇ，Ｔｉ，Ｂ，Ｐｂ，Ｃｒ等であり、精錬もしくはスクラップにおいて混入する不純物である。不可避不純物の含有量は、全体で１．０ｗｔ％以下である。なお、ライニング１１におけるＳｎの含有量を２〜８ｗｔ％の範囲で調整してもよいし、ライニング１１におけるＢｉの含有量を３〜１０ｗｔ％の範囲で調整してもよい。
【００１９】
オーバーレイ１２は、ライニング１１の内側の表面上に積層された層である。オーバーレイ１２は、ＢｉとＣと不可避不純物とからなる。オーバーレイ１２の不可避不純物はＳｎ，Ｆｅ，Ｐｂ等である。オーバーレイ１２における炭素濃度は、０．０３７ｗｔ％である。不可避不純物はめっき浴等からオーバーレイ１２に混入する。オーバーレイ１２の不可避不純物の含有量は、全体で１．０ｗｔ％以下である。
【００２０】
なお、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（島津製作所製ＩＣＰＳ−８１００）によって計測した。ただし、オーバーレイ１２における炭素濃度は、高周波誘導加熱炉燃焼赤外線吸収法（ＪＩＳＧ１２１１鉄鋼用炭素量分析方法）によって計測した。
【００２１】
以上説明した摺動部材１と同様のオーバーレイ１２を有する疲労試験片（コンロッドＲ）を作成し、その疲労損傷面積率を計測したところ、疲労損傷面積率は２．８％と良好であった。疲労損傷面積率は、以下の手順で計測した。まず、図３Ａに示すように、長さ方向の両端に円柱状の貫通穴が形成されたコンロッドＲを用意し、一端の貫通穴にて試験軸Ｈ（ハッチング）を軸受けさせた。なお、試験軸Ｈを軸受けするコンロッドＲの貫通穴の内周面に摺動部材１と同様のオーバーレイ１２（灰色）を形成した。試験軸Ｈの軸方向におけるコンロッドＲの両外側において試験軸Ｈを軸受けし、回転数が３０００回転／分となるように試験軸Ｈを回転させた。試験軸Ｈとは反対側のコンロッドＲの端部を、コンロッドＲの長さ方向に往復移動する移動体Ｆに連結し、当該移動体Ｆの往復荷重を５７ＭＰａとした。また、コンロッドＲと試験軸Ｈとの間には、１２０℃のエンジンオイルを給油した。
【００２２】
以上の状態を５０時間にわたって継続することにより、オーバーレイ１２の疲労試験を行った。そして、疲労試験後において、オーバーレイ１２の内側の表面（摺動面）を、当該表面に直交する直線上の位置から当該直線を主光軸とするように撮影し、当該撮影された画像である評価画像を得た。そして、評価画像に映し出されたオーバーレイ１２の表面のうち損傷した部分をビノキュラー（拡大鏡）で観察して特定し、当該損傷した部分の面積である損傷部面積を、評価画像に映し出されたオーバーレイ１２の表面全体の面積で除算した値の百分率を疲労損傷面積率として計測した。
【００２３】
（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。
次に、低炭素鋼で形成された平面板上に、ライニング１１を構成する材料の粉末を散布した。具体的に、上述したライニング１１における各成分の質量比となるように、Ｃｕの粉末とＢｉの粉末とＳｎの粉末とを低炭素鋼の平面板上に散布した。ライニング１１における各成分の質量比が満足できればよく、Ｃｕ−Ｂｉ，Ｃｕ−Ｓｎ等の合金粉末を低炭素鋼の平面板上に散布してもよい。
【００２４】
次に、低炭素鋼の平面板と、当該平面板上に散布した粉末とを焼結した。焼結温度を７００〜１０００℃に制御し、不活性雰囲気中で焼結した。焼結後、冷却した。
冷却が完了すると、低炭素鋼の平面板上にＣｕ合金層が形成される。
次に、中空状の円筒を直径方向に２等分した形状となるように、Ｃｕ合金層が形成された低炭素鋼をプレス加工した。
【００２５】
次に、低炭素鋼とＣｕ合金層の表面を切削加工した。このとき、低炭素鋼とＣｕ合金層の厚みが裏金１０とライニング１１の厚みと同一となり、かつ、低炭素鋼の外径が摺動部材１の外径と一致するように、切削量を制御した。これにより、切削加工後の低炭素鋼とＣｕ合金層によって裏金１０とライニング１１が形成できる。切削加工は、例えば焼結ダイヤモンドで形成された切削工具材をセットした旋盤によって行った。
