(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏金層、軸受メタル層、任意選択の中間層、及び被覆を含む平軸受であって、前記被覆が、積層配置された複数の層を含み、前記複数の層が、２層以上の相対的に軟質の軟質層と、１層又は複数層の相対的に硬質の硬質層とを含み、前記軟質層及び前記硬質層が交互に配置され、各軟質層がＳｎＣｕ合金を含み、各硬質層がＳｎＮｉ金属間化合物及びＳｎＮｉＣｕ金属間化合物を含み、
１つの軟質層が、前記軸受メタル層に、又は前記中間層が存在する場合は前記中間層に隣接して配置された最内層であり、別の軟質層が、前記軸受の外表面を形成する最外層である、平軸受。
【請求項２】
前記ＳｎＮｉ金属間化合物がＮｉ３Ｓｎ４であり、前記ＳｎＮｉＣｕ金属間化合物がＳｎ５（ＣｕＮｉ）６である、請求項１に記載された平軸受。
【請求項３】
前記軟質層の数が３層以上であり、前記硬質層の数が２層以上であり、それにより、前記被覆の層の総数が５層以上である、請求項１または請求項２に記載された平軸受。
【請求項４】
個々の層が実質的に同じ厚さを有する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項５】
前記層のそれぞれが０．５μｍ〜３．０μｍの範囲から選択された同じ厚さを有する、請求項４に記載された平軸受。
【請求項６】
前記層のそれぞれが１．０μｍ〜２．０μｍの厚さを有する、請求項５に記載された平軸受。
【請求項７】
各軟質層の厚さが、各硬質層の厚さとは異なり、各軟質層の厚さが、各硬質層の厚さよりも大きい、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項８】
各軟質層の厚さが１．０μｍ〜１０μｍであり、各硬質層の厚さが０．１μｍ〜５μｍである、請求項７に記載された平軸受。
【請求項９】
各軟質層の厚さが２．０μｍ〜４．０μｍであり、各硬質層の厚さが０．５μｍ〜２．０μｍである、請求項８に記載された平軸受。
【請求項１０】
前記層の総数が５層以下になり、各軟質層が各硬質金属間化合物層よりも厚くなるように、前記被覆が構成される、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１１】
各軟質層の厚さが１．０μｍ〜３０μｍであり、前記硬質層の厚さが０．１μｍ〜８．０μｍである、請求項１０に記載された平軸受。
【請求項１２】
各軟質層の厚さが５．０μｍ〜１０μｍであり、各硬質層の厚さが２．０μｍ〜５．０μｍである、請求項１１に記載された平軸受。
【請求項１３】
各軟質層が、各硬質層の厚さの少なくとも２倍の厚さを有する、請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１４】
最外硬質層が、前記被覆の下半分の位置に配置される、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１５】
最外硬質層が、前記被覆の中心線上又は上半分の位置に配置される、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１６】
前記軸受メタル層が、銅基合金又はアルミニウム基合金からなる、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１７】
前記中間層が存在し、前記中間層がニッケル、コバルト、鉄、銅、クロム、亜鉛、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群のうちの少なくとも１つを含む、請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１８】
前記中間層が存在し、前記中間層が１μｍ〜５μｍの厚さを有する、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項１９】
前記被覆の全体厚さが５μｍ〜５０μｍである、請求項１から請求項１８までのいずれか１項に記載された平軸受。
【請求項２０】
請求項１〜請求項１９までのいずれか１項に記載された平軸受の製造方法であって、