【００２６】
次に、ライニング１１の表面上にＢｉを電気めっきによって１０μｍの厚みだけ成膜することにより、オーバーレイ１２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、ライニング１１の内側の表面を水洗した。さらに、ライニング１１の表面を酸洗することにより、ライニング１１の表面から不要な酸化物を除去した。その後、ライニング１１の表面を、再度、水洗した。なお、電気めっきを行うにあたり、裏金１０とライニング１１にマスキングを行わない。
【００２７】
以上の前処理が完了すると、図３Ｂに示すように、ライニング１１の表面が金属ビスマスで形成されたアノード電極Ｎに対向するように、摺動部材１を収容するラック（不図示）をめっき浴Ｂに浸漬させた。摺動部材１をラックに収容させることにより、当該ラックに備えられた接点Ｃを裏金１０の外側の表面に接触させた。そして、ライニング１１がカソード電極となるように、アノード電極Ｎと接点Ｃとの間に電圧を印加した。具体的に、アノード電極Ｎに供給される直流電流の電流密度が２．０Ａ／ｄｍ2となるように、アノード電極ＮとラックＤとの間に直流電圧を印加した。また、めっき浴Ｂの浴温度を４０℃とし、めっき時間を２０分とした。
【００２８】
めっき浴Ｂは、第１塩としての硝酸ビスマス五水和物［Ｂｉ（ＮＯ3）3・５Ｈ2Ｏ］と、第２塩としての塩化カリウム［ＫＣｌ］とＥＤＴＡ二ナトリウム［Ｎａ2ＥＤＴＡ］と、添加剤としてのゼラチンとを水に溶解させることにより用意した。なお、ＥＤＴＡの示性式は（ＨＯＯＣＣＨ2）2ＮＣＨ2ＣＨ2Ｎ（ＣＨ2ＣＯＯＨ）2である。めっき浴Ｂにおける硝酸ビスマス五水和物の濃度は、０．２０［ｍｏｌ／Ｌ］であり、ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度は０．２５［ｍｏｌ／Ｌ］であり、塩化カリウムの濃度は１．００［ｍｏｌ／Ｌ］であり、ゼラチンの濃度は３．００［ｇ／Ｌ］であった。また、めっき浴ＢのｐＨは９となった。
【００２９】
硝酸ビスマス五水和物に含まれるビスマスは一時的にビスマスイオン［Ｂｉ3+］となるものの、その後、ＥＤＴＡ二ナトリウムに含まれるＥＤＴＡと一対一で結合し、錯体を形成する。金属ビスマスで形成されたアノード電極Ｎは、電子を放出するとビスマスイオンを生成するが、当該ビスマスイオンはＥＤＴＡと錯体を形成する。以上のようにして形成されたビスマスとＥＤＴＡの錯体は、カソード電極としてのライニング１１の表面にて電子を受け取ると分解し、ビスマスがライニング１１の表面に析出する。ビスマスをライニング１１の表面に析出させることにより、オーバーレイ１２を成膜できる。
【００３０】
以上のようにして、オーバーレイ１２の成膜が完了した後に、水洗と乾燥を行うことにより、摺動部材１を完成させた。さらに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。ビスマスで形成されたオーバーレイ１２は、ライニング１１等よりも軟らかいため、摺動部材１のなじみ性や耐焼き付き性を良好とすることができる。
【００３１】
（２）実験結果：
それぞれ組成が異なるめっき浴Ｂ（実施例１〜２、比較例１〜２）にてオーバーレイ１２を形成し、オーバーレイ１２の比較する実験を行った。実施例１のめっき浴Ｂを第１実施形態のめっき浴Ｂと同様とした。すなわち、実施例１のめっき浴Ｂにおいて、硝酸ビスマス五水和物の濃度を０．２０［ｍｏｌ／Ｌ］とし、ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度を０．２５［ｍｏｌ／Ｌ］とし、塩化カリウムの濃度を１．００［ｍｏｌ／Ｌ］とし、ゼラチンの濃度を３．００［ｇ／Ｌ］とした。また、実施例１のめっき浴Ｂは、ｐＨが９であった。実施例１において、ビスマスで形成されたアノード電極Ｎおける電流密度を２．００Ａ／ｄｍ2とし、浴温度を４０℃とした。