軸受ライニング層を接着した裏金層を準備するステップと、
任意選択で、前記軸受ライニング層上に中間層を付着させるステップと、
前記ライニング層又は中間層上に、第１の金属又は合金の層を付着させるステップと、
前記第１の層上に、第２の金属又は合金の層を付着させるステップと、
前記第２の層上に、前記第１の金属又は合金の他の層を付着させるステップと、
任意選択で、その上に第２及び第１の金属又は合金の層をさらに交互に付着させるステップと、
前記第１の金属又は合金の層の金属原子の拡散を可能にする温度まで前記付着された層を熱処理し、前記金属原子が前記第２の金属又は合金の層に拡散して反応し、前記第２の金属又は合金内に複数種類の金属間化合物を形成し、それにより、複数種類の金属間化合物を含む比較的硬質の層と交互に積層された前記第１の金属又は合金を含む比較的軟質の層により構成された被覆を形成するステップとを含む、平軸受の製造方法。
【請求項２１】
前記熱処理を、２時間〜６０時間にわたって行う、請求項２０に記載された平軸受の製造方法。
【請求項２２】
前記熱処理を、３６時間にわたって行う、請求項２１に記載された平軸受の製造方法。
【請求項２３】
前記熱処理の温度が、１４０℃〜１８０℃である、請求項２０から請求項２２までのいずれか１項に記載された平軸受の製造方法。
【請求項２４】
前記熱処理の温度が、１７０℃である、請求項２３に記載された平軸受の製造方法。
【請求項２５】
前記第１の金属又は合金の層がＳｎＣｕ合金であり、前記第２の金属又は合金の層が金属ニッケル層である、請求項２０から請求項２４までのいずれか１項に記載された平軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関用の平軸受の被覆構造に関するものであり、硬質の金属間化合物層によって分離された軟質の金属層群から成る積層多層構造に関するものである。また、本発明は、この滑り被覆を製造する方法にも関するものである。本発明の具体例は、裏金層、軸受ライニング層、中間層又は拡散防止層、および硬質金属間化合物層によって分離された錫基軟質金属層の群から成る積層された機能的な多層被覆を含む内燃機関の平軸受などの滑り部材に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の平軸受などの滑り部材は、鋼鉄製の裏金に接合された銅又はアルミニウムのライニング合金を含むことが多い。銅合金又はアルミニウム合金により、使用時に滑り部材が受ける荷重に耐えることができる強靱な表面が得られる。このような滑り部材は、良好な埋収性及びなじみ性のみならず適切な耐焼き付き性を有さなければならない。この目的のために、通常は、ライニング層の表面上に鉛及び鉛合金などの軟質被覆層が設けられる。鉛は、上記の特性を兼ね備えるとともに、外部荷重に対して適度な耐疲労性を提供する非常に信頼性のある被覆材料として従来から知られている
【０００３】
地球環境の観点から、さらにＣＯ２排出量規制の要請から、新規のエンジン、特に小型化エンジン用として高性能な被覆を有する滑り軸受が必要とされている。この要求は、乗用車から船舶及び発電用途用の大型ディーゼル並びに中速ディーゼルに至るまでの内燃機関産業全体に亘っている。従来様々な試みがなされてきたが、実行可能な解決法として、被覆を積層多層構造に分割することがある。多層構造の分割により、個々の層の厚さを減少させて多層構造の耐疲労性が向上させるだけでなく、各層間界面の群を形成することにより被覆の機械的特性をさらに向上させることができる。
【０００４】
米国特許第６４９２０３９号（特許文献１）は、錫−銅被覆とニッケル拡散障壁層との間にニッケル及び錫を含む追加的な層を設けることを記載している。この追加的な層は、電気めっきによって付着させており、錫−銅被覆が摩滅した場合に、摩耗及び焼き付きからの保護を提供する。しかし、この多層構造には、２つの層しか含まれていない。追加的なニッケル−錫層は被覆と拡散障壁層との間に設けられるので、現代の小型化エンジンにとっては、疲労強度の改善効果はわずかしかない。さらに、ニッケル−錫層は電気化学的方法によって作製されるので、工程管理を複雑にするだけでなく、被覆構造に望ましくない内部応力が発生して被覆構造に疲労が生じやすくなる。
【０００５】
米国特許出願公開第２００６／０２６３６２５号（特許文献２）では、特許文献１で説明されたような被覆のめっき工程管理を単純化する努力がなされた。特許文献２には、電気化学的方法によりニッケル−錫層を作製する代わりに高温時効工程によりこの層を形成できることが開示されており、錫−銅被覆が摩滅した後に焼き付き及び摩耗にたして良好な保護が得られると記載されている。電気化学的方法と比較して、複雑なめっき工程が回避され、さらに、時効工程中に内部応力も除去される。しかし、この被覆でも、現代の高性能エンジンに対処するための耐疲労性の向上は得られない。これは、被覆が２つの層しか含まず、それにより疲労特性のさらなる向上が制限されることが原因であると考えられる。
【０００６】
米国特許第６３５７９１７号（特許文献３）には、下部被覆層上に付着された鉄、クロム、ニッケル、コバルト、金、銀、及び銅のうちの１つを含む上部露出層を有する多層構造が記載されている。下部被覆層は、鉛、錫、インジウム、銅、ニッケル、亜鉛、及びアンチモンのうちの１つを含む。次いで、上部露出層は、所定の温度（１６０℃）で所定時間加熱されて、下部被覆層と反応して、硬質且つ耐摩耗性の金属間化合物層又は固溶体層が所望の比率で形成される。この構造も、被覆が２つの層しか含まないことから、被覆の疲労性能を著しく高めることはできない。また、硬質の金属間化合物層又は固溶体層が被覆の表面に形成されるので、特にエンジンのなじみ運転中の軸受の埋収性及びなじみ性が損なわれる虞がある。
【０００７】
米国特許第６３１２５７９号（特許文献４）は、被覆の性能を向上させるために硬質層と軟質層を交互に配置した多層材料について記載している。無鉛の多層めっきが、ライニング基部上に作製される。めっき層は、少なくとも２つの別個の無鉛層を含み、それらは同一の浴槽を使って電流密度を変えて電気めっきされ、析出特性の異なる多層無鉛めっき層を形成する。しかし、多層材料は同一の浴槽から電気めっき法によって形成されるので、各層間の差異、すなわち多層被覆構造の性能は限定されたものとなる。さらに、めっき工程に伴う内部応力が問題になる虞がある。また、特許文献４には、個々の層の数、位置、厚さ及び配置に関する詳細は記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６４９２０３９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０２６３６２５号明細書
【特許文献３】米国特許第６３５７９１７号明細書
【特許文献４】米国特許第６３１２５７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、優れた耐疲労性及び耐摩耗性、良好な耐焼き付き性、並びに現代の様々な内燃機関用途に必要な他の特性、のうちの１つ又は複数を有する、例えば内燃機関の平軸受などの滑り部材の多層被覆構造を提供することである。滑り部材がこれらの特性の全てを有することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の他の目的としては、製造工程を複雑にすることなしに動的構造を有する多層被覆の製造を可能にする製造方法を提供して、それにより製造費用を削減することである。被覆形成中に発生する内部応力を減少させるか又は取り除くことも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、裏金層、銅合金又はアルミニウム合金の軸受金属層、中間層および被覆を有し、被覆は、従来のコーティング法および後続の熱処理によって製造された硬質金属間化合物層により分離された軟質金属層の群を含む、特に平軸受用の滑り部材によって達成される。
【００１２】
本発明の目的はさらに、最内層及び最外層がいずれも軟質金属層であり、残りの層が、最内層と最外層との間の異なる位置に、異なる性能を要求される現代の内燃機関に適合するために多様な厚さで動的に配置されている被覆によって達成される。
【００１３】