【００３２】
実施例２のめっき浴Ｂを、ゼラチンの濃度を除いて実施例１のめっき浴Ｂと同様とした。すなわち、実施例２のめっき浴Ｂにおいて、硝酸ビスマス五水和物の濃度を０．２０［ｍｏｌ／Ｌ］とし、ＥＤＴＡ二ナトリウムの濃度を０．２５［ｍｏｌ／Ｌ］とし、塩化カリウムの濃度を１．００［ｍｏｌ／Ｌ］とし、ゼラチンの濃度を実施例１よりも小さい０．５０［ｇ／Ｌ］とした。また、実施例２のめっき浴Ｂは、ｐＨが９であった。実施例２においても、ビスマスで形成されたアノード電極Ｎおける電流密度を２．００Ａ／ｄｍ2とし、浴温度を４０℃とした。
【００３３】
比較例１のめっき浴Ｂをメタンスルホン酸浴とした。比較例１のめっき浴Ｂにおいて、メタンスルホン酸ビスマス［Ｂｉ（ＣＨ3ＳＯ3）3］の濃度を０．２０［ｍｏｌ／Ｌ］とし、メタンスルホン酸［ＣＨ3ＳＯ3Ｈ］の濃度を１．００［ｍｏｌ／Ｌ］とし、添加剤としてのポリオキシエチレン・ノニルフェニルエーテルの濃度を２０［ｇ／Ｌ］とした。また、比較例１のめっき浴Ｂは、ｐＨが１であった。比較例１において、ビスマスで形成されたアノード電極Ｎおける電流密度を２．００Ａ／ｄｍ2とし、浴温度を３０℃とした。なお、比較例１は、特許第３９１６８０５号の発明にかかるめっき浴Ｂであり、オーバーレイ１２におけるビスマスの結晶方位がランダムとなるように各めっき条件を制御した。
【００３４】
比較例２のめっき浴Ｂを硫酸浴とした。比較例２のめっき浴Ｂにおいて、硫酸ビスマス［Ｂｉ（ＮＯ3）3］の濃度を０．２０［ｍｏｌ／Ｌ］とし、硫酸［Ｈ2ＳＯ4］の濃度を１．００［ｍｏｌ／Ｌ］とし、添加剤としてのβナフトールの濃度を１．００［ｇ／Ｌ］とした。比較例２のめっき浴Ｂは、ｐＨが１であった。比較例２において、ビスマスで形成されたアノード電極Ｎおける電流密度を２．００Ａ／ｄｍ2とし、浴温度を２５℃とした。
【００３５】
図４は、各めっき浴によって形成されたオーバーレイ１２における炭素濃度と、疲労損傷面積率との関係を示すグラフである。実施例１（○）において、オーバーレイ１２における炭素濃度は０．０３７ｗｔ％であり、疲労損傷面積率は２．８％であった。実施例２（●）において、オーバーレイ１２における炭素濃度は０．０２１ｗｔ％であり、疲労損傷面積率は６．７％であった。比較例１（△）において、オーバーレイ１２における炭素濃度は０．００８ｗｔ％であり、疲労損傷面積率は６．５％であった。比較例２（▲）において、オーバーレイ１２における炭素濃度は０．００８ｗｔ％であり、疲労損傷面積率は５０．０％であった。
【００３６】
図４に示すように、ＥＤＴＡ二ナトリウムを含む実施例１〜２のめっき浴Ｂにおいて、添加剤としてのゼラチンの添加量を大きくするほど、オーバーレイ１２における炭素濃度が大きくなった。一方、ゼラチンが添加されていないめっき浴Ｂを使用した比較例１〜２において、オーバーレイ１２における炭素濃度が小さかった。比較例１〜２の疲労損傷面積率を比較すると、比較例１の方が比較例２よりもオーバーレイ１２の耐疲労性が良好であった。比較例１のオーバーレイ１２におけるビスマスの結晶方位はランダムであり、疲労亀裂が単一方向に長大化しないためと考えられる。
【００３７】
実施例１〜２および比較例２は、特許第３９１６８０５号の発明を適用したものではなく、オーバーレイ１２におけるビスマスの結晶方位に配向性が見られた。しかしながら、ビスマスの結晶方位に配向性があるにも拘わらず、実施例１〜２においてオーバーレイ１２の耐疲労性が良好となった。実施例１〜２は、炭素濃度が比較例２よりも大きく、炭素の分散強化によって耐疲労性が良好となったと考えられる。ここで、ビスマスの結晶方位に配向性がある実施例１〜２および比較例２の疲労損傷面積率を結ぶ近似曲線（実線）が示すように、オーバーレイ１２における炭素濃度を大きくするほど、オーバーレイ１２の耐疲労性を良好とすることができる。オーバーレイ１２における炭素濃度を０．０１５％以上とすることにより、オーバーレイ１２におけるビスマスの結晶方位をランダムとした場合と同様の耐疲労性を得ることができる。