本発明によれば、硬質金属間化合物層が、被覆を３層以上の薄い層に分割し、それにより、積層多層被覆構造が作られる。積層被覆構造は、個々の層の数及び位置に応じて元の厚さの被覆の疲労性能をある程度向上させる。したがって、多層被覆構造は、各エンジン用途の必要条件に適合するように作ることができる。層の薄膜化により塑性変形の量が少なくなったことに関連して外部荷重下での塑性変形の蓄積がはるかに低減されることにより、疲労性能の向上が達成され、その結果として、多層構造は疲労が起こりにくくなる。
【００１４】
優れた耐疲労性が必要とされるが埋収性及びなじみ性がそれほど重要でないエンジンの場合、多層被覆は、硬質金属間化合物層によって分離された軟質金属層の群から構成できる。軟質金属層の数は、通常は３層以上であり、硬質金属間化合物層の数は、通常は２層以上である。したがって、全体の層数は、通常は５層以上である。個々の層の厚さは同じにされ、０．５μｍ〜８μｍ、好ましくは１μｍ〜３μｍの範囲にできる。この多層被覆は、層の厚さが大きく減少したこと、および硬質層と軟質層との界面の数が増えたことにより、非常に優れた疲労強度を有する。硬質金属間化合物層及び硬質層と軟質層との界面の数が増えた結果、耐摩耗性にも著しい向上が見られる。
【００１５】
疲労強度及び耐摩耗性が大きい上に異物による摩耗損傷に対する良好な保護を兼ね備えることが平軸受に必要とされるエンジンの場合、多層被覆の設計は、必要とされる特性に適応するために折衷的になる。被覆は、硬質金属間化合物層によって分離された軟質金属層の群として構成される。軟質金属層の数は、通常は３層以上であり、硬質金属間化合物層の数は、通常は２層以上である。したがって、全体の層数は、通常は５層以上である。軟質金属層の厚さと硬質金属間化合物層の厚さとは異なり、軟質金属層の方が硬質金属間化合物層よりもわずかに厚くされる。各軟質金属層の厚さは、１μｍ〜１０μｍ、好ましくは２μｍ〜４μｍの範囲であり、他方、各硬質金属間化合物層の厚さは、０．１μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５μｍ〜２μｍである。この構造は、層の厚さが大きく減少するとともに硬質層と軟質層との界面の数が増えることにより高い疲労強度及び耐摩耗性を必要とするエンジンに非常に優れた特性を提供しながらも、軟質金属層が厚くなったために、鋼鉄製シャフトの相手材に対したときに軟質金属層よって良好な埋収性及びなじみ性が維持される。
【００１６】
軸受が埋収性及びなじみ性を損ない易いが疲労特性が適度に必要なエンジンの場合、被覆は、層の総数が５層以下であり、軟質金属層が硬質金属間化合物層よりも大幅に厚くなるように構成できる。各軟質金属層の厚さは、１μｍ〜３０μｍ、好ましくは５μｍ〜１０μｍであり、他方、各硬質金属間化合物層の厚さは、０．１μｍ〜８μｍ、好ましくは２μｍ〜５μｍである。この構造により、非常に優れた埋収性、なじみ性、及びエンジンに必要とされる他の軟性保護がもたらされる。それと同時に、硬質金属間化合物層及び薄い軟質金属層、並びに硬質層と軟質層との界面を採用することにより、適度な疲労強度及び耐摩耗性が尚も得られる。さらに、多層被覆構造の利点を最大限に利用するために、軟質特性をさらに向上させる必要のあるエンジンに対しては、最も外の硬質金属間化合物層を被覆の下半分の位置に配置する。他方、初期の摩耗からの保護のため、硬質金属間化合物層を、被覆の中心線又は上半分の位置に設けることができる。
【００１７】
１つの被覆構造における軟質金属層は、同一の組成とすることも異なる組成とすることもでき、錫、ビスマス、鉛、銀、インジウム、金、アンチモン、アルミニウム、及びそれらの合金のうちの少なくとも１つを含むことができる。また、軟質金属層は、任意の従来のコーティング法によって付着させることができる。
【００１８】
軟質金属層は、ＰＴＦＥ、フッ素化ポリマー、金属硫化物、金属フッ化物、金属硫酸塩、黒鉛及び他の軟質炭素質粒子、六方晶窒化ホウ素、層状ケイ酸塩、酸化チタン、酸化亜鉛及び酸化鉛、並びに他の六方晶構造を示す粒子から成る群から選択された１種類又は複数種類の軟質粒子も含むことができる。
【００１９】
軟質金属層は、金属酸化物、ホウ化物、炭化物、窒化物、硫酸塩及びケイ化物、ダイヤモンド、カーボン・ナノチューブ、グラフェン及び他の硬質炭素質粒子、並びに他の立方晶構造を示す粒子から成る群から選択された１種類又は複数種類の硬質粒子を含むことができる。
【００２０】
１つの被覆構造における硬質金属間化合物層は、同一の組成とすることも異なる組成とすることもでき、任意の従来のコーティング法を使用して金属層を付着させて次に熱処理を行って形成することができ、少なくとも２種類の元素を必要とする。そのうちの１種類は、錫、ビスマス、鉛、銀、インジウム、金、アンチモン、アルミニウムの群から選択され、他の１種類又は複数種類の元素は、ニッケル、コバルト、亜鉛、銀、鉄、銅、クロム、カドミウム、アルミニウムを含む群から選択される。
【００２１】
硬質金属間化合物層は、ＰＴＦＥ、フッ素化ポリマー、金属硫化物、金属フッ化物、金属硫酸塩、黒鉛及び他の軟質炭素質粒子、六方晶窒化ホウ素、層状ケイ酸塩、酸化チタン、酸化亜鉛及び酸化鉛、並びに他の六方晶構造を示す粒子から成る群から選択された１種類又は複数種類の軟質粒子をも含むことができる。
【００２２】
硬質金属間化合物層は、金属酸化物、ホウ化物、炭化物、窒化物、硫酸塩及びケイ化物、ダイヤモンド、カーボン・ナノチューブ、グラフェン及び他の硬質炭素質粒子、並びに他の立方晶構造を示す粒子から成る群から選択された１種類又は複数種類の硬質粒子をも含むことができる。
【００２３】
熱処理は、１００℃〜２５０℃、好ましくは１５０℃〜１８０℃の温度で実行することが有利である。それよりも高温では、軟質金属層の結晶構造が変化してそのトライボロジー性能に影響を及ぼす虞があり、また、それよりも低い熱拡散温度では、処理時間が長くなり生産費用が増大する。
【００２４】
熱拡散工程の時間は、被覆の構成に応じて、２時間〜６０時間、好ましくは１２時間〜３６時間とすることが有利である。時間をより長くしても、さらなる効果はえられず、反対に時間をより短くすると、必要とされる硬質金属間化合物層の形成および被覆の内部応力の緩和を行うには十分ではない。
【００２５】
本発明によれば、熱拡散工程を行うことにより、複雑な化学的工程の管理が回避され、さらに、有害な内部応力が軽減される。したがって、品質管理及び製品性能の向上を図ることができる。
【００２６】
本発明によれば、被覆の最内層及び最外層は、いずれも軟質金属層である。最外層は、必要とされるなじみ運転特性を提供し、最内層は、被覆と拡散障壁層との間の接着性を高める。
【００２７】
本発明による被覆の全体厚さは、５μｍ〜５０μｍであることが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による、高い耐疲労性が必要とされるエンジン用の滑り軸受の好ましい一実施例の断面図。
【図２】本発明による、高い疲労強度及び耐摩耗性、並びに異物による摩耗損傷に対する良好な保護を兼ね備えることが平軸受に必要とされるエンジン用の滑り軸受の好ましい一実施例の断面図。
【図３】本発明による、軸受が埋収性及びなじみ性を損ない易いが疲労に関する必要条件が控えめなエンジン用の滑り軸受の好ましい一実施例の断面図。
【図４】本発明による、軸受が埋収性及びなじみ性を損ない易いが疲労に関する必要条件が控えめなエンジン用の滑り軸受の代替的な好ましい一実施例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１を参照すると、本発明の好ましい具体例による高い耐疲労性が求められるエンジン用の滑り軸受の断面が示されている。軸受は、強靱な裏金１１、裏金に接着されたライニング金属層１２、中間層又は拡散障壁層１３、及び被覆層１４を含む。裏金層１１は、鋼鉄か、又は青銅若しくはアルミニウム合金などの任意の他の適切な材料とすることができる。ライニング金属層１２は、任意の適切な材料とすることができるが、実際には銅基合金又はアルミニウム基合金のいずれかが使用される。中間層１３は、ニッケル、コバルト、鉄、銅、クロム、亜鉛、アルミニウム、及びそれらの合金から成る群のうちの少なくとも１つを含み、任意の従来のコーティング法によって付着される。中間層の厚さは一般に、１μｍ〜５μｍである。多層被覆１４は、厚さの等しい５つの層を含み、３つの軟質金属層１４ａが、高い耐疲労性が求められるエンジンに必要とされる保護を提供する２つの硬質金属間化合物層１４ｂによって分離されている。この多層構造は、従来のコーディングに続いて熱処理を行うことによって製造される。被覆の全体的な厚さは５μｍ〜５０μｍである。