【００３８】
ここで、結晶方位をランダムにするようにビスマスのめっき浴Ｂを管理することは困難である。実施例１〜２ではビスマスの結晶方位に配向性があってもオーバーレイ１２の耐疲労性を良好とすることができるため、容易に耐疲労性を良好な摺動部材１を製造できる。むろん、オーバーレイ１２におけるビスマスの結晶方位をランダムにし、かつ、オーバーレイ１２における炭素濃度を大きくしてもよい。また、実施例１〜２を比較すると、オーバーレイ１２における炭素濃度が大きい実施例１の方が実施例２よりも疲労損傷面積率が小さく、めっき浴Ｂに添加された水溶性有機物（ゼラチン）の濃度が大きいほど耐疲労性が良好となる。
【００３９】
図５Ａは、比較例１における裏金１０の外側の表面のプロフィールである。同図において、横軸は、裏金１０の外側の表面上におけるすべり軸受Ａの軸方向の位置Ｘ（図１）を示し、縦軸は当該表面に直交する方向の高さＺ（図１）を示す。比較例１における裏金１０の外側の表面の粗さは、Ｒａが０．４８μｍであり、Ｒｚが２．６４μｍであり、Ｒmaxが３．７５μｍであった。図５Ｂは、比較例１における裏金１０の外側の表面の写真である。図２Ｂの実施例１と異なり、図５Ｂの比較例１では裏金１０の鋼をおもに構成する鉄が腐食しているとともに、ビスマスが析出している部分（他の部分よりも明るい略円形部分）が見られる。鉄はビスマスよりもイオン化傾向が大きく、比較例１における酸性めっき浴においてビスマスと鉄との置換が生じた。なお、上述した実験結果に示した各種数値は、第１実施形態と同様の計測機器および計測手法によって計測されたものである。
【００４０】
（３）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、本発明のめっき浴Ｂを利用して製造した摺動部材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、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・ボスブシュ等を形成してもよい。むろん、摺動部材１は、軸以外の相手軸２が摺動する部材であってもよく、必ずしも円筒状のすべり軸受Ａを形成しなくてもよい。なお、裏金１０は、ライニング１１とオーバーレイ１２とを介して相手軸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。例えば、イオン化傾向がビスマスよりも小さい銅合金で裏金１０が形成されてもよい。また、ライニング１１は必ずしも焼成によって形成された銅合金でなくてもよく、ライニング１１が圧延によって裏金１０に貼り合わされてもよい。
【００４１】
また、オーバーレイ１２の厚みは、摺動部材１の相手軸２の硬さや荷重や耐用時間等に応じて設定されればよく、前記実施形態のように１０μｍとすることによりエンジンのクランクシャフトの軸受として好適となる。前記実施形態では、ゼラチンをレベリング剤として添加したが、ゼラチン以外の水溶性有機物をレベリング剤として添加してもよい。また、オーバーレイ１２における疲労損傷面積率を抑制するために、必ずしも炭素濃度を大きくしなくてもよい。例えば、本発明のめっき浴Ｂを利用して結晶方位がランダム配向のオーバーレイ１２を形成することにより、オーバーレイ１２における疲労損傷面積率を抑制してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…摺動部材、２…相手軸、１０…裏金、１１…ライニング、１２…オーバーレイ。
【図１】
2015096631.tif 000003
【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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