【００３０】
図２は、高い疲労強度及び耐摩耗性、並びに異物による摩耗損傷に対する良好な保護を兼ね備えることが平軸受に必要とされるエンジン用の滑り軸受の本発明による好ましい一実施例の断面図を示す。軸受は、強靱な裏金２１、裏金に接着されたライニング金属層２２、中間層又は拡散障壁層２３、及び被覆層２４を含む。裏金層２１は、鋼鉄か、又は青銅若しくはアルミニウム合金などの任意の他の適切な材料とすることができる。ライニング金属層２２は、任意の適切な材料とすることができるが、実際には銅基合金又はアルミニウム基合金のいずれかが使用される。中間層２３は、ニッケル、コバルト、鉄、銅、クロム、亜鉛、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群のうちの少なくとも１つを含み、任意の従来のコーティング法によって付着される。中間層の厚さは一般に、１μｍ〜５μｍの範囲である。多層被覆２４は、厚さが等しくない５つの層を含み、３つの厚い軟質金属層２４ａが、２つの薄い硬質金属間化合物層２４ｂによって分離されている。このように配置された多層構造により、エンジンは良好な埋収性を有し、同時に、図１と比較して高い耐疲労性を著しく損なうことはない。この多層構造は、従来のコーティング法に続いて熱処理することによって製造される。被覆の全体厚さは５μｍ〜５０μｍである。
【００３１】
図３は、軸受が埋収性及びなじみ性を損ない易いが疲労に関する必要性は適度であるエンジン用の滑り軸受の本発明による好ましい一実施例の断面図を示す。軸受は、強靱な裏金３１、裏金に接着されたライニング金属層３２、中間層又は拡散障壁層３３、及び被覆層３４を含む。裏金層３１は、鋼鉄か、又は青銅若しくはアルミニウム合金などの任意の他の適切な材料とすることができる。ライニング金属層３２は、任意の適切な材料とできるが、実際には銅基合金又はアルミニウム基合金のいずれかが使用される。中間層３３は、ニッケル、コバルト、鉄、銅、クロム、亜鉛、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群のうちの少なくとも１つを含み、従来のコーティング法によって付着される。中間層の厚さは一般に１μｍ〜５μｍの範囲である。図３の実施例では、多層被覆３４は３つの層で構成され、２つの軟質金属層３４ａが、硬質金属間化合物層３４ｂによって分離されている。硬質金属間化合物層は、被覆の下半分に位置し、最外軟質金属層が被覆構造において最も厚い層となり、それにより、エンジンに非常に優れた軟性保護を提供する。この多層構造は、従来のコーティング法に続いて熱処理することによって製造される。被覆の全体厚さは５μｍ〜５０μｍの範囲である。
【００３２】
図４は、軸受が埋収性及びなじみ性を損ない易いが疲労に関する必要性は適度なエンジン用の滑り軸受の本発明による好ましい一代替実施例の断面図を示す。軸受は、強靱な裏金４１、裏金に接着されたライニング金属層４２、中間層又は拡散障壁層４３、及び被覆層４４を含む。裏金層４１は、鋼鉄か、又は青銅若しくはアルミニウム合金などの任意の他の適切な材料とすることができる。ライニング金属層４２は、任意の適切な材料とすることができるが 実際には銅基合金又はアルミニウム基合金のいずれかが使用される。中間層４３は、ニッケル、コバルト、鉄、銅、クロム、亜鉛、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群のうちの少なくとも１つを含み、任意の従来のコーティング法によって付着される。中間層の厚さは一般に１μｍ〜５μｍの範囲である。図４の実施例では、多層被覆４４は３つの層で構成され、２つの軟質金属層４４ａが、硬質金属間化合物層４４ｂによって分離されている。図３とは異なり、硬質金属間化合物層は、被覆の中心線又は上半分の位置に配置され、それにより、エンジンの作動の初期段階において、硬質特性が向上する。この多層構造は、従来のコーティング法に続いて熱処理することによって製造される。被覆の全体厚さは５μｍ〜５０μｍの範囲である。
【００３３】
「実施例１」
この実施例は、図１に示された構造を有する滑り軸受である。２つの硬質金属間化合物層（１４ｂ）によって分離した３つの軟質金属層（１４ａ）により厚さ２５μｍの被膜１４を構成した。これらの層は中間層１３上に被覆したが、中間層１３自体は、鋼鉄製裏金層１１上に接着させたＡｌ合金製軸受メタル・ライニング金属層１２上に付着させた。
【００３４】
ＰＶＤ法により純錫を付着させて、軟質金属層を作製した。硬質金属間化合物層は、対応する金属ニッケル層をＰＶＤ法により最初に付着させることにより作製した。当然ながら、各層を交互に付着させた。付着させた各層の厚さは表に記載している。
【００３５】
次に、被膜層を熱処理するために、滑り軸受を１５０℃の炉に２４時間入れた。熱処理中、錫原子がニッケル層に入り込んで、硬質金属間化合物を形成した。その結果得られた被膜層の組成を、以下の表１に示す。表から分かるように、金属間化合物層（２及び４）の硬さは、錫層（１、３、５）の硬さよりもかなり大きい。
【００３６】
【表１】
0006454234.tif 000002
【００３７】
「実施例２」
実例１と同じく、この実施例も滑り軸受である。この実施例では、被覆層は中間層２３上に付着させたが、中間層２３自体は、鋼鉄製裏金層２１に接着させたＡｌ合金製軸受メタル・ライニング層２２（図２）上に付着させた。
【００３８】
２つの硬質金属間化合物層によって分離した３つの軟質金属層により厚さ３０μｍの被膜を構成した。質量比で２％（％ｗ／ｗ）の二酸化チタン粒子（粒径５００ｎｍ）を含む純錫を電気めっき法により付着させて、軟質金属層を作製した。
【００３９】
体積比で１．５％（％ｖ／ｖ）のＰＴＦＥ粒子（粒径０．５μｍ）を含有する金属ニッケル層を付着させることにより、硬質金属間化合物層を作製した。付着させた厚さは以下の表２に示す。次に、滑り軸受を炉に入れて被膜を１５０℃で２４時間熱処理した。その結果得られた被膜の組成を、熱処理後の層の厚さとともに表２に示す。
【００４０】
【表２】
0006454234.tif 000003
【００４１】
「実施例３」
この実施例では、以下の層構成を有する平軸受を作製した。１つの硬質金属間化合物層３４ｂによって分離した２つの軟質金属層３４ａにより、厚さ２５μｍの被膜３４を構成した。錫銀合金を電気めっき法によって付着させて、軟質金属層を作製した。付着厚さは以下の表３に示す。
【００４２】
硬質金属間化合物層は、体積比で１％（％ｖ／ｖ）のＷＳ２粒子（粒径１μｍ）を含有する金属ニッケル層を付着させ、次に滑り軸受を１６０℃の炉に３６時間入れて層被膜を熱処理することによって作製した。その結果得られた被膜の組成を処理後の最終的な層の厚さとともに表３に示す。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
「実施例４」
この実施例では、以下の層構成を有する平軸受を作製した。１つの硬質金属間化合物層４４ｂによって分離した２つの軟質金属層４４ａにより、中間層４３上に厚さ２０μｍの被膜４４を構成した。錫銅合金を電気めっき法によって付着させて軟質金属層を作製した。
【００４５】
電気めっき法により金属ニッケル層を付着させることにより、硬質金属間化合物層を作製した。次に、被膜を１７０℃で３６時間熱処理するために、滑り軸受を炉に入れた。その結果得られた層の組成及び厚さを以下の表４に示す。硬質金属間化合物層は、ＳｎＮｉ金属間化合物及びＳｎＮｉＣｕ金属間化合物の混合物である。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
本発明は、付着時の複雑な合金化プロセス又は化学的プロセスによってではなく、熱処理による拡散によって硬質金属間化合物層が形成された滑り軸受用被膜を提供する。最外／最上層は、エンジンのなじみ運転中の保護を提供する。最内層（中間層と接触している）は、軸受ライニング層との良好な結合を提供する。硬質層は、機械的強度及びポアソン拘束を提供し、被膜の完全性の確保に寄与する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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